TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
VẢI SỢI VÀ NGUỒN NHIỄM BẨN VẢI SỢI [1,3]
I Giới thiệu chung về vải sợi [3]
Ngày nay, vải sợi trong ngành may mặc bao gồm nhiều loại sợi dệt khác nhau, mỗi loại yêu cầu phương pháp giặt ủi riêng biệt Những sợi này phản ứng khác nhau với nước, nhiệt độ, lực tác động từ máy móc và chất tẩy rửa.
Các sợi dệt được xếp thành các nhóm theo nguồn gốc của chúng :
Bông và len là hai loại nguyên liệu chính trong ngành công nghiệp dệt Bông, chiếm tỷ lệ lớn nhất từ 52% đến 60%, được sử dụng phổ biến, trong khi len chỉ chiếm khoảng 6% đến 9%.
Sợi nhân tạo : Dẫn xuất từ xenluloza (viscose, autate, rayonne…)
Sợi hỗn hợp là sự kết hợp giữa sợi thiên nhiên và sợi tổng hợp, chẳng hạn như polyester và bông Loại sợi này tận dụng những ưu điểm nổi bật của từng loại sợi, mang lại hiệu quả tối ưu trong sử dụng.
Sợi tổng hợp : Được tạo thành từ dầu hoả : polyester, acrylic, polyamit…
Gồm những hỗn hợp của nhiều loại sợi (như polyeste-bông sợi), giúp phối hợp các ưu điểm của từng loại sợi sử dụng
Các loại sợi dệt khác nhau được tóm tắt ở bảng 1
Bảng 1.1 : Các loại sợi dệt khác nhau
Loại sợi Đặc tính Khuyến cáo xử lý
Sợi thiên nhiên thực vật:
Chịu nhiệt cao, chà xát mạnh và xử lý bằng Clo
Sợi thiên nhiên động vật:
Mỏng manh, mất 40% sức bền dai của chúng nếu bị ướt
Phải xử lý thận trọng, giặt và xả ở nhiệt độ 20 đến 30 o C là tối đa
Sợi nhân tạo (viscose, axcetate)
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)
Ngày nay được sử dụng nhiều, loại sợi tân tiến này dung hoà sự thoải mái của sợi thiên nhiên với lợi ích của sợi tổng hợp
Nhiệt độ giặt giũ cần chọn tuỳ theo loại sợi
Sản phẩm này có độ bền cao, không cho phép nước hoặc chất bẩn thấm vào, ngoại trừ một số loại mỡ Tuy nhiên, chúng không chịu được nhiệt độ cao, vì vậy việc vệ sinh cần được thực hiện một cách cẩn thận.
II Cấu trúc và tính chất hoá lý vải sợi [1,3]
II.1 Cấu trúc vải sợi [1]
Vải được hình thành từ nhiều bó sợi, mỗi bó sợi bao gồm nhiều sợi nhỏ, và mỗi sợi lại được cấu tạo từ nhiều xơ Các xơ này được sắp xếp ngẫu nhiên, tạo ra hệ thống mao quản với đường kính trung bình khoảng 50nm Giữa các bó sợi có khoảng cách và chúng được xếp chồng lên nhau để tạo độ dày cho vải Sự sắp xếp này tạo ra nhiều lỗ trống, giúp chất bẩn dễ dàng thâm nhập vào cấu trúc vải.
II.2 Tính chất hoá lý vải sợi [3]
Tất cả các loại xơ và sợi dệt trong công nghệ dệt đều là hợp chất cao phân tử, có đặc điểm khó hòa tan Một số hợp chất cao phân tử có nhiệt độ nóng chảy cố định, nhưng phần lớn sẽ phân hủy trước khi đạt trạng thái mềm hoặc lỏng, hoặc phân hủy mà không chảy lỏng.
Cấu trúc lý học của các đại phân tử được phân chia thành nhiều dạng như thẳng, xoắn, cuộn, gấp khúc và mắt lưới Việc xác định mức độ định hướng và sắp xếp của các đại phân tử giúp hiểu rõ trạng thái lý học của từng loại sợi Các sợi thiên nhiên như bông, đay, lanh và tơ tằm thường có độ định hướng cao Đối với các cao phân tử dùng trong sản xuất sợi hóa học, yêu cầu cấu trúc mạch thẳng dạng thớ mà không có cấu trúc mắt lưới.
- Thành phần chủ yếu chứa trong xơ là xenlulo (C6H10O5)n chiếm tới 96%, còn lại là các thành phần: keo pectin, nitơ, mỡ, sáp và tro
- Khối lượng riêng vào loại trung bình: 1,5 g/cm 3
- Mềm mại, độ bền cơ học cao trong môi trường không khí và thấp trong môi trường nước
- Độ ổn định hóa học tương đối tốt, khả năng nấu, tẩy, là và giặt thuận tiện
Sợi polyamit có khả năng hút ẩm cao và thoát nhanh mồ hôi, đảm bảo tính vệ sinh cho mặt hàng may mặc với hàm ẩm của sợi đạt từ 8-12% Tuy nhiên, khi ngâm trong nước, vải dễ hút nước nhanh và có thể co lại với độ co dọc từ 1,5-8% Ngoài ra, sợi này cũng dễ bị nhăn khi mặc và dẫn nhiệt kém, vì vậy cần lưu ý nhiệt độ là thích hợp từ 140-150 độ C khi là.
- Mạch đại phân tử chứa nhóm metylen (-CH 2 -) Các nhóm này liên kết với nhau bằng mối liên kết peptit (-CO-NH-)
- Nguyên liệu ban đầu của sợi này là benzen và phenol
- Độ bền kéo đứt và độ bền mài mòn cao (bền cao gấp 10 lần sợi bông, 20 lần len và 50 lần visco)
Sợi có độ co dãn đàn hồi cao, bền vững trước mài mòn và khả năng nhuộm màu tốt, giúp giảm thiểu bụi bẩn bám vào và không dễ bị nhăn.
- Độ hút ẩm thấp, khó bay hơi thoát khí Hàm ẩm W= 4 - 4,5% trong không khí
- Khả năng tĩnh điện của sợi cao nên gây khó khăn cho quá trình gia công
- Chịu nhiệt kém do là sợi nhiệt dẻo, ở nhiệt độ 90 - 100 o C sợi bị kém bền rất nhanh và chuyển thành dạng chảy mềm
Sợi polyester có độ bền tương đối tốt khi tiếp xúc với kiềm, nhưng lại kém bền vững khi gặp axit đậm đặc Ngoài ra, sợi này cũng dễ bị lão hóa do tác động của ánh sáng mặt trời, gây ra hiệu ứng cứng.
- Các mắt xích trong sợi polyeste có dạng tổng quát sau:
Đại phân tử của polyeste có tính bất đối cao giữa chiều dọc và chiều ngang, với các nhóm (-CO-C6H4-CO-) kém linh động và khó quay tự do Các nhân thơm trong mạch thường phân bố trong cùng một mặt phẳng, dẫn đến việc các đại phân tử polyeste trở nên kém linh động và dễ dàng bó chặt vào nhau.
- Có nhóm este do liên hợp với nhân thơm nên có độ phân cực lớn
- Sợi polyeste là loại sợi tổng hợp có độ bền cơ, độ bền nhiệt cao
Sợi polyester có độ bền cao với axit, chất oxi hóa, chất khử và các dung môi hữu cơ thông thường Tuy nhiên, sợi polyester lại không bền với tác dụng của kiềm.
Sợi polyester có khối lượng riêng 1,38g/cm³ và chứa nhóm ít ưa nước, dẫn đến cấu trúc chặt chẽ với hàm ẩm thấp Nhờ hàm ẩm này, sợi polyester có khả năng cách điện cao, nhưng cũng dễ tích điện, gây khó khăn trong quá trình dệt.
- Là loại sợi rất khó nhuộm
Bề mặt của vải sợi polyester có tính chất không cực và sức căng bề mặt yếu, giúp các chất béo dễ dàng bám vào sợi polyester Ngược lại, sợi bông có tính cực và sức căng bề mặt lớn, khiến cho việc bám dính của dầu mỡ trở nên khó khăn hơn.
III Các nguồn nhiễm bẩn vải sợi [3]
Các vết bẩn thường gặp trong vải sợi có nhiều nguồn ngốc khác nhau như trong sinh hoạt, sản xuất, do môi trường…
III.1 Phân loại chất bẩn ở vải sợi theo nguồn gốc:
Các loại vết bẩn gặp trong lĩnh vực giặt tẩy đồ vải có thể có những nguồn gốc khác nhau Chúng có thể được gây ra từ:
- Chính thân thể con người Chúng thường là các nhóm sau: chất nhờn ở da (vết đọng của mỡ và của da, đặc biệt là ở cổ áo và cổ tay )
- Môi trường (không khí, mồ hóng, bụi, cây cối ) hoặc các chất màu thiên nhiên (vết cỏ ) hoặc nhân tạo (kem dưỡng da, mực, dầu khoáng chất )
Thực phẩm là nhóm vết bẩn chiếm ưu thế, với nhiều loại và số lượng đa dạng Các vết bẩn từ thức ăn có thể là dạng rắn như socola, trái cây, hoặc dạng lỏng như rượu, cà phê.
- Nghề nghiệp: các vết bẩn thường gặp Vết bẩn dính trên quần áo của công nhân trong các nhà máy, trên giàn khoan
III.2 Phân loại chất bẩn theo quan điểm chất tẩy rửa:
NGUYÊN LIỆU VÀ CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT
Nhựa thông Việt Nam được tách ra từ 4 loại thông lấy nhựa chính:
-Thông nhựa (pinus merkussi), phân bố nhiều ở Quảng Ninh và Nghệ An -Thông 3 lá (pinus khasya), ở Lâm Đồng
-Thông đuôi ngựa ( pinus massoniana), ở Lạng Sơn, Quảng Ninh
Thông Caribe (Pinus caribaea) được trồng chủ yếu ở Vĩnh Phúc và Yên Bái, nổi bật với năng suất và chất lượng nhựa cao nhất Từ quá trình chế biến nhựa thông, hai sản phẩm chính là dầu thông và tùng hương (colophony) được sản xuất, mang lại giá trị kinh tế đáng kể.
Sản phẩm nhựa thông, tùng hương, dầu thông trong những năm gần đây được thống kê như sau:
Nhựa thông có thành phần trung bình gồm 71-79% axit nhựa, 14-20% dầu thông và tạp chất Khi chế biến 1 tấn dầu thông, sẽ thu được khoảng 200kg dầu thông và 700kg tùng hương.
Từ nhựa thông có thể sản xuất ra các sản phẩm sau: [19]
- Dầu thông dùng để sản xuất hóa chất cơ bản bằng chưng cất phân đoạn và bán tổng hợp hóa học: α-pinen, β-pinen, ∆ 3 -caren, terpineol, camphen, camphor…
Dầu thông được sử dụng rộng rãi trong sản xuất các sản phẩm như sơn, vecni, xi đánh giầy, nước hoa, thuốc trừ sâu, dung môi, dược phẩm, xà phòng, chất biến tính, phụ gia bôi trơn, nhựa cho cao su và giấy.
- Colophan thông: sản xuất sơn, xà phòng, hồ giấy, vecni, mực in, cao su chất dẻo, luyện kim, pháo hoa, hàn thiếc, acquy, chất làm cứng tóc …
Công nghệ chế biến dầu thông gồm ba công đoạn chính: Làm sạch nguyên liệu (nhựa thông), chưng theo hơi nước và tinh chế dầu thông
Dầu thông là loại tinh dầu hàng đầu thế giới với sản lượng khoảng 260.000 tấn mỗi năm, chiếm 80% tổng sản lượng toàn cầu Đây là một chất lỏng không màu, có mùi đặc trưng và vị cay, không tan trong nước nhưng có khả năng hòa tan trong benzen, ete và dầu béo.
Dầu thông là một hỗn hợp phức tạp gồm nhiều cấu tử, chủ yếu là các tecpen hydrocacbonat với công thức chung (C5H8)n (với n=2, 3…) và các setquitecpen Loại dầu này được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực công nghiệp, y tế và đời sống hàng ngày.
…Nó được dùng làm dung môi, làm nguyên liệu để điều chế camphora tổng hợp, tecpinhidrat, các tecpineol, thuốc trừ sâu và các chất thơm…
Bảng 1.2: Các tính chất của các cấu tử trong dầu thông [9]:
T o C sôi ở áp suất Độ nhớt (cp)
Các tinh dầu thơm từ cây lá nhọn chủ yếu chứa các hợp chất có cấu trúc mạch thẳng và vòng, có thể được xem như là các dime, trime và polymer của izopren.
Isoprene (2-methylbutadiene-1,3) is a terpene compound consisting of 10 carbon atoms, classified as a dimer of isoprene Other related compounds include sesquiterpenes with 15 carbon atoms (trimer), diterpenes with 20 carbon atoms (tetramer), and various other types such as triterpenes and tetraterpenes.
Thường người ta phân biệt các loại tecpen sau: monotecpen; setquitecpen; ditecpen; tritecpen; tetratecpen …
Trong từng loại trên có các hợp chất chứa mạch thẳng, hợp chất chứa một mạch vòng, chứa hai mạch vòng
α-Pinen là thành phần chính và là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng dầu thông Đây là một chất lỏng sánh, không màu, có thể chuyển sang màu vàng khi để lâu α-Pinen hòa tan tốt trong rượu etylic, axit axetic, toluen và xylen.
C 10 H 16 (α-pinen) C 10 H 16 (β-pinen) Hai đồng phân chỉ khác nhau về vị trí nối đôi: Nối đôi 2-3 ở α-pinen và nối đôi 2-8 ở β-pinen
α-Pinen là đồng phân pinen quan trọng và phổ biến nhất, chiếm 65% trong dầu pinus palustris, 70% trong dầu pinus pinaster, và 70-80% trong dầu pinus caribe Chất này có khả năng trải qua nhiều phản ứng và được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp chất thơm α-Pinen có thể chuyển hóa thành pinane, một vật liệu quan trọng trong lĩnh vực này, và cũng có thể izome hóa để tạo thành β-pinen với độ chọn lọc cao.
β-pinen là một thành phần quan trọng trong nhiều loại dầu thực vật, có tính chất tương tự như α-pinen Qua quá trình nhiệt phân, β-pinen chuyển hóa thành myrcen, một nguyên liệu thiết yếu trong sản xuất các terpen vòng, được ứng dụng trong ngành công nghiệp tẩy gỉ cặn Ngoài ra, β-pinen còn tham gia vào phản ứng cộng hợp với formandehyt để tạo ra nopyl và nopyl axetat, những nguyên liệu quan trọng trong sản xuất chất thơm.
Bảng 1.3: Tính chất vật lý của α-pinen và β-pinen [11]
Chỉ số khúc xạ ở 20 o C T o nc ( o C)
I.2 Tính chất không bền nhiệt của dầu thông [19]
Dầu thông là một hợp chất hữu cơ không bền nhiệt, có nhiều thành phần dễ bị phân hủy, chuyển hóa hoặc trùng hợp khi nhiệt độ sôi dưới áp suất thường (pv0mmHg), đặc biệt là khi thời gian kéo dài.
Dưới tác động của nhiệt, α-pinen chuyển hóa thành allocimen và dipenten thông qua các phản ứng vòng hóa và trùng hợp, tạo ra α, β và γ-pinonen, cùng với một lượng nhỏ dime của allocimen, trong khi β-pinen dần chuyển hóa thành myrcen Khả năng phân hủy của α-pinen và β-pinen phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian gia nhiệt, với tốc độ phản ứng tăng khi nhiệt độ cao hơn và thời gian phản ứng giảm Độ bền nhiệt của ∆3-caren, camphen tricyclen và các cấu tử khác trong dầu thông cao hơn đáng kể so với α, β-pinen Nhiệt độ chưng cất tối đa ở đáy tháp được xác định dựa trên độ bền nhiệt của α, β-pinen, và sự phân hủy nhiệt cũng xảy ra trong tháp do quá nhiệt cục bộ Để tránh phân hủy nhiệt, quá trình chưng cất chân không được sử dụng để tách α-pinen từ dầu thông.
II Chất hoạt động bề mặt [3,12]
II.1 Các định nghĩa: Để hiểu về tính chất hóa lý của chất hoạt động bề mặt chúng ta cần hiểu một số định nghĩa sau:
II.1.1 Những sức căng bề mặt /giao diện [3] a Sức căng bề mặt
Lực Van Der Waals là các lực hút tác động giữa các phân tử trong chất lỏng Mỗi phân tử trong chất lỏng nằm ở vị trí trung tâm của một trường lực được tạo ra bởi các phân tử xung quanh, với hình dạng đối xứng như hình cầu Tuy nhiên, hợp lực của các lực Van Der Waals này lại bằng không.
Trên bề mặt chất lỏng, các phân tử chịu tác động của một trường lực không đối xứng, khác biệt so với bên trong Trong pha khí, lực hấp dẫn giữa các phân tử gần như không đáng kể do sự phân tán mỏng Ngược lại, trong chất lỏng, lực hút giữa các phân tử tương tự mạnh mẽ như ở trung tâm của chất lỏng.
Các phân tử trên bề mặt chất lỏng bị tác động bởi một hợp lực, có xu hướng đẩy chúng vào bên trong, dẫn đến việc thu nhỏ bề mặt tiếp xúc với không khí Ví dụ, lực này tạo ra hình cầu khi một giọt nước rơi tự do trong chân không Sự không cân bằng của lực tại bề mặt chất lỏng có thể được biểu thị bằng khái niệm "năng lượng tự do bề mặt".
THỰC NGHIỆM
Tổng hợp chất hoạt động bề mặt từ dầu thông bằng phương pháp sulfat hoá
Sử dụng nguồn nguyên liệu của Việt Nam, bao gồm :
- Máy khuấy từ gia nhiệt
- Bình tam giác có nút nhám
- Bình cầu 3 cổ dung tích 250 ml
Cho vào bình cầu 3 cổ 200ml dầu thông và nhỏ giọt từ từ axit H2SO4 (1÷3 ml) trong thời gian 1 giờ Phản ứng diễn ra ở các nhiệt độ và nồng độ khác nhau, trên bếp khuấy từ gia nhiệt Khi axit được thêm vào, nhiệt độ phản ứng tăng lên Quá trình sulfat hóa kéo dài từ 4 đến 6 giờ Sau khi sulfat hóa, dung dịch được rửa axit bằng nước cất và trung hòa.
- Đổ dung dịch sau quá trình sulfat hoá vào phễu chiết
- Để khoảng từ 2 ÷ 5 phút cho nước lẫn axit lắng xuống dưới đáy phễu rồi tháo bỏ phần nước này đi
- Làm lại thao tác rửa khoảng 3 ÷ 4 lần
- Cho khoảng từ 8 ÷ 10 ml Na2CO3 10% vào rồi lắc đều để trung hòa hết axit
- Cuối cùng rửa lại bằng nước cất một lần nữa
Hình 2.1: Thiết bị phản ứng và thiết bị tách chiết.
Đánh giá khả năng tẩy rửa của chất hoạt động bề mặt đã điều chế
Để đánh giá hiệu quả tẩy rửa của chất hoạt động bề mặt, có nhiều phương pháp khác nhau như đo sức căng bề mặt, kiểm tra độ trắng của vải, đánh giá khả năng nhả bẩn và phương pháp đo trọng lượng.
Do lượng cặn dầu trên vải sợi rất nhỏ, phương pháp đo trọng lượng không thể xác định hiệu quả tẩy rửa Nghiên cứu cho thấy, phương pháp đo độ trắng của vải là cách hiệu quả nhất để đánh giá khả năng tẩy trắng của chất tẩy rửa dùng cho vải sợi.
Mẫu vải cắt ra với kích thước nhất định : dài 5cm, rộng 5cm Cho dầu bám trên các mẫu vải hoàn toàn giống nhau
II.2 Ngâm mẫu để xác định khả năng tẩy rửa:
Để tẩy mẫu vải, đầu tiên cho mẫu vào cốc chứa dầu thông biến tính Sau đó, tiến hành ngâm mẫu ở các nhiệt độ khác nhau, đồng thời khuấy đều và điều chỉnh thời gian ngâm cho phù hợp.
Sau khi lấy mẫu vải, hãy rửa lại bằng nước sạch Tiếp theo, phơi khô mẫu vải đã tẩy và cho vào túi đựng để tiến hành đo độ trắng.
II.3 Đo độ trắng của vải (đo tại: Viện kinh tế kỹ thuật dệt may)
- Tiêu chuẩn đo độ trắng : ISO105J02
Nguyên lý của phép đo dựa trên việc sử dụng quả cầu tích phân để thu thập ánh sáng tán xạ từ mẫu Ánh sáng chiếu thẳng vào mẫu và được phản xạ vào quả cầu tích phân, từ đó ánh sáng này được truyền tới tế bào quang điện Tại đây, thiết bị sẽ tự động đo cường độ ánh sáng và chuyển đổi thành tín hiệu điện, tương ứng với các bước sóng từ 380 đến 700 nm Mức độ phản xạ khác nhau của các bước sóng sẽ giúp xây dựng đường cong phản xạ ánh sáng theo từng bước sóng, từ đó xác định màu sắc dựa trên các vị trí trên đường cong.
Xác định một số thông số hoá lý của chất hoạt động bề mặt
Để đảm bảo an toàn trong thí nghiệm và bảo quản chất hoạt động bề mặt, việc kiểm tra các thông số hoá lý như tỷ trọng, sức căng bề mặt và độ nhớt là rất cần thiết.
III.1 Xác định tỷ trọng:
III.1.1 Nguyên tắc xác định:
Xác định tỷ trọng của chất hoạt động bề mặt có thể thực hiện bằng phương pháp đo tỷ trọng kế Phương pháp này dựa trên việc so sánh khối lượng của một thể tích mẫu dầu nhất định với khối lượng của cùng một thể tích nước ở cùng nhiệt độ.
- Nhiệt kế thuỷ ngân loại 0÷30 o C có vạch chia 0,1 o C/vạch
- Rửa sạch bình tỷ trọng bằng hỗn hợp sunfocromic
- Tráng bình bằng rượu etylic, sau đó bằng nước cất
- Sấy khô để nguội, rồi cân trên cân phân tích
- Sấy, để nguội, cân lặp lại cho đến khi trọng lượng không đổi (m 1 )
- Cho nước cất mới cất vào bình rồi giữ ở thùng điều nhiệt ở 15 ± 0,1 o C hay
20 ± 0,1 o C tuỳ từng trường hợp trong 30 phút
- Loại nước dư bằng ống hút hoặc giấy lọc Lau cẩn thận bên ngoài bình
- Cân lên lấy khối lượng nước và bình (m2)
- Rửa sạch và sây khô bình tỷ trọng
Để thực hiện việc đo lường, trước tiên hãy cho sản phẩm cần đo vào bình tỷ trọng, sau đó cân trọng lượng của bình cùng với sản phẩm (m3) Đồng thời, cần đo và ghi lại nhiệt độ của sản phẩm trong quá trình cân.
Tỷ trọng sản phẩm được xác định bằng công thức:
Hình 2.2: Sơ đồ thiết bị xác định tỷ trọng
III.2 Đo sức căng bề mặt của chất hoạt động bề mặt trong nước:
Chúng tôi nghiên cứu khả năng tẩy rửa của dung dịch chất hoạt động bề mặt không chỉ bằng cách đo độ trắng của vải mà còn thông qua việc đo sức căng bề mặt của chất này.
Khi một chất hoạt động bề mặt được thêm vào vết bẩn dầu mỡ, nó sẽ hấp phụ lên bề mặt phân cách dầu và nước, làm giảm lực bám dính của dầu với bề mặt Sự hấp phụ mạnh mẽ giúp giảm sức căng bề mặt của dầu trong dung dịch, từ đó cải thiện hiệu quả tẩy rửa Việc giảm sức căng giao diện được thể hiện qua khả năng làm ướt của chất hoạt động bề mặt.
Khi chất hoạt động bề mặt được hoà tan vào bề mặt nhiễm bẩn xăng dầu, các phân tử chất này sẽ hấp phụ trên bề mặt phân chia giữa nước và dầu, từ đó làm giảm sức căng bề mặt của dung dịch Sức căng bề mặt của dung dịch phụ thuộc vào nồng độ chất hoạt động bề mặt và có thể được mô tả bằng phương trình thực nghiệm: λ = λo – a.ln(1+b.C), trong đó λ và λo lần lượt là sức căng bề mặt của dung dịch với nồng độ C và dung môi nước nguyên chất, còn a và b là các hằng số thực nghiệm.
Ta có nhiều phương pháp để đo sức căng bề mặt của chất lỏng như :
- Phương pháp dâng mao quản
- Phương pháp đo sức căng bề mặt áp suất lớn nhất của bọt khí
- Phương pháp tách vòng Để đo SCBM của chất tẩy rửa trong nước ta dùng phương pháp tách vòng
III.2.2 Đo SCBM theo phương pháp tách vòng:
- Cốc đựng mẫu dung dịch
- Thiết bị điều chỉnh cân bằng
Hình 2.3: Thiết bị đo sức căng bề mặt
2 Cách tiến hành : Đầu tiên chỉnh cho máy đạt cân bằng
- Nhấn nút khởi động máy, chờ máy khởi động xong nhấn nút Start
+ D/d (tỷ trọng của 2 môi trường không khí và chất cần đo)
+ Đặt nhiệt độ tiến hành thí nghiệm
Để đo chất lỏng, hãy cho khoảng 130÷150ml vào cốc (1) và đặt vào máy Sử dụng cần chỉnh thô để điều chỉnh vòng (2) ngập trong chất lỏng khoảng 3÷5mm Nhấn nút Enter để nghe tiếng "pip", sau đó nhấn nút zero để trả về giá trị 0 Tiến hành chỉnh tinh cho đến khi vòng (2) tách khỏi bề mặt chất lỏng, rồi nhấn nút Enter để máy hiển thị giá trị SCBM cần đo.
- Trước khi đo cốc cần phải được rửa sạch và sấy khô
- Phải chỉnh cho vòng đo ở vị trí cân bằng không bị lệch, để phép đo được chính xác
- Sau khi tiến hành xong thí nghiệm phải dùng kẹp cặp vòng, nhúng vào dung môi để rửa sạch, sau đó cho vào hộp
III.2.3 Quan hệ giữa SCBM và nồng độ dung dịch :
Khi chất hoạt động bề mặt được hoà tan vào nước, các phân tử sẽ hấp phụ lên bề mặt phân chia giữa lỏng và khí, dẫn đến việc giảm sức căng bề mặt của dung dịch.
Nồng độ chất hoạt động bề mặt càng lớn thì độ hấp phụ càng lớn và SCBM càng nhỏ
Khi nồng độ dung dịch giảm, độ hấp phụ lỏng-khí cũng giảm và sức căng bề mặt của dung dịch tăng lên Ở mỗi nhiệt độ, sức căng bề mặt của dung dịch (SCBM) phụ thuộc vào nồng độ chất hoạt động bề mặt theo công thức: σ = σo - a.ln(1 + bc) Trong đó, σ và σo lần lượt là sức căng bề mặt của dung dịch tại nồng độ C và của dung môi nguyên chất (C=0), còn a và b là các hằng số thực nghiệm.
III.3 Xác định độ nhớt động học: Định nghĩa: Độ nhớt động học (kí hiệu là ν) là tỷ số giữa độ nhớt động lực và mật độ của chất lỏng Nó là số đo lực cản chảy của một chất lỏng dưới tác dụng của trọng lực
Trong hệ CGS, độ nhớt động học biểu thị bằng Stoc (St); 1St = 1cm 2 /s Trong thực tế thường dùng đơn vị centiStoc (cSt) 1cSt = 0,01St = 1mm 2 /s
III.3.1 Nguyên tắc: Đo thời gian (tính bằng giây) của một thể tích chất lỏng chảy qua mao quản của một nhớt kế chuẩn, dưới tác dụng của trọng lực ở nhiệt độ xác định Độ nhớt
Hằng số của nhớt kế chuẩn được xác định bằng cách chuẩn trực tiếp với các chất chuẩn đã biết trước độ nhớt
Thiết bị đo được thể hiện ở hình 2-4, gồm có:
1 Dung dịch chất ổn nhiệt 5 Núm điều chỉnh cảm biến
3 Nhiệt kế 7 Bộ phận nung nóng hoặc làm lạnh
Hình 2.4: sơ đồ thiết bị xác định độ nhớt
Lắp đặt dụng cụ như hình mẫu:
Lắp đặt nhớt kế theo hướng thẳng đứng và đảm bảo rằng nhớt kế đã được chọn có hằng số chuẩn C Ngoài ra, nhớt kế cần phải khô sạch và có miền làm việc phù hợp với độ nhớt của chất cần xác định.
Bật công tắc cho thiết bị ổn nhiệt hoạt động
Sau khi nạp mẫu và ổn nhiệt, sử dụng quả bóp để đưa chất cần đo lên vị trí cao hơn vạch đo thời gian đầu tiên khoảng 5mm trong nhánh mao quản của nhớt kế.
Khi mẫu chảy tự do, đo thời gian chảy tính bằng giây từ vạch thứ nhất đến vạch thứ hai
Tiến hành khoảng 3 lần lấy giá trị trung bình Kết quả sai lệch không được quá ±1,2 ÷2,5%
Tính độ nhớt động học theo công thức: ν = C.t
Trong đó: ν: độ nhớt động học, tính bằng cSt hay mm 2 /s
C: hằng số của nhớt kế, mm 2 /s 2 t: thời gian chảy, s.