Lịch sử phát triển và ứng dụng của xà phòng và chất tẩy rửa

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
Viện kỹ thuật hóa học
⁘⁘⁘

TIỂU LUẬN HÓA SINH
ĐỀ TÀI: Lịch sử phát triển và ứng dụng của xà phòng và chất
tẩy rửa
Giảng viên hướng dẫn:

T.S Giang Phương Ly

Sinh viên thực hiện
Lớp
MSSV

Đặng Thị Lan
HH02
20174826

Hà Nội, ngày 27 tháng 5 năm 2020



Xà phòng và chất tẩy rửa

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU...............................................................................................1
I. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN.................................................................3
II. PHÂN LOẠI, CƠ CHẾ TÁC ĐỘNG..............................................5
1.

2.

Phân loại...........................................................................................................5
1.1.

Theo mục đích sử dụng:.............................................................................5

1.2.

Theo nguồn gốc:........................................................................................5

Cơ chế tác động................................................................................................5

III. XÀ PHỊNG VÀ CHẤT TẨY RỬA TỔNG HỢP..........................7
1.

2.

Xà phịng..........................................................................................................7
1.1.

Cơng thức:.................................................................................................8

1.2.

Thành phần:...............................................................................................8

1.3.

Sản xuất.....................................................................................................9

1.4.

Tính độc hại với mơi trường, hạn chế của xà phịng................................11

Chất tẩy rửa tổng hợp:....................................................................................11
2.1.

Phân loại:.................................................................................................12

2.2.

Nguyên liệu..............................................................................................13

2.3.

Quy trình sản xuất....................................................................................14

2.4.

Ưu điểm so với xà phịng, hạn chế với mơi trường..................................15

3.

sự khác nhau giữa xà phòng và chất tẩy rửa...................................................17

4.

Một số nét về enzym sử dụng trong các chất tẩy rửa......................................17

IV.ỨNG DỤNG XÀ PHÒNG, CHẤT TẨY RỬA............................19
V. KẾT LUẬN:..................................................................................21
VI.TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................23


Xà phòng và chất tẩy rửa

MỞ ĐẦU
Từ xa xưa, con người đã biết sử dụng các chất có khả năng tẩy rửa từ thiên nhiên
như tro, trấu, bồ kết, quả bồ hòn, chanh, muối,… để vệ sinh đồ vật. Các bằng chứng
khảo cổ học còn cho thấy xà phòng còn được sử dụng từ những năm 2800 trước công
nguyên. Theo thời gian, cùng với sự phát triển của con người, các sản phẩm tẩy rửa đã
dần được phát hiện và phát triển. Xã hội ngày nay đang ngày càng phát triển,song song
với đó là nhu cầu tăng cao về vật chất và tinh thần. Xà phòng và chất tẩy rửa là thứ
khơng thể thiếu trong cuộc sống hằng ngày. Nó xuất hiện hầu như trong mọi công
việc, trong đời sống sinh hoạt hay trong quy mơ cơng nghiệp. Xà phịng và chất tẩy
rửa là các chất khi hòa tan trong nước có khả năng loại bỏ bụi bẩn khỏi các bề mặt như
da người, hàng dệt may và các chất rắn khác.Từ thời xa xưa con người đã biết cách sử
dụng và sản xuất xà phòng... Xã hội ngày nay đang càng phát triển, do nhu cầu đáp
ứng ngày càng tăng. Trước đây, xà phòng được dùng để tẩy rửa, giặt giũ, nhưng với
một số nhược điểm như không thể giặt trong nước có chứa hàm lượng Ca và Mg cao,
có thể gây hư hại cho sản phẩm mà chất tẩy rửa tổng hợp ngày càng được phát triển.
Yêu cầu về chất lượng, nguyên liệu chế tác xà phòng và những yêu cầu không thể đáp
ứng được cho đến năm 1916, khi các chất tẩy rửa tổng hợp đầu tiên được phát trển ở
Đức để đáp ứng cho cuộc chiến tranh thế giới thứ nhất – liên quan đến sự thiếu hụt
chất béo để làm xà phòng, dùng để tẩy rửa và làm sạch các vật dụng, chúng được
“tổng hợp” hoặc kết hợp từ các nguyên liệu hóa chất khác. Xà phịng, chất tẩy rửa có
mặt hầu như trong tất cả các công việc trong cuộc sống như tắm gội, rửa tay, nước tẩy
rửa chén bát, bột giặt,.... có thể loại bỏ vi khuẩn, vết bẩn một cách nhanh chóng. Cho
đến ngày nay, xà phòng và chất tẩy rửa, các sản phẩm xà phòng và chất tẩy rửa ngày

càng được cải biến và đưa vào các mục đích sử dụng khác nhau. Ngày nay, với sự phát
triển của công nghệ, các nhà khoa học đã điều chế ra nhiều loại hóa chất tẩy rửa phục
vụ đời sống con người có tác dụng nhanh chóng và mạnh mẽ hơn, ngồi ra hiện nay
các sản phẩm chất tẩy rửa còn được bổ sung enzym có hoạt tính tẩy cao mà khơng gây
hại cho da tay và môi trường.
Trong xã hội hiện đại ngày nay, xà phịng cịn được cải biến có tác dụng chăm sóc
da, loại bỏ vi khuẩn, các chất tẩy rửa có thể tẩy trắng, màn lại nhiều sự hữu ích. Xu thế
hiện tại là, để bảo vệ môi sinh, người ta thiên về sản xuất và sử dụng các CHẤT TẨY
1


Xà phòng và chất tẩy rửa
RỬA với các phụ gia dễ bị phân huỷ sinh học, ít độc. Xà phịng và chất tẩy rửa có thể
được đánh giá là khơng thể thiếu trong cuộc sống hằng ngày.
Với các lý do đó em xin trình bày đề tài “nguồn gốc và ứng dụng của xà phòng và
chất tẩy rửa”

2


Xà phịng và chất tẩy rửa
I. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN
Có nhiều truyền thuyết khác nhau xung quanh nguồn gốc của xà phòng. Theo
truyền thuyết La Mã, xà phòng (Soap) được đặt theo tên của núi Sapo, một địa danh cổ
xưa nơi người ta thực hiện nghi lễ hiến tế động vật. Sau nghi lễ hiến tế động vật, mưa
làm rửa trôi mỡ và tro củi dưới bàn thờ xuống bờ sông. Những phụ nữ giặt giũ quần áo
trên sông nhận thấy nếu họ giặt quần áo tại một số nơi nhất định trên sơng sau mỗi cơn
mưa to, thì quần áo sạch hơn rất nhiều. Điều này có thể lý giải là tro củi chứa kiềm sau
khi kết hợp với chất béo của mỡ động vật gặp nước mưa gây ra phản ứng xà phịng
hóa, tạo ra xà phịng. Đó chính là nguồn gốc xuất hiện của xà phịng.

Một chất liệu giống như xà phịng có trong các trụ đất sét được tìm thấy trong quá
trình khai quật thành cổ đại Babylon là bằng chứng cho thấy việc sản xuất xà phịng
được biết đến từ 2800 năm trước cơng ngun. Chữ khắc trên các trụ đất sét mô tả
rằng chất béo được nấu cùng tro củi là một phương pháp làm xà phịng.
Vào thế kỷ thứ hai, sau cơng ngun, các thầy thuốc Hy Lạp đề nghị dùng xà
phòng cho hai mục đích là chữa bệnh và làm vệ sinh.Mãi cho đến thế kỷ thứ 7, thợ làm
xà phòng bắt đầu xuất hiện tại Tây Ban Nha và Ý, tại đó người ta làm xà phịng từ mỡ
dê và tro than gỗ sồi. Cùng thời kỳ đó, người Pháp sử dụng dầu Olive để làm xà
phòng. Cuối cùng nước hoa được biết đến, và bắt đầu xuất hiện các loại xà phòng
chuyên dùng cho tắm, gội, cạo râu, giặt giũ.
Đến đầu thế kỷ 19, sản xuất xà phòng là một trong những ngành công nghiệp phát
triển nhanh nhất ở Mỹ. Nơng dân Mỹ làm xà phịng tự chế, sử dụng một quy trình có
từ thời thuộc địa. Họ tích trữ tro củi tận dụng sau khi đun nấu trong nhiều tháng. Khi
nào đủ chất béo còn dư thừa sau mỗi lần mổ lợn, họ sẽ làm xà phòng.
Khoa học sản xuất xà phòng hiện đại ra đời khoảng 20 năm sau với phát hiện của
Michel Eugene Chevreul (một nhà hóa học người Pháp khác) về bản chất hóa học và
mối quan hệ của chất béo, glycerine và axit béo. Các nghiên cứu của ông đã thiết lập
nền tảng cho cả hóa học chất béo và xà phịng.
Hóa học của sản xuất xà phòng về cơ bản vẫn giữ nguyên cho đến năm 1916, để
đáp ứng cho sự thiếu hụt chất béo liên quan đến Thế chiến I trong sản xuất xà phòng,
chất tẩy rửa đầu tiên đã được tổng hợp tại Đức. Chất tẩy rửa tổng hợp là sản phẩm giặt
3


Xà phịng và chất tẩy rửa
và làm sạch mà khơng cần xà phòng, chúng được tạo ra từ các loại hóa chất hoặc kết
hợp hóa học từ nhiều loại nguyên liệu thô.Sản xuất chất tẩy rửa gia dụng ở Bắc Mỹ
cũng bắt đầu vào những năm 1930, nhưng không phổ biến cho đến sau Thế chiến
II. Do chiến tranh các nguồn cung cấp chất béo và dầu bị gián đoạn cũng như nhu cầu
của quân đội về một chất tẩy rửa có thể sử dụng trong nước biển giàu khống chất và

trong nước lạnh đã tiếp tục kích thích nghiên cứu về chất tẩy rửa.
Các chất tẩy rửa đầu tiên được sử dụng chủ yếu để rửa tay và giặt các loại vải
tốt. Bước đột phá trong việc phát triển các chất tẩy rửa cho mục đích giặt đa năng xuất
hiện vào năm 1946, khi chất tẩy rửa được chế tạo có chứa chất kết hợp chất hoạt động
bề mặt và các chất phụ gia khác được giới thiệu ở Hoa Kỳ. Chất hoạt động bề mặt là
thành phần làm sạch cơ bản của sản phẩm tẩy rửa, trong khi đó chất phụ gia giúp chất
hoạt động bề mặt hoạt động hiệu quả hơn. Các hợp chất photphat được sử dụng làm
chất phụ gia trong các chất tẩy rửa đã cải thiện đáng kể hiệu suất, làm chúng thích hợp
hơn để làm sạch các đồ giặt bẩn.
Đến năm 1953, doanh số bán chất tẩy rửa ở Hoa Kỳ đã vượt qua cả xà phịng. Bây
giờ các chất tẩy rửa có tất cả trừ các sản phẩm dựa trên xà phòng để giặt, rửa chén và
làm sạch hộ gia đình. Chất tẩy rửa (một mình hoặc kết hợp với xà phịng) cũng được
tìm thấy trong nhiều thanh và chất lỏng được sử dụng để làm sạch cá nhân.
Kể từ những thành tựu ban đầu về hóa chất tẩy rửa và hóa chất phụ trợ, hoạt động
sản xuất tiếp tục tập trung vào phát triển các sản phẩm làm sạch hiệu quả và dễ sử
dụng, cũng như an toàn cho người tiêu dùng và mơi trường.

Hình 1: Những người phụ nữ đang nấu xà phòng

4


Xà phòng và chất tẩy rửa
I. PHÂN LOẠI, CƠ CHẾ TÁC ĐỘNG
1. Phân loại
1.1. Theo mục đích sử dụng:


Hóa chất tẩy rửa sinh hoạt



Hóa chất tẩy rửa cơng nghiệp

1.2. Theo nguồn gốc:


Chất giặt rửa thiên nhiên: bồ kết, bồ hòn,...



Chất giặt rửa nhân tạo (xà phòng) : là este của natri hoặc kaki với các axit
béo



Chất giặt rửa tổng hợp: được tổng hợp từ các giai đoạn của quá trình dầu
khí

2. Cơ chế tác động
Nước là chất lỏng thường được sử dụng để làm sạch, nó có một tính chất gọi là sức
căng bề mặt. Mỗi phân tử nước đều được bao quanh và thu hút bởi các phân tử nước
khác. Tuy nhiên, ở bề mặt, những phân tử đó được bao quanh bởi các phân tử nước
khác chỉ ở phía mặt trên. Một lực căng được tạo ra khi các phân tử nước ở bề mặt được
kéo vào phía trong nước. Sự căng này làm cho nước nổi lên trên các bề mặt (thủy tinh,
vải), làm chậm ướt bề mặt và ức chế quá trình làm sạch.Chất nhờn, dầu mỡ là những
chất bẩn không phân cực. Chúng không tan trong nước, vì vậy chỉ riêng nước sẽ khơng
thể loại bỏ hết các chất bẩn này.
Nếu cho thêm xà phòng hoặc chất tẩy rửa vào đó.Chất tẩy rửa sẽ là những chất khi
cho vào trong nước có khả năng loại bỏ chất bẩn. Chúng làm sạch các chất bẩn theo ba

cách sau: làm giảm sức căng bề mặt của nước, làm cho nước tràn đều thay vì tạo thành
những giọt trên bề mặt, khiến các phần tử mỡ tan được trong nước và giữ cho hạt bụi
bẩn đã được tách ra lơ lửng trong nước. Chúng làm sạch các vết bẩn dầu mỡ thông qua
các phân tử được gọi là phân tử chất tẩy rửa.
Phân tử chất tẩy rửa (hình 2) là một phân tử lớn chứa một mạch hydrocacbon dài
khơng phân cực gắn với một nhóm chức phân cực tại một đầu của phân tử. Chúng hoạt
động bằng cách làm cho đuôi ưa dầu thâm nhập vào vết dầu bẩn, đầu ưa nước hướng
ra ngoài các phân tử nước. Kết quả là vết dầu bị chia thành những hạt rất nhỏ được giữ
5


Xà phòng và chất tẩy rửa
chặt bởi các phân tử của chất tẩy rửa. Trong nước các phân tử này co cụm vào với
nhau để tạo thành các micelle. Các micelle sẽ giữ cho các giọt dầu mỡ hoặc chất bẩn lơ
lửng trong nước.
Đầu phân
cực (Đầu
ưa nước)

Đuôi không phân cực
(Đuôi kị nước)
Hình 2: phân tử chất

tẩy rửa

Micelle
Là một nhóm hình cầu của các phân tử chất tẩy rửa ở trong nước. Các phân tử dầu
mỡ, chất bẩn được bao bọc trong các phân tử chất tẩy rửa. Do lực hút giữa các đầu ưa
nước của phân tử chất tẩy rửa với các phân tử nước kéo chất tẩy rửa ra cùng các vết
bẩn dầu mỡ. Một micelle được hình thành khi vết dầu mỡ hoặc chất bẩn được kéo ra

khỏi bề mặt. Các micelle sẽ giữ cho các giọt chất bẩn lơ lửng trong nước và không
bám vào bề mặt vật và bị nước rửa trôi đi.
Phân tử chất tẩy

Phân tử chất
Hình 3: Micelle

6


Xà phịng và chất tẩy rửa

Hình 4: Cơ chế tác động

II.XÀ PHÒNG VÀ CHẤT TẨY RỬA TỔNG HỢP
Chất tẩy rửa là những chất khi cho vào trong nước có khả năng loại bỏ các chất
bẩn. Tùy thuộc vào các phân tử tẩy rửa khác nhau mà chúng ta phân biệt hai loại là xà
phòng và chất tẩy rửa tồng hợp. Xà phòng là một loại chất tẩy rửa tuy nhiên có rất
nhiều loại chất tẩy rửa khơng phải là xà phịng.
1. Xà phịng

Hình 5: Các bánh xà phịng

Là một loại chất tẩy rửa. Nó là muối của Natri hoặc Kali với một axit cacboxilic
mạch dài, như axit octadecanoic, acid pamitic, acid oleic. Là sản phẩm của phản ứng
xà phịng hóa. Xà phòng là muối natri hoặc kali tan trong nước của axit béo. Xà phòng
được làm từ chất béo và dầu, hoặc axit béo của chúng, bằng cách xử lý chúng bằng
hóa chất với một chất kiềm mạnh.
7

Xà phịng và chất tẩy rửa
1.1. Cơng thức:

O
O- Na+

C17H35COONa
– Natri stearat

O
O- Na+
Hình 6: Một số phân tử xà phịng

1.2. Thành phần:
 Nguyên liệu và phụ gia
Nguyên liệu chính để sản xuất xà phòng là chất béo và kiềm. Các chất béo và dầu
được sử dụng trong sản xuất xà phòng đến từ các nguồn động vật hoặc thực vật. Mỗi
chất béo hoặc dầu được tạo thành từ một hỗn hợp đặc biệt của một số chất béo khác
nhau.Trong một phân tử chất béo, ba phân tử axit béo được gắn vào một phân tử
glycerine. Có nhiều loại chất béo, mỗi loại bao gồm sự kết hợp đặc biệt của các axit
béo.
 Kiềm
Natri hydroxit (NaOH) được sử dụng làm kiềm xà phịng hóa cho hầu hết các loại
xà phịng hiện được sản xuất. Xà phịng cũng có thể được sản xuất vớikiềm kali
hydroxit(KOH). Xà phòng kali hòa tan trong nước nhiều hơn xà phịng natri, ở dạng cơ
đặc, được gọi là xà phòng mềm. Xà phòng kali được sản xuất ở các nồng độ khác nhau
để sử dụng kết hợp với xà phòng natri trong các sản phẩm cạo râu và trong ngành dệt
may.
Một số vật liệu kiềm hầu như có mặt trong xà phịng giặt, có chức năng làm tăng

chất tẩy rửa. Quan trọng nhất là natri silicat , natri cacbonat, natri perborate, và các
loại photphat khác nhau.
 Chất béo và dầu
Nguyên liệu béo để sản xuất xà phòng bao gồm dầu động vật và thực vật, chất béo
hoặc axit béo, cũng có thể sử dụng sản phẩm phụ của ngành công nghiệp giấy và
cellulose, như nhựa thông và dầu cao. Bốn nhóm ngun liệu thơ này có thể được phân
biệt theo tính chất của các sản phẩm xà phịng mà chúng mang lại:
8


Xà phòng và chất tẩy rửa
Mỡ động vật, mỡ rác, dầu thực vật và dầu biển có độ nóng chảy cao, và dầu
cọ. Những chất béo này tạo ra xà phịng tạo ít bọt trong nước lạnh, nhiều hơn trong
nước ấm; nhẹ trên da; và làm sạch tốt. Đây là nhóm chất béo hàng đầu được sử dụng
trong ngành cơng nghiệp xà phịng quốc tế, chiếm vị trí quan trọng nhất.
Chất béo rắn tạo ra xà phòng rửa nhanh bao gồm dầu dừa, dầu hạt cọ. Những chất
béo này không bị ảnh hưởng nhiều bởi chất điện giải, như muối; do đó, chúng thích
hợp để sản xuất xà phịng biển, ngâm trong nước biển. Đây là nhóm chất béo xà phòng
quan trọng thứ hai, với dầu dừa được sử dụng nhiều nhất.
Dầucho ra xà phịng có độ mềm, chẳng hạn như dầu ô liu, dầu đậu nành và dầu lạc,
dầu hạt lanh. Những loại dầu này dễ dàng trải qua những thay đổi trong khơng khí
hoặc ánh sáng hoặc trong q trình bảo quản, xà phịng làm từ chúng có thể bị ôi và
đổi màu.
Nhựa thông và dầu cao (sản phẩm phụ của sản xuất bột gỗ hóa học) là một
nhóm. Nhựa thơng được sử dụng trong xà phịng giặt, xà phịng ít tốn kém và xà
phịng đặc biệt trong các ngành công nghiệp khác nhau. Dầu cao chủ yếu được sử
dụng trong xà phòng lỏng.
Axit béo là thành phần của chất béo và dầu được sử dụng trong sản xuất xà
phòng. Chúng là các axit yếu bao gồm hai phần: một chuỗi hydrocarbon mạch thẳng
dài có thể no hoặc khơng no gắn vào nhóm axit cacboxylic (COO-).

.
C17H33COOH

C17H35COO

CH2

C15H31COO

CH

C17H35COO

CH2

(a)

C17H35COOH

(b)

Hình 7: (a): một phân tử chất béo
(b): một số axit béo
9


Xà phòng và chất tẩy rửa
Các chất khác cũng được thêm vào chẳng hạn như chất tạo mùi thơm, chất dưỡng
da,.... thường được thêm vào để có được các đặc tính cụ thể cho các loại xà phịng
1.3. Sản xuất

Vẫn được sử dụng rộng rãi bởi các nhà sản xuất vừa và nhỏ là q trình đun sơi cổ
điển. Mục tiêu của nó là sản xuất bánh xà phịng trong điều kiện tinh khiết, khơng
chứa glycerin. Các bánh xà phịng là nguyên liệu ban đầu để tạo ra các thanh, vảy, hạt
và bột. Q trình đun sơi được tiến hành theo một loạt các bước, quá trình nấu được
thực hiện trong nhữngnồi nấu to.
Đầu tiên, chất béo được nấu chảy trong các nồi nấu và dung dịch kiềm được thêm
vào dần dần. Tồn bộ hỗn hợp sau đó được đun sôi với hơi nước mở từ các ống được
đặt trong nồi. Phản ứng xà phịng hóa diễn ra, hỗn hợp dần dần dày lên hoặc nhũ hóa
khi kiềm phản ứng với chất béo để tạo ra xà phòng và glycerin.
Để tách glycerin khỏi xà phòng, hỗn hợp được xử lý bằng nước muối. Chúng sẽ
tách thành 2 lớp; lớp trên là một khối xà phịng khơng tinh khiết và lớp dưới bao gồm
dung dịch muối với glycerin hòa tan trong đó. Cơ sở của việc loại bỏ glycerin dựa trên
độ hịa tan của glycerin và tính khơng tan của xà phòng trong dung dịch muối. Dung
dịch muối chứa kiềm, , được chiết xuất từ đáy nồi sau đó được xử lý để thu hồi
glycerin.
Khối xà phòng lớp trên sau khi xử lý bằng nước muối có chứa bất kỳ chất béo còn
dư chưa phản ứngcùng với bụi bẩn và chất màu có trong dầu gốc sẽ được tiếp tục xử lý
bằng dung dịch kiềm mạnh. Dung dịch kiềm mạnh được thêm vào hỗn hợp, sau đó
được đun sơi để loại bỏ chất béo tự do cuối cùng. Sau đó sản phẩm được sử lý với
nước muối lần nữa để thu lấy xà phịng.
Sau khi hồn thành q trình sản xuất, các sản phẩm xà phòng được xử lý tùy theo
mục đích sử dụng. Như xà phịng giặt, khối xà phịng được làm mát sau đó cắt theo
kích thước và đóng dấu. Nếu là xà phòng vệ sinh, sản phẩm sẽ được xử lý bằng nước
hoa, thêm màu sắc, hoặc các chất siêu mịn. Hay như xà phòng thuốc thường là xà
phịng vệ sinh có chất phụ gia đặc biệt là clo hóa phenol, dẫn xuất xylenol và các hợp
chất tương tự được thêm vào để tạo ra tác dụng khử mùi và khử trùng. Hoặc kem cạo
râu dựa trên sự kết hợp xà phòng kali và natri.

10

Xà phịng và chất tẩy rửa
C17H35COO

CH2

C17H35COO

CH

C17H35COO

CH2

CH2OH
+

3NaOH

3C17H35COO- Na+

+

CHOH
CH2OH

Hình 8 : phương trình phản ứng xà phịng hóa

1.4. Tính độc hại với mơi trường, hạn chế của xà phịng
Xà phịng tạo thành cặn và kết tủa trong nước cứng. Trong cuộc sống sinh hoạt có

thể để lại một vịng cặn xung quanh bồn tắm, cặn trắng trên dụng cụ thủy tinh và các
kết tủa dính trong nước rửa của bồn giặt. Nếu sử dụng để gội đầu tóc có thể xỉn màu,
khơng bóng sau khi gội đầu, các đốm vàng xuất hiện sau khi giặt ủi nếu sử dụng nhiều
xà phòng trong gia đình. Tất cả những hiện tượng này chỉ ra một khiếm khuyết nghiêm
trọng của xà phòng.Mặc dù xà phòng là một chất làm sạch tốt, nhưng hiệu quả của nó
bị giảm khi sử dụng trong nước cứng. Độ cứng trong nước là do sự hiện diện của các
muối khoáng như canxi (Ca) và magiê (Mg) và đôi khi là sắt (Fe) và mangan
(Mn). Các muối khoáng phản ứng với xà phịng tạo thành kết tủa khơng hịa tan. Xà
phịng cũng phản ứng với gốc axit của các hợp chất axit để tạo thành cặn, thành màng
khó rửa sạch.Hay ngay cả khi quần áo được giặt trong nước mềm, một số khống chất
có trong đất bám trên quần áo cũng có thể tạo kết tủa khi giặt. Hơn nữa, các phân tử xà
phịng cũng khơng thể thích nghi với nhiều loại sợi, nhiệt độ giặt và điều kiện nước
ngày nay.
Tuy nhiên, xà phịng được tạo từ các acid béo có mạch C thẳng, chúng dễ bị phân
hủy bởi các vi sinh vật, vì vậy chúng an tồn với mơi trường.
2. Chất tẩy rửa tổng hợp:

11


Xà phịng và chất tẩy rửa
Hình 9: một số chất tẩy rửa tổng hợp

Các chất tẩy rửa tổng hợp là các chất được sản xuất từ các sản phẩm phụ của q
trình tinh chế dầu mỏ. Chúng có tính chất giặt rửa tương tự như xà phịng nhưng chúng
khơng phải là xà phịng do chúng có phân tử chất tẩy rửa khác với xà phòng.
2.1.

Phân loại:

 Chất tẩy rửa anion
Trong số các chất tẩy rửa tổng các loại hoạt tính anion là quan trọng nhất. Phân tử
của chất tẩy tổng hợp có hoạt tính anion là một chuỗi carbon dài mà một nhóm sulfo
(―SO 3 ) được gắn vào, tạo thành phần tích điện âm (anion). Chuỗi carbon này phải có
cấu trúc sao cho một nhóm sulfo có thể được gắn dễ dàng.
Chất tẩy rửa anion điển hình là các alkyl benzensulfonate.

SO3- Na+

SO3- Na+
Hình 10: một số phân tử chất tẩy rửa tổng hợp

 Chất tẩy rửa không ion
Các chất tẩy rửa không ion quan trọng nhất thu được bằng các hợp chất ngưng tụ
có nhóm phân tử kỵ nước, thường là nhóm hydroxyl (OH), hoặc oxit ethylen, oxit
propylen. Các hợp chất thông thường nhất là alkylphenol hoặc rượu chuỗi dài có nhóm
hydroxyl ở cuối phân tử.
Các chất tẩy rửa không ion khác được ngưng tụ từ axit béo và amin hữu cơ. Chúng
rất quan trọng như chất ổn định bọt trong các chế phẩm tẩy rửa và dầu gội lỏng.

12


Xà phịng và chất tẩy rửa
OH

Hình 11: nonyl phenol – một loại chất tẩy rửa không ion.

 Chất tẩy cation
Các chất tẩy cation tương tự như các chất anion, với thành phần ưa nước, nhưng,

thay vì nhóm sulfonate anion, các chất hoạt động bề mặt cation có amoni bậc 4 trung
tâm amoni tích điện dương.

Hình 12: diethyl ester dimethyl amonium clorua

2.2. Nguyên liệu
Các chất hoạt động bề mặt là thành phần làm sạch cơ bản của một sản phẩm tẩy
rửa.Ngoài ra để tăng hiệu quả tẩy rửa, làm sạch chất tẩy rửa còn thêm các phụ gia khác
như chất là trắng, chất trợ màu, chất thơm,...
Chất tẩy rửa là một sản phẩm làm sạch hiệu quả vì nó chứa một hoặc nhiều chất
hoạt động bề mặt. Do tính chất hóa học, các chất hoạt động bề mặt được sử dụng trong
chất tẩy rửa có thể được thiết kế để hoạt động tốt trong nhiều điều kiện khác nhau. Các
chất hoạt động bề mặt như vậy ít bị ảnh hưởng hơn xà phịng khi gặp các khống chất
trong nước cứng và hầu hết sẽ không tạo thành màng, cặn.
Các chất hoạt động bề mặt chất tẩy rửa được phát triển để đáp ứng sự thiếu hụt
chất béo và dầu động vật và thực vật trong Thế chiến I và Thế chiến II. Vào thời điểm
đó, dầu mỏ được tìm thấy là một nguồn dồi dào để sản xuất các chất hoạt động

13


Xà phòng và chất tẩy rửa
bề. Ngày nay, chất hoạt động bề mặt trong chất tẩy rửa được làm từ các sản phẩm phụ
của q trình hóa dầu hoặc các hóa chất có nguồn gốc từ chất béo và dầu.
Một số chất hoạt động bề mặt được sử dụng: tri phosphat (tripolyphosphat TPP),
EDTA (etylen Diamin Tetra-acetat), NTA (Nitrilo Tri-acetic) …
EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid) hoặc muối natri của nó có đặc tính kết
hợp với các ion kim loại nhất định để tạo thành một phức hợp phân tử ion kim loại như
magie, canxi.. để nó khơng cịn thể hiện tính chất ion. Do đó, trong nước cứng, các ion
canxi và magiê bị bất hoạt, và nước được làm mềm hiệu quả. EDTA có thể tạo thành

các phức tương tự với các ion kim loại khác.
Ngoài ra trong các sản phẩm tẩy rửa cịn có các thành phần phụ khác như:
Chất mài mịn
Các khống chất khơng hịa tan trong nước như bột talc (magie silicate), silica, đá
cẩm thạch, đá bọt, phấn, , thạch anh và cát thường được nghiền thành bột và thêm
vào công thức chất tẩy rửa tổng hợp . Chất mài mịn có tính chất hữu cơ, như mùn cưa,
cũng được sử dụng.
Chất tẩy trắng quang học
Là một phần không thể thiếu của tất cả các loại bột giặt, chất làm sáng quang học
là thuốc nhuộm được hấp thụ bởi sợi dệt từ dung dịch nhưng sau đó khơng được loại
bỏ trong quá trình giũ. khiến sợi quang phản xạ một tỷ lệ lớn hơn của ánh sáng khả
kiến và làm cho nó trơng sáng hơn.
2.3. Quy trình sản xuất
Các hợp chất hữu cơ (rượu béo hoặc alkylbenzene) được chuyển thành chất tẩy rửa
hoạt động bề mặt anion bằng quá trình sunfo hóa. Sự khác biệt giữa chúng là chất tẩy
được sản xuất từ rượu béo có nhóm phân tử sulfate (―OSO 3Na) và chất tẩy được sản
xuất từ một loại alkylbenzene có nhóm sulfonate (―SO3Na) gắn trực tiếp vào vịng
benzen. Lưu huỳnh trioxide dạng khí hiện được sử dụng rộng rãi để gắn nhóm
sulfonate hoặc sulfate.
RCH2OH

+

SO3

RCH2OSO3H

14

Xà phịng và chất tẩy rửa
R

R
+

SO3
SO3H

Hình 13:phản ứng sunfo hóa

Số lượng lớn nhất của chất tẩy rửa tổng hợp được tiêu thụ trong gia đình dưới dạng
bột sấy phun. Chúng được sản xuất từ dung dịch nước bùn , được chuẩn bị liên tục
hoặc theo lơ và có chứa tất cả các thành phần phụ gia. Một số vật liệu kiềm được cho
vào có tác dụng làm tăng hoạt động tẩy rửa. Quan trọng nhất là natri silicat, natri
cacbonat và các loại photphat khác nhau. Bùn được nguyên tử hóa trong nhiệt để loại
bỏ nước. Do đó, bột thu được bao gồm các hạt rỗng, được gọi là hạt, hòa tan nhanh
trong nước. Natri perborate đôi khi được thêm vào các hạt phun khô để tăng khả
năng làm sạch bằng q trình oxy hóa. Enzym cũng có thể được thêm vào để tăng
hoạt tính tẩy rửa, giảm bớt ơ nhiễm môi trường. Nhiều loại bột giặt hiện đại kết hợp
chất tẩy rửa tổng hợp, anion và không ion, với xà phòng để mang lại hiệu tối đa.
Chất tẩy bột được sản xuất bằng cách sấy phun, kết tụ, trộn khô hoặc kết hợp các
phương pháp này lại với nhau.
Trong quy trình sấy phun, các thành phần khơ và lỏng trước tiên được kết hợp
thành bùn, hoặc huyền phù dày, trong một bể lớn. Bùn được làm nóng và sau đó được
bơm lên đỉnh tháp nơi nó được phun qua vịi phun dưới áp suất cao để tạo ra những
giọt nhỏ. Các giọt rơi qua một luồng khơng khí nóng, tạo thành các hạt rỗng khi chúng
khô. Các hạt khô được thu thập từ dưới cùng của tháp phun, nơi chúng được sàng lọc
để đạt được kích thước tương đối đồng đều.
Sau khi các hạt đã được làm lạnh, các thành phần nhạy cảm với nhiệt khơng tương

thích với nhiệt độ sấy phun (như thuốc tẩy, enzyme và hương thơm) được thêm vào và
tạo thành sản phẩm.
2.4. Ưu điểm so với xà phịng, hạn chế với mơi trường
Các chất tẩy rửa tổng hợp thường khơng bị ảnh hưởng hoặc rất ít bị ảnh hưởng bởi
muối hoặc axit kim loại; mặc dù chúng có thể phản ứng hóa học với chúng, các hợp
chất thu được có thể hịa tan hoặc vẫn phân tán ở dạng keo trong dung dịch. Các đặc
tính hữu ích khác của chất tổng hợp , như độ hòa tan trong nước lạnh và tính linh hoạt
15


Xà phịng và chất tẩy rửa
trong cơng thức, cũng góp phần vào việc thay thế nhanh chóng các sản phẩm xà
phịng.
Tuy nhiên một tác dụng khơng mong muốn của các sulfonate alkylbenzene, trái ngược
với các chất tẩy rửa tổng hợp có chứa chất béo và cồn, là một lượng lớn bọt mà chúng
tạo ra rất khó để loại bỏ. Bọt này vẫn còn tồn tại trên bề mặt nước thải khi nó đi từ các
khu dân cư qua cống thốt nước và hệ thống nước thải , sau đó đến sông, và cuối cùng
ra biển, bọt sẽ làm chậm quá trình phân hủy sinh học của vật liệu hữu cơ trong nước
thải, nó gây ra vấn đề trong hệ thống tái tạo lại nước thải. Chất hoạt động bề mặt
Như chúng ta đã thấy, những thứ này đóng một phần quan trọng trong việc giúp
nước tấn công và loại bỏ bụi bẩn. Nhưng một khi chúng chảy xuống cống, các chất
hoạt động bề mặt vẫn tiếp tục hoạt động: chúng có thể tấn cơng các loại dầu tự nhiên
trong màng nhầy của cá, ngăn chặn mang của chúng hoạt động bình thường và tăng
nguy cơ bị tấn cơng bởi các hóa chất khác trong nước. Một số thành phần chất hoạt
động bề mặt (như một chất gọi là nonylphenol ethoxylate hoặc NPE) tạo ra thứ gọi là
chất gây rối loạn nội tiết, có thể ảnh hưởng đến sự cân bằng nội tiết tố của động vật
(bao gồm cả con người), gây ra nhiều vấn đề sức khỏe và đôi khi thay đổi đặc điểm
giới tính của chúng. Mặc dù chất hoạt động bề mặt có thể gây độc cho cá và các sinh
vật thủy sinh khác một số cịn có thể tồn tại trong môi trường trong nhiều năm mà
không bị phân hủy tuy nhiên hầu hết các chất hoạt động bề mặt phân hủy tương đối

nhanh trong các nhà máy xử lý nước thải trước khi chúng có thể gây hại cho thế giới tự
nhiên.
Photphat
Ngoài các chất hoạt động bề mặt, trong các thành phần chất tẩy rửa có thể chứa
một lượng các photphat làm phụ gia tăng cường hoạt tính tẩy rửa, tẩy trắng,...
Khi phốt phát trong chất tẩy rửa xâm nhập vào nước ngọt, chúng có thể hoạt động
như phân bón, thúc đẩy sự phát triển của thực vật và động vật nhỏ bé. Vấn đề lớn nhất
mà chúng có thể gây ra là sự phát triển rất lớn của tảo, được gọi là sự nở hoa của tảo
giết chết sự sống của cá, các sinh vật khác bằng cách giảm oxy trong nước.
Với các ưu điểm như không tạo kết tủa khi giặt trong nước cứng, tạo bọt tốt hơn,
tính chất tẩy rửa ưu việt hơn xà phịng. Mơi trường nước cứng chứa nhiều ion Ca2+ và
16


Xà phòng và chất tẩy rửa
Mg2+ làm kết tủa xà bơng, giảm bọt. Do đó trong hóa chất tẩy rửa chẳng hạn như bột
giặt có chứa các thành phần có tác dụng làm mềm nước như tripolyphosphat (TPP),
EDTA (etylen Diamin Tetra-acetat), NTA (Nitrilo Tri-acetic) … Nhưng do các chất
tạo phức có chứa photpho sẽ cung cấp dinh dưỡng cho các thực vật sống trong nước
nhất là tảo, làm cho chúng phát triển nhanh nên tiêu thụ nhiều O2 hòa tan trong nước
vào ban đêm có thể làm cá chết hàng loạt.
Ở những nơi sử dụng nước thải để tưới tiêu, bọt cũng là một vấn đề. Nghiên cứu
chuyên sâu vào những năm 1960 đã dẫn đến những thay đổi trong các phân tử
alkylbenzene sulfonate. Tetrapropylen, có cấu trúc phân nhánh, được thay thế bằng
nhóm alkyl bao gồm chuỗi carbon thẳng dễ bị vi khuẩn phân hủy hơn.
Các sản phẩm tẩy rửa gia dụng như bột giặt, nước chà sàn, chất tẩy rửa toilet,…
đều có chứa hóa chất độc hại như kiềm, axit sunfuric, chlorine, amoniac,… Các chất
này bay hơi ở nồng độ đậm đặc, nếu tiếp xúc trong thời gian dài sẽ làm tăng nguy cơ
ung thư và ảnh hưởng xấu tới khả năng sinh sản.
3. sự khác nhau giữa xà phòng và chất tẩy rửa

Xà phòng

Chất tẩy rửa

Gồm một nhóm –COONa (hoặc –

Có một nhóm –SO3Na (hoặc –SO3K)

COOK) gắn với một axit béo có chuỗi gắn với một chuỗi ankyl dài
ankyl dài
Mất hiệu quả trong nước cứng và
nước mặn
Có khả năng phân hủy bởi vi sinh vật

Có thể sử dụng được trong nước cứng
và nước mặn
Chứa mạch cacbon phân nhánh không
bị phân hủy

Tạo kết tủa trong môi trường nước

Không tạo kết tủa trong nước cứng

cứng
Có nguồn gốc từ thiên nhiên như dầu,

Là dẫn xuất tổng hợp

mỡ động vật
Thân thiện với mơi trường

Các hợp chất này có thể tạo thành bọt
dày gây chết vi sinh vật

Ví dụ: natri pamitat, natri stearat

Ví dụ: axit deoxychoric, natri laury
sunfat.
17