B
GIÁO D
O
I H C DÂN L P H I PHÒNG
KHÓA LU N T T NGHI P
NGÀNH: K THU
ng d n
Sinh viên
NG
ng Chinh H i
: Nguy n Th
H I PHÒNG, 2016
o
B
GIÁO D
O
I H C DÂN L P H I PHÒNG
NGHIÊN C U T NG H P CH T HO
NG
B M TB
U
X LÝ D U M TRÊN V I S I
KHÓA LU N T T NGHI
NGÀNH K THU
ng d n
Sinh viên
I H C H CHÍNH QUY
NG
ng Chinh H i
: Nguy n Th
H I PHÒNG, 2016
o
B
GIÁO D
O
I H C DÂN L P H I PHÒNG
----------------------------------------
NHI M V
Sinh viên: Nguy n Th
L p: MT1601
TÀI T T NGHI P
o
Mã SV: 1212301016
Ngành: K thu
tài: Nghiên c u t ng h p ch t ho
ng b m t b
hydrat hóa d
x lý d u m trên v i s i
ng
NHI M V
TÀI
1. N i dung và các yêu c u c n gi i quy t trong nhi m v
tài t t nghi p
(v lý thuy t, th c nghi m):
nh thành ph n d
u.
Tìm hi u thành ph n v i s i.
t y r a c a ch t ho
u ch
ng b m t.
toluensulfonic.
u ch ch t ho
ng b m t b
u
thông.
2. Công vi c c n sau th c nghi m:
So sánh kh
y r a c a d u thông bi n tính và ch t t y r a OMO.
m th c t p t t nghi p
Phòng thí nghi
i h c Dân l p H i Phòng.
NG D
CÁN B
TÀI T T NGHI P
ng d n th nh t:
H tên:
ng Chinh H i
H c hàm, h c v : Th c s
i h c Dân l p H i Phòng
N
ng d
Nghiên c u t ng h p ch t ho
b
ng b m t
x lý d u m trên v i s i
ng d n th
hai:
H tên:
H c hàm, h c v
tài t t ngi
Yêu c u ph
n nhi m v
mv
Sinh viên
Nguy n Th
ng d n
o
ThS.
H i Phòng, ngày ...... tháng
HI
NG
N H U NGH
ng Chinh H i
CÁN B
1. Tinh th
NG D
TÀI T T NGHI P
c
tài t t ngi p:
ng c a khóa lu n (so v i n i dung yêu c
trong nhi m v
t ra
tài t t nghi p trên các m t lý lu n, th c ti n, tính toán s
li u ...):
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
m c a cán b
ng d n (ghi c s và ch ):
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
H
Cán b
ng d n
(H tên và ch ký)
ng Chinh H i
L IC
c bày t lòng bi
nhi
ng d
ng Chinh H i
án này.
y cô giáo thu c B môn K thu t môi
u ki n r t t t cho em trong
ng; các th y cô, b môn c
su t th
án.
Em xin chân thành c
th i gian em h c
n
th
em trong su t
ng.
Em xin chân thành c
H i Phòng, tháng 7
Sinh viên
Nguy n Th
o
M CL C
M
U .............................................................................................................. 1
PH N I: T NG QUAN LÝ THUY T ............................................................. 2
A. T NG QUAN V CH T T Y R A ......................................................... 2
1. Gi i thi u chung v ch t t y r a ................................................................. 2
2. Ch t ho
ng b m t.................................................................................. 2
3. S
m t/ giao di n ........................................................................... 6
4.
t y r a ............................................................................................... 9
5. L a ch n và yêu c u v i ch t ho
ng b m t...................................... 15
B. T NG QUAN V CÁC LO I V I S I .................................................. 16
1. Gi i thi u chung v v i s i ......................................................................... 16
2. Ti n x lý v i s i và các ngu n nhi m b n............................................... 20
C. T NG QUAN V D U THÔNG .............................................................. 22
PH N II:
U VÀ TH C NGHI M .. 25
A.
U .................................................... 25
B. BI N TÍNH D U THÔNG B
T NG H P CH T HO
NG B M T ................................................ 29
II. T ng h p ch t ho
ng b m t t d u thông b
hydrat hóa .......................................................................................................... 32
C.
Y R A C A CH T HO
NG B
M
U CH ........................................................................................ 35
PH N III: K T QU NGHIÊN C U VÀ TH O LU N............................ 37
I. So sánh k t qu c a d
c và d u
c, và s n ph m t y r a OMO... 37
II. So sánh kh
yr ac ad
c,
s n ph m t y r a OMO khi pha loãng và khi không pha loãng .................. 39
III. So sánh kh
yr ac ad
c
trong các kho ng th i gian khác nhau ............................................................ 41
K T LU N ........................................................................................................ 43
TÀI LI U THAM KH O ................................................................................ 45
DANH M C B NG
B ng 1: Thành ph n c
............................................................. 17
B ng 2: Các lo i s i d t ..................................................................................... 19
B ng 3: Thành ph n hóa h c c a d u thông
c khác.... 23
B ng 4: Tính ch t c a các c u t trong d u thông: ........................................ 23
DANH M C HÌNH NH
Hình 1: S hình thành các Mixen ...................................................................... 8
Hình 2: T y v t b
Rolling UP trên v i Polyester ...................... 14
u ch
u ch
toluensulfonic ................................ 30
toluensunfonic ................................................................ 32
t ng h p ch t ho
ng b m t b
hydrat hóa
............................................................................................................................. 33
Hình 6: T ng h p ch t ho
ng b m t b
..... 35
Hình 7: M u v i tr ng và m u v i b n............................................................. 37
Hình 8: nh m u v i kh
yr ac ad
ng
c, d
c, s n ph m t y r a
OMO.................................................................................................................... 38
Hình 9: nh m u v i kh
yr ac ad
ng
c khi pha loãng và không pha loãng ........................................................ 40
Hình 10: nh m u v i so sánh kh
s n ph m t y r
Hình 11:
y r a c a d u thông hydrat hóa và
c khi pha loãng.............................. 40
nh m u v i kh
y r a c a d u thông hydrat hóa có tác
c trong các kho ng th i gian khác nhau........................................ 42
KHÓA LU N T T NGHI P
M
U
c ta, ngh d
i. Tr i qua nhi u
is
phát tri n c a các ngành công nghi p khác, công nghi p d
c
kh
nh t m quan tr
i s ng h ng ngày. Các s n ph m t o ra ngày
c nhu c u c
i tiêu dùng.
Các lo i v i s i làm t thiên nhiên hay hóa h
ut nt im
ng t p
ch t nh
nh, và sau khi d t l i ch a thêm h , d u m t máy d t,
ng
không nh
n quá trình in nhu m, s d ng v i. Vì v
c khi in nhu m, ta
c n ph i x lý các t p ch t có trong v i s
quá trình in nhu
c di n ra
thu n l i. V i s i sau khi lo i b t p ch t, s
tr ng sáng, d th
c,
m m m i, không nh ng th
p th thu c nhu m giúp cho
quá trình nhu
c thu n l i và v i s
p.
h uh
d t nhu
u s d ng các ch t t y r
c
bán trên th
ng ho c s d ng các bi
c và các ch t hóa h c
không thân thi n v
n ngày nay, v i ti n b c a khoa h c k
thu t, các ch t t y r a liên t
c c i ti
ng hi u qu
thi n v
ng. M t trong nh
c s d ng nhi u nh t
là bi n tình d u th c v t thành các s n ph m có ho t tính b m t cao. T
t ng h p chúng thành ch t t y r a có thành ph n t
pv im
t y r a nh
nh.
án này nghiên c u quá trình t ng h p ch t t y r a t d u thông hydrat
x lý d u m trên v i s i.
Sinh viên: Nguy n Th
o MSV: 1212301016
Trang 1
KHÓA LU N T T NGHI P
PH N I:
T NG QUAN LÝ THUY T
A. T NG QUAN V CH T T Y R A [1],[2]
1. Gi i thi u chung v ch t t y r a[1]
Ch t t y r a là ch
ng t y s ch c
cv i
các ch t b n có tính d
c, ch t
t y r a làm gi m s
m t gi
c và các ch t b n có tính d u, nh
làm cho ch t b n d th m t và d b lôi kéo ra kh i b m t dính b
c. K t qu là b m t dính b
c t y r a s ch.
Ch t t y r a là nh ng ch t ho
Các ch t t y r a thu c lo
tính và các ch
thu c lo i h
chia ra lo
hóa, không có kh
i
kh
d ng, các ch t t y r a thu
ch t t y r a thu c lo
ng b m t có th
ch
là các ch t có ki m tính, các mu i trung
tt yr a
ng tính, có kh
ít b t, lo i nhi u b
ph m vi,
c lo i h
Ch t t y r a thông d ng là mu i natri c a axit béo (xà phòng) ho c các
ch t ho
ng b m t t ng h p có ho
u qu t y r a các
ch t ho
ng b m t, trong các ch t t y r
m (kem gi t, b t gi t)
t ph
sulfat, natri ca
hi
b ov
i ta thiên
v s n xu t và s d ng các ch t t y r a v i các ph gia d phân h y sinh h c, ít
c.
2. Ch t ho
ng b m t[1]
Ch t ho
ng b m t là thành ph n quan tr ng nh t c a ch t t y r a. Nó
có m t t t c các ch t t y r a khác nhau v i nhi m v là t
t b n và
nh ng ch
c gi
cho chúng không bám tr l i trên b m t.
Sinh viên: Nguy n Th
o MSV: 1212301016
Trang 2
KHÓA LU N T T NGHI P
Ch t ho
ng b m t là h p ch t hóa h c có s
m t nh
c
m t c a dung môi, và trong dung d ch, n
c a nó b m
trong dung d ch, làm gi m s
m t c a dung d ch. N u có nhi
ch t l ng không hòa tan thì ch t ho
ng b m
n tích ti p xúc
gi a hai ch t l
t ho
ng b m t vào trong m t ch t l ng thì
các phân t c a ch t ho
ng b m
ng t
i là mixen),
n
mà t
b
ut
c g i là n
t
i
h n.
Nh ng ch t ho
ng b m t quan tr
ng là nh ng h p ch t h u c
g m hai ph n: Ph n phân c c (ph
c) và ph n không phân c c (ph n k
c). Axit béo là ch t ho
ng b m t g m g c hydrocacbon là ph n không
phân c c và nhóm cacboxyl là ph n phân c
c c a m t ch t
ho
ng b m
g b i m t thông s
cân b
c
(Hydrophilic Lipophilic Balance HLB), giá tr này có th t
n 40. HLB
càng cao thì hóa ch t càng d
c, HLB càng th p thì hóa ch t
càng d hòa tan trong các dung môi không phân c
u. Ch t ho
ng b
m
c s d ng ph bi n trong công nghi p, ví d trong vi c chuy n qu ng,
u ch các ch t t y r
Tùy theo tính ch t mà ch t ho
ng b m
c phân theo các lo i khác
nhau. N u xét theo tính ch t ho
ng c
u phân c c c a phân t ch t ho t
ng b m t thì có th phân chúng thành b n lo i sau:
Ch t ho
ng b m t cation.
Ch t ho
ng b m t anion.
Ch t ho
ng b m t không ion.
Ch t ho
ng b m
Sinh viên: Nguy n Th
ng tính.
o MSV: 1212301016
Trang 3
KHÓA LU N T T NGHI P
a. Ch t ho
ng b m t anion
3+
, Cu2+...)
b. Ch t ho
ng b m t cation
Ch t ho
ng b m t
c coi là ch
i ngh ch v i ch t ho t
ng b m t anion d a trên m i quan h
n tích. M
ng nh ch t ho t
ng bê m t cation thêm vào ch t ho
ng b m t anion hay th m chí là ch t
ho
ng b m t không ion có th s nâng cao vi c th c hi n quá trình t y r a.
Các ch t ho
ng b m t không ion cho phép s có m t c a ch t cation và h n
h p c a hai lo
c s d ng cho ch t t y r
c bi
làm m m s i
v i.
M t s ch t ho
ng b m t cation tiêu bi
clorua (DADMAC), các imidazoli b c b n s d
c, alkyl dimetyl benzyl amino clorua (AMBAC).
c. Ch t ho
Sinh viên: Nguy n Th
o
t làm m n
ng b m t không ion
o MSV: 1212301016
Trang 4
KHÓA LU N T T NGHI P
Ch t ho
ng b m t không ion là nh ng ch t ho
ng b m t hòa tan
ph
chúng là d n xu t c a
polietylenglycol có công th c t ng quát:
R
O (CH2 CH2 O)n
CH2
R
O (CH2 CH2 O)n
OH
R
COO (CH2 CH2
O)n
CH2 OH ho c
CH2
CH2
OH
cR
c t o nên kh
ankyl là ph n k
c, còn g c polietylenglycol là ph n
a ch t ho
ng b m t. Khi s nhóm OH
ho
u này cho phép
u dài m ch cacbon mà v
m b o kh
cc a
ch t ho
ng b m t. Dung d ch ch t ho
ng b m
ng t o nên môi
ng trung tính pH = 7, b n v
c c ng, axit, ki m và kim lo
t
ho
ng b m t có ch
ng nh
c s d ng r t r ng rãi trong
các quá trình n u t y, gi t, nhu m in hoa và hoàn t t cho nhi u lo i v i s i
khác nhau.
d. Ch t ho
ng b m
ng tính
Ch t ho
ng b m
t c a chúng có ch a c
cacbonxylic ho
ng tính là ch t ho
ng b m t mà trong phân
nhóm axit và nhóm bazo: nhóm axit ho c là
ng là nhóm amin. Nh ng ch t
t ho
ng b m t cation, còn
ng ki m chúng th hi n ch
a lo i anion. Chúng có ái l c
v
ng th
khi ph i tr n v i các ch ph m có
c tính anion.
Các ch
ng nhi t tan là kém
nh t. Ch t ho
ng b m t lo
p t t v i các ch t ho t
ng b m t lo i khác. Kh
ng c a các ch
i
trong kho ng r ng và ph thu c vào kho ng cách gi
n, kh
ng b m t cao nh t là t
ng nhi t.
Sinh viên: Nguy n Th
o MSV: 1212301016
Trang 5
KHÓA LU N T T NGHI P
Ch t ho
ng b m
ng tính r t thích h p cho da nh
nh ,
c dùng trong các s n ph
s n ph m làm s ch gia d ng.
M t s ch t ho
ng b m
c tính d u
ts
n hình:
Alkyl amido propyl betain
Alkyl amido propyl sulfobetain
Sulfonat betain
Betain etoxy hóa
Dodecyl betain
Dodecyl dimethyllamine oxide
Cocamidopropyl betain
Coco ampho glycinate
3. S
a. S
m t/ giao di n[2],[11]
m t
không.
Sinh viên: Nguy n Th
o MSV: 1212301016
Trang 6
KHÓA LU N T T NGHI P
Joule.
2
F.d/d2
b.
c. Mixen
vì t
Sinh viên: Nguy n Th
o MSV: 1212301016
Trang 7
KHÓA LU N T T NGHI P
Dung d ch ch t ho
ng b m t
S t o thành Mixen
Hình 1: S hình thành các Mixen
d.
HLB
Sinh viên: Nguy n Th
o MSV: 1212301016
Trang 8
KHÓA LU N T T NGHI P
1 4
3 6
Ít phân tán
8 10
13
4.
t y r a[1],[2],[11]
Quá trình t y r a là quá trình ph c t
n nhi u y u t
và hóa h c. Kh
t b n trong su t quá trình t y r a s
nâng cao b
c, th i gian t y r a, nhi
i v i b t k m t công ngh t y r
u ph thu
s
ng qua l i gi a b m t nhi m b n, ch t b n, thành ph n ch t t y r
a. Thuy t nhi
ng
v t lý
c
. Tuy
c vào
a.
c Lanza
n m t ch t béo H (d u) và m t b m t r n F (s i). Vi c nhi m b n F
do H có th th
c bi u di
sau:
II
I
Khi gi t d u H (th I) ti p xúc v i s i F (th II), thì gi t d u tr
n
t m t th cân b ng v i m t góc ti
nh b i b m t c a s i
ng ti p tuy n c a giao di n d
ng t do c a th II có th
c vi t theo p
EFA = EFH + EHA
Sinh viên: Nguy n Th
o MSV: 1212301016
Trang 9
KHÓA LU N T T NGHI P
hay b m
FA
ng t do s i/khí.
EFH
ng t do s i/d u.
EHA
ng t do d u/khí.
ng t do tính trên m
tr thành:
FA
FH
di n tích thì b ng s
HA
Công g n ch t ch t l ng H vào ch
trình Dupré:
WFH
ch t ch t l ng WFH càng y
FA
n
c bi u di n b
HA
FH
(3)
y r ng gây b n càng d bao nhiêu thì công g n
y nhiêu.
, ch c n s
m
m tc a
FA) hay s
m t không c c (d u, v
ts
HA) y
m t y u, cho nên các ch t béo bám ch t vào s i polyester r t d dàng. Trái l i,
bông s i có c c, có s c
m tl
y nó b b n d u khó khan
G t t y v t b n có ch t béo H kh i m t b m
c bi u di n b
sau:
II
G tt yv tb
i th này.
Sinh viên: Nguy n Th
III
th II sang th III. C n tính công c n thi
o MSV: 1212301016
Trang 10
KHÓA LU N T T NGHI P
u th
ng t
c bi u di n b ng:
EII
HF
HE
Khi v t b n tách kh i b m t F, trong th
di n b ng:
EIII
HE
FE
ng t
c bi u
HE
b i vì trong th
o nên m t phân gi i H/E ph
thêm).
Công c n thi
th II sang th III b ng:
WA = EIII - EII
WA
FE
FE
HE
HE
HF
HE)
HF
hay
(4)
y r ng công càng y
tt yd
ns
n s th
FE
HE
HF l i l n
them tác nhân b m t là làm gi m s
m t (v y là gi
FE và
HE) và gia tang s
HF nh s h p ph c a tác nhân b m
giao di n F, E và H/E.
M
ghi nh n r
ng h p s i polyester (không
c c) b v y b n b i m t ch t béo (không c c), thì s
HF y u.
Vi c v y b
ng h p bông s
HF
l
i vì bông s i g m phân t có c c.
D a vào nh ng d ki n nhi
u ki n c n thi
tt yt
ng t do
n cu
(b v y b
ng h
i ta có th
t b n có ch
y s ch) c n ph
nh nh ng
v t b n t t y,
u
EIII < EII hay
FE
gi
HE
HF
HE
FE
HE
<
HF
V y n u tác nhân b m t, do s h p ph c a nó trên s i và v t b n, làm
c s
n c a chúng (so v
mà t ng c a
Sinh viên: Nguy n Th
o MSV: 1212301016
Trang 11
KHÓA LU N T T NGHI P
chúng tr
n s i/v t b
tb ns t t y
b.
Vi c t
tb
c Stevenson nh
Vi c t
b ng, h p l c c
gi i thích b
t b n t th II sang th IV, qua th trung gian III. Khi cân
c bi u di n b
FE
HE
HF
FE
FH
HE
-
i b ng 180o
tb
-1 =
Ch t ho
-
HF
ng b m
các s
(6)
FE
HE
u ki n
(7)
c hút trên s i và v t b n, làm gi m
theo
u (v t b n béo) s cu n l i và tách kh i s i trong quá trình
gi t (gi t b ng tay hay b ng máy).
Sinh viên: Nguy n Th
FE
HE
o MSV: 1212301016
Trang 12
KHÓA LU N T T NGHI P
c.
hòa tan hóa
n các v t b n th l ng có ch t và
ch y u nh ch t ho
ng b m t làm gi m s
n. Sau khi có
cn
mixen t i h n, thì không còn gi m s
n n a, cho
nên hi u
i
ta th y s gi t t
t quá CMC (n
mixen gi i h n),
ta c n ph i nh
nm
khác; s hòa tan hóa. Lý thuy
ch tb
il
c Ginn, Brown và Harris
ki m ch ng l
n trong
ph
c tính lý hóa c a tác nhân b m t, vi c hình thành các mixen,
ng
c a nh ng nhân t khác nhau trên n
mixen gi i h n. Các phân t c a các
tác nhân b m t k t h p v i nhau trong các dung d
hình thành các
mixen m t n
c g i là n
mixen gi i h n. Trong các
mixen, ph n k
c c a phân t ho
ng b m t quay v phía trong, trong khi
ph
c (nhóm ion hóa hay polyoxyetylen) l
ng v
c. R t nhi u
ng h p ch
c
u béo,
triglyxerit, hydrocacbon l
c hòa tan bên trong các mixen. N u các phân t
c hòa tan có c c (ch ng h n các hydroxyl hay cacboxyl) thì các phân t
c tìm th y ph
c c a mixen.
S hòa tan hóa ch di n ra khi n
so v i n
mixen gi i h n(CMC).
Tóm l
các ch t ho
t y r a t t không nh ng c n gi m s
th
hình thành các mixen (h
cm ts
v t b n béo hi n di n trong dung d ch gi t r a.
ng b m
m
các ho t ch
ng
Trong phân t d u thông sunfat có nhóm SO3H là nhóm phân c c m nh
và trong c u trúc v i cotton có các nhóm phân c c m nh
v i cotton vào dung d ch t y r a, các phân t d u thông bi n tính nhanh chóng
h p ph lên trên b m t v i cotton t o thu n l i cho quá trình t y r
i
v i v i polyester, b m t h
c nên quá trình h p ph c a d u
thong bi n tính lên b m t v
u qu t y r a kém
Sinh viên: Nguy n Th
o MSV: 1212301016
Trang 13
KHÓA LU N T T NGHI P
phân c c m nh nên vi c chui sâu vào mao qu n s i
kéo ch t b
a, b m t v i polyester phân
c c r t y u nên các phân t d u bám r t ch c trên b m t v i
ng v
o
c u trúc, góc th
tl
) khi n cho vi c t y r
t yr
cs d
gi i thích cho s g t t y các v t b n d ng
d
hòa tan hóa. Các v t b n d
c lo i b
kh i b m t v i ch y
u tiên các gi t d u th m
trên v
ng c a dung d ch t y r a s b th t l i và b
b tách ra b i các dòng th y l c.
Hình 2: T y v t b n theo
Rolling UP trên v i Polyester
Khi góc th
t trong dung d ch t y r a v n còn trên 90o, m t gi t nh
còn l i v n bám trên b m t v i và ti p t c tr i qua m t quá trình lo i b
t
p l i này s di n ra ch
u. Khi góc th
t càng
l n thì gi t d u còn l i càng l n. Khi góc th
t trong dung d ch t y r a nh
o
thì quá trình có th tách b hoàn toàn gi t d
lo i b hoàn toàn d u
m bám trên b m t và trong các mao qu n c a v
hòa tan
hóa l
c bi t khi trên b m t v i còn m
ng r t
nh d u mà không hoàn toàn lo i b
t y r a d u m trên v i polyester s di n ra theo hai giai
n:
n 1: Quá trình t y r a di
n này, ph n l n v t b n s
c lo i b , ch còn l i các gi t d u
r t nh trên b m t v i và các phân t d u chui sâu vào các mao qu n
c a s i v i.
Sinh viên: Nguy n Th
o MSV: 1212301016
Trang 14
KHÓA LU N T T NGHI P
n 2: Làm s ch ph
u còn l i trên b m t v i và trong các mao
qu
n quan tr ng quy
nh
n k t qu t y r a c a dung d ch t y r a cho v i polyester.
5. L a ch n và yêu c u v i ch t ho
ng b m t[1]
Ngày nay các ch t ho
ng b m t
chu n ngày càng ch t ch c a s phân gi i
ngu n t nh ng ngu n nguyên li u có th
ng b m
ng tùy thu c vào nh ng m
Nhi
không ch c
ng nh ng tiêu
sinh h c mà còn ph
i nó có
im
c. S l a ch n ch t ho t
c tiêu nghiên c u:
c as t yr a
Lo i ch t xây d ng, lo i s i d t
Tr
ng
c bào ch
L a ch n nh ng ch t ho
khác nhau, song m t ch t ho
mu
c tính sau:
ng b m t dùng trong s n ph m t y r a có th
ng b m t phù h p cho vi c t y r
c mong
H p ph ch n l c
Tính hòa tan cao
c các ch t b n
c tính t o b t mong mu n
Có kh
ng ch t b n tái bám
Có mùi thích h p
nh y c m v
c c ng th p
B o qu
c lâu
Tính th
tt t
Có tính ch t phân b
ch
iv
i
ng
Ngu n nguyên li u d ki m
Sinh viên: Nguy n Th
o MSV: 1212301016
Trang 15