Tải bản đầy đủ (.pdf) (20 trang)

ĐỒ ÁN: Nghiên cứu ứng dụng của dung môi sinh học để tẩy sơn và mực in

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (514.63 KB, 20 trang )

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG………………….

Đồ án
Nghiên cứu ứng dụng của dung
môi sinh học để tẩy sơn và mực in


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2010

LỜI CÁM ƠN
Trƣớc tiên em muốn bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và chân thành nhất đến GS.TS
Đinh Thị Ngọ là ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn em làm đồ án. Cơ ln tận tình hƣớng dẫn,
chỉ bảo, quan tâm, động viên, tạo mọi điều kiện thuận lợi để em có thể hồn thành tốt
cơng việc.
Em xin cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Công nghệ Hữu cơ – Hố dầu ở
trƣờng ĐHDL Hải Phịng và ĐH Bách Khoa, những ngƣời tận tình giảng dậy và cung
cấp cho em các kiến thức cơ sở để em có nền tảng kiến thức nghiên cứu và tìm hiểu đề
tài.
Tôi xin chân thành cảm ơn các bạn sinh viên ĐH Bách Khoa, ĐH Quy Nhơn, trong
nhóm nghiên cứu khoa học đã giúp đỡ tơi nhiệt tình khi thực hiện đồ án này.
Nhân đây, cho phép tôi gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, ngƣời thân, và bạn bè
đã chia sẻ khó khăn, động viên, giúp đỡ, tạo thêm động lực cho tôi trong suốt thời gian
học tập và hoàn thành đồ án tốt nghiệp.
Một lần nữa em xin chân thành cám ơn!
Hà Nội,tháng 6 năm 2010
Sinh viên
Nguyễn Quang Thịnh


Nguyễn Quang Thịnh_HD1001

1


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2010

MỤC LỤC
CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN LÝ THUYẾT…………………… 4
1.1GIỚI THIỆU CHUNG……………………………………………...... 4
1.2. TỔNG QUAN VỀ DUNG MÔI HỮU CƠ…………………………... 5
1.2.1. Khái niệm……………………………………………………………. 5
1.2.2. Phân loại dung môi……………………………………………............ 5
1.2.3. Tính chất vật lý của dung mơi hữu cơ……………………………….. 7
1.2.4. Tính chất hố học của dung mơi…………………………………….. 11
1.2.5. Các chỉ tiêu đánh giá chất lƣợng dung môi hữu cơ…………………. 11
1.3. Một số dung mơi có nguồn gốc từ dầu mỏ thƣờng sử dụng……… 13
1.4. DUNG MÔI SINH HỌC…………………………………………... 16
1.4.1 Khái niệm…………………………………………………………….. 16
1.4.2. Ƣu nhƣợc điểm của dung môi sinh học. ……………………………. 16
1.4.3. Những ứng dụng và triển vọng của dung mơi sinh học……………... 17
1.4.4. Mục đích thay thế các dung mơi hữu cơ có nguồn gốc dầu mỏ……. 18
1.5. TỔNG HỢP DUNG MÔI SINH HỌC TỪ DẦU THỰC VẬT…... 19
1.5.1. Nghiên cứu tổng hợp etyl este……………………………………… 19
1.5.2 Nghiên cứu tổng hợp etyl lactat……………………………………… 29
1.5.3. PHA TRỘN DUNG MÔI SINH HỌC……………………………… 32
1.6. GIỚI THIỆU VỀ BAO BÌ………………………………………….. 33
1.6.1. Vật liệu làm bao bì………………………………………………….... 33

1.6.2. Các loại nhựa chính làm bao bì…………………………………….... 34
1.7. GIỚI THIỆU VỀ MỰC IN………………………………………… 35
1.7.1. Khái niệm……………………………………………………………. 35
1.7.2. Cấu tạo, phân loại…………………………………………………... 35
1.7.3. Công thức mực điển hình…………………………………………… 36
1.7.4. Các thơng số kỹ thuật của mực……………………………………… 37
1.7.3. Cơ chế bám dính của mực in lên bao bì……………………………... 37
CHƢƠNG 2 : THỰC NGHIỆM……………………………….. 38
2.1. TỔNG HỢP ETYL ESTE……………………………………….. 38
2.1.1. Chuẩn bị dầu nguyên liệu………………………………………….. 38
2.1.2.Chuẩn bị alcol……………………………………………………… 39
2.1.3. Chuẩn bị xúc tác…………………………………………………… 39
2.1.4. Cách tiến hành tổng hợp etyl este…………………………………... 40
2.2. TỔNG HỢP ETYL LACTAT……………………………………... 41

Nguyễn Quang Thịnh_HD1001

2


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2010

2.3. PHA CHẾ DUNG MÔI……………………………………………. 42
2.3.1. Nguyên tắc pha chế………………………………………………… 42
2.3.2. Phƣơng pháp tiến hành………………………………………………. 42

2.4. CÁC PHƢƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CHẤT LƢỢNG…………… 43
2.4.1. Tỷ trọng……………………………………………………………... 43

2.4.2. Độ nhớt động học……………………………………………………. 43
2.4.3. Điểm chớp cháy cốc kín……………………………………………. 44
2.4.4. Độ bay hơi…………………………………………………………… 45
2.4.5. Đánh giá khả năng phân hủy sinh học của sản phẩm………………... 45
2.4.6. Đánh giá độc tính sinh học của sản phẩm…………………………. 45
2.4.7. Đánh giá tính ăn mòn………………………………………………. 46
2.4.8. Đánh giá điểm vẩn đục…………………………………………….. 46
CHƢƠNG 3 : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN………………… 47
3.1. TỔNG HỢP ETYL ESTE…………………………………………… 47

3.2. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP ETYL
LACTAT………………………………………………………… ……… 48
3.2.1. Ảnh hƣởng của tỷ lệ mol etanol/axit lactic……………………….. .. 48
3.2.2. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng xúc tác tới hiệu suất phản ứng………. … 49
3.2.3. Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến phản ứng este hóa tạo etyl lactat…….. 50
3.2.4. Ảnh hƣởng của thời gian đến hiệu suất phản ứng este hóa tạo etyl lactat.
……………………………………………………………………………………51
3.2.5. Đánh giá chất lƣợng của etyl lactat đã tổng hợp. …………………… 52

3.3. PHA CHẾ VÀ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG TẨY SẠCH CỦA DUNG MÔI
SINH HỌC………………………………………………………... ……. 54
3.3.1. Khảo sát để xác định tỷ lệ các thành phần pha trộn để đƣợc dung mơi thích
hợp……………………………………………………………………… ……. 54
3.3.2. Các chỉ tiêu của dung mơi sinh học…………………………………... 64
KẾT LUẬN…… ………………………………………………... 65
TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………... 66

Nguyễn Quang Thịnh_HD1001

3



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2010

CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG.
Trái đất của chúng ta vốn là một hành tinh xanh nhƣng với sự phát triển của con
ngƣời chúng ta đã gây lên nhiều tác hại đến môi trƣờng và hệ sinh thái. Do đó để ngăn
chặn những ảnh hƣởng xấu đến môi trƣờng và hƣớng đến sự phát triển ổn định và lâu
dài hơn đòi hỏi con ngƣời chúng ta phải khơng ngừng tìm tịi phát triển những công
nghệ mới thân htiện với môi trƣờng hơn, giúp giữ gìn mẹ trái đất ln xanh tƣơi.
Một trong những thành tựu đƣợc đánh giá có giá trị thực tiễn khoa học cao
trong lĩnh vực hoá học của các nhà khoa học trong những năm gần đây là nghiên cứu
tổng hợp đƣợc dung môi sinh học và đã thành công trong việc ứng dụng nó trong quy
mơ cơng nghiệp.
Dung mơi sinh học có ƣu điểm là những loại dung mơi ít gây hại đến sức khỏe
và môi trƣờng hơn những loại dung mơi khác. Dung mơi sinh học khơng có tính dễ
cháy, khơng độc với bất kỳ dạng sống nào, khơng có tính chất gây ung thƣ, khơng có
khả năng tạo sƣơng, hay gây hủy hoại tầng ozone hoặc là nguồn dinh dƣỡng cho nƣớc
tự nhiên. Dung môi sinh học là loại có thể đƣợc sản xuất từ các nguồn nguyên liệu có
thể tái tạo lại đƣợc. Bên cạnh việc tránh các yếu tố tiêu cực, dung môi sinh học cần
phải có các tính chất vật (hóa) lý hợp lý để vận hành tốt trong các ứng dụng có chủ
đích.
Ngày nay, ngƣời ta đặc biệt chú ý tới những nguy hiểm liên quan tới việc sử
dụng dung mơi( dầu khống) và có khuynh hƣớng thay thế những loại dung mơi mang
nhiều nguy cơ (dầu khoáng), đƣợc sử dụng trong thời gian dài vì những lý do lịch sử,
bằng những dung mơi ít nguy hại hơn. Ví dụ, benzen, một dung mơi có nhiều cơng
dụng nhƣng là chất gây ung thƣ đƣợc thay thế bằng những dung mơi ít độc hơn (nhƣ

toluen, xylen).
Dung mơi hữu cơ có tác dụng khác nhau tới con ngƣời, cây cối. Ảnh hƣởng của
nó phụ thuộc vào lƣợng dung môi và thời gian tiếp xúc. Trong thời gian tiếp xúc ngắn,
một lƣợng lớn dung mơi có thể ảnh hƣởng ngay lập tức. Tuy nhiên, nếu hấp thụ một
lƣợng nhỏ dung môi nhƣng trong thời gian dài có thể gây ra ảnh hƣởng mãn tính. Ảnh
hƣởng mãn tính nguy hiểm hơn vì khi phát hiện ra thƣờng là q muộn.
Những dung mơi hữu cơ có khả năng hấp thụ dễ dàng qua da và đi vào cơ thể
bao gồm: anilin, benzen, butyl glycol, nitro toluene, etyl glycol axetat, etyl benzen,
isopropyl glycol, cacbon disunfit, methanol, metyl glycol, nitro benzen, isopropyl
benzen, dioxin, tetracloro metan, 1,1,2,2-tetracloro etan, dimetyl fomandehit.

Nguyễn Quang Thịnh_HD1001

4


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2010

Nguy cơ khác của dung môi hữu cơ là khả năng cháy nổ khi hơi dung môi tạo
ra dạng cháy nổ hoặc tạo hỗn hợp gây nổ với khơng khí. Hầu hết các dung mơi hữu cơ
đều là chất bắt cháy hoặc dễ bắt cháy vì chúng rất dễ bay hơi. Hỗn hợp của hơi dung
môi và khơng khí có thể gây nổ. Hơi dung mơi hữu cơ nặng hơn khơng khí, chúng sẽ
lắng xuống phía dƣới và có thể di chuyển một khoảng cách lớn mà khơng bị pha lỗng
ra, vì thế khống chế nguy cơ gây cháy nổ khi sử dụng dung môi là rất khó kiểm sốt.
Dung mơi có nhiệt độ tự cháy nổ thƣờng trên 2000C. Khi đó, sự cháy nổ tự diễn ra
trong khơng khí khơng cần cung cấp thêm nhiệt. Một số dung mơi khí cháy tạo ra các
chất cực độc nhƣ phosgene và dioxin. Vì vậy, phải thận trọng khi dùng dung môi ở
nhiệt độ cao.

Trên thế giới, khoảng 20% các chất hữu cơ dễ bay hơi thải vào khí quyển có
nguồn gốc từ dung mơi. Các hợp chất hữu cơ này có thể gây hại trực tiếp hoặc gián
tiếp đến sức khỏe của con ngƣời và môi trƣờng. Một vài các hợp chất thơm, olefin
gây cay mắt. Các andehit phá hủy niêm mạc, các hợp chất thơm nhƣ benzen, hợp chất
thơm đa vịng có thể gây ung thƣ cịn nhiều dung mơi có khả năng gây ngất nếu hít
phải một lƣợng nhiều.
Với môi trƣờng các chất hữu cơ dễ bay hơi kết hợp với các oxyt nitơ là nguyên
nhân làm thủng tầng ozon gây hại cho sức khỏe con ngƣời, gây hiệu ứng nhà kính.
Với những nhƣợc điểm trên thì việc thay thế dung mơi hữu cơ bằng dung môi
sinh học là rất cần thiết.
Thị trƣờng dung môi thế giới hiện nay đang có xu hƣớng phát triển rất mạnh.
Riêng ở châu âu, mỗi năm ngƣời ta sử dụng đến hơn 4 triệu tấn. Ở Việt Nam, mức tiêu
thụ dung môi tƣơng đối cao và đang phải nhập ngoại hoàn toàn. Hiện nay, các chuyên
gia trong lĩnh vực này chƣa dự đoán đƣợc các xu hƣớng ƣu tiên phát triển của thị
trƣờng dung môi, nhƣng những sự thay đổi có ý nghĩa đang đƣợc mong đợi là phát
triển dung môi sinh học và điều này sẽ mở ra triển vọng ứng dụng các sản phẩm có
nguồn gốc nơng nghiệp trong lĩnh vực này.
Việc thay thế dung môi công nghiệp có nguồn gốc hóa thạch bằng các dung
mơi có nguồn gốc thực vật (dung môi sinh học) xuất phát từ nhiều lý do, trong đó
những lý do chính là nguồn năng lƣợng hóa thạch đang dần cạn kiệt, giá dầu thô liên
tục tăng, hơn nữa dung môi sinh học không gây ô nhiễm môi trƣờng và tổn hại đến sức
khỏe con ngƣời.
1.2. TỔNG QUAN VỀ DUNG MÔI HỮU CƠ.
1.2.1. Khái niệm. .[3]
Dung mơi là chất lỏng có khả năng hịa tan chất rắn, chất lỏng hoặc chất khí để
tạo thành hỗn hợp phân tán đồng nhất ở mức phân tử hay ion gọi là dung dịch. Dung

Nguyễn Quang Thịnh_HD1001

5



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2010

môi thông dụng mà chúng ta gặp hàng ngày là nƣớc. Dung mơi thƣờng dùng có điểm
sơi thấp và dễ dàng bay hơi.[3]
Dung môi là môi trƣờng (thƣờng ở thể lỏng, hoặc thể khí) có tính năng hịa tan
các chất rắn, lỏng hay khí khác. Dung mơi có thể là các chất phân cực nhƣ nƣớc,
cồn,... hoặc các chất không phân cực nhƣ dầu, dung môi hữu cơ. Dung mơi có thể có
độ nhớt rất khác nhau,hoặc có thể có khả năng bay hơi dƣới (ở) điều kiện bình thƣờng
cũng khác nhau. Tùy thuộc vào các ứng dụng cụ thể mà ngƣời ta dùng dung mơi thích
hợp.
1.2.2. Phân loại dung mơi.
Có nhiều cách phân loại dung mơi. Thông thƣờng ngƣời ta phân loại theo một
số cách sau:
a. Phân loại theo hợp chất hóa học.
Dựa theo cấu tạo hóa học, các dung mơi thơng thƣờng thuộc vào loại các hợp
chất sau: hydrocacbon béo và thơm, các dẫn xuất clo và nitro của chúng, các ancol,
axit cacboxylic, este, amit, nitril, ete, xeton và sulfonic. Hiện nay, các muối nóng chảy
đƣợc coi là một nhóm dung mơi mới. Đối lập với các dung mơi hữu cơ, có thể gọi
chúng là chất nóng chảy phân tử, những chất điện ly nóng chảy đƣợc gọi là chất lỏng
ion là những dung môi rất thuận lợi cho các phản ứng hóa học hữu cơ, kim loại. Chúng
cũng là môi trƣờng thuận lợi cho các phản ứng hữu cơ. Nhiệt độ cần thiết để có đƣợc
chất nóng chảy hồn tồn khơng bắt buộc phải cao vì một số muối nhƣ
tetrahexylamoni benzoate là chất lỏng ngay ở nhiệt độ phòng.[2]
b. Phân loại theo các hằng số vật lý.[1]
Những dung mơi có nhiệt độ sơi dƣới 1000C ở 760 mmHg gọi là dung mơi có
nhiệt độ sơi thấp, cịn với nhiệt độ sơi cao hơn 1500C gọi là dung mơi có nhiệt độ sơi

cao.
Dựa theo mức độ bay hơi của chất lỏng ngƣời ta cũng chia dung môi thành
dung môi dễ bay hơi (chỉ số bay hơi nhỏ hơn 10, nếu ta thừa nhận ete ở 20 0C và độ ẩm
tƣơng đối 65 5% là chất có chỉ số bay hơi bằng 1) dung mơi bay hơi trung bình có chỉ
số bay hơi từ 10 đến 35 và dung mơi khó bay hơi có chỉ số bay hơi lớn hơn 35. Độ bay
hơi không chỉ phụ thuộc vào điểm sơi mà cịn phụ thuộc vào nhiệt hóa hơi của chất
lỏng.
Dựa theo độ nhớt của dung mơi, ngƣời ta chia ra dung mơi ít nhớt (độ nhớt
động học < 2cP ở 200), dung mơi có độ nhớt trung bình (2 – 10 cP) và dung mơi có độ
nhớt cao (>10 cP). Những dung mơi có phân tử với momen lƣỡng cực vĩnh cửu gọi là
dung môi không phân cực.

Nguyễn Quang Thịnh_HD1001

6


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2010

Những dung mơi có hằng số điện mơi cao có tác dụng nhƣ những dung mơi
phân ly. Đơi khi ngƣời ta cịn gọi dung mơi phân cực và ngƣợc lại là những dung mơi
có hằng số điện môi thấp gọi là dung môi không phân cực.
c. Phân loại theo tính chất axit-bazơ.
Axit là những chất cho proton, cịn bazơ là những chất nhận proton. Khi axit
HA hồ tan trong dung mơi bazơ thì cân bằng axit-bazơ đƣợc thiết lập
d. Phân loại theo tương tác trực tiếp với chất tan.
Theo Packer, có thể chia dung mơi thành dung môi không proton lƣỡng cực và
proton lƣỡng cực dựa vào tƣơng tác đặc biệt với các anion và cation. Trƣớc hết phải kể

đến tính lƣỡng cực và khả năng tạo liên kết hydro. Có thể bổ sung thêm vào hai nhóm
một nhóm thứ ba, nhóm dung mơi khơng proton phân cực.[3]
Những dung môi không proton không phân cực là những dung mơi có hằng số
điện mơi thấp (e<15) và momen lƣỡng cực không lớn. Tƣơng tác của những phân tử
dung môi này với chất tan không mạnh và đƣợc gây ra bởi lực định hƣớng, lực cảm
ứng và lực khuếch tán không đặc trƣng. Các hợp chất hydrocacbon mạch hở, thơm và
dẫn xuất thế halogen của chúng, các amin bậc ba và cacbon sunfua thuộc nhóm này.
Những ion khơng proton lƣỡng cực có hằng số điện mơi cao (e>15) và mơ men
lƣỡng cực lớn. Mặc dù chúng có những ngun tử hydro, nhƣng chúng không phải là
chất proton để tạo liên kết hydro. Những dung mơi quan trọng của nhóm này là
dimetylfomahit, dimetylaxetamit, dimetylsunfoxit, axeton, nitrometan, axetonitril,
nitrobenzene, lƣu huỳnh didoxxit, propylencacbonat, M-metylpirolydon, axit
hexametyltriamit phosphoric, tetrametylensunfon.
e. Phân loại theo nguồn gốc dung môi.
Dựa theo cách phân loại này, dung môi đƣợc chia thành hai nhóm: dung mơi có
nguồn gốc dầu khống và dung mơi có nguồn gốc từ thực vật, động vật (hay cịn gọi là
dung mơi sinh học)…
1.2.3. Tính chất vật lý của dung mơi hữu cơ.
Tính chất vật lý của dung môi là một yếu tố quan trọng khi lựa chọn dung môi
trong các ứng dụng. Trƣớc tiên, dung môi phải ở trạng thái lỏng dƣới áp suất và nhiệt
độ mà nó đƣợc sử dụng. Các tính chất nhiệt động của dung môi nhƣ : mật độ, áp suất
bay hơi, nhiệt trị và sức căng bề mặt, độ nhớt, khả năng khếch tán, khả năng dẫn nhiệt
cũng đƣợc quan tâm. Tính dẫn điện, tính chất quang học, từ tính và momen lƣỡng cực,
hằng số điện mơi. Ngồi ra, các đặc điểm và phân tử của dung mơi nhƣ: kích thƣớc, bề
mặt, thể tích của phân tử dung mơi cũng đƣợc khảo sát.
a. Sự solvat hố.
Khi chất tan bị hồ tan vào một dung môi hay một hỗn hợp dung mơi thì lực
hấp dẫn giữa các phân tử của chất tan giảm đi bởi vì phân tử dung mơi thâm nhập vào

Nguyễn Quang Thịnh_HD1001


7


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2010

giữa các phân tử chất tan và cuối cùng tạo thành một lớp bao quanh các phân tử chất
tan. Quá trình này gọi là quá trình solvat hóa. Kết quả là sự phân tán của các phân tử
chất tan vào dung môi ở mức phân tử. Độ lớn của lực solvat và số phân tử dung môi
bao quanh phân tử chất tan phục thuộc vào thông số tan, momen lƣỡng cực, liên kết
hydro, độ phân cực, kích thƣớc phân tử chất tan và dung môi. Số phân tử dung môi
trong phức hợp dung môi – chất tan đƣợc xác định bằng độ solvat beta. Độ solvat tăng
khi kích thƣớc của phân tử dung mơi giảm và tăng cùng với tham số tan.[10]
b. Khả năng pha loãng.
Nếu một chất không phải là dung môi đƣợc thêm từng giọt vào dung dịch nitrat
xenlulo, thì nitrat xenlulo sẽ kết tủa hoặc hình thành dạnh gel. Tỷ lệ thể tích của chất
khơng hồ tan/dung mơi mà chất tan chƣa bị kết tủa gọi là tỷ lệ pha loãng. Tỷ lệ pha
loãng đƣợc xác định dựa vào kinh nghiệm chứ không thể đo chính xác. Tính hồ tan
của một hỗn hợp dung môi đƣợc xác đinh vào toluen hoặc butanol (những chất này
đóng vai trị chất pha lỗng). Tỷ lệ pha lỗng phụ thuộc nhiệt độ. Dung mơi có kích
thƣớc phân tử nhỏ, khả năng hoà tan tăng khi nhiệt độ tăng. Tuy nhiên những dung
mơi có kích thƣớc phân tử lớn thì trái lại. Trong trƣờng hợp khác, tỷ lệ pha lỗng giảm
khi nhiệt độ giảm, ví dụ nhƣ nitrat xenlulo trong các chất butly axetat (hoặc etylglycol,
metyl isobutyl xeton) tỷ lệ pha loãng giảm khi nhiệt độ giảm. Lý do là nitrat xenlulo
tạo thành dạng gel khi tăng nhiệt độ [10]
c. Ảnh hưởng của khối lượng phân tử tới khả năng hoà tan.
Khi khối lƣợng phân tử tăng lên, khả năng hoà tan giảm do sự tăng lên của lực
tƣơng tác nội phân tử. Ví dụ benzen tan hồn tồn trong etanol, trong khi antraxen và

etanol chỉ tan vào nhau một phần. Axit axetic hồ tan trong styren nhƣng khơng hoà
tan polystyren, vinyl axetat bị hoà tan trong hydrocacbon bão hồ ete, trong khi poly
vinyl axetat khơng bị hồ tan.
Do khối lƣợng phân tử rất lớn nên những polymer liên kết chéo không tan trong
dung môi dù nhiệt độ tăng. Tuy nhiên, chúng phồng lên trong dung môi tuỳ thuộc vào
bản chất và mật độ của liên kết chéo trong dung mơi.[1]
d. Sự hồ tan và khả năng tan.
Với tỷ lệ hữu hạn, q trình hồ tan lại phụ thuộc vào bề mặt của chất tan, độ
tinh thể hoá, nhiệt độ và tỉ lệ phân tán của nó trong dung mơi.
Khe hở trộn lẫn: Một số cặp dung mơi có thể trộn lẫn với dung môi kia theo tất
cả các tỷ lệ và trong nhiệt độ hoà tan giới hạn.
Khe hở hồ tan có thể xuất hiện do lực tƣơng tác nội phân tử, phụ thuộc mạnh
vào nhiệt độ. Trong hỗn hợp trietylamin – nƣớc, liên kết hydro N…H – O yếu. Ở nhiệt
độ hơn 170C, liên kết hydro sẽ bị phá huỷ và sự hồ tan khơng xảy ra. Chỉ ở nhiệt độ
dƣới 19,50C hexan và nitrobenzen mới bị hoà tan hoàn toàn.[1]

Nguyễn Quang Thịnh_HD1001

8


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2010

e. Khả năng bay hơi của dung môi.
Dung môi đƣợc phân loại theo nhiệt độ sôi của nó:
- Dung mơi có nhiệt độ sơi thấp : nhỏ hơn 1000C.
- Dung mơi có nhiệt độ sơi trung bình : 100 - 1500C.
- Dung mơi có nhiệt độ sơi cao : lớn hơn 1500C.

Tỷ lệ bay hơi của dung môi phụ thuộc vào những yếu tố sau:
- Áp suất bay hơi ở nhiệt độ làm việc.
- Nhiệt cung cấp.
- Độ liên kết phân tử.
- Sức căng bề mặt.
- Khối lƣợng phân tử dung mơi.
- Sự chảy rối của khí quyển.
- Độ ẩm của khơng khí.
Trong thực tế thời gian bay hơi của một dung môi nhất định đƣợc xác định bằng
cách so sánh với thời gian bay hơi của dietyl este trong cùng điều kiện thí nghiệm.[1]
f. Tính hút ẩm.
Một số dung mơi đặc biệt (dung mơi có chứa nhóm hydroxyl) là những chất hút
ẩm, chúng hấp thụ ẩm trong khơng khí đến một mức nào đó khi đạt đƣợc cân bằng.
Lƣợng nƣớc hấp thu đƣợc phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm khơng khí. Glycol ete và
rƣợu là những chất có tính hút ẩm khá mạnh
g. Tỷ trọng và độ khúc xạ.
Nhiệt độ sôi, tỷ trọng và chỉ số khúc xạ đƣợc dùng để đánh giá độ tinh khiết của
dung môi.
Ngƣời ta thƣờng xác định tỷ trọng của dung môi ở 200C và liên hệ với tỷ trọng
của nƣớc ở 40C. Tỷ trọng của hầu hết các dung môi giảm khi tăng nhiệt độ.
h. Độ nhớt và sức căng bề mặt.
Độ nhớt của một dãy đồng đẳng của dung môi tăng khi phân tử lƣợng tăng.
Dung môi mà phân tử chứa nhóm hydroxyl có độ nhớt cao hơn do có liên kết hydro.
Độ nhớt của dung mơi có ảnh hƣởng lớn tới độ nhớt của dung dịch. Độ nhớt giảm khi
tăng nhiệt độ.
Sức căng bề mặt của dung môi liên quan tới mật độ năng lƣợng kết dính và áp
suất nội tại của chất lỏng.
i. Mật độ hơi.
Mật độ hơi là khối lƣợng của hơi dung môi trên một m3 thể tích khơng khí trong
điều kiện cân bằng ở 101,3 kPa. Mật độ hơi tƣơng ứng với lƣợng dung mơi trong

khơng khí ở trạng thái bão hồ và phụ thuộc vào nhiệt độ. Mật độ hơi tƣơng đối DS
đƣợc tính theo cơng thức sau:

Nguyễn Quang Thịnh_HD1001

9


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

DS

2010

MS
M air

Trong đó:
- Ds : mật độ hơi tƣơng đối
- Ms : khối lƣợng phân tử của dung mơi.
- Mair : khối lƣợng phân tử trung bình của khơng khí. Mair = 28,95 g/mol.
Trong điều kiện lý tƣởng mật độ hơi tƣơng đối không phụ thuộc vào nhiệt độ.
Mật độ hơi tƣơng đối của một số dung môi đƣợc ghi trong bảng sau:

Bảng 1.1. Mật độ hơi tương đối của một số dung môi.
TT
1
2
3


Dung môi
Toluen
Xylen
Etanol

Mật độ hơi
3
3
1

j. Tính chất nhiệt và điện của dung mơi.
Hằng số lƣỡng điện và độ dẫn nhiệt giảm khi nhiệt độ tăng. Nhiệt độ mà tại đó
hỗn hợp hơi dung mơi – khơng khí bốc cháy khi tiếp xúc trực tiếp với ngọn lửa gọi là
nhiệt độ chớp cháy của dung môi. Nhiệt độ chớp cháy tăng khi áp suất hơi giảm.
Hỗn hợp hơi dung mơi – khơng khí khơng chỉ bốc cháy khi tiếp xúc với ngọn
lửa trực tiếp mà có thể tự bốc cháy khi đạt tới nhiệt độ tự bốc cháy.
k. Hỗn hợp đẳng phí.
Sự liên kết phân tử giữa các thành phần của hỗn hợp có thể dẫn tới trong hệ có
điểm sơi cố định ở một nồng độ đã biết. Điểm sơi này có thể thấp hơn hoặc cao hơn so
với từng cấu tử thành phần. Benzen – nƣớc, benzen – etanol, axeton – clorofom là các
ví dụ về hỗn hợp đẳng phí.
Hỗn hợp đẳng phí có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ sôi của từng cấu tử thành phần.
Có ứng dụng quan trọng trong cơng nghiệp sơn do nƣớc và dung môi sẽ bay hơi nhanh
hơn thơng thƣờng.
Tuy nhiên, hỗn hợp đẳng phí cũng có những bất lợi nhƣ: điểm chớp cháy thấp
hơn so với từng cấu tử thành phần, giới hạn cháy nổ cao hơn, tỷ lệ bay hơi cao hơn sẽ
dẫn đến ảnh hƣởng không tốt trên bề mặt sơn.

Nguyễn Quang Thịnh_HD1001


1
0


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2010

Dung mơi có thơng số tan và liên kết hydro trung bình thích hợp để làm chất
bắc cầu, đặc biệt là axeton và glycol ete. Butyl glycol, diglycol và triglycol thƣờng
đƣợc sử dụng bởi nhóm kỵ nƣớc và nhóm ƣa nƣớc.
Hệ gồm hai hay nhiều hơn hai cấu tử: Trong hê thống hai cấu tử, tính chất của
hệ nhiều hơn hai thành phần đƣợc giải thích dựa vào tƣơng tác nội phân tử và thông số
tan. Nƣớc và tetraclorometan có thơng số tan và thơng số liên kết hydro khác xa nhau.
Do đó chúng khơng tan trong nhau. Thêm axeton vào thì do liên kết hydro mà một
phần tetraclorometan do khả năng phân tán và do lực cảm ứng. Bằng cách cho thêm
axeton mà tạo ra một hỗn hợp đồng nhất.
l. Thông số Hidebrand.
Thông số Hidebrand là một trong những thơng số quan trọng để dự đốn khả năng hịa
tan của dung mơi:
1

C

H RT
Vm

2

Trong đó:

: Tống số Hidebrand.
C : Mật độ năng lƣợng liên kết.
H : Nhiệt bay hơi.
R: Hằng số khí.
Vm: Thể tích phân tử. [1]
1.2.4. Tính chất hố học của dung mơi.
Tính trơ về mặt hoá học là điều kiện tiên quyết để sử dụng một chất lỏng nhƣ
dung môi. Hydrocacbon dãy béo và dãy thơm là những chất hoá học trơ và thoả mãn
điều kiện này. Alcol là chất bền vững về mặt hoá học nhƣng lại phản ứng với kim loại
kiềm, kim loại kiềm thổ và nhôm tạo muối.
Este và xeton là những chất hố học khá bền vững trong điều kiện bình thƣờng.
Vì thế nó đƣợc ứng dụng nhiều trong cơng nghiệp sơn. Tuy nhiên cần chú ý este có thể
bị thuỷ phân tạo thành rƣợu và axit. Tỷ lệ thuỷ phân của este phụ thuộc vào cấu trúc
của nó.[3]
1.2.5. Các chỉ tiêu đánh giá chất lƣợng dung môi hữu cơ.[1]
a. Độ tan trong nước.(ASTM D 1722).
Chỉ tiêu này xác định độ tan của dung môi trong nƣớc. Mẫu đo đƣợc pha loãng
10 lần với nƣớc và hỗn hợp này đƣợc kiểm định vẩn đục. Nếu mẫu không xuất hiện
điểm vẩn đục thì mẫu đƣợc đánh giá là qua thử nghiệm.
b. Chỉ số Kauri – butanol. (ASTM D 1133).

Nguyễn Quang Thịnh_HD1001

1
1


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2010


Phép đo giá trị Kauri – butanol là phép đo điểm vẩn đục để đánh giá độ mạnh
của dung môi hydrocacbon. Giá trị Kauri – butanol của một dung mơi thể hiện lƣợng
tối đa dung mơi có thể thêm vào một dung dịch nhựa Kauri (một loại nhựa copal)
trong rƣợu butylic mà không gây ra vẩn đục. Nhựa Kauri tan ngay vào rƣợu butylic
nhƣng không tan trong dung môi hydrocacbon, dung dịch nhựa sẽ chỉ tồn tại trong một
giới hạn pha loãng. Những dung dịch mạnh nhƣ toluen có thể cho thêm vào dung dịch
rƣợu butylic – kauri một lƣợng lớn mà chƣa làm cho dung dịch bị vẩn đục. Những
dung dịch yếu có giá trị Kauri – butanol thấp nhƣ hexan thì ngƣợc lại.
Phƣơng trình biểu diễn mỗi quan hệ giữa trị số Kauri-butanol và tham số hịa
tan Hidebrand:
0,04KB 14, 2

Trong đó:

: tham số hịa tan Hidebrand.
KB: trị số Kauri-butanol.
Đối với dung mơi từ dầu khống, nhóm benzen, toluen, xylen có độ hịa tan hầu
nhƣ cao nhất. Tuy nhiên benzen rất độc nên thông thƣờng sử dụng toluen hoặc xylen.
c. Độ nhớt. (ASTM).
Độ nhớt là tính chất của một chất lỏng, đƣợc xem là mà sát nội tại của chất lỏng
và cản trở sự chảy của chất lỏng.
Nguyên nhân gây ra độ nhớt là do ái lực cơ học giữa các hạt cấu tạo các chất
lỏng.
Độ nhớt động học là tỷ số giữa độ nhớt động lực và tỷ trọng của nó (cả hai đƣợc
xác định ở cùng nhiệt độ và áp suất).
d. Khả năng phân huỷ sinh học của sản phẩm.
Các thử nghiệm đánh giá khả năng phân huỷ sinh học đơn giản đƣợc thực hiện
dựa trên việc đo sự giảm COD hoặc sự giải phóng CO2 hoặc sự tiêu thụ O2
Theo quy định 67/548/CEE một chất đƣợc xem là dễ phân huỷ sinh học nếu

trong thử nghiệm đánh giá khả năng phân huỷ sinh học trong 28 ngày chất đó đạt đƣợc
các mức độ phân huỷ sau đây sau 10 ngày thử nghiệm.
70% phân huỷ đối với thử nghiệm dựa trên cơ sở đo COD.
60% phân huỷ dựa trên cơ sở đo mức tiêu thụ O2 hoặc giải phóng CO2.
e. Độc tính của sản phẩm.
Độc tính cấp một của hố chất đƣợc đặc trƣng bởi khả năng phơi nhiễm một
liều mạnh thƣờng là duy nhất trong thời gian ngắn.
Thực tế trong các nghiên cứu thực nghiệm trên động vật, độc tính đƣợc xác
định bởi LD50 (qua đƣờng uống và tiếp xúc qua da) và LC50 (qua đƣờng thở). Trong
trƣờng hợp của dung môi ngƣời ta xác định độc tính qua giá trị LD50.

Nguyễn Quang Thịnh_HD1001

1
2


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2010

LD50 liều gây chết một nửa là liều duy nhất đƣợc suy ra một cách thống kê gây
ra cái chết của 50% số lƣợng động vật đƣợc thử nghiệm. Giá trị của LD50 đƣợc biểu
thị bằng đơn vị đo là khối lƣợng của hoá chất nghiên cứu trên một đơn vị khối lƣợng
cơ thể động vật thử nghiệm (mg/kg).
f. Đánh giá điểm chớp cháy cốc kín.
Điểm chớp cháy cốc kín đƣợc định nghĩa là ―nhiệt độ thấp nhất mà tại đó khi
nhiên liệu đƣợc đốt nóng, hơi hydrocacbon sẽ thốt ra tạo với khơng khí xung quanh
một hỗn hợp mà nếu đƣa ngọn lửa đến gần, chúng sẽ bùng cháy rồi phụt tắt nhƣ một
tia chớp‖. Trong trƣờng hợp của dung mơi sinh học, thí nghiệm này đƣợc dùng để xác

định lƣợng ancol còn lại trong metyl este.
Điểm chớp cháy là thông số dùng để phân loại khả năng bắt cháy của các vật
liệu. Điểm chớp cháy đặc trƣng của metyl este tinh khiết thƣờng cao hơn 200 0C và
ngƣời ta xếp chúng vào nhóm chất khơng bắt cháy. Tuy nhiên trong quá trình sản xuất
và tinh chế metyl este, không phải tất cả metanol đều đƣợc loại khỏi sản phẩm cho nên
dung mơi có thể sẽ dễ bắt cháy và nguy hiểm hơn khi thao tác và bảo quản nếu điểm
chớp cháy cốc kín thấp.
g. Tính ăn mòn.
Thử nghiệm ăn mòn tấm đồng đƣợc sử dụng để xác định khả năng ăn mòn tấm
đồng của dung mơi. Thử nghiệm này nhằm đánh giá sự có mặt của axit trong dung môi
sinh học.
h. Tỷ trọng.
Tỷ trọng là tỷ số giữa trọng lƣợng riêng của một vật ở một nhiệt độ nhất định và
trọng lƣợng riêng của một vật khác đƣợc chọn là chuẩn, xác định ở cùng vị trí. Đối với
các loại sản phẩm dầu lỏng đều đƣợc lấy nƣớc cất ở 40C và áp suất 760 mmHg làm
chuẩn.
Có 3 phƣơng pháp xác định tỷ trọng là:
- Dùng phù kế.
- Dùng cân thuỷ tĩnh.
- Dùng picnomet
Phƣơng pháp dùng picnomet là phƣơng pháp phổ biến nhất, dùng cho bất kể
loại chất lỏng nào. Phƣơng pháp này dựa trên sự so sánh trọng lƣợng của dầu với nƣớc
cất trong cùng một thể tích và nhiệt độ. Phƣơng pháp dùng phù kế thì khơng chính xác
bằng phƣơng pháp dùng picnomet nhƣng nhanh hơn.
1.3. Một số dung mơi có nguồn gốc từ dầu mỏ thƣờng sử dụng.[1]
Dung mơi có nguồn gốc dầu mỏ đƣợc ứng dụng chủ yếu và rộng rãi trong cơng
nghiệp. Nó chiếm tới hơn 90% sản lƣợng dung mơi trên tồn thế giới. Dung mơi có
nguồn gốc dầu mỏ đƣợc phân thành các loại sau:

Nguyễn Quang Thịnh_HD1001


1
3


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2010

- Nhóm xăng dung mơi: trong đó gồm xăng dung môi cho công nghiệp cao su,
dung môi dùng cho công nghiệp sơn và xăng dung môi dùng trong các mục đích kỹ
thuật.
- Dung mơi dầu mỏ.
- Ete dầu mỏ.
a. Xăng dung môi.
Xăng dung môi là hỗn hợp của các parafin, các xycloparafin và các
hydrocacbon có giới hạn sôi từ 150 – 2200C. Xăng dung môi là chất lỏng trong suốt,
ổn định hố học, khơng ăn mịn và có mùi êm dịu.
Xăng dung mơi đƣợc ứng dụng rộng rãi để chiết dầu và mỡ thực vật, sản xuất
keo trong cơng nghiệp cao su, chế tạo sơn, vecni. Ngồi ra, chúng cịn đƣợc sử dụng
cho các mục đích kỹ thuật khác nhƣ: Rửa các chi tiết máy, giặt quần áo, tổng hợp da
nhân tạo…
Xăng dung môi dùng cho công nghiệp cao su.
Xăng dung môi dùng cho công nghiệp cao su là phân đoạn có nhiệt độ sơi thấp,
chƣng cất trực tiếp từ dầu mỏ hoặc từ quá trình refoming xúc tác đã khử thơm. Xăng
dung mơi có giới hạn trong khoảng sôi hẹp (80 – 1200C), nhằm đảm bảo cho chúng có
khả năng bay hơi nhanh.
Xăng dung mơi dùng cho công nghiệp sơn.
Xăng dung môi dùng trong công nghiệp sơn đƣợc sản xuất từ phân đoạn xăng
chƣng cất trực tiếp từ dầu mỏ và đƣợc chƣng cất lại trong khoảng 165 – 2000C. Hàm

lƣợng hydrocacbon thơm đạt tới 16%. Xăng dung mơi cịn đƣợc gọi là xăng trắng hay
xăng thơm, thuộc họ dung môi hydrocacbon. Về bản chất, xăng dung môi là một sản
phẩm dầu mỏ đƣợc lấy từ cuối phân đoạn xăng và kerosen.
Xăng dung môi đƣợc sử dụng chủ yếu trong công nghiệp sơn dầu và một số
ngành công nghiệp khác nhƣ làm chất pha sơn, làm khơ sơn, cho in mầu lên vải. Vì
vậy, nó cịn có tên là xăng pha sơn.
Loại xăng này phải hồ tan tất cả các thành phần không bay hơi của sơn, khi
bay hơi khơng có mùi, có vận tốc bay hơi xác định đƣợc, không bay hơi nhanh quá và
cũng không chậm quá làm ảnh hƣởng đến chất lƣợng bề mặt sơn.
Xăng dung mơi dùng cho mục đích kỹ thuật.
Xăng dung mơi dùng cho mục đích kỹ thuật có thành phần phân đoạn rộng hơn
ứng với khoảng sôi từ 45 – 1700C. Loại xăng này có nhiệt độ sơi đầu nhỏ nhất trong
các loại xăng dung môi, là loại chất lỏng dễ bay hơi, độc hại và dễ cháy nổ.
Xăng chiết.
Xăng chiết thu đƣợc thơng qua q trình refoming xúc tác, đã đƣợc tách thơm
và có thành phần cất hẹp.

Nguyễn Quang Thịnh_HD1001

1
4


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2010

Xăng chiết đƣợc dùng chủ yếu trong các nhà máy sản xuất dầu dùng phƣơng
pháp chiết để thu dầu thực vật, dùng để tách mỡ khỏi da. Ngồi ra, xăng chiết cũng
đƣợc dùng làm dung mơi trong công nghiệp cao su và sơn dầu (loại làm khô nhanh).

Bảng 1.2. Đặc trưng các loại xăng dung môi kỹ thuật (theo tiêu chuẩn Nga)
Chỉ tiêu chất lƣợng sản
phẩm

Tỷ trọng max
Thành phần cất, 0C,max
- Điểm sôi đầu
- 10% TT
- 50% TT
- 90% TT
- 97,5% TT
% TT cất đƣợc, min
- Trƣớc 1100C
- Trƣớc 1200C
- Trƣớc 2000C
Hàm lƣợng S, % KL,
max
Chỉ tiêu iot, g/100h,
max
Độ axit mg KOH/ 100
ml, max
Hàm lƣợng nhựa,
mg/100g, max
Chớp cháy cốc kín, 0C,
max
Test trên các vết dầu

Xăng dung mơi sử dụng cho các mục đích
Kỹ thuật
FOCT8505-57

-

Cơng nghiệp
sơn FOCT3134-78
0,795

45
88
105
145
170

<165
-

>80
-

>80
-

-

98

93
98
-

93/98

98
-

0,025

0,025

0,020

0,020

2

-

-

-

0,6

-

-

-

2

-


-

-

-

33

-

-

-

-

Chịu đƣợc

Chịu đƣợc

Nguyễn Quang Thịnh_HD1001

Công nghiệp cao su FOCT443-76
BP-1
BP-2
0,730
0,73/0,7

1

5


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2010

b. Dung môi dầu mỏ.
Dung môi là hỗn hợp chủ yếu của các hydrocacbon thơm có thành phần cất từ
0
110 C đến 2000C. Dung môi dầu mỏ đƣợc sản xuất chủ yếu từ các quá trình nhiệt phân
các phần cất của dầu mỏ (nhƣ dầu hoả - gazoil).
Dung môi dầu mỏ đƣợc dùng cho công nghiệp tráng men, sơn dầu và nhuộm
Bảng 2.3: Dung môi dầu mỏ dùng cho công nghiệp sơn
Các chỉ tiêu
Khố lƣợng riêng ở 200C, g/cm2 min
Thành phần cất
- Nhiệt độ sôi đầu, 0C, min
- 90% TT, 0C, min
Độ hoá hơi theo xylen, max
Hàm lƣợng S, % khối lƣợng, max
Hàm lƣợng các chất bị sunfonic hoá, %KL
Nhiệt độ chớp cháy cốc hở, 0C, min
Axit và kiềm tan trong nƣớc

Mức chỉ tiêu u cầu
0,848
120
160
2

0,1
85
17
Khơng có

1.4. DUNG MƠI SINH HỌC.[1]
1.4.1 Khái niệm.
Dung mơi sinh học là những dung mơi có nguồn gốc từ nhiên liệu sinh học. Từ
ngô, gạo, dầu thực vật. Ngƣời ta đã tiến hành điều chế những dung mơi có tính hồ tan
tốt, có nhiều triển vọng thay thế cho dung mơi hố thạch truyền thống. Từ dầu vỏ
chanh có thể diều chế D-limone, từ ngô điều chế etyl lactat, từ dầu thực vật và mỡ
động vật có thể điều chế metyl este của axit béo.
Những dung môi này là những nguồn nguyên liệu dồi dào, giá rẻ, có sẵn nhiều
nơi. Việc thay thế dung mơi hố thạch độc hại bằng những dung môi sinh học thân
thiện với môi trƣờng đem lại rất nhiều lợi ích, là nền móng cho sự phát triển ổn định
và bền vững.
Để đƣợc ứng dụng rộng rãi, dung mơi sinh học phải thoả mãn những tiêu chuẩn
sau:
- Tính hiệu quả cao trong sử dụng.
- Khả năng chi trả đƣợc.
- Khả năng sản xuất với số lƣợng lớn.
1.4.2. Ƣu nhƣợc điểm của dung môi sinh học.
a. Ưu điểm.

Nguyễn Quang Thịnh_HD1001

1
6



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2010

Dung mơi sinh học có nhiều ƣu điểm nên ngày nay ngƣời ta đang nghiên cứu
tổng hợp dung môi sinh học.
- Dung môi sinh học không độc hại tới sức khoẻ con ngƣời. Đây là ƣu điểm lớn
nhất của dung môi sinh học. Khi sử dụng dung môi sinh học ngƣời công nhân không
cần sử dụng các thiết bị bảo hộ đặc biệt, dung môi sinh học khơng gây kích ứng da và
mắt, khơng gây nhức đầu, choáng váng nên năng suất của ngƣời lao động đƣợc cải
thiên, giảm thiểu các bệnh nghề nghiệp. Ƣu điểm này làm cho dung môi sinh học đƣợc
ứng dụng trong y tế, mỹ phẩm, dƣợc phẩm.
- Phân huỷ sinh học dễ dàng. Do dung mơi sinh học có nguồn gốc từ thực vật nên
hầu hết đều phân huỷ dễ dàng. Ƣu điểm này là nhân tố góp phần vào sự phát triển bền
vững của xã hội vì dung mơi sinh học khơng làm ảnh hƣởng tới hệ sinh thái.
- Có điểm chớp cháy và điểm sôi cao hơn dung môi từ dầu mỏ. Đặc điểm này
làm cho dung môi sinh học an tồn hơn dung mơi có nguồn gốc từ dầu mỏ. Nguy cơ
cháy nổ do dung môi giảm đi.
- Hàm lƣợng chất làm thủng tầng ozon (ODCs) thấp, chất gây ô nhiễm thấp
(HAPs), chất hữu cơ bay hơi (VOAs) thấp. Ƣu điểm này của dung mơi sinh học có ý
nghĩa lớn trong việc bảo vệ mơi trƣờng.
- Khơng có mùi khó chịu và khơng gây kích ứng da. Dung mơi sinh học có thể
đƣợc ứng dụng làm mỹ phẩm.
- Dễ dàng và không tốn kém khi thu hồi và tái sử dụng
- Sản xuất từ nguồn nguyên liệu có thể tái tạo đƣợc.
- Ít thải ra các chất dễ bay hơi độc hại.
- Hòa tan nhựa và mực in tốt.
- Đặc tính thẩm thấu cao.
- Khơng gây ung thƣ.
- Khơng gây ăn mịn.

b. Nhược điểm.
Ngồi những ƣu điểm kể trên thì dung mơi sinh học có những nhƣợc điểm đáng
kể làm cho nó chƣa đƣợc sử dụng rộng rãi.
- Giá thành cao. Đây là nhƣợc điểm lớn nhất của dung môi sinh học. Dung môi
sinh học thƣờng đắt hơn dung mơi dầu mỏ từ 2-4 lần nên vì lợi ích kinh tế, ngƣời ta
vẫn tiếp tục sử dụng dung môi có nguồn gốc từ dầu mỏ. Có thể giải quyết vấn đề này
bằng cách áp dụng các công nghệ mới để hạ giá thành sản phẩm.
- Hạn chế về nguồn nguyên liệu: Do khủng hoảng kinh tế và những biến đổi khí
hậu nên vấn đề ngun liệu cho dung mơi sinh học ngày càng khó khăn. Diện tích
trồng các cây nguyên liệu ngày càng bị thu hẹp do những lo ngại về an ninh lƣơng
thực.

Nguyễn Quang Thịnh_HD1001

1
7


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2010

- Hiệu quả của dung môi sinh học chƣa cao. So với dung mơi dầu mỏ thì dung
môi sinh học thƣờng không đáp ứng đƣợc những chỉ tiêu kỹ thuật mong muốn và hiệu
quả của dung môi sinh học thƣờng thấp hơn so với dung môi dầu mỏ.[1]
1.4.3. Những ứng dụng và triển vọng của dung môi sinh học.
Hiện nay, dung môi sinh học đã đƣợc ứng dụng trong rất nhiều ngành công
nghiệp và trong cuộc sống. Những ứng dụng tiêu biểu của dung môi sinh học là:
a. Ứng dụng trong ngành sơn.
Dung mơi sinh học có khả năng phân huỷ sinh học và có khả năng bay hơi

tƣơng đƣơng thậm chí cao hơn dung mơi có nguồn gốc dầu mỏ thƣờng sử dụng. Do ƣu
điểm này, dung môi sinh học đƣợc ứng dụng trong ngành sơn, nhựa alkyt.
b. Ứng dụng trong ngành in.
Ở một số nƣớc, nhƣ Mỹ đã ứng dụng metyl este làm mực để in bao bì đựng
thực phẩm. Loại mực này có những ƣu điểm sau:
- Thân thiên với môi trƣờng, nhờ việc có thể phân huỷ sinh học và có nguồn gốc
từ thực vật.
- Ít độc hại vì loại bỏ đƣợc dƣ lƣợng hydrocacbon thơm chứa trong dầu khoáng.
- Dễ sử dụng hơn các loại mực thông thƣờng.
c. Dung môi để sản xuất nhựa đường biến tính.
Dung mơi sinh học trên cơ sở metyl este từ dầu thực vật đƣợc ứng dụng trong
công nghiệp chế biến nhựa đƣờng từ khoảng năm 1997. Những ƣu điểm của loại nhựa
đƣờng này là:
- Thân thiện với mơi trƣờng, khơng có các chất hữu cơ dễ bay hơi trong thành
phần.
- Cải thiện đƣợc những điều kiện làm việc của ngƣời sử dụng (khơng khói, khơng
mùi, khơng kích ứng da và mắt).
- Độ an tồn cao, điểm chớp cháy lớn hơn 2000C.
- Có độ kết dính tự nhiên giữa các hạt đá rất tốt..
d. Ứng dụng trong tẩy rửa các bề mặt công nghiệp.
Trong số các dung môi sinh học đƣợc nghiên cứu, dung môi trên cơ sở metyl
este dầu thực vật có ứng dụng trong tẩy mực in, tẩy sơn trên nền hoặc rửa súng phun
sơn, tẩy dầu mỡ của nhựa đƣờng, thay thế cho các hợp chất chứa clo, axeton, các
hydrocacbon mạch thẳng.
Ƣu điểm:
- Phân huỷ sinh học 100%
- Dễ dàng và không tốn kém khi thu hồi và tái sử dụng.
- Hoà tan nhựa, polyme và mực in tốt.
- Đặc tính thẩm thấu cao.[1]


Nguyễn Quang Thịnh_HD1001

1
8


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2010

1.4.4. Mục đích thay thế các dung mơi hữu cơ có nguồn gốc dầu mỏ.
Nhu cầu sử dụng dung môi rất cao, nên mặc dù độc hại, ngƣời ta vẫn tiếp tục sử
dụng. Để giảm thiểu các nguy cơ đã có nhiều biện pháp đƣợc áp dụng nhƣ: Tái sử
dụng, tuần hoàn, quản lý an toàn, thu hồi… nhƣng việc tìm ra những dung mơi khác
thay thế những dung môi độc hại này là nhu cầu cần thiết.
Những dung môi thay thế phải thoả mãn những yêu cầu sau:
- Thân thiện với mơi trƣờng và an tồn với sức khoẻ con ngƣời.
- Hiệu năng sử dụng cao.
- Thoả mãn yêu cầu về kinh tế, giá những dung mơi này phải nằm trong giới hạn
có thể chi trả đƣợc.
- Sản xuất đƣợc với số lƣợng lớn, có mặt rộng rãi trên thị trƣờng.
Những dung mơi có nguồn gốc sinh học đang cạnh tranh với dung mơi hố
thạch. Các sản phẩm có triển vọng nhất là những dung mơi sản xuất từ mỡ động thực
vật.

1.5. TỔNG HỢP DUNG MÔI SINH HỌC TỪ DẦU THỰC VẬT.
Để tổng hợp dung môi sinh học có hai giai đoạn:
Giai đoạn 1: Tổng hợp bán nguyên liệu, đó là alkyl este, trong đó chủ yếu là
metyl, etyl este. Tổng hợp etyl lactat và phụ gia.
Giai đoạn 2: Phối trộn chế tạo dung môi.

1.5.1. Nghiên cứu tổng hợp etyl este.
a .Tổng quan về nguyên liệu sử dụng cho q trình tổng hợp.
Etyl este có thể đƣợc sản xuất từ nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau nhƣ các
loại dầu thực vật, mỡ động vật. Tuy nhiên việc lựa chọn nguyên liệu phải dựa theo tiêu
chí rẻ tiền, dễ kiếm, sản lƣợng lớn, có thể sản xuất dễ dàng, khơng có giá trị thực phẩm
để đảm bảo an ninh lƣơng thực trong nƣớc.
Ở nƣớc ta nguồn nguyên liệu phụ hợp nhất cho quá trình tổng hợp etyl este là đi
từ các nguồn nguyên liệu có sẵn, rẻ tiền mà lâu nay chƣa tận dụng đƣợc nhƣ là: là dầu
hạt cao su, dầu thông, dầu hạt cải, mỡ cá tra, cá basa,…. Trong nội dung đồ án này
chúng ta nghiên cứu tổng hợp etyl este từ nguồn dầu ăn thải và mở cá, bởi đây là
nguồn nguyên liệu rẻ tiền, trữ lƣợng không nhỏ, và đặc biệt là giải quyết vấn đề ô
nhiễm môi trƣờng cũng nhƣ sức khỏe của ngƣời dân.
* Tổng quan về dầu ăn thải.
Dầu ăn phế thải chính là cặn dầu thực vật của các nhà máy chế biến thực phẩm,
hay ở các nhà hàng, cửa hàng ăn. Chúng có đặc điểm là đã qua sử dụng, gia nhiệt
nhiều lần nên màu sẫm và bị biến chất. Về tính chất nguồn dầu này rất phức tạp. Nó
đƣợc thu gom từ nhiều nơi khác nhau, thành phần dầu ban đầu khác nhau, số lần sử
dụng khác nhau, nên khơng có một số liệu cụ thể nào chung cho nguồn nguyên liệu

Nguyễn Quang Thịnh_HD1001

1
9



×