Đồ án Nghiên cứu quá trình tổng hợp chất tẩy rửa từ dầu thông sunfat hóa để xử lý dầu mỡ trên vải sợi

dụng của nhiệt độ đến 150oC trong thời gian dài chúng sẽ bị giảm độ bền nghiêm trọng. c. Sợi hỗn hợp Bảng 1.2: Các loại sợi dệt Loại sợi Đặc tính sợi Khuyến cáo xử lý Sợi thiên nhiên Sợi thiên nhiên thực vật: Bông, sợi gai… Dai, bền Chịu nhiệt cao, chà xát mạnh Sợi thiên nhiên động vật: Len, tơ Mỏng manh, mất 40% sức bền dai của chúng nếu Giặt và xả ở nhiệt độ tối đa là 20-300C Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001 32 chúng bị ƣớt. Sợi hóa học Sợi tổng hợp: nylon - rilsan Có tính bền chắc. Chúng không để cho nƣớc hoặc chất bẩn thấm sâu vào, ngoại trừ một số chất mỡ. Không chiu đƣợc nhiệt độ cao nên phải chú ý điều kiện tẩy rửa. Sợi nhân tạo: Viscose, axetate Dẫn xuất của sợi thiên nhiên thực vật Không dùng clo để xử lý Sợi hỗn hợp hỗn hợp của sợi tổng hợp và thiên nhiên Loại sợi này dung hòa sự thoải mái của sợi thiên nhiên với lợi ích của sợi tổng hợp Nhiệt độ giặt giũ cần chọn tùy theo loại sợi mỏng manh nhất Sợi hỗn hợp là sợi gồm sợi thiên nhiên và sợi tổng hợp nhƣ polyeste-bông sợi. Sợi hỗn hợp phối hợp ƣu điểm của từng loại sợi thành phần. Ngày nay chúng càng đƣợc sử dụng nhiều vì chúng dung hoà sự thoải mái của sợi thiên nhiên với lợi ích của sợi tổng hợp. Nhiệt độ xử lý sợi hỗn hợp chịu chi phối bởi loại sợi mỏng manh nhất. 1.2.2 Tiền xử lý vải sợi và các nguồn nhiễm bẩn 1.2.2.1. Cấu trúc vải Vải đƣợc cấu tạo từ rất nhiều bó sợi, bó sợi gồm nhiều sợi. Mỗi sợi vải lại đƣợc tạo nên từ rất nhiều xơ, các xơ này sắp xếp một cách ngẫu nhiên và tạo ra một hệ thống mao quản. Giữa các bó sợi có khoảng cách và các bó sợi này lại đƣợc xếp chồng lên nhau để tạo ra độ dầy của vải. Chính sự sắp xếp nhƣ vậy đã tạo ra một hệ thống các lỗ trống, giúp cho chất bẩn dễ dàng đi sâu vào cấu trúc vải. Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001 33 1.2.2.2. Các nguồn nhiễm bẩn Các chất bẩn ở vải sợi rất phong phú và đa dạng. Tuỳ vào từng mục đích và từng giai đoạn trong quá trình sản xuất mà ngƣời ta chia thành các dạng chất bẩn trên vải sợi khác nhau. Theo nguồn gốc ta có thể phân loại các vết bẩn trên vải sợi nhƣ sau: - Vết bẩn do bụi từ khí quyển. - Vết bẩn do sự bài tiết của chính than thể của con ngƣời. - Vết bẩn nhận đƣợc từ sinh hoạt: Đây là nhóm vết bẩn thƣờng gặp nhƣ: thức ăn, rƣợu, café…. - Vết bẩn sinh ra từ công nghiệp nhƣ: vết bẩn trên áo quần của công nhân trong các nhà máy, xí nghiệp. Ngoài ra, ngƣời ta cũng có thể phân loại các vết bẩn trên vải sợi theo quan niệm chất tẩy rửa. Dựa vào các yếu tố: tan trong nƣớc (muối, đƣờng…) hoặc không tan trong nƣớc (dầu, mỡ…) vết bẩn đƣợc chia làm ba loại: - Vết bẩn béo - Vết bẩn sơ dài - Vết bẩn đặc biệt Việc loại trừ cặn bẩn trên bề mặt có thể đƣợc kết hợp với các phản ứng hoá học hoặc có thể xẩy ra mà không có sự thay đổi hoá học. Tuy nhiên, trong nhiều trƣờng hợp cặn bẩn đƣợc loại bỏ bao gồm các chất không tuân theo quá trình bề mặt. Sự đòi hỏi này đƣợc phản ánh trong trong thành phần chất tẩy rửa hiện đại. 1.2.2.3. Nhiễm bẩn dầu mỡ trên vải sợi Dầu mỡ bám vào vải sợi bằng nhiều nguồn khác nhau. Cụ thể là: - Do các nhà máy lọc hoá dầu, cửa hàng sửa chữa xe máy, ô tô... làm dầu mỡ bám trên quần áo công nhân. - Do quá trình khai thác và chế biến trong ngành công nghiệp dầu khí làm dầu mỡ bám trên quần áo công nhân. Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001 34 - Do trong công nghiệp dệt, dầu mỡ trên máy móc bám vào vải sợi gây khó khăn trong việc nhuộm, in... vải sợi. Tuỳ vào tính chất các vết bẩn khác nhau bám trên bề mặt vải sợi mà có các loại chất tẩy rửa khác nhau. Hiện nay công nghiệp dệt ngày càng phát triển nên việc sử dụng chất tẩy rửa để xử lý vải sợi trƣớc khi đƣa vải sợi vào in, nhuộm rất quan trọng và nó cũng liên quan đến tính kinh tế của mỗi nhà máy. Vải đƣợc dệt từ sợi, trƣớc khi sợi qua máy dệt để tạo thành tấm vải thì các sợi này đã đƣợc đƣa qua nhƣng dung dịch hóa chất (có chứa dầu hoặc sáp). Mục đích của công đoạn này là để tránh cho sợi bị xù lông và để các sợi không bị dính vào nhau trong quá trình dệt (do dầu hoặc sáp bao quanh mỗi sợi làm giảm khả năng tĩnh điện của sợi). Vì vậy mà vải mộc chƣa có các tính chất sử dụng , chƣa có thể đem nhuộm, in hoa vì thuốc nhuộm và hóa chất khó khuếch tán vào vải làm cho mẫu khó đều, kém bền màu. Do vậy, trƣớc khi nhuộm và in hoa tất cả các loại vải đều phải đƣợc làm sạch hóa học hay thƣờng gọi là chuẩn bị, tiền xử lý. Vải qua xử lý có tính chất dễ thấm nƣớc, thấm mồ hôi, có độ trắng cần thiết, nhẵn mịn, đẹp và có khả năng hấp thu thuốc nhuộm cao, làm cho màu đều và đẹp, bền hơn. 1.3. TỔNG QUAN VỀ DẦU THÔNG VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP BIẾN TÍNH DẦU THÔNG 1.3.1 Dầu thông nguyên liệu – thành phần và tính chất. Dầu thông là sản phẩm thu đƣợc từ việc chế biến nhựa thông. Khi chế biến nhựa thông sẽ thu đƣợc khoảng 70% colophan và 20% tinh dầu thông, còn lại là nƣớc và một số tạp chất khác.[11]. Do đó khi chế biến 1 tấn dầu thông sẽ cho khoảng 200kg dầu thông và 700kg tùng hƣơng. Dầu thông đứng đầu danh sách các tinh dầu trên thế giới về mặt số lƣợng (khoảng 260. 000 tấn/năm, bằng 80% tổng sản lƣợng trên thế giới). Dầu thông là chất lỏng không màu, đặc trƣng không có cặn và nƣớc, trong suốt, có mùi đặc trƣng, vị cay, không tan trong nƣớc, tan theo bất kỳ tỉ lệ nào trong benzen, ete, dầu béo.[6] Những chỉ số hóa lý đặc trƣng của dầu thông thƣơng phẩm là: khối lƣợng riêng ở 250C là 0,8570-0,8650 g/cm 3; chiết xuất với tia D ở 200C là 1,4620-1,4720.[6]. Dầu thông đƣợc sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, y tế và đời sống. Nó đƣợc sử dụng để làm dung môi trong công nghiệp sơn, làm nguyên liệu để điều chế Camphor tổng hợp, Tecpenhydrat, các Tecpinneol, mỹ phẩm, dƣợc phẩm, thuốc trừ sâu, các chất thơm…[11] Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001 35 a. Thành phần dầu thông Dầu thông là một hỗn hợp phức tạp nhiều cấu tử, thành phần chủ yếu là các terpen hydrocacbonat, có công thức chung là (C5H8)n (với n=2, 3…) và các sesquiterpen. Về hình thức có thể xem terpen là sản phẩm của sự polime hóa isopren. Thƣờng ngƣời ta phân biệt các loại terpen nhƣ: monoterpen (C10H16), sesquiterpen (C15H24), diterpen (C20H24), triterpen(C30H48)… Thành phần cơ bản của tinh dầu thông gồm -pinen (60-70%) và - pinen (6-7%), ∆3-caren (10-18%), camfen (2-3%), limonen từ (4-6%)… Trong đó thành phần quan trọng có giá trị quan trọng nhất là : -pinen và -pinen. Chất lƣợng của tinh dầu phụ thuộc vào hàm lƣợng pinen trong tinh dầu thông [6]. Bảng 1.1: Thành phần hoá học của dầu thông ở nước ta và các nước khác.[8] Mỹ % Pháp % Ấn Độ % Liên Xô (cũ) % Bồ Đào Nha % Nhật % Uông Bí (Việt nam) % -pinen 65-75 60 20-30 75 80 85 60-80 -pinen 20-30 25-30 5-10 15-17 10 2-7,5 3 -caren 55-65 15 5 1-5 Các terpen khác 5 5-10 5-10 10 3-5 b. Tính chất dầu thông Bảng 1.2: Tính chất của các cấu tử trong dầu thông: STT Cấu tử Công Phân tử T 0C sôi ở áp suất 20 Các nƣớc Cấu tử Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001 36 thức phân tử lƣợng 20 mmHg 40 mmHg 70 mmHg (cp ) (kg/m 3 ) 1 -pinen C10H16 136,23 51,4 66,8 155 1,7 857,8 2 -pinen C10H16 136,23 58,1 71,5 162 4,4 871,2 3 3-Caren C10H16 136,23 170 861,5 4 Dipenten C10H16 136,23 68,2 84,3 175 842,0 5 Limonen C10H16 136,23 175 842,2 6 Silrestren C10H16 136,23 176 848,0 7 -felandren C10H16 136,23 72,1 87,8 173 848,0 8 -terpinen C10H16 136,23 173 835,0 9 Terpinolen C10H16 136,23 184 862,3 10 Sesquitecen C15H24 204 Dầu thông là hợp chất hữu cơ thuộc hệ không bền nhiệt, nhiều cấu tử thành phần dễ bị phân hủy, chuyển hóa hay trùng hợp ở nhiệt độ sôi dƣới áp suất thƣờng (p=760mmHg), nhất là khi thời gian kéo dài. Dƣới tác động của nhiệt, -pinen bị chuyển hóa dần thành allocimen, dipenten, do các phản ứng vòng hóa và trùng hợp của allocimen mà chuyển hóa thành , và - pinonen với một lƣợng nhỏ dime của allocimen, còn -pinen chuyển hóa dần thành myrcen. Khả năng phân hủy của -pinen và -pinen phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian gia nhiệt (thời gian lƣu của vùng nhiệt độ cao). Nhiệt độ càng tăng hằng số tốc độ càng lớn và thời gian phản ứng càng giảm. Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001 37 Độ bền nhiệt của ∆3- caren, camphen tricyclen và các cấu tử khác trong dầu thông đều cao hơn đáng kể so với , - pinen. Nhiệt độ chƣng cất tối đa ở đáy tháp đƣợc chọn theo độ bền nhiệt của , - pinen. Sự phân hủy nhiệt còn xảy ra trong tháp do sự quá nhiệt cục bộ. Để tránh sự phân hủy nhiệt, quá trình chƣng cất chân không đƣợc chọn để tách - pinen từ dầu thông. 1.3.2 Các phƣơng pháp biến tính dầu thông Hiện nay xu hƣớng sử dụng những chất hoạt động bề mặt thân thiện với môi trƣờng ngày càng tăng. Nghĩa là ngƣời ta sử dụng những chất hoạt động bề mặt có tính phân hủy sinh học nhiều hơn hoặc có thể đổi mới đƣợc. Trong quá trình tổng hợp chất tẩy rửa dầu thông đƣợc biến tính thành những cấu tử khác có khối lƣợng phân tử lớn hơn, có tính chất khác hơn so với dầu thông ban đầu nhằm mục đích nâng cao tính năng sử dụng. Chẳng hạn tạo ra các cấu tử mới có tính chất tẩy rửa tốt hơn, giảm độ bay hơi, tăng khả năng phân tán trong nƣớc… Các phƣơng pháp thƣờng dùng để biến tính dầu thông: - Sulfat hóa dầu thông - Oxy hóa dầu thông - Hydrat hóa dầu thông a. Oxy hóa dầu thông -pinen và -pinen là hai cấu tử chính của dầu thông. Chúng dễ bị oxy hoá bởi không khí khi có mặt xúc tác H2O2 với 1 tỷ lệ nhất định. Quá trình này thƣờng đƣợc tiến hành ở nhiệt độ 70-100oC. Đây là một quá trình tỏa nhiệt nên cần có sinh hàn làm mát bằng nƣớc để tránh hơi sản phẩm bay ra ngoài. -pinen bị oxy hoá thành pinol, sau đó thành rƣợu solrenol, mirtenol. -pinen bị oxy hoá thành rƣợu pinenearveol. b. Hydrat hóa dầu thông Khi biến tính dầu thông bằng hỗn hợp axit H2SO4 và toluensunfonic ra quá trình hydrat hóa pinen tạo thành tecpinhydrat. Sản phẩm là cacbuahydrôtecpen đơn vòng và một lƣợng nhỏ tecpineol. Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001 38 Trong đó toluensunfonic axit đƣợc điều chế bằng cách sulfo hóa toluen bằng H2SO4 C6H5CH3 + H2SO4  CH3C6H4SO3H + H2O Khi gia nhiệt, terpinhydrat trong môi trƣờng axit yếu bị đứt mạch thành các đồng phân của terpinol (rƣợu đơn vòng terpen bậc 3, là chất lỏng màu vàng, có mùi hoa tử đinh hƣơng). Do nó bền với kiềm nên đƣợc sử dụng phổ biến trong công nghiệp sản xuất xà phòng, công nghiệp in, công nghiệp luyện kim… c. Sulfat hóa dầu thông Sulfat hóa là phản ứng tạo este của axit sulfuric, trong đó nguyên tử lƣu huỳnh liên kết trực tiếp với nguyên tử cacbon. Trên thực tế thì quá trình này rất có giá trị vì sản phẩm của nó đang đƣợc sử dụng rộng rãi. Thuật ngữ dầu sulfat hoá để chỉ các sản phẩm của quá trình tƣơng tác giữa một loại dầu, chất béo hay axit béo của chúng mà có thể xà phòng hoá với axit sulfuric hoặc những tác nhân sulfat khác. Phản ứng diễn ra dƣới những điều kiện nhất định, một phần hoặc toàn bộ các chất tham gia đƣợc chuyển hoá thành các hợp chất sulfat khi không có mặt của nƣớc và các chất kiềm. Phản ứng của một số loại dầu với axit sulfuric có thể diễn ra theo một số cách khác nhau, phụ thuộc vào nhiệt độ, sự tƣơng hợp của các chất đƣợc đƣa vào quá trình phản ứng và phụ thuộc vào thời gian phản ứng. Các phản ứng chủ yếu tạo thành sản phẩm dạng sulfat nhiều hơn so với dạng sulfonat đối với các loại dầu thông thƣờng. Tác nhân sulfat hóa là axit sulfuric đặc. Dƣới tác dụng của axit sulfuric, các cấu tử trong dầu thông sẽ đƣợc chuyển hóa tạo ra các hợp chất mono- và dialkylsulfat có tính hoạt động bề mặt tốt. Bên cạnh đó còn có các sản phẩm phụ là polyme và nhựa (do xảy ra H2SO4+CH3C6H4SO3H - H2O HC H2C CH CH2 CH2 C CH CH3H3C CH3 H2C H2C CH CH2 CH2 C C CH3H3C CH3 OH OH Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001 39 phản ứng trùng ngƣng), những chất này làm giảm đáng kể chất lƣợng của chất hoạt động bề mặt. Sản phẩm chính mong muốn của quá trình là monoalkylsulfat, vì vậy để khống chế các phản ứng trùng hợp, nhựa hoá và tạo thành dialkylsulfat hoặc ete thì nồng độ H2SO4 phải khống chế từ 50-75% và tiến hành ở điều kiện nhiệt độ thấp. Dầu thông không tan trong axit vì vậy sự khuếch tán của nó từ hữu cơ sang vô cơ đóng vai trò rất quan trọng. Cùng với sự giải nhiệt, tốc độ khuếch tán sẽ quyết định vận tốc quá trình. Quá trình có thể tiến hành với sự khuấy trộn mạnh và tỏa nhiệt nhanh. Khi thực hiện quá trình ngƣời ta sử dụng thiết bị có cánh khuấy và cho axit vào thật chậm để tránh sự tăng nhiệt độ phản ứng, nhƣ vậy sẽ tránh đƣợc những phản ứng không mong muốn. Các phản ứng chính xảy ra trong quá trình sulfat hóa nhƣ sau: -pinen -pinen 30 o C C CH C CH3 H3C HC H2C CH CH3 CH2 +H2SO4 C CH C CH3 H3C HC H2C CH CH3 O SO3H CH2 C CH2 C CH3 H3C HC H2C CH CH2 CH2 + H2SO4 C CH2 C CH3 H3C HC H2C CH CH3 O SO3H CH2 30 o C Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001 40 Phản ứng phụ: 1.4. Lựa chọn nguyên liệu Ngày nay vấn đề môi trƣờng trong sản xuất và nghiên cứu khoa học luôn đƣợc đặt lên hàng đầu.Trong lĩnh vực sản xuất chất tẩy rửa cho các mục đích khác nhau thì ngoài việc phải đảm bảo khả năng tẩy rửa ta còn phải đảm bảo yếu tố “thân thiện với môi trƣờng”.Từ mục đích ban đầu đó nên ta sử dụng dầu thực vật, bởi vì nó có đặc tính dễ phân huỷ sinh học nhanh trong đất ở điều kiện tự nhiên, có thể thải trực tiếp vào nguồn nƣớc mặt và các hệ thống công cộng mà không độc hại, an toàn với con ngƣời, chỉ tẩy dầu mỡ mà không ảnh hƣởng tới các bề mặt vải sợi, cấu trúc sợi. Việc sử dụng dầu thực vật nói chung làm CTR là một trong những hƣớng sử dụng nguyên vật liệu sẵn có trong nƣớc có giá thành hạ. Các chất HĐBM, CTR dùng trong quá trình xử lý làm sạch vải sợi, phục vụ công nghiệp dệt may đó có thể đƣợc tổng hợp từ một số dầu thực vật nhƣ dầu dừa, dầu lạc, dầu cám... dầu thông. Tuy nhiên dựa trên tính chất tƣơng đồng về cấu tạo cũng nhƣ kích thƣớc động học của các hợp chất terpen có trong dầu thông và các chất bẩn bám trên vải sợi là dầu mỡ và chất bẩn dạng béo, [5] chúng tôi nhận thấy rằng việc lựa chọn dầu thông làm nguyên liệu cho tổng hợp các sản phẩm thân thiện với môi trƣờng là một hƣớng đi có nhiều triển vọng. C CH2 C H2C H2C CH CH3 OH CH2 OH CH3 H3C C CH2 C CH3 H3C HC H2C CH CH2 CH2 + 2H2O H2SO4 Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001 41 Dầu thông có thể xem nhƣ là một hỗn hợp hydrocacbon; vì vậy chúng có thể hòa tan tốt các chất bẩn dầu mỡ, song nó cũng có nhƣợc điểm là khả năng phân tán trong nƣớc rất kém do cấu trúc phân tử của nó không có các nhóm có cực mạnh, có độ bay hơi lớn. Vì vậy cần phải biến tính dầu thông bằng công nghệ đơn giản, có tính khả thi để tạo ra chất HĐBM có các đặc tính hóa lý cần thiết. Các sản phẩm của quá trình biến tính phải khắc phục đƣợc các nhƣợc điểm của việc dùng dầu thông nguyên chất để làm nguyên liệu cho tổng hợp hóa học. Các sản phẩm ôxi hóa bằng không khí chủ yếu tạo ra các nhóm rƣợu, axit hữu cơ, và một số các hợp chất hữu cơ chứa oxi khác . Quá trình hydrat hóa dầu thông bằng các tác nhân axít H2SO4 - loãng, siêu axít rắn SO4 2‾ / ZrO2 để chuyển thành các sản phẩm terpen hydrat, alpha terpineol có các nhóm OH là chất HĐBM dạng không ion, trong khi đó thực hiện sulphat hóa dầu thông bằng H2SO4, sẽ tạo ra các chất HĐBM dạng anion có nhóm phân cực mạnh SO3H.Nhờ các nhóm chức đó mà khi dầu thông đã biến tính sẽ pha trộn với các chất phụ gia chuyên dụng khác để tạo ra hỗn hợp CTR có tính chất đặc biệt, phân tán tốt trong nƣớc đáp ứng đƣợc các yêu cầu cần thiết Một yếu tố thuận lợi nữa cho việc sản xuất chất tẩy rửa từ dầu thông đó là sản lƣợng dầu thông tƣơng đối lớn của nƣớc ta. . Hàng năm nƣớc ta xuất khẩu hơn 8.000 tấn nhựa thông. Hai trung tâm chế biến nhựa lớn nhất trong cả nƣớc là Quảng Ninh và Quảng Bình có sản phẩm chế biến với tổng công suất hơn 3.000 tấn nhựa/năm. Riêng tỉnh Quảng Bình trữ lƣợng khai thác nhựa thông tăng nhanh chóng từ 1.260 tấn năm 2001 lên đến 2.500 tấn năm 2005, đến 2010 dự kiến trữ lƣợng khai thác nhựa thông đạt 4.500 tấn/năm. Cụ thể ở đây ta sẽ tiến hành nghiên cứu tổng hợp chất hoạt động bề mặt bằng phƣơng pháp Sunfat hóa dầu thông, từ đó tổng hợp chất tẩy rửa vải sợi. Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001 42 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. BIẾN TÍNH DẦU THÔNG BẰNG PHƢƠNG PHÁP SUNFAT HÓA TỔNG HỢP CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT Từ nguồn nguyên liệu là dầu thông, qua sunfat hóa bằng axit sunfuric ta thu đƣợc dầu thông biến tính với chất lƣợng cũng nhƣ hiệu quả tẩy rửa cao hơn hẳn so với dầu thông ban đầu. 2.1.1. Nguyên liệu Các nguyên liệu dùng cho phản ứng sunfat hóa gồm có: - Dầu thông - Axit H2SO4 đậm đặc 98% từ đó pha thành các nồng độ cần khảo sát (50%, 60%, 70%, 80% và 85%). 2.1.2. Dụng cụ - Cốc thuỷ tinh 50 và 500ml. - Bình cầu 3 cổ dung tích 500ml. - Pipet 10ml. - Ống đong 50 và 100ml. - Phễu chiết 125, 500ml. - Sinh hàn nƣớc. - Cân phân tích. - Máy khuấy từ gia nhiệt. - Bình tam giác có nút nhám. - Nhiệt kế, đũa thủy tinh. 2.1.3. Thực nghiệm Cho 100ml dầu thông vào bình cầu 3 cổ, lắp nhiệt kế, sinh hàn, thiết bị nhỏ giọt axit và đặt lên thiết bị khuấy từ gia nhiệt nhƣ hình 2-1. Sau đó cho axit sunfuric với các nồng độ và lƣợng axit đã đƣợc tính toán từ trƣớc vào phễu nhỏ giọt và tiến hành nhỏ từ từ từng Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001 43 giọt vào bình phản ứng. Quá trình sunfat đƣợc tiến hành trong khoảng thời gian 2-5h. Dung dịch thu đƣợc sau phản ứng đƣợc rửa bằng nƣớc cất nóng, chiết phần dầu phía trên và tiếp tục trung hòa sản phẩm và kiểm tra bằng giấy quỳ. Hình 2.1: Thiết bị phản ứng và chiết sản phẩm Cách rửa axit: - Đổ dung dịch sản phẩm vào phễu chiết. - Sau đó cho nƣớc cất nóng vào và lắc đều sao cho dung dịch trở nên đồng nhất. - Để khoảng từ 2 - 5 phút cho nƣớc lẫn axit lắng xuống đáy phiễu chiết, dung dịch phân thành hai lớp rõ rệt. - Tháo bỏ lƣợng nƣớc lẫn axit dƣới đáy phễu. - Lặp lại thao tác cho đến khi sản phẩm hết axit (thử bằng quỳ tím). Xác định các điều kiện tối ưu của phản ứng: - Nồng độ của axit sunfuric: Tiến hành sunfat hóa dầu thông bằng axit sunfuric có nồng độ khác nhau: 50, 60, 70, 80, 85%. Mỗi lần lấy Vml axit sunfuric 98% pha thành các dung dịch có nồng độ đã định. Khảo sát khả năng tẩy rửa của sản phẩm tại các nồng độ tƣơng ứng, sau đó so sánh để tìm nồng độ tối ƣu. - Lƣợng axit: Cố định nồng độ tối ƣu đã xác định đƣợc ở trên, tiến hành phản ứng sunfat hóa 100ml dầu thông với các lƣợng axit khác nhau: 7, 8, 9, 10 ml. Kiểm tra khả năng tẩy rửa của sản phẩm để tìm đƣợc lƣợng axit tối ƣu cho phản ứng. - Nhiệt độ: Cố định hai thông số tối ƣu vừa xác định đƣợc, tiến hành phản ứng ở các nhiệt độ khác nhau: 20, 30, 40, 50 oC. So sánh khả năng tẩy rửa của các sản phẩm tƣơng ứng ta xác định đƣợc nhiệt độ tối ƣu của phản ứng. Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001 44 - Thời gian: Giữ cố định các thông số nồng độ, lƣợng axit và nhiệt độ, thay đổi thời gian phản ứng: 3h, 4h, 5h, 6h. So sánh khả năng tẩy rửa của các sản phẩm thu đƣợc, từ đó xác định đƣợc thời gian phản ứng cần thiết để sản phẩm thu đƣợc có tính chất tốt nhất. 2.2. PHA CHẾ CHẤT TẨY RỬA TRÊN CƠ SỞ DẦU THÔNG BIẾN TÍNH SUNFAT HÓA 2.2.1. Nguyên liệu - Dầu thông sau khi đƣợc biến tính bằng phƣơng pháp sunfat hóa tại các điều kiện tối ƣu. - LAS - Axit Oleic - Etanol - Glixerin - Kiềm hữu cơ TEA 2.2.2. Thiết bị và dụng cụ pha chế: - Cốc thủy tinh - Ống đong, pipet - Bếp điện - Bình tam giác có nút nhám 2.2.3. Pha chế Cùng với việc tiến hành các thí nghiệm khảo sát, tôi tiến hành pha chế chất tẩy rửa dựa trên các loại nguyên liệu đã nêu. Công thức pha chế đƣợc xây dựng dựa trên kết quả khảo sát ảnh hƣởng của từng thành phần đến hoạt tính của chất tẩy rửa bằng cách thay đổi một thành phần trong công thức pha chế còn các thành phần khác giữ cố định. Tiến hành khảo sát nhƣ vậy với tất cả các thành phần để thu đƣợc công thức pha chế tối ƣu. Quy trình pha chế chất tẩy rửa nhƣ sau: Đong chính xác các chất theo tỉ lệ đã định bằng ống đong hoặc pipet. Dùng cốc thủy tinh để pha chế, đầu tiên cho dầu thông biến tính vào cốc, tiếp theo cho LAS và Etanol vào. Cho tiếp axit Oleic vào khuấy trộn để hòa tan trong dầu thông biến tính. Tiếp theo cho Glixerin vào và cuối cùng là cho kiềm hữu cơ TEA vào để trung hòa tạo môi trƣờng trung tính. Tiến hành khuấy trộn ở tốc độ vừa phải và gia nhiệt trong khoảng nhiệt độ từ 30 - 50°C cho đến khi dung dịch đồng nhất thì ngừng khuấy trộn và gia nhiệt. 2.3. KHẢO SÁT HOẠT TÍNH CHẤT TẨY RỬA DẦU THÔNG BIẾN TÍNH VÀ CHẤT TẨY RỬA ĐÃ PHA CHẾ Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001 45 Khả năng tẩy sạch vết bẩn của chất tẩy rửa là một tính chất rất quan trọng.Có nhiều phƣơng pháp để đánh giá khả năng tẩy rửa của chất hoạt động bề mặt và chất tẩy rửa thu đƣợc nhƣ: phƣơng pháp trọng lƣợng, phƣơng pháp đo độ nhả bẩn, phƣơng pháp đo độ trắng... Trong điều kiện làm thí nghiệm, chúng tôi nhận thấy rằng phƣơng pháp đo độ trắng của vải là phƣơng pháp phù hợp vì nó có những ƣu điểm so với các phƣơng pháp còn lại nhƣ: không yêu cầu lƣợng mẫu lớn, độ chính xác cao. Do đó, để đánh giá khả năng tẩy rửa của chất hoạt động bề mặt và chất tẩy rửa điều chế đƣợc, chúng tôi tiến hành theo phƣơng pháp đo độ trắng của vải. 2.3.1. Chuẩn bị mẫu - Chuẩn bị một loạt mẫu vải pha và vải poliamit khô, sạch hình vuông với kích thƣớc đồng đều 10x10 cm. - Tạo các mẫu vải bẩn bằng cách ngâm chúng trong dầu thải với lƣợng dầu và thời gian ngâm nhƣ nhau rồi mang phơi khô. 2.3.2. Ngâm mẫu để xác định khả năng tẩy trắng - Ngâm mẫu vải bẩn vào cốc đựng dầu thông biến tính. Quá trình ngâm mẫu đƣợc tiến hành ở các điều kiện thành phần chất tẩy rửa, thời gian, nhiệt độ…khác nhau. - Vải sau khi ngâm đƣợc mang giặt và vò bằng tay qua nƣớc sạch rồi phơi khô. Sau đó đem mẫu vải vừa tẩy cho vào túi đựng mẫu mang đi đo độ trắng. 2.3.3. Độ trắng của vải Độ trắng của vải đƣợc đo tại Viện kinh tế kỹ thuật Dệt may theo tiêu chuẩn ISO 105J02 trên máy đo Gretag Macbeth Color Eye 2180 UV. Nguyên lý của phép đo: Phép đo dựa trên cơ sở sử dụng quả cầu tích phân. Ánh sáng chiếu thẳng vào mẫu và tán xạ vào quả cầu tích phân. Phần ánh sáng từ quả cầu tích phân sẽ đƣợc chiếu thẳng tới tế bào quang điện. Tại đó, máy sẽ tự động đo cƣờng độ ánh sáng đã đƣợc chuyển thành tín hiệu điện, tƣơng ứng với các bƣớc sóng từ 380-700nm. Phụ thuộc vào mức độ phản xạ khác nhau của các bƣớc sóng khác nhau mà xây dựng đƣợc đƣờng cong phản xạ của ánh sáng theo bƣớc sóng. Tƣơng ứng với các vị trí trên đƣờng cong, khi tổ hợp lại sẽ xác định đƣợc màu. 2.4 XÁC ĐỊNH CHẤT LƢỢNG CỦA VẢI SAU KHI TẨY Với các điều kiện tối ƣu tổng hợp chất hoạt động bề mặt có hoạt tính tẩy rửa cao, sau quá trình tẩy vải thì vải sạch dầu mỡ, trắng hơn so với vải nhiễm dầu và mềm hơn so với vải mộc ban đầu. 2.4.1 Xác định độ co của vải Trong quá trình giặt do chịu tác động của nhiệt ẩm khác nhau mà vải bị thay đổi kích thƣớc, kích thƣớc của vải bị giảm đi so với ban đầu gọi là độ co của vải. Đồ án tốt nghiệp SVTH: Phạm Thị Luyến_HD1001 46 Độ co toàn phần đƣợc xác định theo công thức: Y = (L1 – L2).100%/L2 Trong đó: L1: Độ dài ban đầu của mẫu vải L2: Độ dài của mẫu vải sau khi giặt 2.4.2 Xác định độ mao dẫn Độ mao dẫn của vải đặc trƣng cho khả năng thấm ƣớt của vải. Trong quá trình nhuộm và in hoa thì yêu cầu vải thấm ƣớt tốt thì chất lƣợng màu mới thâm nhập và ngấm sâu vào bên trong sợi vải để màu nhuộm đƣợc bền và sáng. Cách tiến hành nhƣ sau: cắt các băng vải dài 130cm (theo sợi dọc), rộng 5cm (theo sợi ngang). Đầu trên của vải đƣợc kẹp chặt, đầu dƣới của vải đƣợc nhúng vào dung dịch K2Cr2O7 5g/l, sau mỗi khoảng thời gian nhất định quan sát mực chất lỏng dâng lên băng vải và đo chiều cao của nó. Nếu vải có độ mao dẫn tốt mực chất lỏng dâng lên băng vải nhanh và cao [15]. So sánh độ mao dẫn của vải mộc và vải sau khi tẩy sạch thì mẫu vải sau khi tẩy sạch có độ mao dẫn tốt hơn nhiều, nhƣ vậy khi tiến hành nhuộm màu vải sẽ bền và bóng hơn. 2.5 XÁC ĐỊNH MỘT SỐ TÍNH CHẤT HÓA LÝ CỦA CHẤT TẨY RỬA Xác định các thông số hóa lý nhƣ độ bay hơi,độ nhớt, tỷ trọng, sức căng bề mặt, độ pH…là điều kiện đảm bảo trong việc sử dụng và bảo quản chất tẩy rửa. 2.5.1. Xác định độ bay hơi a. Dụng cụ - Cốc 80ml. - Cân phân tích. - Đồng hồ đo giờ. b. Cách tiến hành Dùng cốc thuỷ tinh 80 ml có kích thƣớc giống nhau và cân chính xác lƣợng dung dịch cần đo (trong cùng một điều kiện) có khối lƣợng g1. Để dung dịch cần đo bay hơi tự