Các phương pháp đánh giá quá trình thuỷ phân , nghiên cứu tổng hợp chất nhũ hoá và kiểm tra chất lượng nhựa Bitum

ớng của hệ thống , theo thời gian giảm bớt năng lượng bề mặt tự do , biểu hiện trong thực tế bằng sự giảm dần bề mặt tiếp giáp giữa nhựa bitum và alkyletanolamin làm chất nhũ hóa . Giai đoạn cuối cùng của sự biểu diễn này là sự phân chia các thành phần hai pha riêng biệt không hoà tan được vào nhau . Dấu hiệu đầu tiên là hiện tượng lắng xuống : Pha bị phân tán hoặc là bị tập hợp ở phía duới hoặc nổi lên thành kem dạng bọt , yếu tố quyết định của hiện tượng này là sự chênh lệch tỉ trọng của hai pha và tốc độ chìm lắng tuân theo định luật Stokes. Giai đoạn tiếp theo là giai đoạn kết tủa : Đây là một trạng thái có thể đảo ngược lại vì một tiểu cầu vẫn được giữ được màng bảo vệ của chất hoạt tính bề mặt . Giai đoạn cuối cùng là các tiểu cầu trộn lại với nhau vì sự phá vỡ các màng bảo vệ của chất hoạt tính bề mặt ,lúc này không thể đảo ngược được . Quá trình này giống quá trình lắng keo trong các dung dịch keo. Một số yếu tố ảnh hưởng quyết định đến độ ổn định khi lưu trữ là thành phần hạt của nhũ tương và thành phần hạt này bản thân lại phụ thuộc vào nhiều thuộc tính số : tính chất và số lượng nhũ hoá , độ pH của pha “nước” , lai nguyên và loại nhựa bitum , nhiệt độ của mỗi pha , đặc biệt là nhiệt độ của nhựa bitum khi chế tạo nhũ tương bitum, kiểu và loại sản xuất nhũ tương bitum. 3. Tốc độ phân tách và hiệu số Zeta + Tính ổn định của nhũ tương nhựa bitum đối với đá là một tính chất cơ bản có nhiều công trình được công bố : Y.BELLANGER vào năm 1953 , J.C.Vogt vào năm 1964 , M Bossel và C.Chambu vào năm 1984 , và được giảI thích bằng nhiều lý thuyết khoa học. + Hiện tượng phân tách : Đây là sự xảy ra các quá trình nối tiếp : Lắng biểu thị bằng sự chìm lắng , hoặc nổi lên thành kem. Kết tủa biểu sự xích lại gần nhau của các tiểu cầu nhựa là phân tán , thành một hệ thống hở hoặc một số hệ thống lỏng dẻo. Đông đặc : cũng có một hình thức biểu thị như trên nhưng đậm hơn . Khác với giai đoạn kết tủa nó hình thành ra một sự trộn lại và có một khối đông đặc tách hẳn ra . + Ninh kết : là hiện tượng xảy ra khi nhũ tương tiếp xúc với mặt đá . Quá trình này bắt đầu bằng hiện tượng nhũ tương bị phân tách và nước chảy đi + Màng nhựa trở nên có hiệu lực : đây là sự tiếp nối và sự kết thúc của hiện tượng ninh kết trên này. Màng nhựa trở nên có hiệu lực khi nhựa đã tách ra khỏi nước và chỉ còn lại một bộ phận dễ bay hơi của loại dầu trước đã dùng để pha loãng nhựa bitum dùng làm nguyên liệu sản xuất nhũ tương. + Hiệu số Zeta : Lý thuyết của sự tạo nên nhũ tương đòi hỏi rằng các tiểu cầu nhựa bitum phải bao quanh hai vòng ảnh hưởng , hay còn gọi là một lớp kép bao gồm : Một vùng tác động của lực hút phân tử , đây là phần cố định dính bám chặt vào nhựa và một vùng không rõ ràng sức đẩy tĩnh điện này mà các tiểu cầu có thể di động dễ dàng trong một môI trường điện lực . Có một hiệu thế giữa bề mặt ngăn cách phần động và phần tĩnh với phần chất lỏng , đây là hiệu điện thế Zeta rất hấp dẫn trong việc nghiên cứu về hiệu chỉnh các công thức chế tạo nhũ tương . 4. Tính bám dính: Tính bám dính của nhũ tương bitum cũng là một đề tài nghiên cứu trọng tâm của nhiều tác giả , chưa có một lý thuyết nào tỏ ra là hoàn toàn tối ưu , vì có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến tính chất này như : mối liên quan giữa nhựa và đá , ảnh hưởng của nhiệt độ và độ nhớt , độ ẩm có không khí xung quanh và độ ẩm của mặt đất đá , bụi… Khi mặt đá mang điện tích dương (đá vôi, đá bazan ,..) + Phản ứng giữa bề mặt đá vôi và các chất tan trong nhũ tương , kết tủa hình thành một chất amin cacbonat không hoà tan sẽ gây dính bám giữa bề mặt nhựa và mặt đá . + Mặt đá hút các tiểu cầu nhựa bitum mang điên tích âm và hình thành một loại xà phòng canxi không hoà tan gây bám dính . khi mặt dá mang điện tích âm (đá silic, quarzit, granit, porphya): + Mặt đá hút các tiểu cầu nhựa mang điện tích dương và hình thành một amin silicat không hoà tan gây bám dính . không có lực hút nào, và cũng không có phản ứng nào , không có dính bám (trường hợp nhũ tương anion), hình 3: Mối quan hệ tương hỗ giữa các yếu tố sản xuất và đặc tính của nhũ tương 5.Tính đồng nhất: Tính đồng nhất của nhũ tương bitum được đặc trưng bằng hàm lượng giọt chất kết dính có kích thước nhỏ , xác định bằng hàm lượng nhũ tương lọt qua sàng , có kích thước lỗ sàng bằng 0,14 mm. Khi đó lượng sót lại trên sàng không được vượt quá 0,5% trọng lượng . Nhũ tương không đồng nhất sẽ gây trở ngại cho quá trình thi công, đồng thời còn đẩy nhanh quá trình kết tụ sa lắng , gây hiện tượng phá nhũ . V. Lựa chọn chất nhũ hoá Trong quá trình chế tạo nhũ tương luôn có sự tạo thành cả hai dạng nhũ tương dầu- nước và nước dầu. Chỉ do sự bền vững cao mà một trong hai nhũ tương mới có thể tồn tại, đó là nhũ tương ứng với bản chất chất nhũ hoá đem dùng . Như vậy việc lựa chọn chất nhũ hoá là hết sức quan trọng , nó quyết định phẩm chất và tính hiệu quả của nhũ tương chế tạo sau này Để cho sự hấp phụ các ion hữu cơ xảy ra được tốt thì ion phải khá hoạt động bề mặt và có mạch hydrocacbon tương đối dài ,số C từ 17-22 . Đó phải là các hợp chất cao phân tử hay các oligome . Tuy nhiên các chất hoạt động bề mặt quá mạnh cũng không phải là chất nhũ hoá tốt , một chất nhũ hoá tốt thì phải có độ tạo bọt tương đối thôi và có kích thước nhỏ . Các chất nhũ hoá chỉ có tác dụng ngăn cản sự kết dính giữa các hạt khi nó có mặt trên bề mặt các hạt nghĩa là nó tan tốt trong môI trường phân tán nhưng lại không tan trong pha phân tán . Điều này được đảm bảo nhờ sự cân bằng giữa phần phân cực và không phân cực của chất nhũ hoá (HLB). Các chất nhũ hoá mà trong phân tử của chúng có phần phân cực của chất nhũ hoá (HLB). Các chất nhũ hoá mà trong phân tử của chúng có phần phân cực có tác dụng trội hơn phần không phân cực sẽ có xu hướng tạo nên nhũ tương loại dầu – nước .Thuộc loại này có các hợp chất amin , các alcol hay các muối kim loại kiềm của các axit béo các muối sufonat..Ngược lại phân tử của chất nhũ hoá có phần không phân cực tác dụng trội hơn phần có cực thì xu hướng tạo ra nhũ tương loại nước –dầu . Phương pháp tính HLB lần đầu tiên được Griffin nghiên cứu và áp dụng . Phần lớn các phương pháp tính HLB hiện nay đều dựa trên cơ sở của phương pháp này . Bảng sau là các khoảng HLB thích hợp cho từng hệ Khoảng HLB Ưng dụng 4-6 Chất nhũ hoá dầu / nước 7-9 Tác nhân thấm ướt 8-18 Chất nhũ hoá nước / dầu 13-15 Chất tẩy rửa 15-18 Chất hoà tan Như vậy chỉ số HLB trong khoảng 4-6 là phù hợp để chế tạo nhũ tương dầu/ nước. Các hợp chất có chỉ số HLB nằm ngoàI khoảng mặc dù có tính chất hoạt động bề mặt nhưng không được sử dụng làm chất nhũ hoá dầu /nước. Các phương pháp xác định HLB dựa trên nhiều quá trình thực nghiệm . Đối với phần lớn các este béo , HLB được tính như sau: HLB = 20(1-S/A) (I.2.1) ở đây S là chỉ số xà phòng hoá , A là chỉ số axit của axit . Ví dụ : đối với glyxerin monosterat có S =161 và A=198 từ phương trình trên ta tính được HLB=3,8. Có rất nhiều este , thật khó để xác định chính xác chỉ số xà phòng hoá , ví dụ các este có mạch dàI như sáp ,lanolin. Do vậy giffin đă đưa ra công thức: HLB = ( E+P )/5 (I.22) E: nồng độ phần trăm khối lượng của nhóm oxietylen , p là nồng độ phần trăm khối lượng của nhóm rượu Các phương trình này không thể sử dụng cho các chất hoạt động bề mặt không ion bao gồm oxit butylen ,nitơ, lưu huỳnh …Trong các trường hợp này phảI dùng phương pháp thực nghiệm . độ ổn định của nhũ tương liên quan đến độ phân tán giữa các pha trong nhũ tương . Không thể chỉ sử dụng chỉ số HLB để đánh giá độ ổn định của nhũ tương . Việc xác định các giá trị HLB có ý nghĩa hơn khi đặt nó trong mối quan hệ với các yếu tố khác như tính chất của chất nhũ hoá , cấu trúc của phân tử chất hoạt động bề mặt. đối với chất hoạt động bề mặt có cấu trúc xác định ,có thể xác định HLB như sau: HLB = 7 + S( số nhóm ưa nước ) - S(số nhóm kỵ nước ) S(số nhóm kị nước ) thường bằng 0,475n , n là số nhóm –CH2- độ ổn định của nhũ tương liên quan đến độ phân tán giữa các pha trong nhũ tương. VI. Công nghệ chế tạo nhũ tương Qui trình chế tạo nhũ tương bitum 2. Vấn đề chọn chất nhũ hoá cho phù hợp. Trên thế giới vấn đề lựa chọn chất nhũ hoá hiện nay đã được giải quyết tốt .Tuy nhiên ở Việt nam vẫn còn chưa được đàu tư nghiên cứu sâu. Việc lựa chọn chất hoạt động bề mặt như thế nào để phù hợp với chất phân tán là asphan còn có nhiều khó khăn Chất hoạt động bề mặt Anion thường được sử dụng trong chế tạo bitum nhũ tương hiện nay là các muối sulfonat . Chất hoạt động bề mặt Cation thường là hợp chất amin dạng Oligome .ở Việt Nam chất nhũ hoá loại amin được sử dụng khi xây dựng đường 5 Tuy nhiên các trường hợp nay thường độc hại và khó kiếm .Mặt khác khi chuyển giao công nghệ , các chất nhũ hoá thường được cung cấp dưới dạng tên thương mại . Công nghệ chế tạo cũng như bản chất của chúng còn chưa được các nhà sản xuất đầu tư đề cập đến . Ngoài ra như đã trình bày trong các phần trên , nhũ tương được ổn định nhờ lớp điện tích kép bao quanh giọt nhũ . Vậy có thể sử dụng thêm các chất sẵn có và rẻ tiền để làm tăng thêm độ ổn định của nhũ tương bitum như các muối vô cơ (CaCl2 chẳng hạn), các axit . Trong bản luận văn này em xin trình bày nghiên cứu của mình về tổng hợp chất nhũ hoá từ nguyên liệu dầu thực vật Việt Nam , để chủ động nguồn nguyên liệu . Độ ổn định của nhũ được đánh giá qua khả năng phân tách và phân bố tập hợp giọt . Phần II . phương pháp nghiên cứu Chương1: quá trình tổng hợp chất nhũ hoá Trong quá trình tạo nhũ luôn luôn có sự tạo thành cả hai dạng nhũ tương dầu – nước và nước – dầu. Chỉ do sự bền vững cao mà chỉ một trong hai dạng nhũ tương có thể tồn tại, đó là nhũ tương ứng với bản chất nhũ hoá đem dùng. Các chất nhũ hoá chỉ có tác dụng ngăn cản sự kết dính giữa các hạt khi nó có mặt trên bề mặt các hạt, nghĩa là nó tan tốt trong môi trường phân tán nhưng lại không tan trong pha liên tục. Điều này được đảm bảo nhờ sự cân bằng giữa phần phân cực và không phân cực của các phân tử chất nhũ hoá (HLB).Các chất nhũ hoá mà trong phân tử của chúng phần phân cực có tác dụng tạo nên nhũ tương loại dầu nước. Thuộc loại này có các hợp chất amin, các alcol hay muối kim loại kiềm của các axit béo, các muối sulfonat… Do vậy để có chất nhũ hoá tốt thì chúng ta trước tiên phải lựa chọn loại dầu có thành phần và tính chất phù hợp với bản chất nhũ hoá ta đang cần tìm Muốn vậy trước tiên ta cần khảo sát một số thành phần của một số loại dầu thực vật thông dụng đưa ra trong bảng 1 Dầu Axit palmitc Axit Stearic Axit no khác Axit oleic Axit linoleic Axit linolenic Thầu dầu 0,2-2 0,2-2 40-85 3-4 2-2,5 Dầu bông 20-25 1-2 0,5-2,5 25-35 44-50 Dầu lạc 1-80 4,5-6 5-7 45-65 18-33 Đậu nành 6-10 2-5 0,5-1 25-32 50-60 4,8 DầuDừa 6-11 2-4 73-86 5-8 1-2,5 Dầu cám 12-18 1-3 0,4-1 40-48 30-40 Dầu sở 13-15 0,3-0,4 74-87 10-14 Dầu vừng 8-9 4,3-4,7 0,4-0,8 37-49 37-47 Ngô(phôi) 8-13 2-4 0,5-2 26-29 42-59 Dầu dọc 44 2-3 Hướng dương 6-9 2-6 1 25-35 55-65 ô lưu 7-14 2-4 0,1-0,3 70-84 4-12 Cọ cùi 32-43 2-6 1-2 40-52 10-14 Cọ nhân 7-9 1-7 69-82 4-18 1-2 Hạt cải 1-5 1-3 5-6 17-32 15-22 1-3 Cao xu 9-12 5-12 19-30 35-45 15-25 Lanh 6-6,3 2,5-4 0,2-0,7 15-25 15-25 45-55 Gai 5,8-9,9 1,7-5,6 6-16 36-50 15-28 Trẩu 3,7-4,2 1,2-2,5 75-82 5-10 10,3-11 Từ bảng 1 ta thấy + Dầu ôlưu có nhiều axit oleic nhất nhưng loại dầu này khá đắt tiền, tiếp theo là dầu sở (hàm lượng axit oleic là 74-87% ) và dầu lạc (hàm lượng axit oleic là 45-65%) các loại dầu này khá rẻ và cũng phổ biến nên ta sẽ chọn 2 loại dầu này để thuỷ phân theo phương pháp thuỷ phân với nước. + dầu hướng dương là dầu chưa nhiều axit linoleic (hàm lượng axit linoleic là 55-65%) nhất nên ta sẽ sử dụng loại dầu này để thuỷ phân theo phương pháp thuỷ phân với kiềm. I. quá trình thuỷ phân dầu -Cách xác định chỉ số xà phòng hoá của dầu thực vật + Nguyên tắc: dựa trên phản ứng xà phòng hoá các este có trong dầu thực vật, mỡ động vật …bằng dung dịch KOH 0,5N + Cách xác định: cân (0,5-1)g mẫu dầu cần phân tích (với độ chính xác 0,0001g) cho vào bình tam giác có thể tích 250ml, đổ tiếp vào bình tam giác trên 10 ml dung dịch KOH o,5 N trong rượu. Đun sôi hỗn hợp mẫu với kiềm trong 1 giờ.Sau đó làm lạnh, chuẩn độ bằng dung dịch HCl 0,5N với chỉ thị phenolphtalein cho đến khi mất màu hồng, thể tích HCl O,5 N tiêu hao trong phép chuẩn độ này là b ml. Cũng làm một thí nghiệm tương tự như trên nhưng không cần mẫu phân tích (gọi là mẫu đối chứng ). Dùng HCl để chuẩn độ, thể tích HCl 0,5N dùng trong phép chuẩn độ này là a ml. + Công thức tính trị số xà phòng hoá Trị số xà phòng hoá tính bằng mg KOH/1 gam dầu Ao=T.(a-b)/m , mgKOH/gam Trong đó a: thể tích dung dịch HCl 0,5N chuẩn độ mẫu đối chứng ,ml b: thể tích dung dịch HCl 0,5N chuẩn độ với mẫu phân tích ,ml m: khối lượng mẫu đem phân tích . T: Độ chuẩn của dung dịch KOH 0,5 N. -Cách xác định chỉ số axit +Nguyên tắc: là dựa vào phản ứng trung hoà giữa axit béo và kiềm trong môI trường hỗn hợp gồm rượu etylic và ete etylic +Cách xác định Cân chính xác 3-5 g dầu cho vào bình nón, thêm khoảng 20 ml C2H5-OH cho vào,để hoà tan mẫu, sau đó, rồi cho 2-3 giọt chất chỉ thị thymolphtalein rồi chuẩn bằng dung dịch KOH 0,1 N cho đến khi dung dịch xuất hiện màu hồng nhạt và không mất đi sau 30 giây. + Công thức tính trị số axit Dựa vào công thức sau đây để xác định chỉ số axit A=56,11.v.N/w Trong đó A: chỉ số axit của dầu , mgKOH/1kg dầu V:số ml KOH 0,1 N dùng để chuẩn độ N: nồng độ dung dịch KOH W: khối lượng mẫu tính bằng (g) Phương trình phản ứng thuỷ phân với H2O Glyxerit tác dụng với nước tạo thành glyxerin và axit béo chính là phản ứng thuỷ phân dầu lạc CH2OCOR CH2OH ờ ờ CHOCOR + 3H2O đ CHOH + 3RCOOH ờ ờ CH2OCOR CH2OH Phản ứng là thuận nghịch trong thực tế sự cân bằng có thể dịch chuyển sang phải nếu sử dụng một lượng dư nước, nhiệt độ và áp suất thích hợp (thường là cao),phản ứng xảy ra nhanh hơn khi có mặt xúc tác là axit hoặc bazơ. Tiến hành khảo sát sự ảnh hưởng của các yếu tố: nhiệt độ, lượng xúc tác axit, lượng LAS, lượng H2O tới độ chuyển hoá của dầu. I.1.1.Nghiên cứu ảnh hưởng của xúc tác H2SO4 Lượng xúc tác axit có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình thuỷ phân dầu bằng nước, nếu không có axit xúc tác phản ứng diễn ra sẽ rất chậm vì vậy sẽ mang lại hiệu suất rất thấp, tuy vậy lượng xúc tác cũng phải phù hợp nếu lượng H2SO4 quá nhiều sẽ không tốt cho quá trình thuỷ phân vì có thể gây ra các phản ứng phụ không mong muốn. Mặt khác khi tăng lượng xúc tác lên mà không làm tăng thêm độ chuyển hoá của dầu thì chỉ gây tốn kém, do đó phải tìm lượng H2SO4 cho phù hợp trong khoảng từ 1-10g bằng cách cố định các thông số khác như: lượng dầu, lượng nước, lượng LAS , và nhiệt độ. 1.1.2.Nghiên cứu ảnh hưởng của lượng LAS LAS là chất hoạt tính bề mặt rất mạnh cho nên khi ta tiến hành thuỷ phân dầu thực vật bằng nước với sự tham gia của LAS sẽ làm giảm lớn sức căng bề mặt của nước và dầu, làm cho diện tích tiếp xúc giữa dầu và nước tăng lên rất nhiều chính vì vậy LAS là nhân tố ảnh hưởng quyết định đến hiệu suất của quá trình thuỷ phân dầu. Khi tăng lượng LAS lên thì độ chuyển hoá của quá trình thuỷ phân cũng tăng lên tuy vậy khi tăng tới một lượng nhất định LAS thì độ chuyển hoá của dầu cũng không tăng lên được nữa, mà lại tốn kém cho nên ta phải tìm lượng LAS thích hợp trong khoảng từ 1-10g bằng cách cố định các thông số khác như : lượng dầu, lượng nước, lượng xúc tác axit H2SO4 I.1.3.Nghiên cứu ảnh hưởng của lượng H2O Nước là yếu tố ảnh hưởng quan trọng và trực tiếp đến quá trình thuỷ phân dầu , về lý thuyết phản ứng thuỷ phân của dầu với nước là phản ứng thuận nghịch cho nên lượng nước càng tăng thì độ chuyển hoá của dầu càng tăng , dù vậy khi ta tăng lượng nước đến một lượng nhất định thì độ chuyển hoá cũng không tăng là mấy. Khống chế các yếu tố: nhiệt độ, lượng dầu, lượng LAS, lượng xúc tác ta sẽ tìm được lượng nước tối ưu trong khoảng từ 30-100g. I.1.4.Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất của quá trình thuỷ phân dầu là rất rõ dàng . khi nhiệt độ quá thấp thì tốc độ phản ứng thuỷ phân chắc chắn là sẽ thấp dẫn đến độ chuyển hoá không cao , còn khi nhiệt độ quá cao , nếu lớn hơn 1000C thì sẽ làm bay hơi nước và nếu quá trình thuỷ phân giữ nước không tốt sẽ làm cho phản ứng thuỷ phân xảy ra theo chiều nghịch sẽ làm giảm độ chuyển hoá của dầu. Mặt khác nhiệt độ cao có thể xảy ra phản ứng phân huỷ các chất bởi vì các chất tham gia phản ứng thuỷ phân đều là các hợp chất cao phân tử không bền. Vì vậy cần khống chế nhiệt độ cho thích hợp trong khoảng từ 60-1000C ,bằng cách cố định các thông số: lượng LAS , lượng dầu ,lượng nước , lượng xúc tác axit 1.1.5.Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian phản ứng Thời gian phản ứng cũng có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình thuỷ phân dầu , thời gian phản ứng ít thì độ chuyển hoá thấp , còn khi tăng thời gian phản ứng thì độ chuyển hoá tăng , đến một thời gian nào đó độ chuyển hoá sẽ không tăng được nữa mà lại có phần giảm do lượng nước bay hơi mất vì thế cần theo dõi thời gian bằng cách cố định : nhiệt độ , lượng dầu , lượng nước , lượng LAS để tìm thời gian tối ưu trong khoảng từ 1-5h II. tổng hợp chất nhũ hoá Phương trình phản ứng R-COOH + OH-(CH2)2-NH-(CH2)2-OH"R-CO-N-(CH2)2OH (CH2)2OH trong đó R = CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7- là gốc axit oleic 2.Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình . 2.1.ảnh hưởng của nhiệt độ Nhiệt độ là yếu tố ảnh hưởng rất lớn tới hiệu suất của phản ứng, nếu nhiệt độ thấp thì độ chuyển hoá cũng thấp, còn nhiệt độ cao thì tốn nhiệt mà chưa chắc độ chọn lọc của sản phẩm đã cao. Trong điều kiện của phản ứng này ta sẽ khảo sát nhiệt độ trong khoảng từ 100-1500C. Giữ các thông số khác cố định như: lượng axit oleic, lượng diethanolamin thay đổi nhiệt độ ta sẽ tìm được nhiệt độ thích hợp. Cụ thể như sau: cân chính xác 150g axit gia nhiệt đến nhiệt độ cần khảo sát, sau đó cho 65g điethanolamin vào và giữ ở nhiệt độ cần khảo sát , tiến hành phản ứng trong nhiều giờ , mỗi giờ lấy mẫu ra để phân tích , kết quả ta sẽ tìm được nhiệt độ tối ưu. 2.2. ảnh hưởng của thời gian phản ứng Thời gian phản ứng để tạo chất nhũ hoá có ý nghĩa rất lớn trong việc hình thành chất nhũ , thời gian ngắn thì độ chuyển hoá của axit oleic là thấp , do đó lượng chất nhũ hoá sẽ tạo ra không được nhiều , và sẽ ảnh hưởng đến khả năng nhũ hoá sau này, trong khi đó nếu thời gian quá dài mà độ chuyển hoá của axit oleic đã cao, không thể hơn được nừa thì là điều không cần thiết, kéo dài chỉ gây lãng phí thời gian và tốn kém cho nên cần phải khảo sát trong một khoảng thời gian để tìm ra thời điểm thích hợp, cụ thể ta sẽ khảo sát trong vòng 5 giờ, mỗi giờ lấy mẫu ra để phân tích, còn các thông số khác sẽ giữ không đổi: lượng axit oleic là 150g, lượng diethanolamin là 65g. 2.3. ảnh hưởng của lượng amin Lượng amin cũng là một yếu tố ảnh hưởng đến độ chuyển hoá của axit oleic, banđầu ta lấy150g axit oleic cho phản ứng với 65g diethanolamin tức là đã dung dư lượng diethanolamin, để tính độ chuyển hoá của axitoleic, lượng diethanolamin nếu thiếu chắc chắn sẽ làm cho hiệu suất của quá trình phản ứng giảm đi, còn nếu dư quá mà không tăng thêm được hiệu suất thì lại tốn hoá chất, chính vì thế cần tìm được lượng amin tối ưu bằng cách cố định các thông sô : lượng axit , nhiệt độ và thay đổi lượng amin trong khoảng từ (60-70), ta sẽ tìm được lượng amin tối ưu chương II . chế tạo nhũ tương bitum I. chế tạo nhũ tương bitum I.1.Chọn chất nhũ hoá Trong quá trình chế tạo nhũ luôn luôn có sự tạo thành cả hai dạng nhũ tương dâù – nước và nước – dầu. Chỉ do sự bền vững cao mà chỉ một trong hai dạng nhũ tương có thể tồn tại, đó là nhũ tương ứng với bản chất nhũ hoá đem dùng. Các chất nhũ hoá chỉ có tác dụng ngăn cản sự kết dính giữa các hạt khi nó có mặt trên bề mặt các hạt, nghĩa là nó tan tốt trong môi trường phân tán nhưng lại không tan trong pha liên tục. Điều này được đảm bảo nhờ sự cân bằng giữa phần phân cực và không phân cực của phân tử chất nhũ hoá (HLB). Các chất nhũ hoá mà trong phân tử của chúng phần phân cực có tác dụng trội hơn phần không phân cực sẽ có tác dụng tạo nên nhũ tương loại dầu- nước. Thuộc loại này có các hợp chất amin, các alcol hay các muối kim loại kiềm của các axit béo, các muối sulfonat… Chính vì thế để chọn loại chất nhũ hoá, lượng chất nhũ hoá phù hợp là một yêu cầu trước tiên trong quá trình chế tạo nhũ tương bitum. Sau quá trình tổng hợp chất nhũ hoá ta thu được các loại chất nhũ hoá khác nhau +Chất nhũ hoá tổng hợp từ axit oleic ,axit oleic thu được qua quá trình thuỷ phân dầu lạc và dầu sở +Chất nhũ hoá tổng hợp từ axit linoleic, axit linoleic thu được qua quá trình thuỷ phân dầu hướng dương +Với mỗi mức độ chuyển hoá của axit khác nhau ta lại chia ra các mẫu chất nhũ khác nhau , tạm chia những mẫu chất nhũ hoá mà ở đó độ chuyển hoá của axit từ 0-40% là mẫu chất nhũ hoá thấp và từ 40-65% là mẫu nhũ trung bình và từ 65-100% là mẫu nhũ cao, từ đó ta sẽ khảo sát xem loại nào là tốt nhất. I.2.Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng chất nhũ hoá Bên cạnh việc tìm ra chất nhũ hoá phù hợp thì hàm lượng các chất nhũ hoá có một ý nghĩa hết sức quan trọng trong quá trình sản xuất nhũ tương Khi hàm lượng chất nhũ hoá thấp thì không đủ để bao quanh giọt nhũ, do đó độ ổn định của nhũ tương sẽ thấp. Khi hàm lượng chất nhũ hoá quá cao thì cũng không tốt vì nó là nguyên nhân gây ra sự đảo tướng của nhũ tương. Bằng cách giữ nguyên các thông số khác như nhiệt độ , thời gian khuâý , tỷ lệ các pha…Đồng thời thay đổi hàm lượng chất nhũ hoá . Ta sẽ tìm được hàm lượng chất nhũ hoá tốt nhất cho nhũ tương. Cụ thể quá trình thí nghiệm như sau Cố định các thông số khác trong quá trình tạo nhũ như lượng bitum =50g lượng nước =40g , PH=2, nhiệt độ bitum=1400C, nhiệt độ pha nước + chất nhũ hoá là 900C , với mỗi loại chất nhũ hoá lần lượt thay đổi lượng chất nhũ hoá từ 0,5-10g ta sẽ tìm được loại và lượng chất nhũ hoá tối ưu nhất. I.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của lượng bitum Hàm lượng bitum trong nhũ tương cũng có ảnh hưởng rất lớn trong quá trình chế tạo nhũ tương. Khi nồng độ bitum còn thấp thì sự tăng của nó không ảnh hưởng nhiều đến độ nhớt, khi nồng độ bitum tăng cao đến một giá trị nào đó thì sự tăng rất ít của nó sẽ dẫn đến sự tăng rất nhanh của độ nhớt. Và cũng như chất nhũ hoá khi nồng độ bitum quá cao thì sẽ gây ra hiện tượng đảo tướng nhũ tương. Để khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng bitum đến nhũ tương ta cũng tiến hành thực nghiệm bằng cách giữ nguyên nhiệt độ, hàm lượng chất nhũ hoá, nước, thời gian khuấy đồng thời thay đổi hàm lượng bitum mà tại đó nhũ tương có chất lượng tốt nhất. I.4.Nghiên cứu ảnh hưởng của độ PH Độ PH của môi trường có ảnh hưởng rất lớn đến độ ổn định của nhũ tương, một sự thay đổi dù là rất nhỏ của PH cũng có ảnh hưởng rất lớn tới quá trình tạo nhũ tương, đối với nhũ tương cation dùng chất nhũ hoá là các alkyldiethanoamin(amin bậc 3) thì độ PH nằm trong khoản từ 1-5, chính xác hơn có thể là 2 , để biết được cụ thể, chính xác ta cố định các thông số liên quan khác như lượng bitum là 50g , lượng nước là 40g , nhiệt độ pha phân tán là 1400C ,nhiệt độ pha liên tục là 900C, lần lượt thay đổi PH từ 1-5 ta sẽ tìm được độ PH thích hợp. I.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của độ nhớt và nhiệt độ các thành phần Muốn cho chất Hydrocacbon phân tán tốt trong môi trường pha nước cần thiết là độ nhớt của nó phải tương đối nhỏ. Độ nhớt lớn nhất là 200 centipoise. Độ nhớt này đạt được khi giữ nhựa đường ở nhiệt độ nhất định tuỳ theo độ lún kim của nó. Nhiệt độ này nằm trong từ 100-1400C, tuy vậy có thể lên tới 1600C. Độ lún kim Nhiệt độ bitum 180/120 1400C 80/100 1500C 40/50 1600C Nếu vượt quá các nhiệt độ này thì dẫn tới nhũ không bền. Thực vậy nếu nhũ tương ở trong áp xuất không khí mà lại ở nhiệt độ cao thì sẽ xảy ra hiện tượng nhũ tương bị sôi lên, và có thể nó sẽ bị bay hơi mất và nếu nhiệt độ pha phân tán quá cao thì phần nhẹ trong bitum sẽ bay hơi làm thay đổi thành phần và cấu trũc của nó dẫn tới thay đổi phẩm chất cuả nhũ tương bitum sau này . Nhưng đối với pha nước thì lại đòi hỏi nhiệt độ thấp hơn 900C để tránh bay hơi nước làm thay đổi thành phần nhũ tương . Trong quá trình thực nghiệm thì ta sẽ khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ bằng cách giữ nguyên các thông số khác mà chỉ thay đổi nhiệt độ từng pha đối với các mẫu. Đánh giá kết quả nhận được ta sẽ tìm được nhiệt độ tối ưu cho qúa trình. I.6. ảnh hưởng của tốc độ khuấy và thời gian khuấy Nhũ tương càng bền thì kích thước giọt càng nhỏ và đồng nhất . nhũ tương bitum là một dạng nhũ tương đậm đặc, độ nhớt khá lớn nên rất dễ bị sa lắng khi sự phân tán các giọt không được tốt . chính vì vậy mà tốc độ khuấy trộn có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình tạo nhũ cũng như độ bền vững của nhũ tương , đặc biệt trong thời gian đưa pha phân tán vào môi trường phân tán ta cần phải hết sức chú ý ngoài ra trong quá trình tạo nhũ, không tranh khỏi hiện tượng luôn luôn xảy ra sự liên kết giữa các hạt mới được hình thành, vì rằng chất nhũ hoá chưa kịp hấp phụ hoàn toàn lên bề mặt các giọt và các giọt đó chưa có