Bài giảng Công nghệ chất hoạt động bề mặt - Chương 1: Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM

Nội dung text: Bài giảng Công nghệ chất hoạt động bề mặt - Chương 1: Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM

1. 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
2. Chất hoạt động bề mặt là gì?
3. 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 σx σ1 Chất lỏng 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 Sức căng bề mặt L – KK (dyne/cm) Sức căng bề mặt L – L (dyne/cm) Bề mặt Nhiệt độ chất lỏng (0C) Lớp hữu cơ Lớp nước Tính toán Thực nghiệm Benzene/nước 19 28,8 72,79 43,99 43,99 Aniline/nước 26 42,2 71,9 29,7 30,3
4. Chương 1 Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM - Quan hệ giữa khối lượng riêng và sức căng bề mặt Theo phương trình McLeod: σ = K.(D – d)4 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
5. 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
6. 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
7. 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 •ĐâyPhương là một pháp trong cân những giọt chất phương lỏng pháp chính xác nhất •để xácPhương định pháp sức Lecomte căng bề du mặt Nouy •NguyênPhương tắc pháp đo: bản phẳng L. wilhelmy •Đo chiềuPhương cao pháp mực áp suất chất cực lỏng đại củatrong bọt maokhí quản • Xác định hình dạng hạt và bọt khí P = P1 – P2 = g.h.(ρβ – ρα) = 2σ/r 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
8. Chương 1 Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM 1.5. Tính chất vật lý của dung dịch CHĐBM (tt)
9. Chương 1 Các lý thuyết cơ bản về HĐBM Cấu trúc và hình dạng của micelle
10. 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)
11. Chương 1 Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM 1.7. Điểm Kraft Điểm kraft là nhiệt độ tại đó CHĐBM có độ hòa tan bằng CMC Bảng điểm kraft của dung dịch alkyl sulfate trong nước Số nguyên tử 10 12 14 16 18 carbon Điểm kraft 8 16 30 45 56 (0C) 1.8. Điểm đục Điểm đục là nhiệt độ tại đó CHĐBM không ion không thể hòa tan, tách ra khỏi dung dịch làm dung dịch trở nên đục
12. Chương 1 Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM ➢ Công thức thực nghiệm để tính giá trị HLB o Tính theo cấu trúc HLB = 7 + HLB nhóm ái nước - HLB nhóm kỵ nước
13. Chương 1 Các lý thuyết cơ bản về CHĐBM o Công thức kawakami HLB = 7 + 11,7 log (Mn/Md) Mn: khối lượng phần tử ái nước trong phân tử Md: khối lượng phần tử ưa dầu trong phân tử o Công thức tính ester của acid béo và rượu đa chức HLB = 20.(1 - S/A) S: là chỉ số xà phòng hóa của ester A : chỉ số acid của acid béo