Bài Giảng Công Nghệ Chất Diện Hoạt Bề Mặt - Tài Liệu Text - 123doc

Tải bản đầy đủ (.pdf) (123 trang)

1. Trang chủ
>>
2. Giáo Dục - Đào Tạo
>>
3. Cao đẳng - Đại học

Bài giảng công nghệ chất diện hoạt bề mặt

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (15.57 MB, 123 trang )

1/4/2019 1/4/2019SINH VIÊN KÝ TÊN VÀO DANH SÁCH CÔNG BỐ ĐỀ CƯƠNG MƠN HỌC• 1. Tên học phần:CƠNG NGHỆ CHẤT HOẠT ĐỘNGBỀ MẶT• 2. Mã học phần: (2104511)• 3. Số đơn vị học trình/tín chỉ:4 (4,0,8)• 4. Trình độ:sinh viên năm thứ tư 1/4/20195. Phân bố thời gian:• Lên lớp: 60 tiết• TT phịng thí nghiệm: 0 tiết• Thực hành: 0 tiết• Tự học: 120 tiết6. Điều kiện tiên quyết: đã học các họcphần cơ sở Hố vơ cơ, Hóa lý, Hóa hữucơ, Hóa Phân tích và các mơn Q trìnhvà thiết bị, Tổng hợp hữu cơ nâng cao.7. Mục tiêu của học phần:• Sinh viên hiểu, giải thích và giải quyếtđược các vấn đề về hiện tượng bề mặt,các ứng dụng của chất hoạt động bềmặt trong nhiều lĩnh vực, các công nghệsản xuất chất hoạt động bề mặt. Sau khihọc xong sinh viên có thể vận dụng vàothực tế sản xuất các chất hoạt động bềmặt và ứng dụng của chúng trong ngànhcơng nghệ hóa học, cơng nghệ khai thácdầu khí, công nghệ thực phẩm ...8. Mô tả vắn tắt học phần:• Nội dung của học phần gồm có: lýthuyết cơ bản về các chất hoạtđộng bề mặt, các tính chất hóa lýđặc trưng của chất hoạt động bềmặt như: khả năng tạo nhũ, khảnăng tạo bọt, khả năng phân tán vàtính ổn định huyền phù, các ứngdụng của chất hoạt động bề mặttrong nhiều lĩnh vực sản xuất.9. Nhiệm vụ của người học/HSSV:• Tham dự học, thảo luận, kiểm tra,theo qui chế 43/2007/QĐ-BGD&ĐTngày 15 tháng 08 năm 2007 của BộGiáo dục và Đào tạo, quyết định số235/QĐ-ĐHCN-ĐT ngày 30 tháng08 năm 2007 của trường ĐHCNTP.HCM và qui chế học vụ hiệnhành của nhà trường.10. Tài liệu học tập:Sách giáo trình:• PGS.TS. Lê Thị Hồng Nhan, Công nghệ chất hoạtđộng bề mặt. Phần 1: Tổng quan về chất hoạt độngbề mặt, Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM, 2012.Tài liệu tham khảo:• 1. Drew Myers, Surfactant science and technology,Wiley - Interscience publishers, 2006.• 2. Martin J.Schick , Nonionic surfactants physycalchemistry, Marcel Dekker, Inc Publishers, 1987.• 3. Thrward F.Tadros, Applied Surfactants Principlesand Applications, Wiley - VCH publishers, 2005.• 4. E. Smulders , Laundry Detergrent, Wiley - VCHpublishers, 2002.• 5. Phan Minh Tân, Tổng hợp hữu cơ và hóa dầu,NXB Đại học Bách Khoa Tp.HCM, 2006.• 6. Nguyễn Quốc Tín, Ðỗ Phổ, Xà phịng và cácchất tẩy giặt tổng hợp, NXB Khoa học kỹ thuật,1984.• 7. Louis Hồ Tấn Tài, Các sản phẩm tẩy rửa vàchăm sóc cá nhân, Unilever Việt Nam, 1999.• 8. Trần Kim Quy, Tổng hợp các chất hoạt động bềmặt, NXB Tp.HCM, 1989.• 9. Mai Hữu Khiêm, Hóa keo, NXB Đại học BáchKhoa Tp.HCM, 1994. 1/4/20191/4/2019 8:47:58 AMTran Huu Hai19The best important book1/4/2019 8:47:58 AMTran Huu Hai21Vận hành và sản xuất ngành hóa dầu1/4/2019 8:47:58 AMTran Huu Hai231/4/2019 8:47:58 AMTran Huu Hai20 1/4/2019• 12. Thang điểm thi: Theo học chế tín chỉ.11. Tiêu chuẩn đánh giá sinh viên:• Dự lớp: có mặt trên lớp nghe giảng từ80% tổng số thời gian trở lên.• Tiểu luận: có• Kiểm tra thường xun: 2 ĐẾN 3 BÀI• Thi giữa học phần: 1 BÀI THEO LỊCHKHOA• Thi kết thúc học phần: 1 BÀI THEO LỊCHKHOA• Khác: dịch bài báo tiếng Anh, thuyết trìnhnhóm theo u cầu của giảng viên.ĐIỂM KiỂM TRA THƯỜNG KỲ VÀ TIỂU LUẬN SẼ ĐƯỢC CƠNG BỐ CƠNG KHAITRƯỚC LỚPSV HOẠT ĐỘNG TÍCH CỰC TRONG GiỜ HỌC SẼ ĐƯỢC CỘNG VÀO ĐIỂM TiỂULUẬN HOẶC THƯỜNG KỲ13. Nội dung chi tiết học phầnChương1234567Nội dungLý thuyết cơ bản về chất hoạtđộng bề mặtTính chất hóa lý của chất hoạtđộng bề mặt trong dung dịchHóa học các chất hoạt động bềmặtCác hệ nhũ tươngCác hệ bọtKhả năng tẩy rửa của chất hoạtđộng bề mặtCác ứng dụng của chất hoạtđộng bề mặtTỔNGSốtiếtPhân bố thời gianLýthuyếtThựchànhTự học66012880161212024601266601266012161603260600120• CHƯƠNG II: TÍNH CHẤT HĨA LÝ CỦA CHẤTHOẠT ĐỘNG BỀ MẶT TRONG DUNG DỊCH• 2.1. Cấu tạo lớp bề mặt trên giới hạn lỏng-khí• 2.2. Sự hình thành micelle• 2.3. Nồng độ micelle tới hạn• 2.4. Điểm Kraft• 2.5. Điểm đục• 2.6. HLB (hydrophile-lipophile balance)• 2.7. Đặc tính bề mặt lỏng-rắn và quan hệ bề mặttrong hệ ba phaGhichú• CHƯƠNG I: LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ CHẤT HOẠTĐỘNG BỀ MẶT• 1.1. Sức căng bề mặt và các yếu tố ảnh hưởng• 1.1.1. Sức căng bề mặt• 1.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến sức căng bề mặt• 1.2. Các chất hoạt động bề mặt, chất không hoạt động bềmặt và chất khơng ảnh hưởng đến sức căng bề mặt• 1.3. Độ hoạt động bề mặt – quy tắc Traube I• 1.4. Các phương pháp xác định sức căng bề mặt• 1.4.1. Xác định sự biến đổi mực chất lỏng trong mao quản• 1.4.2. Phương pháp cân giọt lỏng• 1.4.3. Phương pháp kéo vịng Lecomte du Nouy• 1.4.4. Các phương pháp khác• CHƯƠNG III: HĨA HỌC CÁC CHẤTHOẠT ĐỘNG BỀ MẶT• 3.1. Giới thiệu chung• 3.1.1. Phân loại theo bản chất nhóm háonước• 3.1.2. Phân loại theo bản chất nhóm kỵnước• 3.1.3. Phân loại theo bản chất liên kết nhómkỵ nước và ái nước• 3.1.4. Các phương pháp tổng hợp 1/4/2019• CHƯƠNG III: HĨA HỌC CÁC CHẤTHOẠT ĐỘNG BỀ MẶT• 3.2. Chất hoạt động bề mặt anion• 3.2.1. Chất hoạt động bề mặt nguồngốc acid carboxylic• 3.2.2. Chất hoạt động bề mặt sulfate• 3.2.3. Chất hoạt động bề mặt sulfonate• 3.2.4. Các phương pháp tổng hợp• CHƯƠNG III: HĨA HỌC CÁC CHẤTHOẠT ĐỘNG BỀ MẶT• 3.4. Chất hoạt động bề mặt lưỡng tính• 3.4.1. Giới thiệu• 3.4.2. Các phương pháp tổng hợp• 3.5. Chất hoạt động bề mặt khơng ion• 3.5.1. Giới thiệu• 3.5.2. Các phương pháp tổng hợp• 3.6. Ứng dụng tổng quát• CHƯƠNG IV: CÁC HỆ NHŨ TƯƠNG• 4.4. Độ bền vững của tập hợp nhũ tương• 4.5. Điều chế và phá vỡ hệ nhũ tương-sựđảo nhũ (đảo pha)• 4.6. Các biện pháp làm bền nhũ• 4.6.1. Cơ sở về tính ổn định của nhũ tương• 4.6.2. Các yếu tố ảnh hưởng độ bền nhũ• 4.6.3. Các biện pháp làm bền nhũ• 4.7. Một số chất hoạt động bề mặt đượcdùng làm chất nhũ hóa o/w• CHƯƠNG III: HĨA HỌC CÁC CHẤTHOẠT ĐỘNG BỀ MẶT• 3.3. Chất hoạt động bề mặt cation• 3.3.1. Giới thiệu• 3.3.2. Các phương pháp tổng hợp•••••••CHƯƠNG IV: CÁC HỆ NHŨ TƯƠNG4.1. Phân loại nhũ tương4.2. Hiện tượng nhũ hóa4.3. Chất nhũ hóa4.3.1. Khái niệm4.3.2. Phân loại chất nhũ hóa4.3.3. Vai trị của chất nhũ hóa trong sựhình thành nhũ••••••••••CHƯƠNG V: CÁC HỆ BỌT5.1. Độ bền vững của tập hợp bọt5.2. Các nguyên nhân làm bền bọt5.3. Các tác nhân làm tăng bọt (foam bootster)5.3.1. Chọn lựa chất hoạt động bề mặt5.3.2. Sử dụng các chất phụ gia làm tăng bọt5.4. Các tác nhân chống bọt (antifoamer)5.4.1. Cơ chế phá vỡ bọt bằng các hạt kỵ nước5.4.2. Cơ chế chảy loang (spreading)5.5. Điều chế và phá vỡ bọt 1/4/2019• CHƯƠNG VI: KHẢ NĂNG TẨY RỬA CỦACHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT• 6.1. Cơ chế tẩy rửa• 6.1.1. Tẩy các vết bẩn có chất béo• 6.1.2. Tẩy các vết bẩn dạng hạt• 6.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tẩy rửa• 6.3. Đánh giá khả năng tẩy rửa• 6.4. Chất hoạt động bề mặt và các chỉ tiêu khác• 6.4.1. Khả năng tạo hệ huyền phù• 6.4.2. Khả năng thấm ướt• 6.4.3. Chỉ số calci chấp nhậnCHƯƠNG VII: CÁC ỨNG DỤNG CỦA CHẤTHOẠT ĐỘNG BỀ MẶT• 7.1. Ứng dụng của chất hoạt động bề mặttrong mỹ phẩm• 7.2. Ứng dụng của chất hoạt động bề mặttrong sản phẩm chăm sóc cá nhân.• 7.3. Ứng dụng của chất hoạt động bề mặttrong in ấn và dệt nhuộm• 7.4. Các ứng dụng khác…SỐ LƯỢNG BÀI KIỂM TRA2-3 BÀI ĐÁNH GIÁ THƯỜNG XUN: PPTRẮC NGHIỆM.1 ĐIỂM BÁO CÁO NHĨM: THUYẾT TRÌNH.1 KIỂM TRA GIỮA KỲ: TỰ LUẬN.1 KIỂM TRA CUỐI KỲ: TỰ LUẬN.TÊN ĐỀ TÀI VÀ CÁC THÔNG BÁO CỦA MÔN HỌCSV ĐỌC TRÊN SITENHÓM1234TÊN ĐỀ TÀINHÓMTÊN ĐỀ TÀI5678SV XEM CHỦ ĐỀ TRÊNgoogle.sitelịch thuyết trình và thí nghiệm cụ thểcho từng nhóm 1/4/2019Đánh giá môn họcPhương pháp đánh giáPhương pháp đánh giávà tỷ trọng (%)Chuẩn đầu ra của môn học (CLOs)Phương phápđánh giáThường kỳ 11. Phân loại được CHĐBM, tính tốn được cácthơng số hóa lý tương ứng2. Phân loại và minh họa được các loại CHĐBMchính và ứng dụng của từng loại3. Áp dụng được kiến thức về nhũ tương để đánhgiá được độ ổn định của sản phẩm dạng lỏng4. Áp dụng kiến thức về CHĐBM để đánh giákhả năng tẩy rửa và tạo bọt của dung dịchCHĐBM5. Vận dụng được kiến thức để đánh giá các ứngdụng chất hoạt động bề mặt vào các ngành khoahọc ứng dụng mới và hiện đạiGiữa kỳBài tập 1Giữa kỳBài tập 1Cuối kỳBài tập 2Cuối kỳThường kỳ 2Cuối kỳTỷ trọng(%)2060Phương pháp giảng dạyThuyết giảng, học tập dựa vào tổnhóm.2070Dạy học lấy người học làm trungtâm, bài tập viết3080Học tập theo câu hỏi gợi ý, bài tậpviết20100Thuyết giảng, thảo luận.20Thuyết giảng, học tập dựa vào tổnhóm, thảo luận.80Lý thuyếtĐánh giá thường xuyênTỷ trọng,%20Bài kiểm tra thường kỳ 15Bài kiểm tra thường kỳ 25Bài tập 15Bài tập 25Đánh giá giữa kỳ30Kiểm tra cuối kỳ50Hoạt động học: 10 phút.• Bài giữa kỳ có 2 câu chính đánh giá chuẩn1 và 2.• Bài cuối kỳ có 3 câu chính đánh giá 3chuẩn cịn lại.• P/S: Bài giữa kỳ và cuối kỳ đều mang tính ứngdụng, tổng hợp, suy luận dựa trên vấn đề, bài thikhơng mang tính hàn lâm, chép lý thuyết…• Tất cả các bài kiểm tra, thi …đều không tham khảotài liệu. Các công thức, thơng số hóa lý khó đều sẽcho sẳn trong đề bài. 1/4/2019CÔNG NGHỆCHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶTChương 1:ChươngTên chươngSốtiết1Lý thuyết cơ bản vềchất hoạt động bề mặt6Phân bố thời gianGhiLý Thực Tựchúthuyết hành học6012121. NHẬN ĐỊNH VỀ THỊ TRƯỜNG CHĐBM Thuộc nhóm hóa chất sử dụng nhiều nhất trênTHỊ TRƯỜNG CHĐBMthế giới.Sử dụng trong nhiều lĩnh vực: tẩy rửa, mỹphẩm, công nghiệp liên quan vi điện tử, mơitrường, dầu khí, sinh học, ức chế ăn mòn, …Thị trường chất hoạt động bề mặt cao (khoảng3 tỷ USD trong 1997, dự tính 44,6 tỷ trong năm2020)Nguồn: />3Thị trường chất hoạt động bề mặt trên thế giới 1995-2005(ngàn tấn)Vùng19952005% tăng/nămNhật5656551,5Tây Âu210021650,3Bắc Mỹ180019601,0Châu Á Thái Bình Dương269043406,1Châu Mỹ la tinh157517852,6Các vùng cịn lại164527656,8Tổng cộng10220138703,6Tây Âu, Bắc Mỹ: khoảng 80% chất hoạt động bề mặt trêncơ sở dầu mỏChâu Á Thái Bình Dương: 55-65% chất hoạt động bề mặttrên cơ sở dầu béo thiên nhiên.54Lượng chất hoạt động bề mặt được sử dụng ở các lĩnhvực và các vùng khác nhau trên thế giới năm 1995Household ProductsIndustrial & InstitutionalCleanersAll others industrial uses(pulp and paper, textile,construction,…..)% used in all industrialapplicationTổng cộng (triệu tấn)Tổng cộng trong sử dụngcông nghiệp (triệu tấn)AsiaPacificWesternEuropeNorthAmerica58 %2%56%9%40%10%40%35%50%42%43%60%2,81,181,90,822,51,5061 1/4/2019HOẠT ĐỘNG HỌC SV782. CHĐBM là gì?Là thuật ngữ:Surfactant = Surface-active agentTồn tại ở nồng độ thấp trong hệ thốngHấp thụ lên bề mặt hay mặt phân chiapha → thay đổi năng lượng tự do của bềmặt.9• In English the term surfactant(short for surface-activeagent) designates asubstance which exhibitssome superficial of interfacialactivity.1/4/2019 8:50:07 AMTran Huu Hai111/4/2019 8:50:07 AMTran Huu Hai10• It is worth remarking that allamphiphiles do not display suchactivity; in effect, only the amphiphileswith more or less equilibratedhydrophilic and lipophilic tendenciesare likely to migrate to the surface orinterface. It does not happen if theamphiphilicmoleculeistoohydrophilic or too hydrophobic, inwhich case it stays in one of thephases.1/4/2019 8:50:07 AMTran Huu Hai122 1/4/2019• In other languages such as French,German or Spanish the word"surfactant" does not exist, and theactual term used to describe thesesubstances is based on theirproperties to lower the surface orinterface tension, e.g. tensioactif(French),tenside(German),tensioactivo (Spanish)…1/4/2019 8:50:07 AMTran Huu Hai13• Amphiphilesexhibitotherproperties than tension loweringand this is why they are oftenlabeled according to their main usesuch as:soap, detergent, wetting agent,dispersant, emulsifier, foamingagent, bactericide, corrosioninhibitor, antistatic agent, etc…1/4/2019 8:50:07 AMTran Huu Hai• This would imply thatsurface activity is strictlyequivalenttotensionlowering, which is notabsolutely general, althoughit is true in many cases.1/4/2019 8:50:07 AMTran Huu Hai14• In some cases they are konwnfrom the name of the structurethey are able to build, i.e.membrane,microemulsion,liquidcrystal,liposome,vesicle or gel.151/4/2019 8:50:07 AMTran Huu Hai16171/4/2019 8:50:07 AMTran Huu Hai183 1/4/2019Vì sao Tơi có hình cầu?1/4/2019 8:50:07 AMTran Huu Hai191/4/2019 8:50:07 AMTran Huu Hai201/4/2019 8:50:07 AMTran Huu Hai21221/4/2019 8:50:07 AMTran Huu Hai23244 1/4/2019•Đối với các phân tửtrong lòng pha lỏng cáclực tương tác là cân bằngvới nhau1/4/2019 8:50:07 AMTran Huu Hai251/4/2019 8:50:07 AMTran Huu Hai26• Đối với các phân tử ở trênranh giới pha, lực tương tác vềphía pha lỏng lớn hơn về phía phakhí, nên tạo ra lực ép lên phầnchất loûng.1/4/2019 8:50:07 AMTran Huu Hai271/4/2019 8:50:07 AMTran Huu Hai28Kết luận1/4/2019 8:50:07 AMTran Huu Hai29305 1/4/2019KẾT LUẬN• Nội áp này kéo các phân• p suất tạo ra (lực trên một đơn vịbề mặt) gọi là áp suất phân tửchính là nội áp pi.1/4/2019 8:50:07 AMTran Huu Hai311/4/2019 8:50:07 AMTran Huu Hai32• Vậy các phân tử ở lớp bề mặt cóthế năng lớn hơn so với thế năngcủa của các phân tử bên trong.• Phần năng lượng lớn hơn đó gọi lànăng lượng bề mặt của chất lỏng.?1/4/2019 8:50:07 AMtử chất lỏng từ bề mặtphân chia pha, do đó có xuhướng làm cho bề mặt giảmđến mức tối thiểu.Tran Huu Hai331/4/2019 8:50:07 AMTran Huu Hai341/4/2019 8:50:07 AMTran Huu Hai36• Muốn bề mặt về như cũ, cần phảiphải đưa thêm các phân tử từ tronglòng pha lỏng đến lớp bề mặt, tứclà thực hiện một công chống lại lựctương tác của các phân tử.1/4/2019 8:50:07 AMTran Huu Hai356 1/4/2019• Công trong điều kiện đẳng nhiệt thuậnnghịch bằng độ tăng của năng lượng dưbề mặt dEs.• Khi bề mặt tăng một giá trị dS thìnăng lượng bề mặt cũng tăng một giátrị dEs.1/4/2019 8:50:07 AMTran Huu HaiCơng của sức căng bề mặt3738dEs = σ.dS hay σ =dEs/dS.SỨC CĂNG BỀ MẶT LÀ NĂNG LƯỢNGTẠO RA MỘT ĐƠN VỊ BỀ MẶT(erg/cm2 hay dyn/cm, vì 1 erg = 1dyn/cm)1/4/2019 8:50:07 AMTran Huu Hai391/4/2019 8:50:07 AMTran Huu Hai40HOẠT ĐỘNG HỌC1/4/2019 8:50:07 AMTran Huu Hai41427 1/4/20194344Các yếu tố ảnh hưởng sức căng bềmặt• Khi phối liệu sản phẩm kemđánh răng, KTV nhận thấy hiệntượng bọt xuất hiện quá nhiềukhi nghiền. Anh (Chị) hãy phântích hiện tượng trên và đề xuấtbiện pháp kỹ thuật để xử lýhiện tượng trên cho công ty.Bản chất pha tiếp xúcNhiệt độÁp suấtĐộ cong bề mặt chứaSự xuất hiện của chất thứ hai trongchất lỏng45 Bản chất pha tiếp xúc•Chất lỏng phân cực mạnh → tương tácphân tử lớn, nội áp lớn → sức căng bềmặt lớn•Mật độ phân tử•Dưới tác dụng của sức căng bề mặt, thểtích khối chất lỏng sẽ hướng tới dạnghình cầu (nếu khơng có ngoại lực) vì bềmặt hình cầu là bề mặt bé nhất giới hạnmột thể tích chất lỏng đã cho4746Nếu hai chất lỏng chỉ hịa tan mộtphần vào nhau thì sức căng bềmặt trên giới hạn lỏng - lỏng gầnbằng hiệu số giữa sức căng bềmặt của mỗi chất (đã bão hòachất kia) so với khơng khí.488 1/4/2019Bề mặtchấtlỏngNhiệtđộ(oC)Sức căng bềmặt lỏngkhơng khí(dyn/cm)Lớp hữu Lớp nướccơBenzene/nướcAnilin/nướcSức căng bềmặt lỏng-lỏng(dyn/cm)Tính tốnThựcnghiệm1928,863,234,434,42642,246,44,24,8Ảnh hưởng của nhiệt độYếu tố bản chất của các pha tiếp xúc cóý nghĩa quyết định đến giá trị sức căngbề mặt.Sức căng bề mặt còn phụ thuộc vàonhiều yếu tố khác như: nhiệt độ, ápsuất, độ cong của bề mặt và đặc biệt làsự có mặt của chất thứ hai trong chấtlỏng.4950Ảnh hưởng của nhiệt độẢnh hưởng của nhiệt độSức căng bề mặt của đa số chất lỏnggiảm gần như tuyến tính khi nhiệt độtăng (trừ các kim loại nóng chảy) theophương trình của W. Ramsay và J.Shields sau khi hiệu chỉnh phương trìnhcủa R. Eotvos:.V2/3 = k.(T c - T – 6)V: Thể tích mol của chất lỏngT c: Nhiệt độ tới hạn, ở đó sức căng bềmặt bằng khôngk: hằng số, đa số chất lỏng có k  2,1erg/ độ.V2/3 = k.(T c - T – 6)51Ảnh hưởng của nhiệt độVan der Waals và người theo trườngphái của ơng là Guggenheim cịnđưa ra phương trình có dạng sau:52Ảnh hưởng của nhiệt độQuan hệ tuyến tính giữa sức căng bề mặt vànhiệt độ có dạng sau:T =  - T.(d/dT)Với (d/dT) = const. = o.(1 – T/T c)nVới chất hữu cơ có n = 11/9Với kim loại có n  153549 1/4/2019Quan hệ giữa khối lượng riêng vàsức căng bề mặtTheo phương trình Mc Leod:/(D-d)4 = ConstD: Khối lượng riêng pha lỏngd: khối lượng riêng pha khí (g/cm3).55Các phương pháp phổ biến để xác địnhsức căng bề mặt là:Xác định sự biến đổi của mực chất lỏng trongmao quảnCân giọt chất lỏngPhương pháp Lecomte du NouyBản phẳng L. WilhelmyÁp suất cực đại của bọt khíXác định hình dạng hạt và bọt khí5756Xác định sự biến đổi mực chất lỏng trong maoquảnĐây là một trong những phương pháp chính xácnhất để xác định sức căng bề mặtNguyên tắc đo: đo chiều cao cột chất lỏng trong maoquảnP = P1 – P2 = gh.(1-2) = 2./r: góc dính ướt, cos = Ro /rRo : bánh kính của mao quảnr: bán kính mặt khum ở nơi tiếp xúcP1: áp suất pha khí ở trong ống mao quảnP2: áp suất pha khí ngồi ống mao quản=>  = (1/2).(Ro.gh.(1-2) / cos58Hoạt động học• SV XEM CLIP HƯỚNGDẪN VÀ THUYẾT TRÌNHLẠI CÁCH XÁC ĐỊNH SỨCCĂNG BỀ MẶT BẰNGPHƯƠNG PHÁPCapillary rise method596010 1/4/2019Phương pháp cân giọt lỏngĐây là phương pháp khá chính xác, được sử dụngphổ biến trong phịng thí nghiệm để xác định sứccăng bề mặt trên giới hạn lỏng – khí và lỏng – lỏng.Nguyên tắc đo: thu các giọt lỏng hình thành dướimao quản, cân để xác định chính xác khối lượng mộtgiọt bằng phương pháp lấy trung bình.Biểu thức tốn (định luật Tate T) có dạng đơn giảnsau:W= mg = vg = 2Ro61Phương pháp cân giọt lỏngTuy nhiên có sai số là khối lượng cân được thườngnhỏ hơn giá trị lý tưởng do tính khơng bền của cácđi giọt lỏng và luôn để lưu lại ở đầu mao quản đến40% khối lượng.Harkins W.D. và Brown F.E. đã đề nghị hiệuchỉnh w theo phương trình sau:w = m.g = v..g = 2.Ro..f*Trong đó f* = (R0/v1/3) : hệ số hiệu chỉnhv: thể tích giọt→  = vg / 2Rof*63DY-300 Automatic Tensiomete62Phương pháp kéo vòng Lecomte du NouyFRWater646611 1/4/2019Phương pháp kéo vòng Lecomte du NouyPhương pháp này được đề xuất năm 1919.Nguyên tắc đo: xác định lực kéo vòng kim loại ra khỏi bề mặtchất lỏngWk = 4Ro’ = f(*)W k: khối lượng của vòng, f là lực kéo vịng (dyn)Để khắc phục sai số thì đưa vào hệ số hiệu chỉnh  * (bù trừbiến dạng mặt phẳng khi kéo vòng hệ số này là hàm của(R3/V, Ro/ro)* = /’ = f(R3/V, Ro/ro)’: sức căng bề mặt được tính theo phương trình (*)V: Thể tích bề mặt congro : bán kính của tiết diện vịngR0: bán kính của vòngCÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH SỨCCĂNG BỀ MẶTPhương pháp kéo vịng Lecomte du NouyHệ số hiệu chỉnh * có thể tra trong sổ tay về sức căngbề mặt hoặc dựa vào đồ thị Harkins W.D, Jordan H.F.,cũng có thể tính được  * theo phương trình ZnidemaWaters(* -a)2 = (4b/ 2).(1/Rò 2).(f/(4Ro.(1 -  2))) + c1 và  2 khối lượng riêng của chất lỏng ở dướivà trên vònga = 0,7250 và b = 9,075 . 10-4 đối với mỗi loạivịngc = 0,04434 – 1,679 .ro/Ro6768HOẠT ĐỘNG HỌC• SV THUYẾT TRÌNH PHƯƠNGPHÁP XÁC ĐỊNH SỨC CĂNG BỀMẶT CỦA CHẤT LỎNG BẰNGPHƯƠNG PHÁP KÉO VỊNG704. CHẤT KHƠNG HOẠT ĐỘNG BỀ MẶTNhững chất mà khi nồng độ của nótrong dung dịch tăng lên thì sứccăng bề mặt tăng lên.Các chất này có độ hịa tan cao, sẽcó xu hướng rời khỏi bề mặt để đivào bên trong thể tích dung dịch.7212 1/4/2019Các chất không hoạt động bề mặt soCác chất không hoạt động bề mặt hữuvới nước là tất cả các muối vơ cơ điệncơ có rất ít, đó là những chất có thể ionly, các acid, base vơ cơ…hóa và phần không phân cực của phânPhân tử của các chất này khơng cóphần kỵ nước mà sẽ điện ly trong nướctử khơng có hoặc rất bé như HCOOH,CH3COOH…thành các ion phân cực, bị hydrate hóamạnh.73CHẤT KHƠNG HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT74CHẤT KHƠNG HOẠT ĐỘNG BỀ MẶTTrong các dung mơi hữu cơ, các chất điệnly cũng làm tăng sức căng bề mặt, mức độgia tăng tùy thuộc vào bản chất của dungmơi.Ví dụ: khi thêm NaI vào CH3OH: sức căngbề mặt sẽ tăng nhiều, nếu thêm NaI vàoC2H5OH thì độ tăng này giảm 2 lần.75CHẤT KHÔNG ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỨC CĂNG BỀMẶT Ngồi các chất hoạt động bề mặt và khơng hoạt76CÁC CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT, CHẤT KHÔNGHOẠT ĐỘNG BỀ MẶT VÀ CHẤT KHÔNG ẢNHHƯỞNG ĐẾN SỨC CĂNG BỀ MẶTSức căng bề mặtđộng bề mặt, có những chất phân bố đều đặn(2)trên cả lớp bề mặt và trong lòng dung dịch do đó(3)khơng ảnh hưởng đến sức căng bề mặt củadung mơi.(1) Ví dụ: đường saccarose, hịa tan vào nướckhơng làm thay đổi sức căng bề mặt trên giớihạn lỏng khí.Nồng độ(1) Chất hoạt động bề mặt(2) Chất không hoạt động bề mặt77(3) Chất không ảnh hưởng đến sức căng bề mặt7813 1/4/2019HOẠT ĐỘNG HỌCHỌC ĐỘNG HỌC GV• YẾU TỐ NÀO CỦA CHĐBMQUYẾT ĐỊNH ĐẾN NĂNGLỰC THAY ĐỔI SỨC CĂNGBỀ MẶT, LĨNH VỰC SỬDỤNG CỦA CHHĐBM• NĂNG LỰCCỦA CHĐBM7980Chất có khả năng làm giảm sức căng bềmặt của dung môi chứa chúngThường là: các chất hữu cơ như các acid béo,muối của acid béo, ester, rượu, alkylsulfate….Cấu tạo: 2 phần+ Phần phân cực (ái nước, ưa nước, háonước = lyophilic group)81+ Phần không phân cực (kỵ nước, ghétnước hay ái dầu, háo dầu, ưa dầu =lyophobic group)82Phân loại CHĐBM• Mơ hình chất hoạt động bề mặt:• Cấu trúc thực tế:Phần kỵ nướcPhần ái nước83Cấu trúc hóa họcTính chất vật lý (độ tan trong nước hoặcdung mơi)Ứng dụng hóa họcPhân loại theo bản chất nhóm háo nướcPhân loại theo bản chất nhóm kỵ nướcPhân loại theo bản chất liên kết giữanhóm háo nước và kỵ nước8414 1/4/2019Theo bản chất nhóm háo nướcCHĐBM ANIONIC-Anionic-- Cationic+- Non ionic (NI) ( khơng phân ly)- Lưỡng tính ( Amphoteric)+8586AnionicBao gồm các nhóm chính:• Acid carboxylic: RCOO(-)• Ester sulfuric (Sulfate): ROSO2O(-)• Alkane sulfonic acid: RSO3(-)• Alkene sulfonic acid: R-CH=CH-CH2-SO3(-)• Alkyl aromatic sulfonic acid: R-C6H4-SO3(-)• Các nhóm khác: Phosphate vàphosphonic acid, persulfate, thiosulfate,sulfamic acid, sulfosuccinate…Hòa tan trong nước phân ly thànhion HĐBM điện tích âm8788Một vài cấu trúc Anionic phổ biến:H3C-R O SO3CH3CCH3HCSO(CH2)mCH3-Paraffin sulfonate3( SAS: Secondary AlkylSulfonate)Sulfate rượu bậc một( PAS: Primary AlcoholSulfate)H3C(CH2)nCH3CH2 C CH2 CCH3H3C(CH2)nSO3CH3CH3SO3Alkyl benzene sulfonat (ABS)ABS nhánhABS thẳng(LAS: Linear Alkylbenzene Sulfonate)899015 1/4/2019Cationic surfactantCHẤTNGƯNG KẾTLÊN BỀ MẶTHòa tan trong nước phân ly thành ion HĐBMđiện tích dươngR3R1+NR2XR4X: halogenua, sulfate, methyl sulfate,…R1: alkyl mạch dàiR2, R3, R4: Hydro hay nhóm alkyl mạch ngắn, alkylaryl…9192OR CCH3R-CH2N+ClR CCH3H3CCH3O-CH2-CH2NO+O-CH2-CH2CH2-CH2OHMột dây alkyl+H3CNDialkyl ester thế 4 lần củamethosulfate triethanolamineN(CH2)2NHRimidazolin bậc 4C RO9394Không tạo ion khi tan trong dung dịchnướcCấu tạo:-Phần kỵ nước: alkyl phenol, alcohol, acid béo,amide,…-Phần ái nước: ethylene oxide, propyleneoxide, glycerin sorbitol,…959616 1/4/2019Nonionic surfactant phổ biếnNonionicR CHOH-CH2-(OCH2-CHOH-CH2)n -OHR O(CH2-CH2O)nPolyglycerol etherHCác rượu béo ethoxy hóaH(O-CH2-CH2)mO(CH2-CH-O)n(O-CH2-CH2)m-HC H2O HCopolymer oxide ethylene (OE) và oxide propylene (OP)OHR C NOCH2-CH2-OHAlkyl monoethanol amideR C NOOHCH2-CH2-OHOCH2-CH2-OHAlkyl diethanol amideOHORnalkylpolyglucoside (APG)979899100Có chứa cả nhóm acid và basetrong phần ái nướcGồm 2 loại chính:-HĐBM lưỡng tính carboxylic-HĐBM lưỡng tính sulfate/sulfonate10110217

Tài liệu liên quan

• BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ HOÁ CHẤT
  • 9
  • 711
  • 0
• BÀI GIẢNG CÔNG NGHỆ VI ĐIỆN TỬ
  • 23
  • 455
  • 0
• Slide bài giảng Công nghệ phát điện - TS.Trương Ngọc Minh - ĐHBKHN
  • 73
  • 936
  • 33
• Giáo án - Bài giảng: Công nghệ thông tin: Điện toán và phương thức điện toán (nhập môn)
  • 140
  • 625
  • 0
• Giáo Trình Bài Giảng Công Nghệ Vi Điện Tử
  • 46
  • 827
  • 4
• bài giảng công nghệ chế tạo thiết bị điện
  • 23
  • 680
  • 0
• Bài giảng công nghệ vi điện tử ppsx
  • 23
  • 403
  • 2
• bài giảng công nghệ chất màu tự nhiên phần3 hóa học chất màu tự nhiên
  • 45
  • 1
  • 1
• bài giảng công nghệ chất màu tự nhiên phần4 độ bền chất màu
  • 36
  • 1
  • 2
• bài giảng công nghệ chất màu tự nhiên phần 5 phương pháp đánh giá và nghiên cứu chấtmàu
  • 31
  • 1
  • 2

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

(15.57 MB - 123 trang) - Bài giảng công nghệ chất diện hoạt bề mặt Tải bản đầy đủ ngay ×