Nghiên cứu ứng dụng của dung môi sinh học để tẩy sơn và mực in

Nghiên cứu ứng dụng của dung môi sinh học để tẩy sơn và mực in

LỜI CÁM ƠN

Trước tiên em muốn bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và chân thành nhất đến GS.TS Đinh Thị Ngọ là người trực tiếp hướng dẫn em làm đồ án Cô luôn tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, quan tâm, động viên, tạo mọi điều kiện thuận lợi để em có thể hoàn thành tốt công việc

Em xin cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Công nghệ Hữu cơ – Hoá dầu ở trường ĐHDL Hải Phòng và ĐH Bách Khoa, những người tận tình giảng dậy và cung cấp cho em các kiến thức cơ sở để em có nền tảng kiến thức nghiên cứu và tìm hiểu đề tài

Tôi xin chân thành cảm ơn các bạn sinh viên ĐH Bách Khoa, ĐH Quy Nhơn, trong nhóm nghiên cứu khoa học đã giúp đỡ tôi nhiệt tình khi thực hiện đồ án này

Nhân đây, cho phép tôi gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, người thân, và bạn bè

đã chia sẻ khó khăn, động viên, giúp đỡ, tạo thêm động lực cho tôi trong suốt thời gian học tập và hoàn thành đồ án tốt nghiệp

Một lần nữa em xin chân thành cám ơn!

Hà Nội,tháng 6 năm 2010 Sinh viên

Nguyễn Quang Thịnh

Nguyễn Quang Thịnh_HD1001 2

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN LÝ THUYẾT……… 4

1.1GIỚI THIỆU CHUNG……… 4

1.2 TỔNG QUAN VỀ DUNG MÔI HỮU CƠ……… 5

1.2.1 Khái niệm……… 5

1.2.2 Phân loại dung môi……… 5

1.2.3 Tính chất vật lý của dung môi hữu cơ……… 7

1.2.4 Tính chất hoá học của dung môi……… 11

1.2.5 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng dung môi hữu cơ……… 11

1.3 Một số dung môi có nguồn gốc từ dầu mỏ thường sử dụng……… 13

1.4 DUNG MÔI SINH HỌC……… 16

1.4.1 Khái niệm……… 16

1.4.2 Ưu nhược điểm của dung môi sinh học ……… 16

1.4.3 Những ứng dụng và triển vọng của dung môi sinh học……… 17

1.4.4 Mục đích thay thế các dung môi hữu cơ có nguồn gốc dầu mỏ…… 18

1.5 TỔNG HỢP DUNG MÔI SINH HỌC TỪ DẦU THỰC VẬT… 19

1.5.1 Nghiên cứu tổng hợp etyl este……… 19

1.5.2 Nghiên cứu tổng hợp etyl lactat……… 29

1.5.3 PHA TRỘN DUNG MÔI SINH HỌC……… 32

1.6 GIỚI THIỆU VỀ BAO BÌ……… 33

1.6.1 Vật liệu làm bao bì……… 33

1.6.2 Các loại nhựa chính làm bao bì……… 34

1.7 GIỚI THIỆU VỀ MỰC IN……… 35

1.7.1 Khái niệm……… 35

1.7.2 Cấu tạo, phân loại……… 35

1.7.3 Công thức mực điển hình……… 36

1.7.4 Các thông số kỹ thuật của mực……… 37

1.7.3 Cơ chế bám dính của mực in lên bao bì……… 37

CHƯƠNG 2 : THỰC NGHIỆM……… 38

2.1 TỔNG HỢP ETYL ESTE……… 38

2.1.1 Chuẩn bị dầu nguyên liệu……… 38

2.1.2.Chuẩn bị alcol……… 39

2.1.3 Chuẩn bị xúc tác……… 39

2.1.4 Cách tiến hành tổng hợp etyl este……… 40

2.2 TỔNG HỢP ETYL LACTAT……… 41

2.3 PHA CHẾ DUNG MÔI……… 42

2.3.1 Nguyên tắc pha chế……… 42

2.3.2 Phương pháp tiến hành……… 42

2.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH CHẤT LƯỢNG……… 43

2.4.1 Tỷ trọng……… 43

2.4.2 Độ nhớt động học……… 43

2.4.3 Điểm chớp cháy cốc kín……… 44

2.4.4 Độ bay hơi……… 45

2.4.5 Đánh giá khả năng phân hủy sinh học của sản phẩm……… 45

2.4.6 Đánh giá độc tính sinh học của sản phẩm……… 45

2.4.7 Đánh giá tính ăn mòn……… 46

2.4.8 Đánh giá điểm vẩn đục……… 46

CHƯƠNG 3 : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN……… 47

3.1 TỔNG HỢP ETYL ESTE……… 47

3.2 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH TỔNG HỢP ETYL LACTAT……… ……… 48

3.2.1 Ảnh hưởng của tỷ lệ mol etanol/axit lactic……… 48

3.2.2 Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác tới hiệu suất phản ứng……… … 49

3.2.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến phản ứng este hóa tạo etyl lactat…… 50

3.2.4 Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất phản ứng este hóa tạo etyl lactat

………51

3.2.5 Đánh giá chất lượng của etyl lactat đã tổng hợp ……… 52

3.3 PHA CHẾ VÀ KHẢO SÁT KHẢ NĂNG TẨY SẠCH CỦA DUNG MÔI SINH HỌC……… …… 54

3.3.1 Khảo sát để xác định tỷ lệ các thành phần pha trộn để được dung môi thích hợp……… …… 54

3.3.2 Các chỉ tiêu của dung môi sinh học……… 64

KẾT LUẬN…… ……… 65

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 66

Nguyễn Quang Thịnh_HD1001 4

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN LÝ THUYẾT

Trái đất của chúng ta vốn là một hành tinh xanh nhưng với sự phát triển của con người chúng ta đã gây lên nhiều tác hại đến môi trường và hệ sinh thái Do đó để ngăn chặn những ảnh hưởng xấu đến môi trường và hướng đến sự phát triển ổn định và lâu dài hơn đòi hỏi con người chúng ta phải không ngừng tìm tòi phát triển những công nghệ mới thân htiện với môi trường hơn, giúp giữ gìn mẹ trái đất luôn xanh tươi

Một trong những thành tựu được đánh giá có giá trị thực tiễn khoa học cao trong lĩnh vực hoá học của các nhà khoa học trong những năm gần đây là nghiên cứu tổng hợp được dung môi sinh học và đã thành công trong việc ứng dụng nó trong quy

mô công nghiệp

Dung môi sinh học có ưu điểm là những loại dung môi ít gây hại đến sức khỏe

và môi trường hơn những loại dung môi khác Dung môi sinh học không có tính dễ cháy, không độc với bất kỳ dạng sống nào, không có tính chất gây ung thư, không có khả năng tạo sương, hay gây hủy hoại tầng ozone hoặc là nguồn dinh dưỡng cho nước

tự nhiên Dung môi sinh học là loại có thể được sản xuất từ các nguồn nguyên liệu có thể tái tạo lại được Bên cạnh việc tránh các yếu tố tiêu cực, dung môi sinh học cần phải có các tính chất vật (hóa) lý hợp lý để vận hành tốt trong các ứng dụng có chủ đích

Ngày nay, người ta đặc biệt chú ý tới những nguy hiểm liên quan tới việc sử dụng dung môi( dầu khoáng) và có khuynh hướng thay thế những loại dung môi mang nhiều nguy cơ (dầu khoáng), được sử dụng trong thời gian dài vì những lý do lịch sử, bằng những dung môi ít nguy hại hơn Ví dụ, benzen, một dung môi có nhiều công dụng nhưng là chất gây ung thư được thay thế bằng những dung môi ít độc hơn (như toluen, xylen)

Dung môi hữu cơ có tác dụng khác nhau tới con người, cây cối Ảnh hưởng của

nó phụ thuộc vào lượng dung môi và thời gian tiếp xúc Trong thời gian tiếp xúc ngắn, một lượng lớn dung môi có thể ảnh hưởng ngay lập tức Tuy nhiên, nếu hấp thụ một lượng nhỏ dung môi nhưng trong thời gian dài có thể gây ra ảnh hưởng mãn tính Ảnh hưởng mãn tính nguy hiểm hơn vì khi phát hiện ra thường là quá muộn

Những dung môi hữu cơ có khả năng hấp thụ dễ dàng qua da và đi vào cơ thể bao gồm: anilin, benzen, butyl glycol, nitro toluene, etyl glycol axetat, etyl benzen, isopropyl glycol, cacbon disunfit, methanol, metyl glycol, nitro benzen, isopropyl benzen, dioxin, tetracloro metan, 1,1,2,2-tetracloro etan, dimetyl fomandehit

Nguy cơ khác của dung môi hữu cơ là khả năng cháy nổ khi hơi dung môi tạo

ra dạng cháy nổ hoặc tạo hỗn hợp gây nổ với không khí Hầu hết các dung môi hữu cơ đều là chất bắt cháy hoặc dễ bắt cháy vì chúng rất dễ bay hơi Hỗn hợp của hơi dung môi và không khí có thể gây nổ Hơi dung môi hữu cơ nặng hơn không khí, chúng sẽ lắng xuống phía dưới và có thể di chuyển một khoảng cách lớn mà không bị pha loãng

ra, vì thế khống chế nguy cơ gây cháy nổ khi sử dụng dung môi là rất khó kiểm soát Dung môi có nhiệt độ tự cháy nổ thường trên 2000C Khi đó, sự cháy nổ tự diễn ra trong không khí không cần cung cấp thêm nhiệt Một số dung môi khí cháy tạo ra các chất cực độc như phosgene và dioxin Vì vậy, phải thận trọng khi dùng dung môi ở nhiệt độ cao

Trên thế giới, khoảng 20% các chất hữu cơ dễ bay hơi thải vào khí quyển có nguồn gốc từ dung môi Các hợp chất hữu cơ này có thể gây hại trực tiếp hoặc gián tiếp đến sức khỏe của con người và môi trường Một vài các hợp chất thơm, olefin gây cay mắt Các andehit phá hủy niêm mạc, các hợp chất thơm như benzen, hợp chất thơm đa vòng có thể gây ung thư còn nhiều dung môi có khả năng gây ngất nếu hít phải một lượng nhiều

Với môi trường các chất hữu cơ dễ bay hơi kết hợp với các oxyt nitơ là nguyên nhân làm thủng tầng ozon gây hại cho sức khỏe con người, gây hiệu ứng nhà kính Với những nhược điểm trên thì việc thay thế dung môi hữu cơ bằng dung môi sinh học là rất cần thiết

Thị trường dung môi thế giới hiện nay đang có xu hướng phát triển rất mạnh Riêng ở châu âu, mỗi năm người ta sử dụng đến hơn 4 triệu tấn Ở Việt Nam, mức tiêu thụ dung môi tương đối cao và đang phải nhập ngoại hoàn toàn Hiện nay, các chuyên gia trong lĩnh vực này chưa dự đoán được các xu hướng ưu tiên phát triển của thị trường dung môi, nhưng những sự thay đổi có ý nghĩa đang được mong đợi là phát triển dung môi sinh học và điều này sẽ mở ra triển vọng ứng dụng các sản phẩm có nguồn gốc nông nghiệp trong lĩnh vực này

Việc thay thế dung môi công nghiệp có nguồn gốc hóa thạch bằng các dung môi có nguồn gốc thực vật (dung môi sinh học) xuất phát từ nhiều lý do, trong đó những lý do chính là nguồn năng lượng hóa thạch đang dần cạn kiệt, giá dầu thô liên tục tăng, hơn nữa dung môi sinh học không gây ô nhiễm môi trường và tổn hại đến sức khỏe con người

1.2.1 Khái niệm .[3]

Dung môi là chất lỏng có khả năng hòa tan chất rắn, chất lỏng hoặc chất khí để tạo thành hỗn hợp phân tán đồng nhất ở mức phân tử hay ion gọi là dung dịch Dung

Nguyễn Quang Thịnh_HD1001 6

môi thông dụng mà chúng ta gặp hàng ngày là nước Dung môi thường dùng có điểm

sôi thấp và dễ dàng bay hơi.[3]

Dung môi là môi trường (thường ở thể lỏng, hoặc thể khí) có tính năng hòa tan các chất rắn, lỏng hay khí khác Dung môi có thể là các chất phân cực như nước, cồn, hoặc các chất không phân cực như dầu, dung môi hữu cơ Dung môi có thể có

độ nhớt rất khác nhau,hoặc có thể có khả năng bay hơi dưới(ở) điều kiện bình thường cũng khác nhau Tùy thuộc vào các ứng dụng cụ thể mà người ta dùng dung môi thích

hợp

1.2.2 Phân loại dung môi

Có nhiều cách phân loại dung môi Thông thường người ta phân loại theo một

số cách sau:

a Phân loại theo hợp chất hóa học

Dựa theo cấu tạo hóa học, các dung môi thông thường thuộc vào loại các hợp chất sau: hydrocacbon béo và thơm, các dẫn xuất clo và nitro của chúng, các ancol, axit cacboxylic, este, amit, nitril, ete, xeton và sulfonic Hiện nay, các muối nóng chảy được coi là một nhóm dung môi mới Đối lập với các dung môi hữu cơ, có thể gọi chúng là chất nóng chảy phân tử, những chất điện ly nóng chảy được gọi là chất lỏng ion là những dung môi rất thuận lợi cho các phản ứng hóa học hữu cơ, kim loại Chúng cũng là môi trường thuận lợi cho các phản ứng hữu cơ Nhiệt độ cần thiết để có được chất nóng chảy hoàn toàn không bắt buộc phải cao vì một số muối như tetrahexylamoni benzoate là chất lỏng ngay ở nhiệt độ phòng.[2]

b Phân loại theo các hằng số vật lý.[1]

Những dung môi có nhiệt độ sôi dưới 1000C ở 760 mmHg gọi là dung môi có nhiệt độ sôi thấp, còn với nhiệt độ sôi cao hơn 1500C gọi là dung môi có nhiệt độ sôi cao

Dựa theo mức độ bay hơi của chất lỏng người ta cũng chia dung môi thành dung môi dễ bay hơi (chỉ số bay hơi nhỏ hơn 10, nếu ta thừa nhận ete ở 200C và độ ẩm tương đối 65 5% là chất có chỉ số bay hơi bằng 1) dung môi bay hơi trung bình có chỉ

số bay hơi từ 10 đến 35 và dung môi khó bay hơi có chỉ số bay hơi lớn hơn 35 Độ bay hơi không chỉ phụ thuộc vào điểm sôi mà còn phụ thuộc vào nhiệt hóa hơi của chất lỏng

Dựa theo độ nhớt của dung môi, người ta chia ra dung môi ít nhớt (độ nhớt động học < 2cP ở 200), dung môi có độ nhớt trung bình (2 – 10 cP) và dung môi có độ nhớt cao (>10 cP) Những dung môi có phân tử với momen lưỡng cực vĩnh cửu gọi là dung môi không phân cực

Những dung môi có hằng số điện môi cao có tác dụng như những dung môi phân ly Đôi khi người ta còn gọi dung môi phân cực và ngược lại là những dung môi

có hằng số điện môi thấp gọi là dung môi không phân cực

c Phân loại theo tính chất axit-bazơ

Axit là những chất cho proton, còn bazơ là những chất nhận proton Khi axit

HA hoà tan trong dung môi bazơ thì cân bằng axit-bazơ được thiết lập

d Phân loại theo tương tác trực tiếp với chất tan

Theo Packer, có thể chia dung môi thành dung môi không proton lưỡng cực và proton lưỡng cực dựa vào tương tác đặc biệt với các anion và cation Trước hết phải kể đến tính lưỡng cực và khả năng tạo liên kết hydro Có thể bổ sung thêm vào hai nhóm một nhóm thứ ba, nhóm dung môi không proton phân cực.[3]

Những dung môi không proton không phân cực là những dung môi có hằng số điện môi thấp (e<15) và momen lưỡng cực không lớn Tương tác của những phân tử dung môi này với chất tan không mạnh và được gây ra bởi lực định hướng, lực cảm ứng và lực khuếch tán không đặc trưng Các hợp chất hydrocacbon mạch hở, thơm và dẫn xuất thế halogen của chúng, các amin bậc ba và cacbon sunfua thuộc nhóm này

Những ion không proton lưỡng cực có hằng số điện môi cao (e>15) và mô men lưỡng cực lớn Mặc dù chúng có những nguyên tử hydro, nhưng chúng không phải là chất proton để tạo liên kết hydro Những dung môi quan trọng của nhóm này là dimetylfomahit, dimetylaxetamit, dimetylsunfoxit, axeton, nitrometan, axetonitril, nitrobenzene, lưu huỳnh didoxxit, propylencacbonat, M-metylpirolydon, axit hexametyltriamit phosphoric, tetrametylensunfon

e Phân loại theo nguồn gốc dung môi

Dựa theo cách phân loại này, dung môi được chia thành hai nhóm: dung môi có nguồn gốc dầu khoáng và dung môi có nguồn gốc từ thực vật, động vật (hay còn gọi là dung môi sinh học)…

1.2.3 Tính chất vật lý của dung môi hữu cơ

Tính chất vật lý của dung môi là một yếu tố quan trọng khi lựa chọn dung môi trong các ứng dụng Trước tiên, dung môi phải ở trạng thái lỏng dưới áp suất và nhiệt

độ mà nó được sử dụng Các tính chất nhiệt động của dung môi như : mật độ, áp suất bay hơi, nhiệt trị và sức căng bề mặt, độ nhớt, khả năng khếch tán, khả năng dẫn nhiệt cũng được quan tâm Tính dẫn điện, tính chất quang học, từ tính và momen lưỡng cực, hằng số điện môi Ngoài ra, các đặc điểm và phân tử của dung môi như: kích thước, bề mặt, thể tích của phân tử dung môi cũng được khảo sát

a Sự solvat hoá

Khi chất tan bị hoà tan vào một dung môi hay một hỗn hợp dung môi thì lực hấp dẫn giữa các phân tử của chất tan giảm đi bởi vì phân tử dung môi thâm nhập vào

Nguyễn Quang Thịnh_HD1001 8

giữa các phân tử chất tan và cuối cùng tạo thành một lớp bao quanh các phân tử chất tan Quá trình này gọi là quá trình solvat hóa Kết quả là sự phân tán của các phân tử chất tan vào dung môi ở mức phân tử Độ lớn của lực solvat và số phân tử dung môi bao quanh phân tử chất tan phục thuộc vào thông số tan, momen lưỡng cực, liên kết hydro, độ phân cực, kích thước phân tử chất tan và dung môi Số phân tử dung môi trong phức hợp dung môi – chất tan được xác định bằng độ solvat beta Độ solvat tăng khi kích thước của phân tử dung môi giảm và tăng cùng với tham số tan.[10]

b Khả năng pha loãng

Nếu một chất không phải là dung môi được thêm từng giọt vào dung dịch nitrat xenlulo, thì nitrat xenlulo sẽ kết tủa hoặc hình thành dạnh gel Tỷ lệ thể tích của chất không hoà tan/dung môi mà chất tan chưa bị kết tủa gọi là tỷ lệ pha loãng Tỷ lệ pha loãng được xác định dựa vào kinh nghiệm chứ không thể đo chính xác Tính hoà tan của một hỗn hợp dung môi được xác đinh vào toluen hoặc butanol (những chất này đóng vai trò chất pha loãng) Tỷ lệ pha loãng phụ thuộc nhiệt độ Dung môi có kích thước phân tử nhỏ, khả năng hoà tan tăng khi nhiệt độ tăng Tuy nhiên những dung môi có kích thước phân tử lớn thì trái lại Trong trường hợp khác, tỷ lệ pha loãng giảm khi nhiệt độ giảm, ví dụ như nitrat xenlulo trong các chất butly axetat (hoặc etylglycol, metyl isobutyl xeton) tỷ lệ pha loãng giảm khi nhiệt độ giảm Lý do là nitrat xenlulo tạo thành dạng gel khi tăng nhiệt độ [10]

c Ảnh hưởng của khối lượng phân tử tới khả năng hoà tan

Khi khối lượng phân tử tăng lên, khả năng hoà tan giảm do sự tăng lên của lực tương tác nội phân tử Ví dụ benzen tan hoàn toàn trong etanol, trong khi antraxen và etanol chỉ tan vào nhau một phần Axit axetic hoà tan trong styren nhưng không hoà tan polystyren, vinyl axetat bị hoà tan trong hydrocacbon bão hoà ete, trong khi poly vinyl axetat không bị hoà tan

Do khối lượng phân tử rất lớn nên những polymer liên kết chéo không tan trong dung môi dù nhiệt độ tăng Tuy nhiên, chúng phồng lên trong dung môi tuỳ thuộc vào bản chất và mật độ của liên kết chéo trong dung môi.[1]

d Sự hoà tan và khả năng tan

Với tỷ lệ hữu hạn, quá trình hoà tan lại phụ thuộc vào bề mặt của chất tan, độ tinh thể hoá, nhiệt độ và tỉ lệ phân tán của nó trong dung môi

Khe hở trộn lẫn: Một số cặp dung môi có thể trộn lẫn với dung môi kia theo tất

cả các tỷ lệ và trong nhiệt độ hoà tan giới hạn

Khe hở hoà tan có thể xuất hiện do lực tương tác nội phân tử, phụ thuộc mạnh vào nhiệt độ Trong hỗn hợp trietylamin – nước, liên kết hydro N…H – O yếu Ở nhiệt

độ hơn 170C, liên kết hydro sẽ bị phá huỷ và sự hoà tan không xảy ra Chỉ ở nhiệt độ dưới 19,50

C hexan và nitrobenzen mới bị hoà tan hoàn toàn.[1]

e Khả năng bay hơi của dung môi

Dung môi được phân loại theo nhiệt độ sôi của nó:

- Dung môi có nhiệt độ sôi thấp : nhỏ hơn 1000C

- Dung môi có nhiệt độ sôi trung bình : 100 - 1500C

- Dung môi có nhiệt độ sôi cao : lớn hơn 1500C

Tỷ lệ bay hơi của dung môi phụ thuộc vào những yếu tố sau:

- Áp suất bay hơi ở nhiệt độ làm việc

- Nhiệt cung cấp

- Độ liên kết phân tử

- Sức căng bề mặt

- Khối lượng phân tử dung môi

- Sự chảy rối của khí quyển

- Độ ẩm của không khí

Trong thực tế thời gian bay hơi của một dung môi nhất định được xác định bằng cách so sánh với thời gian bay hơi của dietyl este trong cùng điều kiện thí nghiệm.[1]

f Tính hút ẩm

Một số dung môi đặc biệt (dung môi có chứa nhóm hydroxyl) là những chất hút

ẩm, chúng hấp thụ ẩm trong không khí đến một mức nào đó khi đạt được cân bằng Lượng nước hấp thu được phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm không khí Glycol ete và rượu là những chất có tính hút ẩm khá mạnh

Nguyễn Quang Thịnh_HD1001 1

0

air

S S

M D M

Trong đó:

- Ds : mật độ hơi tương đối

- Ms : khối lượng phân tử của dung môi

- Mair : khối lượng phân tử trung bình của không khí Mair = 28,95 g/mol

Trong điều kiện lý tưởng mật độ hơi tương đối không phụ thuộc vào nhiệt độ

Mật độ hơi tương đối của một số dung môi được ghi trong bảng sau:

Bảng 1.1 Mật độ hơi tương đối của một số dung môi

TT Dung môi Mật độ hơi

j Tính chất nhiệt và điện của dung môi

Hằng số lưỡng điện và độ dẫn nhiệt giảm khi nhiệt độ tăng Nhiệt độ mà tại đó hỗn hợp hơi dung môi – không khí bốc cháy khi tiếp xúc trực tiếp với ngọn lửa gọi là nhiệt độ chớp cháy của dung môi Nhiệt độ chớp cháy tăng khi áp suất hơi giảm

Hỗn hợp hơi dung môi – không khí không chỉ bốc cháy khi tiếp xúc với ngọn lửa trực tiếp mà có thể tự bốc cháy khi đạt tới nhiệt độ tự bốc cháy

k Hỗn hợp đẳng phí

Sự liên kết phân tử giữa các thành phần của hỗn hợp có thể dẫn tới trong hệ có điểm sôi cố định ở một nồng độ đã biết Điểm sôi này có thể thấp hơn hoặc cao hơn so với từng cấu tử thành phần Benzen – nước, benzen – etanol, axeton – clorofom là các

ví dụ về hỗn hợp đẳng phí

Hỗn hợp đẳng phí có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ sôi của từng cấu tử thành phần

Có ứng dụng quan trọng trong công nghiệp sơn do nước và dung môi sẽ bay hơi nhanh hơn thông thường

Tuy nhiên, hỗn hợp đẳng phí cũng có những bất lợi như: điểm chớp cháy thấp hơn so với từng cấu tử thành phần, giới hạn cháy nổ cao hơn, tỷ lệ bay hơi cao hơn sẽ dẫn đến ảnh hưởng không tốt trên bề mặt sơn

Dung môi có thông số tan và liên kết hydro trung bình thích hợp để làm chất bắc cầu, đặc biệt là axeton và glycol ete Butyl glycol, diglycol và triglycol thường được sử dụng bởi nhóm kỵ nước và nhóm ưa nước

Hệ gồm hai hay nhiều hơn hai cấu tử: Trong hê thống hai cấu tử, tính chất của

hệ nhiều hơn hai thành phần được giải thích dựa vào tương tác nội phân tử và thông số tan Nước và tetraclorometan có thông số tan và thông số liên kết hydro khác xa nhau

Do đó chúng không tan trong nhau Thêm axeton vào thì do liên kết hydro mà một phần tetraclorometan do khả năng phân tán và do lực cảm ứng Bằng cách cho thêm axeton mà tạo ra một hỗn hợp đồng nhất

1.2.4 Tính chất hoá học của dung môi

Tính trơ về mặt hoá học là điều kiện tiên quyết để sử dụng một chất lỏng như dung môi Hydrocacbon dãy béo và dãy thơm là những chất hoá học trơ và thoả mãn điều kiện này Alcol là chất bền vững về mặt hoá học nhưng lại phản ứng với kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ và nhôm tạo muối

Este và xeton là những chất hoá học khá bền vững trong điều kiện bình thường

Vì thế nó được ứng dụng nhiều trong công nghiệp sơn Tuy nhiên cần chú ý este có thể

bị thuỷ phân tạo thành rượu và axit Tỷ lệ thuỷ phân của este phụ thuộc vào cấu trúc của nó.[3]

1.2.5 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng dung môi hữu cơ.[1]

a Độ tan trong nước.(ASTM D 1722)

Chỉ tiêu này xác định độ tan của dung môi trong nước Mẫu đo được pha loãng

10 lần với nước và hỗn hợp này được kiểm định vẩn đục Nếu mẫu không xuất hiện điểm vẩn đục thì mẫu được đánh giá là qua thử nghiệm

b Chỉ số Kauri – butanol (ASTM D 1133)

Nguyễn Quang Thịnh_HD1001 1

2

Phép đo giá trị Kauri – butanol là phép đo điểm vẩn đục để đánh giá độ mạnh của dung môi hydrocacbon Giá trị Kauri – butanol của một dung môi thể hiện lượng tối đa dung môi có thể thêm vào một dung dịch nhựa Kauri (một loại nhựa copal) trong rượu butylic mà không gây ra vẩn đục Nhựa Kauri tan ngay vào rượu butylic nhưng không tan trong dung môi hydrocacbon, dung dịch nhựa sẽ chỉ tồn tại trong một giới hạn pha loãng Những dung dịch mạnh như toluen có thể cho thêm vào dung dịch rượu butylic – kauri một lượng lớn mà chưa làm cho dung dịch bị vẩn đục Những dung dịch yếu có giá trị Kauri – butanol thấp như hexan thì ngược lại

Phương trình biểu diễn mỗi quan hệ giữa trị số Kauri-butanol và tham số hòa tan Hidebrand:

d Khả năng phân huỷ sinh học của sản phẩm

Các thử nghiệm đánh giá khả năng phân huỷ sinh học đơn giản được thực hiện dựa trên việc đo sự giảm COD hoặc sự giải phóng CO2 hoặc sự tiêu thụ O2

Theo quy định 67/548/CEE một chất được xem là dễ phân huỷ sinh học nếu trong thử nghiệm đánh giá khả năng phân huỷ sinh học trong 28 ngày chất đó đạt được các mức độ phân huỷ sau đây sau 10 ngày thử nghiệm

70% phân huỷ đối với thử nghiệm dựa trên cơ sở đo COD

60% phân huỷ dựa trên cơ sở đo mức tiêu thụ O2 hoặc giải phóng CO2

LD50 liều gây chết một nửa là liều duy nhất được suy ra một cách thống kê gây

ra cái chết của 50% số lượng động vật được thử nghiệm Giá trị của LD50 được biểu thị bằng đơn vị đo là khối lượng của hoá chất nghiên cứu trên một đơn vị khối lượng

cơ thể động vật thử nghiệm (mg/kg)

f Đánh giá điểm chớp cháy cốc kín

Điểm chớp cháy cốc kín được định nghĩa là ―nhiệt độ thấp nhất mà tại đó khi nhiên liệu được đốt nóng, hơi hydrocacbon sẽ thoát ra tạo với không khí xung quanh một hỗn hợp mà nếu đưa ngọn lửa đến gần, chúng sẽ bùng cháy rồi phụt tắt như một tia chớp‖ Trong trường hợp của dung môi sinh học, thí nghiệm này được dùng để xác định lượng ancol còn lại trong metyl este

Điểm chớp cháy là thông số dùng để phân loại khả năng bắt cháy của các vật liệu Điểm chớp cháy đặc trưng của metyl este tinh khiết thường cao hơn 2000

C và người ta xếp chúng vào nhóm chất không bắt cháy Tuy nhiên trong quá trình sản xuất

và tinh chế metyl este, không phải tất cả metanol đều được loại khỏi sản phẩm cho nên dung môi có thể sẽ dễ bắt cháy và nguy hiểm hơn khi thao tác và bảo quản nếu điểm chớp cháy cốc kín thấp

g Tính ăn mòn

Thử nghiệm ăn mòn tấm đồng được sử dụng để xác định khả năng ăn mòn tấm đồng của dung môi Thử nghiệm này nhằm đánh giá sự có mặt của axit trong dung môi sinh học

h Tỷ trọng

Tỷ trọng là tỷ số giữa trọng lượng riêng của một vật ở một nhiệt độ nhất định và trọng lượng riêng của một vật khác được chọn là chuẩn, xác định ở cùng vị trí Đối với các loại sản phẩm dầu lỏng đều được lấy nước cất ở 40C và áp suất 760 mmHg làm chuẩn

1.3 Một số dung môi có nguồn gốc từ dầu mỏ thường sử dụng.[1]

Dung môi có nguồn gốc dầu mỏ được ứng dụng chủ yếu và rộng rãi trong công nghiệp Nó chiếm tới hơn 90% sản lượng dung môi trên toàn thế giới Dung môi có nguồn gốc dầu mỏ được phân thành các loại sau:

Nguyễn Quang Thịnh_HD1001 1

4

- Nhóm xăng dung môi: trong đó gồm xăng dung môi cho công nghiệp cao su,

dung môi dùng cho công nghiệp sơn và xăng dung môi dùng trong các mục đích kỹ thuật

- Dung môi dầu mỏ

- Ete dầu mỏ

a Xăng dung môi

Xăng dung môi là hỗn hợp của các parafin, các xycloparafin và các hydrocacbon có giới hạn sôi từ 150 – 2200C Xăng dung môi là chất lỏng trong suốt,

ổn định hoá học, không ăn mòn và có mùi êm dịu

Xăng dung môi được ứng dụng rộng rãi để chiết dầu và mỡ thực vật, sản xuất keo trong công nghiệp cao su, chế tạo sơn, vecni Ngoài ra, chúng còn được sử dụng cho các mục đích kỹ thuật khác như: Rửa các chi tiết máy, giặt quần áo, tổng hợp da nhân tạo…

Xăng dung môi dùng cho công nghiệp cao su

Xăng dung môi dùng cho công nghiệp cao su là phân đoạn có nhiệt độ sôi thấp, chưng cất trực tiếp từ dầu mỏ hoặc từ quá trình refoming xúc tác đã khử thơm Xăng dung môi có giới hạn trong khoảng sôi hẹp (80 – 1200C), nhằm đảm bảo cho chúng có khả năng bay hơi nhanh

Xăng dung môi dùng cho công nghiệp sơn

Xăng dung môi dùng trong công nghiệp sơn được sản xuất từ phân đoạn xăng chưng cất trực tiếp từ dầu mỏ và được chưng cất lại trong khoảng 165 – 2000

C Hàm lượng hydrocacbon thơm đạt tới 16% Xăng dung môi còn được gọi là xăng trắng hay xăng thơm, thuộc họ dung môi hydrocacbon Về bản chất, xăng dung môi là một sản phẩm dầu mỏ được lấy từ cuối phân đoạn xăng và kerosen

Xăng dung môi được sử dụng chủ yếu trong công nghiệp sơn dầu và một số ngành công nghiệp khác như làm chất pha sơn, làm khô sơn, cho in mầu lên vải Vì vậy, nó còn có tên là xăng pha sơn

Loại xăng này phải hoà tan tất cả các thành phần không bay hơi của sơn, khi bay hơi không có mùi, có vận tốc bay hơi xác định được, không bay hơi nhanh quá và cũng không chậm quá làm ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt sơn

Xăng dung môi dùng cho mục đích kỹ thuật

Xăng dung môi dùng cho mục đích kỹ thuật có thành phần phân đoạn rộng hơn ứng với khoảng sôi từ 45 – 1700C Loại xăng này có nhiệt độ sôi đầu nhỏ nhất trong các loại xăng dung môi, là loại chất lỏng dễ bay hơi, độc hại và dễ cháy nổ

Xăng chiết

Xăng chiết thu được thông qua quá trình refoming xúc tác, đã được tách thơm

và có thành phần cất hẹp

Xăng chiết được dùng chủ yếu trong các nhà máy sản xuất dầu dùng phương pháp chiết để thu dầu thực vật, dùng để tách mỡ khỏi da Ngoài ra, xăng chiết cũng được dùng làm dung môi trong công nghiệp cao su và sơn dầu (loại làm khô nhanh)

Bảng 1.2 Đặc trưng các loại xăng dung môi kỹ thuật (theo tiêu chuẩn Nga)

Chỉ tiêu chất lượng sản

phẩm

Xăng dung môi sử dụng cho các mục đích

Kỹ thuật FOCT-8505-57

Công nghiệp sơn FOCT-3134-78

Công nghiệp cao su

FOCT-443-76 BP-1 BP-2

Nguyễn Quang Thịnh_HD1001 1

6

b Dung môi dầu mỏ

Dung môi là hỗn hợp chủ yếu của các hydrocacbon thơm có thành phần cất từ

1100C đến 2000C Dung môi dầu mỏ được sản xuất chủ yếu từ các quá trình nhiệt phân các phần cất của dầu mỏ (như dầu hoả - gazoil)

Dung môi dầu mỏ được dùng cho công nghiệp tráng men, sơn dầu và nhuộm

Bảng 2.3: Dung môi dầu mỏ dùng cho công nghiệp sơn

Các chỉ tiêu Mức chỉ tiêu yêu cầu

Nhiệt độ chớp cháy cốc hở, 0C, min 17

Axit và kiềm tan trong nước Không có

1.4 DUNG MÔI SINH HỌC.[1]

1.4.1 Khái niệm

Dung môi sinh học là những dung môi có nguồn gốc từ nhiên liệu sinh học Từ ngô, gạo, dầu thực vật Người ta đã tiến hành điều chế những dung môi có tính hoà tan tốt, có nhiều triển vọng thay thế cho dung môi hoá thạch truyền thống Từ dầu vỏ chanh có thể diều chế D-limone, từ ngô điều chế etyl lactat, từ dầu thực vật và mỡ động vật có thể điều chế metyl este của axit béo

Những dung môi này là những nguồn nguyên liệu dồi dào, giá rẻ, có sẵn nhiều nơi Việc thay thế dung môi hoá thạch độc hại bằng những dung môi sinh học thân thiện với môi trường đem lại rất nhiều lợi ích, là nền móng cho sự phát triển ổn định

- Khả năng sản xuất với số lượng lớn

1.4.2 Ưu nhược điểm của dung môi sinh học

a Ưu điểm

Dung môi sinh học có nhiều ưu điểm nên ngày nay người ta đang nghiên cứu tổng hợp dung môi sinh học

- Dung môi sinh học không độc hại tới sức khoẻ con người Đây là ưu điểm lớn

nhất của dung môi sinh học Khi sử dụng dung môi sinh học người công nhân không cần sử dụng các thiết bị bảo hộ đặc biệt, dung môi sinh học không gây kích ứng da và mắt, không gây nhức đầu, choáng váng nên năng suất của người lao động được cải thiên, giảm thiểu các bệnh nghề nghiệp Ưu điểm này làm cho dung môi sinh học được ứng dụng trong y tế, mỹ phẩm, dược phẩm

- Phân huỷ sinh học dễ dàng Do dung môi sinh học có nguồn gốc từ thực vật nên

hầu hết đều phân huỷ dễ dàng Ưu điểm này là nhân tố góp phần vào sự phát triển bền vững của xã hội vì dung môi sinh học không làm ảnh hưởng tới hệ sinh thái

- Có điểm chớp cháy và điểm sôi cao hơn dung môi từ dầu mỏ Đặc điểm này

làm cho dung môi sinh học an toàn hơn dung môi có nguồn gốc từ dầu mỏ Nguy cơ cháy nổ do dung môi giảm đi

- Hàm lượng chất làm thủng tầng ozon (ODCs) thấp, chất gây ô nhiễm thấp

(HAPs), chất hữu cơ bay hơi (VOAs) thấp Ưu điểm này của dung môi sinh học có ý nghĩa lớn trong việc bảo vệ môi trường

- Không có mùi khó chịu và không gây kích ứng da Dung môi sinh học có thể

được ứng dụng làm mỹ phẩm

- Dễ dàng và không tốn kém khi thu hồi và tái sử dụng

- Sản xuất từ nguồn nguyên liệu có thể tái tạo được

- Ít thải ra các chất dễ bay hơi độc hại

- Hòa tan nhựa và mực in tốt

- Đặc tính thẩm thấu cao

- Không gây ung thư

- Không gây ăn mòn

b Nhược điểm

Ngoài những ưu điểm kể trên thì dung môi sinh học có những nhược điểm đáng

kể làm cho nó chưa được sử dụng rộng rãi

- Giá thành cao Đây là nhược điểm lớn nhất của dung môi sinh học Dung môi

sinh học thường đắt hơn dung môi dầu mỏ từ 2-4 lần nên vì lợi ích kinh tế, người ta vẫn tiếp tục sử dụng dung môi có nguồn gốc từ dầu mỏ Có thể giải quyết vấn đề này bằng cách áp dụng các công nghệ mới để hạ giá thành sản phẩm

- Hạn chế về nguồn nguyên liệu: Do khủng hoảng kinh tế và những biến đổi khí

hậu nên vấn đề nguyên liệu cho dung môi sinh học ngày càng khó khăn Diện tích trồng các cây nguyên liệu ngày càng bị thu hẹp do những lo ngại về an ninh lương thực

Nguyễn Quang Thịnh_HD1001 1

8

- Hiệu quả của dung môi sinh học chưa cao So với dung môi dầu mỏ thì dung

môi sinh học thường không đáp ứng được những chỉ tiêu kỹ thuật mong muốn và hiệu quả của dung môi sinh học thường thấp hơn so với dung môi dầu mỏ.[1]

1.4.3 Những ứng dụng và triển vọng của dung môi sinh học

Hiện nay, dung môi sinh học đã được ứng dụng trong rất nhiều ngành công nghiệp và trong cuộc sống Những ứng dụng tiêu biểu của dung môi sinh học là:

a Ứng dụng trong ngành sơn

Dung môi sinh học có khả năng phân huỷ sinh học và có khả năng bay hơi tương đương thậm chí cao hơn dung môi có nguồn gốc dầu mỏ thường sử dụng Do ưu điểm này, dung môi sinh học được ứng dụng trong ngành sơn, nhựa alkyt

- Ít độc hại vì loại bỏ được dư lượng hydrocacbon thơm chứa trong dầu khoáng

- Dễ sử dụng hơn các loại mực thông thường

c Dung môi để sản xuất nhựa đường biến tính

Dung môi sinh học trên cơ sở metyl este từ dầu thực vật được ứng dụng trong công nghiệp chế biến nhựa đường từ khoảng năm 1997 Những ưu điểm của loại nhựa đường này là:

- Thân thiện với môi trường, không có các chất hữu cơ dễ bay hơi trong thành

d Ứng dụng trong tẩy rửa các bề mặt công nghiệp

Trong số các dung môi sinh học được nghiên cứu, dung môi trên cơ sở metyl este dầu thực vật có ứng dụng trong tẩy mực in, tẩy sơn trên nền hoặc rửa súng phun sơn, tẩy dầu mỡ của nhựa đường, thay thế cho các hợp chất chứa clo, axeton, các hydrocacbon mạch thẳng

Ưu điểm:

- Phân huỷ sinh học 100%

- Dễ dàng và không tốn kém khi thu hồi và tái sử dụng

- Hoà tan nhựa, polyme và mực in tốt

- Đặc tính thẩm thấu cao.[1]

1.4.4 Mục đích thay thế các dung môi hữu cơ có nguồn gốc dầu mỏ

Nhu cầu sử dụng dung môi rất cao, nên mặc dù độc hại, người ta vẫn tiếp tục sử dụng Để giảm thiểu các nguy cơ đã có nhiều biện pháp được áp dụng như: Tái sử dụng, tuần hoàn, quản lý an toàn, thu hồi… nhưng việc tìm ra những dung môi khác thay thế những dung môi độc hại này là nhu cầu cần thiết

Những dung môi thay thế phải thoả mãn những yêu cầu sau:

- Thân thiện với môi trường và an toàn với sức khoẻ con người

- Hiệu năng sử dụng cao

- Thoả mãn yêu cầu về kinh tế, giá những dung môi này phải nằm trong giới hạn

có thể chi trả được

- Sản xuất được với số lượng lớn, có mặt rộng rãi trên thị trường

Những dung môi có nguồn gốc sinh học đang cạnh tranh với dung môi hoá thạch Các sản phẩm có triển vọng nhất là những dung môi sản xuất từ mỡ động thực

vật

1.5 TỔNG HỢP DUNG MÔI SINH HỌC TỪ DẦU THỰC VẬT

Để tổng hợp dung môi sinh học có hai giai đoạn:

Giai đoạn 1: Tổng hợp bán nguyên liệu, đó là alkyl este, trong đó chủ yếu là

metyl, etyl este Tổng hợp etyl lactat và phụ gia

Giai đoạn 2: Phối trộn chế tạo dung môi

1.5.1 Nghiên cứu tổng hợp etyl este

a Tổng quan về nguyên liệu sử dụng cho quá trình tổng hợp

Etyl este có thể được sản xuất từ nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau như các loại dầu thực vật, mỡ động vật Tuy nhiên việc lựa chọn nguyên liệu phải dựa theo tiêu chí rẻ tiền, dễ kiếm, sản lượng lớn, có thể sản xuất dễ dàng, không có giá trị thực phẩm

để đảm bảo an ninh lương thực trong nước

Ở nước ta nguồn nguyên liệu phụ hợp nhất cho quá trình tổng hợp etyl este là đi

từ các nguồn nguyên liệu có sẵn, rẻ tiền mà lâu nay chưa tận dụng được như là: là dầu hạt cao su, dầu thông, dầu hạt cải, mỡ cá tra, cá basa,… Trong nội dung đồ án này chúng ta nghiên cứu tổng hợp etyl este từ nguồn dầu ăn thải và mở cá, bởi đây là

nguồn nguyên liệu rẻ tiền, trữ lượng không nhỏ, và đặc biệt là giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường cũng như sức khỏe của người dân

* Tổng quan về dầu ăn thải

Dầu ăn phế thải chính là cặn dầu thực vật của các nhà máy chế biến thực phẩm, hay ở các nhà hàng, cửa hàng ăn Chúng có đặc điểm là đã qua sử dụng, gia nhiệt nhiều lần nên màu sẫm và bị biến chất Về tính chất nguồn dầu này rất phức tạp Nó được thu gom từ nhiều nơi khác nhau, thành phần dầu ban đầu khác nhau, số lần sử dụng khác nhau, nên không có một số liệu cụ thể nào chung cho nguồn nguyên liệu

Nguyễn Quang Thịnh_HD1001 2

0

này Tuy nhiên, nhìn chung các nguồn dầu phế thải đều có thành phần phức tạp, ngoài dầu mỡ ra còn có nhiều tạp chất khác như muối, tạp chất cơ học, cặn cacbon, nước, lượng axit béo tự do tăng Do đó, nguồn nguyên liệu này cần được xử lý trước khi sử dụng như lọc tách cặn rắn, tách nước, trung hòa để giảm lượng axit béo tự do,… Dầu ăn thải sau khi sử dụng không còn giá trị dinh dưỡng nữa Do đó, việc tái tạo sử dụng nguồn dầu này là rất cần thiết và đem lại nhiều lợi ích thiết thực thực về kinh tế, bảo vệ môi trường và sức khỏe người dân

* Tổng quan về mỡ cá

Thành phần hóa học của mỡ động vật chứa chủ yếu là triglyxerit của glyxerin và axit béo, vì vậy mỡ cá là một nguồn nguyên liệu tốt để tổng hợp etyl este dựa trên cơ

sở phản ứng trao đổi este với rượu etylic với triglyxerit

Hầu hết các loại mỡ động vật như mỡ bò, mỡ lợn, mỡ gà, mỡ cá,…đều có thể tổng hợp được etyl este

Ở Việt Nam, đặc biệt là các tỉnh đồng bằng Sông Cửu Long như An Giang, Đồng Tháp, Cần Thơ, các loại cá như: cá tra, cá basa là 2 giống cá được nuôi rất nhiều ở với trữ lượng khá lớn, điều đặc biệt là hai loại cá này có hàm lượng mỡ rất lớn (mỡ cá chiếm 15,7 – 23,9% khối lượng cá) Các nhà khoa học Việt Nam đã thử

nghiệm thành công việc tổng hợp etyl este từ mỡ cá tra, cá basa, với 1 kg mỡ cá sẽ thu được 1 lít etyl este

Vậy với việc tổng hợp etyl este từ mỡ cá sẽ giúp ta tiêu thụ một lượng lớn mỡ cá

mà xưa nay mỡ cá được sử dụng chủ yếu là cho gia súc ăn hoặc bỏ đi Như vậy ta đã tận dụng được một nguồn nguyên liệu vừa mang tính kinh tế vừa mang tính bảo vệ môi trường

b Khái quát về thành phần của dầu thực vật và mỡ động vật

Các loại dầu thực vật và mỡ động vật khác nhau có thành phần hóa học khác nhau Tuy nhiên, thành phần chủ yếu là các glyxerit, nó là este tạo thành từ axit béo có phân tử lượng cao và glyxerin ( chiếm 95 – 97%).[1]

Công thức chung của glyxerit là:

R1-COOCH2 |

R2-COOCH |

R3-COOCH2

R1, R2, R3 là các gốc hydrocacbon của axit béo Khi chúng có cấu tạo giống nhau thì gọi là glyxerin đồng nhất, nếu khác nhau thì gọi là glyxerit hỗn tạp Các gốc R

có chứa từ 8 đến 22 nguyên tử cacbon Phần lớn dầu thực vật có thành phần glyxerit hỗn tạp

Thành phần khác nhau của dầu thực vật và mỡ động vật đó là các axit béo Các axit béo thường ở dạng kết hợp trong glyxerit và một lượng nhỏ ở trạng thái tự do Các glyxerit có thể thủy phân tạo thành axit béo theo phương trình phản ứng sau:

CH2-O-CO-R1 CH2-OH R1COOH

| |

CH-O-CO-R2 + 3H2O → CH-OH + R2COOH

| |

CH2-O-CO-R3 CH2-OH R3COOH

Thông thường axit béo sinh ra từ dầu mỡ có thể chiếm 95% trọng lượng dầu mỡ ban đầu Về cấu tạo, axit béo là những axit cacboxylic mạch thẳng có cấu tạo khoảng 6 – 30 nguyên tử C Các axit béo này có thể no hay không no

Bảng 3.1: Thành phần axit béo của các loại dầu thực vật

Loại dầu C16:0 C16:1 C18:0 C18:1 C18:2 C18:3 Khác Dầu bông 28,7 0 0,9 13,0 57,4 0 0 Dầu hướng

dương 6,4 0,1 2,9 17,7 72,9 0 0 Dầu cọ 42,6 0,3 4,4 40,5 10,1 0,2 1,1 Dầu thầu

dầu 1,1 0 3,1 4,9 1,3 0 89,9 Dầu lạc 11,4 0 2,4 48,3 32,0 0,9 4,0 Dầu dừa 9,7 0,1 3,0 6,9 2,2 0 65,7 Dầu hạt

cao su 10,2 0 8,7 24,6 39,6 16,3 0 Dầu đậu

nành 13,9 0,3 2,1 23,2 56,2 4,3 0 Dầu sở 13 – 15 - 0,4 74 – 87 10 – 14 - -

Nguyễn Quang Thịnh_HD1001 2

2

Một thành phần nữa trong dầu thực vật và mỡ động vật là glyxerin, nó tồn tại ở dạng kết hợp trong glyxerit Glyxerin là rượu ba chức, trong dầu mỡ, lượng glyxerin thu được khoảng 8 – 12% so với trọng lượng dầu ban đầu

Ngoài các hợp chất chủ yếu trên, trong dầu thực vật và mỡ động vật còn chứa một lượng nhỏ các hợp chất khác như photphatit, các chất sáp, chất nhựa, chất nhờn, các chất màu, các chất gây mùi, các tiền tố và sinh tố…[1]

Bảng 3.2 : Hàm lượng các loại axit béo có trong dầu mỡ động thực vật

Dầu Lauric Myristic Panmitic Stearic Oleic Linoleic Linolenic Nành 0,1 0,1 10,2 3,7 22,8 53,7 8,6

- Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ đông đặc: Vì các dầu khác nhau có thành phần

hoá học khác nhau Do vậy, các loại dầu khác nhau có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ đông đặc khác nhau Các giá trị này không ổn định thường nằm trong một khoảng nào

đó Nhiệt độ nóng chảy và đông đặc của đặc của dầu thực vật từ 10 – 140

C

- Tính tan của dầu thực vật: Vì dầu không phân cực do vậy chúng tan rất tốt

trong dung môi không phân cực, tan rất ít trong rượu và không tan trong nước Độ tan

của dầu phụ thuộc vào nhiệt độ

- Màu của dầu: Thành phần các hợp chất trong dầu quyết định màu của dầu Dầu

tinh khiết có màu vàng do carotenoit và các dẫn xuất của nó

- Khối lượng riêng: Khối lượng riêng của dầu thực vật thường nhẹ hơn nước,

20

p

d : 0,907 – 0,971, dầu càng nhiều thành phần hydrocacbon và càng no thì khối lượng

riêng càng cao.[9]

* Tính chất hoá học của dầu thực vật và mỡ động vật [1]

Để biểu thị phần nào tính chất và cấu tạo của từng loại dầu, người ta thống nhất quy định một số chỉ tiêu có tính chất đặc trưng cho dầu thực vật Những chỉ số này có thể sơ bộ giúp ta đánh giá phẩm chất của dầu, đồng thời cũng giúp ta tính toán trong quá trình sản xuất

Các chỉ tiêu quan trọng của dầu thực vật:

- Chỉ số xà phòng

Là số mg KOH cần thiết để trung hoà và xà phòng hoá hoàn toàn 1g dầu Thông thường, dầu thực vật có chỉ số xà phòng khoảng 170 – 260 Chỉ số này càng cao thì dầu càng chứa nhiều axit béo phân tử thấp và ngược lại

- Chỉ số iot

Là số gam iot tác dụng với 100 gam dầu mỡ Chỉ số iot biểu thị mức độ không

no của dầu mỡ Chỉ số này càng cao thì mức độ không no càng lớn và ngược lại

- Chỉ số axit

Là số mg KOH cần thiết để trung hòa hết lượng chất béo tự do có trong 1g dầu Chỉ số axit của dầu thực vật không cố định, dầu càng biến chất thì chỉ số axit càng cao

Các phản ứng hóa học của dầu thực vật:

Thành phần hoá học của dầu thực vật chủ yếu là este của axit béo với glyxerin

Do vậy, chúng có đấy đủ tính chất của một este:

- Phản ứng xà phòng hoá

Trong những điều kiện nhất định( nhiệt độ, áp suất, xúc tác thích hợp) dầu có thể bị thuỷ phân

Phản ứng :

C3H5(OCOR) 3 + 3H2O 3RCOOH + C3H5(OH)3

Trong quá trình thuỷ phân có mặt các loại kiềm (NaOH, KOH) thì sau quá trình thủy phân, axit béo sẽ phản ứng với kiềm tạo thành xà phòng:

RCOOH + NaOH RCOONa + H2O

Trong điều kiện thích hợp, các axit béo không no sẽ cộng hợp với các chất khác

+ Phản ứng hydro hóa: Là phản ứng được tiến hành ở điều kiện nhiệt độ, áp suất thấp Và có mặt của xúc tác Ni

+ Trong những điều kiện thích hợp, dầu có chứa các axit béo không no có thể cộng hợp với các halogen

- Phản ứng este hoá

Các glyxerin trong điều kiện có mặt của xúc tác vô cơ (H2SO4, HCl hoặc NaOH, KOH) có thể tiến hành este hoá trao đổi với các rượu bậc một (metylic, etylic ) tạo thành các alkyl este của axit béo và glyxerin

C3H5(OCOR) 3 + 3CH3OH 3RCOOCH3 + C3H5(OH)3

Phản ứng có ý nghĩa thực tế rất quan trọng vì người ta có thể sử dụng các alkyl este béo làm nhiên liệu do giảm một các đáng kể lượng khí thải độc hại ra môi trường Đồng thời, cũng thu được một lượng glyxerin sử dụng trong các ngành công nghiệp

mỹ phẩm, hàng tiêu dùng, sản xuất nitroglyxerin làm thốc nổ

- Phản ứng oxy hoá

Dầu thực vật có chứa nhiều loại axit béo không no nên dễ bị oxy hoá, thường xảy ra ở nối đôi trong mạch cacbon Tuỳ thuộc vào bản chất của chất oxy hoá và điều kiện phản ứng mà tạo ra các chất oxy hoá không hoàn toàn như peroxyt, xetoaxit hoặc các sản phẩm đứt mạch có phân tử lượng bé Dầu thực vật tiếp xúc với không khí

có thể xảy ra quá trình oxy hoá làm biến chất dầu mỡ

- Phản ứng trùng hợp

Dầu mỡ có nhiều axit không no nên dễ xảy ra quá trình trùng hợp tạo ra các hợp chất cao phân tử

- Sự ôi của dầu mỡ

Do trong dầu có chứa nước, vi sinh vật, các men thuỷ phân nên trong quá trình bảo quản thường phát sinh những biến đổi làm ảnh hưởng đến màu sắc, mùi vị Đây là quá trình ôi chua của dầu mỡ

d Tổng hợp etyl este

Phản ứng:

CH2-O-CO-R1 CH2 –OH R1-COOC2H5

| | |

CH-O-CO-R2 + 3C2H5OH → CH-OH + R2-COOC2H5

| | |

CH2-O-CO-R3 CH2-OH R3-COOC2H5

Các alkyl este có thể được sản xuất theo công nghệ sử dụng xúc tác là axit hay bazơ Chất xúc tác được sử dụng là xúc tác đồng thể hoặc dị thể nhằm tăng hiệu xuất của phản ứng

Ngoài công nghệ trên còn có công nghệ chuyển hóa dầu trong điều kiện siêu tới hạn của metanol, phương pháp này tuy có nhược điểm là phải làm việc ở điều kiện nhiệt độ và áp suất cao nhưng có ưu điểm là không cần sử dụng xúc tác

Nhờ vậy, quá trình xử lý sau phản ứng được đơn giản hóa vì không phải qua giai đoạn tách xúc tác khỏi sản phẩm Đồng thời cũng không cần phải qua tinh chế etyl este và glyxerin vì các sản phẩm này không bị lẫn tạp chất

* Cơ chế của phản ứng este hóa chéo

Quá trình este hóa chéo bao gồm một loạt các phản ứng thuận nghịch và nối tiếp Triglyxerit được chuyển hóa từng bước thành diglyxerit, monoglyxerit và cuối cùng thành glyxerin Một mol este được giải phóng ra sau mỗi bước Phản ứng là thuận nghịch nhưng cân bằng vẫn chuyển dịch về phía tạo este của axit béo và glyxerin

Phản ứng este hóa chéo được thực hiện trên nhiều loại xúc tác khác nhau, tuy nhiên cho đến nay cơ chế mới được nghiên cứu kỹ trên xúc tác bazơ kiềm Cơ chế này được mô tả như sau:

Đầu tiên là phản ứng của phân tử rượu với xúc tác bazơ tạo thành alkoxit:

B + ROH = RO- + BH+

Sau đó gốc RO

tấn công vào nhóm cacbonyl của phân tử glyxerit tạo thành hợp chất trung gian:

* Phương pháp hai giai đoạn

Đối với những nguyên liệu đầu có hàm lượng axit béo tự do cao thì axit béo sẽ phản ứng với xúc tác tạo thành xà phòng nếu phản ứng sử dụng xúc tác kiềm Lượng axit béo tự do tối đa đối với phản ứng xúc tác kiềm là 2% nhưng tốt hơn là 1% Tuy nhiên nhiều nguyên liệu đầu vào có hàm lượng axit béo tự do cao hơn nhiều (ví dụ: dầu hạt cao su) và chúng phải được tinh chế để đạt đến yêu cầu Quá trình tinh chế thường được tiến hành trên phản ứng hai giai đoạn: chuyển hóa este trên xúc tác axit

để làm giảm hàm lượng axit béo tự do xuống dưới 1% Sau đó tiến hành phản ứng trao đổi este bằng xúc tác kiềm

Giai đoạn 1: Tiến hành phản ứng este hóa trên xúc tác axit nhằm chuyển lượng

axit béo thành este để đưa hàm lượng axit béo tự do trong dầu xuống dưới 1% Rượu được dùng là metanol với tỷ lệ mol metanol/dầu là 25/1 Lượng metanol cho dư rất nhiều so với lượng dầu do phản ứng este hóa tạo ra nước sẽ làm giảm hiệu suất của phản ứng khi sử dụng xúc tác axit (H2SO4 đặc), metanol dư sẽ hấp thụ nước tạo ra Sau khi phản ứng kết thúc, thì hỗn hợp tạo thành sẽ lắng thành hai lớp Lớp trên chủ yếu là metanol dư, axit sunfuric, nước sẽ được tách ra Sản phẩm thu được ở lớp dưới được rửa và chưng loại nước sẽ có hàm lượng axit béo đảm bảo được dùng làm nguyên liệu tổng hợp dung môi sinh học sử dụng xúc tác kiềm

Giai đoạn 2: Tổng hợp alkyl este từ dầu đã xử lý trên xúc tác kiềm Sản phẩm

của giai đoạn 1 sau khi tách axit, metanol, nước, được dùng làm nguyên liệu cho giai đoạn 2 Sau khi phản ứng kết thúc thì hỗn hợp phản ứng sẽ lắng tách thành hai lớp Lớp trên chủ yếu là alkyl este được tách rửa nước, chưng loại nước thu được alkyl este đạt tiêu chuẩn chất lượng Lớp dưới chủ yếu là glyxerin được rửa nước, chưng loại nước thu được glyxerin tinh chế có giá trị kinh tế cao [1]

* Xúc tác của quá trình

Xúc tác của quá trình: Phản ứng este hóa chéo của dầu thực vật có thể được xúc tác xúc tác bởi kiềm, axit hoặc enzym Quá trình este hóa chéo trên kiềm diễn ra nhanh hơn trên xúc tác axit Tuy nhiên, nếu glyxerit có hàm lượng axit béo tự do cao hơn và

độ ẩm cao hơn thì quá trình este hóa chéo sử dụng xúc tác axit lại thích hợp hơn Xúc tác axit thường là axit sunfuric, axit sunfonic và các axit clohydric

- Xúc tác axit: Chủ yếu là axit Bronsted như H2SO4, HCl… xúc tác đồng thể trong pha lỏng Phương pháp này đòi hỏi nhiều năng lượng cho quá trình tinh chế sản phẩm Các xúc tác này cho độ chuyển hóa cao nhưng chỉ khi nhiệt độ trên 1000

C và thời gian phản ứng lâu hơn (ít nhất là 6h) mới đạt độ chuyển hóa hoàn toàn

- Xúc tác bazơ: Xúc tác kiềm được sử dụng trong quá trình chuyển hóa este dầu

thực vật có thể là xúc tác đồng thể trong pha lỏng như KOH, NaOH, K2CO3, CH3ONa

… Xúc tác đồng thể CH3ONa cho độ chuyển hóa cao nhất, thời gian phản ứng ngắn nhưng yêu cầu không có nước Vì vậy, không thích hợp cho các quá trình công nghiệp

- Xúc tác dị thể: Mặc dù, các xúc tác đồng thể trên cho độ chuyển hóa triglyxerit

thành este tương ứng rất cao trong khoảng thời gian ngắn nhưng phản ứng có nhiều hạn chế, tiêu tốn năng lượng, việc thu hồi glyxerin gặp khó khăn, sau phản ứng xúc tác axit hoặc xúc tác kiềm đồng thể cẩn được loại khỏi sản phẩm Sự có mặt của axit béo

tự do, nước gây cản trở cho quá trình phản ứng Nhiều nghiên cứu đã sử dụng các xúc tác rắn khác nhau, xúc tác MgO cho hiệu suất 11%, trong sự có mặt của octahydrat bari nung ở 2500C, độ chuyển hóa của dầu hạt cải đạt 80% và hiệu suất tạo thành este

Nguyễn Quang Thịnh_HD1001 2

8

là đáng kể Cần phải quan tâm đến tính bền của xúc tác dị thể với các chất ngộ độc thường xuyên có trong nguyên liệu (nước, axit béo tự do)

- Xúc tác enzym: Các enzym là xúc tác sinh học có hiệu quả vì có đặc tính pha

nền, đặc tính nhóm chức và đặc tính lập thể trong môi trường nước Các phương pháp este hóa chéo sử dụng xúc tác enzym có thể vượt qua được những trở ngại gặp đối với quá trình chuyển hóa hóa học như đã trình bày ở trên Trên thực tế, có thể ghi nhận rằng sản phẩm phụ glyxerin có thể thu hồi một cách dễ dàng mà không có một quá trình phức tạp nào, đồng thời các axit béo tự do có trong dầu mỡ thải có thể được chuyển hóa hoàn toàn thành metyl este Tuy nhiên, cần phải để ý rằng, giá thành của xúc tác Lipaza đắt hơn nhiều so với kiềm Để có thể sử dụng xúc tác enzym nhiều lần người ta đã mang enzym lipaza trên chất mang xốp Việc thu hồi xúc tác để sử dụng nhiều lần đã làm giảm đi rất nhiều chi phí của quá trình, tạo tiền đề cho việc ứng dụng công nghệ vi sinh.[22]

* Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình este hoá

- Ảnh hưởng của độ ẩm và các axit béo tự do

Wright và các cộng sự cho biết rằng, nguyên liệu cho quá trình este hóa glyxerit với xúc tác kiềm cần phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

+ Glyxerit cần phải có trị số axit thấp

+ Nguyên liệu phải được làm khan hoàn toàn

+ Hàm lượng nước phải rất nhỏ (nước có tác hại vì gây ra phản ứng xà phòng hóa, làm tiêu tốn và giảm hiệu quả của xúc tác) Mặt khác, xà phòng sinh ra làm tăng độ nhớt tạo thành gel và làm quá trình tách glyxerin rất khó khăn Nếu lượng xà phòng nhiều có thể làm cho khối phản ứng đông đặc lại

Như vậy hàm lượng nước và axit béo tự do trong nguyên liệu có ảnh hưởng rất mạnh đến hiệu suất chuyển hóa của quá trình trao đổi este Do vậy công nghệ sản xuất phụ thuộc rất nhiều vào nguồn nguyên liệu Với nguyên liệu có hàm lượng nước và axit béo tự do cao thì nhất thiết phải qua công đoạn xử lý sơ bộ trước khi đưa vào thiết

bị phản ứng

- Ảnh hưởng của nhiệt độ phản ứng

Nhiệt độ phản ứng là thông số quan trọng ảnh hưởng đến quá trình trao đổi este Nhiệt độ càng cao thì tốc độ phản ứng càng tăng, càng làm thúc đẩy quá trình tạo este Nhưng nếu nhiệt độ quá cao thì làm bay hơi etanol nhiều và phân huỷ các chất tạo thành Nhiệt độ sôi của etanol là 780C nên phản ứng tiến hành ở nhiệt độ 70-800

C

- Ảnh hưởng của áp suất: Áp suất không ảnh hưởng nhiều đến tốc độ phản ứng

Phản ứng thường được tiến hành ở áp suất khí quyển

- Ảnh hưởng của tốc độ khuấy

Do các chất phản ứng tồn tại trong hai pha tách biệt nên tốc độ khuấy đóng vai trò quan trọng

- Ảnh hưởng của lượng alcol dư

Tỷ lệ alcol và glyxerit là yếu tố ảnh hưởng quan trọng tới hiệu suất Tỷ lệ phương trình phản ứng đối với quá trình trao đổi este đòi hỏi 3 mol alcol và 1 mol glyxerit để tạo thành 3 mol este của axit béo và 1 mol glyxerin Tuy nhiên, do phản ứng là thuận nghịch nên để tăng hiệu suất chuyển hóa phải dùng lượng etanol dư Mặt khác tỷ lệ mol phụ thuộc vào loại xúc tác sử dụng Phản ứng xúc tác bằng axit cần tỷ lệ mol lớn gấp nhiều lần phản ứng xúc tác bằng bazơ để đạt được cùng độ chuyển hoá Theo Bradshaw và Meuly thì khoản tỷ lệ mol etanol/dầu thích hợp đối với quá trình este hoá chéo sử dụng xúc tác kiềm là 12/1 đến 15/1

- Ảnh hưởng của thời gian phản ứng

Thời gian phản ứng có ảnh hưởng nhiều đến độ chuyển hóa của phản ứng Thời gian phản ứng càng dài thì độ chuyển hoá càng tăng nhưng nếu phản ứng quá lâu sẽ tạo ra nhiều sản phẩm phụ, tốn kém năng lượng và không kinh tế Thời gian phản ứng tốt nhất từ 4-9h

1.5.2 Nghiên cứu tổng hợp etyl lactat

Alkyl lactat là este của axit lactic được tổng hợp từ axit lactic và rượu alcol như: Metanol, etanol, propylnol, isopropylnol…Do vậy nguyên liệu để sản xuất akyl

lactat là axit lactic và các ancol

a Tổng quan về nguyên liệu sử dụng cho quá trình tổng hợp

* Axit lactic

Được điều chế bởi sự lên men Glucose hoặc lên men yếm khí đường với men

Lactic - là dạng khối kết tinh rất hút ẩm hoặc dạng siro đặc, không mầu hoặc vàng nhạt Axit lactic công nghiệp có màu từ vàng tới màu nâu và mùi axit khó chịu Dạng axit thương mại và dược phẩm thường có nồng độ axit Lactic từ 75% hoặc hơn

- Công thức hóa học:

Axit lactic hay 2-hydroxypropanoic acid có công thức hóa học:

CH3CH(OH) – COOH hoặc

Axit lactic có vị chua dịu nên được dùng trong công nghiệp bánh kẹo, ứng dụng trong lên men rau quả và bảo quản rau quả [10]

Nguyễn Quang Thịnh_HD1001 3

0

- Tính chất hóa học:

Do trong phân tử axit lactic có chứa đồng thời 2 nhóm chức là cacboxyl –COOH

và nhóm alcol –OH nên axit lactic có đầy đủ tính chất của 1 axit hữu cơ và của alcol + Phản ứng este hóa:

Khi tác dụng với alcol có mặt axit làm xúc tác, ta thu được este

CH3CH(OH) – COOH + ROH CH3CH(OH) – COOR + H2O

+ Phản ứng thế:

Axit lactic có thể tham gia phản ứng thế Cα bởi nguyên tử halogen ở điều kiện thích hợp

+ Loại nước tạo anhydrit:

Hai phân tử axit lactic có thể tham gia phản ứng để tạo thành anhydrit và nước

Phản ứng có sự tham gia của chất hút nước mạnh (chẳng hạn P2O5)

2CH3CH(OH) – COOH 2CH3CH(OH) – COOCOCH(OH)CH3 + H2O

* Alcol

Alcol được sử dụng trong tổng hợp akyl lactat là các mono alcol Trong phân tử

chứa nhóm chức –OH nên có tính chất hóa học của một mono alcol đó là: Tham gia

phản ứng este hóa, phản ứng loại nước khỏi phân tử, phản ứng oxy hóa [5,7]

Một số alcol thường được sử dụng trong tổng hợp alkyl lactat đó là: Metanol,

etanol, isopropylnol

Một trong những tính chất hóa học của mono alcol là tham gia phản ứng este với

axit (vô cơ và hữu cơ), phản ứng này có nhiều ứng dụng trong thực tiễn

Trong phạm vi đồ án ta tổng hợp akyl lactat từ rượu etanol

Khái quát về etanol:

- Có công thức phân tử: CH3CH2OH Là chất lỏng không màu, mùi thơm dễ chịu,

có chọn lọc nước từ dung dịch 96% etanol

- Etanol được dùng để điều chế ete, este, cloral, cloroform, làm dung môi cho sơn, cao su, chế tạo nước hoa

- Etanol có thể được sử dụng như là nhiên liệu cồn, trong các sản phẩm chống

đông lạnh (vì điểm đóng băng của etanol thấp)

b Lý thuyết tổng hợp etyl lactat

H+

Etyl lactat là một dung môi thân thiện với môi trường có thể được điều chế từ nguyên liệu sinh học Etyl lactat đã được thương mại hóa và giá thành rẻ hơn dung môi truyền thống Ngày nay, người ra đã thay thế hàng triệu lít dung môi độc hại bằng etyl lactat Do những cải tiến về phương thức sản xuất nên giá thành của etyl lactat khá rẻ

* Tính chất của etyl lactat

- Công thức: C5H10O3

- Tên hóa học: ethyl 2-hydroxypropanoat

- Tên gọi khác: Ethyl lactat, etyl este của axit lactic, 2-Hydroxypropanoic,

actylol, actytol

- Màu sắc: Trong, có màu vàng rất nhạt gần như trong suốt

- Mùi: Nhẹ, thơm giống mùi trái cây

- Mật độ : 1,03g/cm3

- Nhiệt độ đông đặc: - 260C

- Nhiệt độ sôi: 155 oC

- Tính tan: Tan rất mạnh trong nước, ete, trong rượu

- Khối lượng mol: 118,13g/mol [10]

* Phản ứng điều chế etyl lactat

2CH3CH(OH)CO2CH2CH3 —> CH3CH(OH)CO2CH(CH3)CO2CH2CH3 + + CH3CH2OH

Phản ứng trên diễn ra khi có mặt của xúc tác kiềm như alkyl octhotitan hoặc các hợp chất kẽm Phản ứng này cũng có thể xảy ra khi gia nhiệt trong quá trình tinh chế sản phẩm, do vậy quá trình tinh chế cần tiến hành ở áp suất thấp

Quá trình este hóa axit lactic diễn ra khá phức tạp do sự có mặt của oligome của axit lactic ngay trong thành phần ban đầu, do sự cạnh tranh của phản ứng este hóa mong muốn giữa axit lactic và etanol, và hai phản ứng este hóa không mong muốn giữa axit lactic và etyl lactat, giữa etanol và oligome của axit lactic

Mặt khác, có khả năng hình thành hỗn hợp đồng sôi giữa nước và etyl lactat do

đó lượng nước có trong phản ứng càng ít càng tốt Để tách nước hình thành trong các phản ứng este hóa trên cách đơn giản nhất là tạo ra hỗn hợp đẳng phí của nước - etanol Tuy nhiên, kết quả là hỗn hợp etanol - nước không thể sử dụng tuần hoàn trong phản ứng trung gian và dẫn tới quá trình este hóa không kinh tế [14]

1.5.3 PHA TRỘN DUNG MÔI SINH HỌC [1]

Pha trộn là công đoạn cuối cùng nhằm pha chế dung môi sinh học Trên cơ sở alkyl este, etyl lactat, phụ gia sẽ khảo sát hàm lượng tối ưu của các loại đó và các điều kiện, trình tự để pha trộn Tùy theo mục đích sử dụng của dung môi sinh học mà thành

phần pha trộn có thể khác nhau Vì mỗi thành phần có chức năng khác nhau tạo nên tính hòa tan tốt của sản phẩm

a Alkyl este

Alkyl este là thành phần chính của dung môi Với tính chất phân cực nhẹ và số cacbon tương đối lớn, alkyl este có khả năng hòa tan tốt các chất có phân tử lượng lớn như sơn cao cấp, mực in, dầu mỡ So với hydrocacbon từ dầu khoáng, alkyl este có điểm chớp cháy thấp, độ bay hơi thấp, không độc hại nên rất thích hợp để làm dung môi sinh học

c Phụ gia

Phụ gia kết hợp với etyl lactat, các chất này có vai trò hòa tan các thành phần trong dung môi sinh học tạo thành dung dịch đồng nhất Bản chất các chất đó cũng có hoạt tính bề mặt và độ nhớt thấp nên đáp ứng các yêu cầu tiêu chuẩn về phụ gia Tùy theo hàm lượng của từng chất trong hỗn hợp, etyl lactat và phụ gia sẽ điều chỉnh được các chỉ tiêu kỹ thuật của dung môi sinh học như: Giá trị Kauri-butanol, tỷ trọng, độ nhớt, độ tan trong nước và một số tính chất khác Cần nghiên cứu khảo sát để tìm lượng phụ gia thích hợp

1.6 GIỚI THIỆU VỀ BAO BÌ

1.6.1 Vật liệu làm bao bì

Bao bì phân đạm là loại bao bì nhựa Nhựa được cấu tạo bởi các polyme (resin)

và chất phụ gia

a Polyme

Polyme là các đại phân tử có được do lặp đi lặp lại (đôi khi trên 100000 lần) một

kiểu mắt xích Số lần tái diễn mắt xích xác định các tính chất của nhựa

Trong các polyme người ta phân biệt:

- Homopolyme, được cấu tạo bởi các kiểu mắt xích cùng một loại: thẳng, phân

nhánh hoặc dạng mạng lưới Trong loại này, chẳng hạn người ta tìm thấy polyetylen có

Nguyễn Quang Thịnh_HD1001 3

4

tỉ trọng cao hay polyetylen có tỉ trọng thấp

- Copolyme có được do các kiểu mắt xích khác nhau, có những tính chất khác

nhau Người ta chia ra làm 3 loại copolyme tĩnh,copolyme xen kẽ hay copolyme chuỗi

b Các chất phụ gia

Nhiều chất thành phần được sử dụng khi sản xuất bao bì nhựa, hoặc để cho sự

sản xuất được dễ dàng, hoặc cải thiện vài tính chất của chúng

- Chất phụ gia sản xuất: tác nhân chống tĩnh điện (hạn chế sự tụ điện trên bề mặt

và do đó chống được bụi bám), dầu nhờn, chất dẻo hoá (giảm độ nhờn), chất nhũ

hoá [2, 8]

- Cải thiện các tính chất cơ học: chất chống oxy hoá, chất chống UV, chất diệt

nấm

- Cải thiện mỹ quan: chất màu, tác nhân cải thiện sự truyền ánh sáng

Bao bì đựng gạo, phân bón, ximăng, thức ăn gia súc, người ta sản xuất theo

phương pháp: từ hạt nhựa PP kéo thành màng, cắt thành sợi, quấn vào lõi từ mỗi cuộn (nhiều cuộn) đưa vào máy dệt thành ống, sau đưa vào máy khâu đáy bao để sau khi

cho sản phẩm vào bao họ sẽ khâu nối đầu còn lại

1.6.2 Các loại nhựa chính làm bao bì