Giáo trình công nghệ các chất hoạt động bề mặt

Chia sẻ: meoancaran

CÔNG NGHỆ CÁC CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT .NỘI DUNG Phần 1: Tổng quan về các CHĐBM Phần 2: Tổng hợp các CHĐBM Phần 3: Sản xuất bột giặt và các sản phẩm tẩy rửa khác ..Chất hoạt động bề mặt

Bạn đang xem 10 trang mẫu tài liệu này, vui lòng download file gốc để xem toàn bộ.

Nội dung Text: Giáo trình công nghệ các chất hoạt động bề mặt

 

  1. CÔNG NGHỆ CÁC CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT
  2. NỘI DUNG Phần 1: Tổng quan về các CHĐBM Phần 2: Tổng hợp các CHĐBM Phần 3: Sản xuất bột giặt và các sản phẩm tẩy rửa khác
  3. Trang hình ảnh không có nội dung Text
  4. Chất hoạt động bề mặt là gì?
  5.    Chương 1 Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM 1.1. Sức căng bề mặt và các yếu tố ảnh hưởng  Sức căng bề mặt (surface tension hay interfacial tension) Công đưa thêm các phân tử trong lòng pha lỏng đến lớp bề mặt   dEs = σ.ds hay σ = dEs/ds ặt? ềm dEs: năng lượng dư bề mặt b ă ng ds: đơn vị diện tích bề mặt ức c S σ : sức căng bề mặt Đơn vị của σ: J/m2 theo cgs là erg/cm2 N/m theo cgs là dyne/cm Lực tương tác giữa các phân tử trên bề mặt và trong lòng pha lỏng
  6. Chương 1 Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM  Các yếu tố ảnh hưởng đến sức căng bề mặt - Sức căng bề mặt phụ thuộc vào bản chất của chất tiếp xúc Bảng 1.1 sức căng bề mặt của các chất lỏng tiếp xúc với không khí (σx) và của chất lỏng tiếp xúc với nước (σ1) ở 20°C (dyne/cm) Chất lỏng Chất lỏng σx σ1 σx σ1 Nước 72,75 - Ethanol 22,30 - Benzene 28,88 35,00 n-octanol 27,50 8,50 Acetic acid 27,60 - n-hexane 18,40 51,10 Chloroform 26,80 45,10 n-octane 21,80 50,80 Glycerine 66,00 - Aniline 42,90 - Nếu 2 chất lỏng chỉ hòa tan 1 phần vào nhau thì σ trên giới hạn L – L gần bằng hiệu số giữa σ của mỗi chất (đã bão hòa chất kia) so với không khí Bề mặt Nhiệt độ Sức căng bề mặt L – KK (dyne/cm) Sức căng bề mặt L – L (dyne/cm) chất lỏng (0C) Lớp hữu cơ Lớp nước Thực nghiệm Tính toán Benzene/nước 19 28,8 72,79 43,99 43,99 Aniline/nước 26 42,2 71,9 29,7 30,3
  7. Chương 1 Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM - Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sức căng bề mặt - W. Ramsay và J. Shields sau khi hiệu chỉnh phương trình của R. Eotvos: 2/3 σ.V = k(Tc – T – 6) Trong đó: V: thể tích mol của chất lỏng Tc: nhiệt độ tới hạn k: hằng số, đa số chất lỏng có k ≈ 2,1 (erg/độ) Ngoài ra: σ = σx(1 – T/Tc)n
  8. Chương 1 Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM - Quan hệ giữa khối lượng riêng và sức căng bề mặt Theo phương trình McLeod: 4 σ = K.(D – d) Trong đó: D: khối lượng riêng pha lỏng (g/cm3) d: khối lượng riêng pha khí (g/cm3) K: là hằng số phụ thuộc nhiệt độ và tính chất của chất lỏng
  9. Chương 1 Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM 1.2. Chất hoạt động bề mặt, chất không hoạt động bề mặt và chất không ảnh hưởng đến sức căng bề mặt  Các chất hoạt động bề mặt (surfactant: surface active agent) Là chất có khả năng làm giảm sức căng bề mặt của dung môi chứa nó, có khả năng hấp phụ lên lớp bề mặt, có độ tan tương đối nhỏ Các gốc hydrocarbon không phân cực kỵ nước, không tan trong nước, tan trong pha hữu cơ không phân cực Sodium lauryl sulfate Các nhóm carboxylate, sulfonate, sulfate, amine bậc 4, …
  10. Chương 1 Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM Các chất không hoạt động bề mặt  Là những chất mà khi nồng độ của nó trong dung dịch tăng lên thì sức căng bề mặt tăng lên Trong nước, các muối vô cơ điện ly, các acid, base vô cơ không có phần kỵ nước. Có rất ít các chất không hoạt động bề mặt hữu cơ: HCOOH, CH3COOH, … . Trong các dung môi hữu cơ, các chất điện ly cũng làm tăng sức căng bề mặt, tuy nhiên mức độ gia tăng này tùy thuộc vào bản chất của dung môi Ví dụ: khi thêm NaI vào MeOH thì sức căng bề mặt sẽ tăng nhiều, nếu thêm NaI vào EtOH thì độ tăng này giảm đi 2 lần
  11. Chương 1 Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM Chất không ảnh hưởng đến sức căng bề mặt  là những chất phân bố đều đặn trên cả lớp bề mặt và trong dung dịch, do đó không ảnh hưởng nhiều đến sức căng bề mặt của dung môi Ví dụ: đường saccharose hòa tan vào trong nước không làm thay đổi sức căng bề mặt trên giới hạn lỏng – khí σ CKHĐBM Chất không ảnh hưởng đến sức căng bề mặt CHĐBM C M äúiquan  ãû  æ î caï cháútvåï  ï càng  ãö  àûtt   h gi a  c    isæ c  bm  heo  äöng  n âäü
  12. Chương 1 Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM Tính hoạt động bề mặt của một chất thì không chỉ phụ thuộc vào  bản chất của nó mà còn phụ thuộc vào môi trường chứa nó (dung môi) Sức căng bề mặt của chất lỏng nguyên chất gần như giảm đều đặn  khi nhiệt độ tăng, còn dung dịch chứa CHĐBM có thể là một đường biểu diễn có cực đại
  13. Chương 1 Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM 1.3 Độ hoạt động bề mặt Độ hoạt động bề mặt –dσ/dc là biến thiên sức căng bề mặt theo nồng độ CHĐBM còn gọi là đại lượng Gibbs G* = –dσ/dc Độ hoạt động bề mặt của các chất trong dãy đồng đẳng biến đổi có quy luật Ví dụ: trong dãy đồng đẳng acid có 2 ≤ n ≤ 6, khi nồng độ tăng lên thì sức căng bề mặt của phân tử có mạch carbon dài hơn sẽ giảm nhanh hơnsở thực nghiệm Trên cơ DuclauX J và Trauber I σ (dyne/cm) đã tổng kết thành quy tắc Trauber I: HCOOH “Độ hoạt động bề mặt CH3COOH 65 C2H5COOH tăng lên từ 3 đến 3,5 lần 50 C3H7COOH khi tăng chiều dài mạch carbon 35 2 0,16 0,36 0,54 C(mol/l) lên 1 nhóm – CH – ” C aï âæ åì âàóng  ãûtsæ ï càng  ãö  àûtcuí daî c  ng  nhi   c  bm   a  y  âäöng  ng  H Â B M   thæ î cå âàó C axi  u 
  14. Chương 1 Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM 1.4. Các phương pháp xác định sức căng bề mặt Phương pháp xác định sự biến đổi của mực chất lỏng trong ống mao quản • • Đây là một pháp cân giọt chấtương pháp chính xác nhất Phương trong những ph lỏng • để xác đng pháp Lecomteề mặt Phươịnh sức căng b du Nouy • Nguyên tắc đo: bản phẳng L. wilhelmy Phương pháp • Đo chiều cao máp suấấtực đại trong mao quản Phương pháp ực cht c lỏng của bọt khí • P Xác định hìnhg.h.(ρhạt ρ )b= t2σ/r = P1 – P2 = dạng β – và ọ khí α θ: góc dính ướt, cosθ = R0/r R0: bán kính mao quản r: bán kính mặt khum ở nơi tiếp xúc P1, P2 : áp suất pha khí ở trong và ngoài ống mao quản  σ = 1/2 (R0.g.h(ρβ – ρα))/cosθ
  15. Chương 1 Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM Γ 1.5. Tính chất vật lý của dung dịch Γm CHĐBM 5 Cấu tạo lớp bề mặt trên giới hạn lỏng –  4 n=3 khí Sự hấp phụ tăng tỷ lệ với chiều dài mạch carbon trong một dãy đồng đẳng và các C m Các đường đẳng nhiệt hấp phụ trên ranh đường này đều đạt giá trị giới hạn Γ khi giới lỏng – khí của dãy đồng đẳng nồng độ chất hoạt động bề mặt đủ lớn Γ - số phân tử CHĐBM có trong một đơn vị diện tích bề mặt phân chia pha
  16. Chương 1 Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM 1.5. Tính chất vật lý của dung dịch CHĐBM (tt)
  17. Chương 1 Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM Trạng thái phân tử CHĐBM trong dung dịch  Khi tăng nồng độ CHĐBM tăng đến một độ nào đó thì nó tồn tại dạng tập hợp với nhau, hướng các đầu kỵ nước lại với nhau tạo thành micelle (trong môi trường nước)
  18. Chương 1 Các lý thuyết cơ bản về HĐBM Cấu trúc và hình dạng của micelle
  19. Trang hình ảnh không có nội dung Text
  20. Chương 1 Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM 1.6. Nồng độ micelle tới hạn (critical micelle concentration) Nồng độ dung dịch CHĐBM mà ở đó sự hình thành micelle trở nên đáng kể được gọi là nồng độ micelle tới hạn. (CMC)
Theo dõi chúng tôi
Đồng bộ tài khoản