MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ MỞ ĐẦU 10 Tính cần thiết đề tài 10 Mục đích đề tài 10 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu đề tài 11 Nội dung nghiên cứu 11 CHƢƠNG : TỔNG QUAN 12 1 CHẤT LỎNG THỦY LỰC 12 1.1 Giới thiệu chung 12 1.1.2 Phân loại chất lỏng thủy lực 13 1.1.2.1 Chất lỏng thủy lực chống cháy dạng HFA 13 1.1.2.2 Chất lỏng thủy lực chống cháy dạng HFB 14 1.1.3 Thành phần chất lỏng nhũ thủy lực 14 1.1.4 Một số yêu cầu kỹ thuật dầu nhũ thủy lực dùng hầm lò theo tiêu chuẩn MT76-83 17 1.1.4.1 Yêu cầu kỹ thuật sản phẩm 17 1.4.2 Một số yêu cầu dung dịch nhũ thủy lực 17 1.2 NHŨ TƢƠNG VÀ CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT 18 1.2 Nhũ tƣơng 18 1.2.1.1 Khái quát 18 1.2.1.2 Phân loại nhũ tương 19 1.2.2 Chất hoạt động bề mặt 20 1.2.2.1 Khái niệm 20 1.2.2.2 Phân loại chất hoạt động bề mặt 21 1.2.3 Trị số HLB RHLB 22 1.2.3.1 Trị số HLB 22 1.2.3.2 Trị số RHLB 26 1.2.4 Lý thuyết nhũ tƣơng 26 1.2.4.1 Phương trình Einstein nồng độ thể tích pha phân tán 26 1.2.4.2 Ảnh hưởng kích thước hạt nhũ tới độ nhớt 27 1.2.4.3 Độ đục nhũ tương 28 1.2.4.4 Hiện tượng đảo nhũ 29 1.2.4.5 Các trình phá hỏng nhũ tương tồn chứa 30 1.3 ALKANOLAMIDE 32 1.3.1 Chất nhũ hóa không ion chất nhũ hóa alkanolamide 32 1.3.1.1 Chất nhũ hóa không ion 32 1.3.1.2 Chất nhũ hóa dạng Alkanolamide 34 1.3.2 Các công nghệ sản xuất Alkanolamide 35 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM 37 2.1 TỔNG HỢP ALKANOLAMIDE 37 2.1.1 Tổng hợp metyl este từ dầu hƣớng dƣơng 37 2.1.1.1 Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ xúc tác/nguyên liệu 38 2.1.1.2 Khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng 39 2.1.1.3 Khảo sát nhiệt độ phản ứng 40 2.1.1.4 Tính toán hiệu suất hiệu suất phản ứng trao đổi este 41 2.1.2 Tổng hợp chất nhũ hóa Alkanolamide 42 2.1.2.1 Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ MEA, DEA/Metyl este: 44 2.1.2.2 Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ phản ứng 44 2.1.2.3 Khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng 45 2.2 Phƣơng pháp đánh giá số tiêu Metyl este chất nhũ hóa alkanolamide tổng hợp đƣợc 47 2.2.1 Phƣơng pháp hóa lý 47 2.2.1.1 Phân tích phổ hồng ngoại 47 2.2.1.2 Độ nhớt 47 2.2.1.3 Khối lượng riêng 48 2.1.2.4 Nhiệt độ đông đặc 48 2.2.2 Phƣơng pháp đánh giá tính chất nhũ hóa 49 2.2.2.1 Xác định giá trị HLB chất nhũ hóa Sunamide 49 2.2.2.2 Xác định nồng độ thích hợp tổ hợp chất nhũ hóa 50 2.2.2.3 Khảo sát ảnh hưởng độ cứng nước tới dung dịch nhũ 51 CHƢƠNG : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 53 3.1 KẾT QUẢ TỔNG HỢP METYL ESTE: 53 3.1.1 Kết khảo sát ảnh hƣởng tỷ lệ xúc tác/nguyên liệu 53 3.1.2 Kết khảo sát ảnh hƣởng thời gian phản ứng 54 3.1.3 Kết khảo sát nhiệt độ phản ứng 55 3.2 KẾT QUẢ TỔNG HỢP CHẤT NHŨ HÓA SUNAMIDE 57 3.2.1 Kết khảo sát ảnh hƣởng tỷ lệ DEA/Metyl este 57 3.2.2 Kết khảo sát ảnh hƣởng nhiệt độ phản ứng 58 3.2.3 Kết khảo sát ảnh hƣởng thời gian phản ứng 60 3.3 KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ TÍNH NĂNG CHẤT NHŨ HÓA SUNAMIDE DEA 64 3.3.1 Kết xác định giá trị HLB chất nhũ hóa Sunamide DEA 64 3.3.2 Kết xác định nồng độ tối ƣu tổ hợp chất nhũ hóa 65 3.3.3 Kết khảo sát ảnh hƣởng độ cứng nƣớc 68 KẾT LUẬN 70 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT %kl: phần trăm khối lƣợng ASTM: Hiệp hội vật liệu thử nghiệm Mỹ DEA: Dietanolamine HFAE: Dầu thủy lực chống cháy dạng nhũ tƣơng HFAS: Dầu thủy lực chống cháy nhũ tƣơng chứa polyme tổng hợp HFB: Dầu thủy lực chống cháy nhũ tƣơng nghịch HLB: Chỉ số cân ƣa nƣớc – ƣa dầu MEA: Monoethanolamine MT76-83: Tiêu chuẩn ngành than dầu nƣớc công hòa nhân dân Trung Hoa dầu nhũ tƣơng dùng hệ thống nâng đỡ thủy lực RHLB: Chỉ số cân ƣa nƣớc – ƣa dầu yêu cầu Sunamide: Alkanolamide tổng hợp từ dầu hƣớng dƣơng Sunamide MEA: Alkanolamide tổng hợp từ dầu hƣớng dƣơng MEA Sunamide DEA: Alkanolamide tổng hợp từ dầu hƣớng dƣơng DEA SN70: Tên loại dầu gốc nhóm I TL: hỗn hợp gồm 45% dầu gốc SN70 55% tổ hợp chất nhũ hóa TP TLG: hỗn hợp gồm 75% dầu gốc SN70 25% tổ hợp chất nhũ hóa Sunamide DEA – Tween 65 TP: Tên tổ hợp chất nhũ hóa đƣợc sử dụng xí nghiệp dầu nhờn dùng sản xuất dầu nhũ thủy lực DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1: Ảnh hƣởng kích thƣớc hạt nhũ đến cảm quan dung dịch 14 Bảng 1.2: Một số tính cần thiết dung dịch nhũ thủy lực 15 Bảng 1.3: Một số phụ gia đƣợc lựa chọn để tăng cƣờng tính chất vật lý, hóa học tính chất bôi trơn (tribology) cho chất lỏng thủy lực 16 Bảng 1.4: Phân loại nhũ tƣơng 19 Bảng 1.5: Phân loại chất nhũ hóa theo giá trị HLB 23 Bảng 1.6: Ảnh hƣởng giá trị HLB chất nhũ hóa tới trình hình thành nhũ Bảng 1.7: Giá trị HLB số nhóm chức Bảng 1.8: Bảng so sánh số giá trị HLB tính phƣơng pháp cấu trúc hóa học với giá trị thực nghiệm 23 24 25 Bảng 1.9: Giá trị RHLB số chất 26 Bảng 1.10: Ảnh hƣởng tỉ lệ thể tích pha phân tán với độ nhớt nhũ tƣơng 27 Bảng 1.11: Ảnh hƣởng tỷ lệ pha đƣờng kính hạt nhũ tới độ nhớt nhũ tƣơng 28 Bảng 2.1: Khảo sát tỷ lệ xúc tác/nguyên liệu phản ứng tạo metyl este 38 Bảng 2.2: Khảo sát thời gian phản ứng tạo metyl este 40 Bảng 2.3 : Khảo sát nhiệt độ phản ứng tạo metyl este 41 Bảng 2.4: Khảo sát nhiệt độ phản ứng tổng hợp Sunamide 45 Bảng 2.5 : Khảo sát thời gian phản ứng tổng hợp Sunamide 46 Bảng 2.6: Một số tiêu dầu gốc SN70 50 Bảng 2.7: Thành phần cấp độ nƣớc cứng nhân tạo theo MT76-83 51 Bảng 2.8 : Tên phân loại dung dịch nhũ đƣợc pha dùng khảo sát ảnh hƣởng nƣớc cứng 52 Bảng 3.1: Kết khảo sát nồng độ xúc tác tổng hợp metyl este 53 Bảng 3.2: Kết khảo sát thời gian phản ứng tổng hợp metyl este 54 DANH MỤC CÁC BẢNG (tiếp theo) Bảng 3.3 : Kết khảo sát nhiệt độ phản ứng tổng hợp metyl este Bảng 3.4: Kết phân tích số tiêu sản phẩm Metyl este từ dầu hƣớng dƣơng Bảng 3.5: Kết phân tích số tiêu sản phẩm Sunamide DEA Bảng 3.6: Kết đánh giá độ bền dung dịch nhũ với tỷ lệ Sunamide DEA/Tween 65 khác theo tiêu chuẩn MT76-82 Trang 55 57 63 64 Bảng 3.7: Kết đánh giá độ bền nhũ phụ thuộc vào nồng độ tổ hợp chất nhũ hóa (Sunamide DEA-Tween65) hỗn hợp Dầu gốc + tổ hợp 66 chất nhũ hóa Bảng 3.8 : Kết đánh giá độ bền nhũ hỗn hợp TLG TL loại nƣớc cứng khác 68 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ Trang Hình 1: Hạt nhũ tƣơng O/W W/O 13 Hình 2: Phần ƣa nƣớc phần kỵ nƣớc số chất hoạt động bề mặt 20 Hình 3: Micelle đƣợc hình thành nồng độ chất hoạt động bề mặt lớn nồng độ CMC 21 Hình 4: Hiện tƣợng đảo nhũ 29 Hình 5: Các trình làm hỏng nhũ tƣơng bảo quản 30 Hình 6: Dụng cụ, thiết bị sử dụng tổng hợp Sunamide 44 Hình 7: Đồ thị khảo sát ảnh hƣởng tỷ lệ xúc tác/nguyên liệu phản ứng tổng hợp metyl este 53 Hình 8: Đồ thị khảo sát thời gian phản ứng tổng hợp metyl este 54 Hình 9: Đồ thị khảo sát nhiệt độ phản ứng tổng hợp metyl este 55 Hình 10: Sản phẩm Metyl este tổng hợp từ dầu hƣớng dƣơng 56 Hình 11: Phổ hồng ngoại mẫu Sunamide DEA 90oC 58 Hình 12: Phổ hồng ngoại mẫu Sunamide DEA 100oC 58 Hình 13: Phổ hồng ngoại mẫu Sunamide DEA 110oC 59 Hình 14: Phổ hồng ngoại mẫu Sunamide DEA 120oC 59 Hình 15: Phổ hồng ngoại mẫu Sunamide DEA thời gian 4h Hình 16: Phổ hồng ngoại mẫu Sunamide DEA thời gian 6h 60 Hình 17: Phổ hồng ngoại mẫu Sunamide DEA thời gian 10h 61 Hình 18: Phổ hồng ngoại mẫu Sunamide DEA thời gian 16h 62 Hình 19: Sản phẩm Sunamide MEA 63 Hình 20: Sản phẩm Sunamide DEA 63 Hình 21: Sụ phụ thuộc độ bền nhũ vào tỷ lệ Sunamide DEA (Nồng độ Tween 65 10% kl) Hình 22 : Sự phụ thuộc độ bền nhũ vào nồng độ tổ hợp chất nhũ hóa Sunamide DEA-Tween65 61 65 67 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ (tiếp theo) Hình 23 : Biểu đồ biểu diễn độ ổn định dung dịch nhũ với nƣớc có độ cứng khác Trang 69 Biểu đồ 1: Tỷ lệ % sử dụng loại chất nhũ hóa năm 2006 33 Sơ đồ 1: Sơ đồ tổng hợp Metyl este từ dầu hƣớng dƣơng 38 Sơ đồ 2: Sơ đồ tổng hợp Sunamide từ Metyl este MEA DEA 43 MỞ ĐẦU Tính cần thiết đề tài Năm 2010 sản lƣợng than khai thác Tập đoàn than khoáng sản Việt Nam 47,5 triệu than khai thác hầm lò 20,4 triệu (chiếm 43%) Theo quy hoạch phát triển: năm 2015 khai thác 64,7 triệu tấn, khai thác hầm lò 40,6 triệu (chiếm 63%), năm 2025 sản lƣợng 82 triệu than từ khai thác hầm lò chiếm 80% [1] Nhƣ chuyển dịch sang công nghệ khai thác hầm lò trình khai thác than tập đoàn than đã, diễn Việc tăng nhanh sản lƣợng khai thác hầm lò thực đƣợc áp dụng giới hóa cách mạnh mẽ toàn diện Để thực đƣợc quy hoạch phát triển việc tăng mạnh mẽ sử dụng giàn, cột thủy lực chống lò khai thác hầm lò điều tất yếu, điều dẫn tới việc tăng mạnh mẽ lƣợng dầu nhũ thủy lực sử dụng cho khai thác hầm lò Năm 2010 sản phẩm nhũ thủy lực chiếm 40% cấu sản phẩm xí nghiệp Dầu nhờn thuộc Công ty TNHH MTV vật tƣ vận tải & xếp dỡ-Vinacomin [3], theo kế hoạch phát triển đến năm 2015 chiếm khoảng 60% cấu sản phẩm đến năm 2025 80% cấu sản phẩm Nhƣ năm tới dầu nhũ thủy lực sản phẩm chủ lực Xí nghiệp Dầu nhờn Do việc tự sản xuất đƣợc nguyên liệu để sản xuất dầu nhũ thủy lực yêu cầu, nhiệm vụ quan trọng Xí nghiệp Một nguyên liệu quan trọng thành phần nhũ thủy lực chất nhũ hóa Để góp phần thực đƣợc nhiệm vụ trên, đề tài “Nghiên cứu chế tạo chất nhũ hóa phù hợp cho sản xuất dầu nhũ thủy lực dùng khai thác than” đƣợc lựa chọn làm đề tài luận văn tốt nghiệp cao học hệ thạc sỹ kỹ thuật chuyên ngành Kỹ thuật hóa học Đại học Bách Khoa Hà Nội Mục đích đề tài Bƣớc đầu nghiên cứu chế tạo (tổng hợp) phòng thí nghiệm chất nhũ hóa phù hợp để sản xuất dầu nhũ thủy lực dùng khai thác than hầm lò Xí nghiệp dầu nhờn, Công ty TNHH MTV vật tƣ vận tải xếp dỡ - Vinacomin, tạo sở tiến tới giảm thiểu việc nhập nguyên liệu, bán thành phẩm tƣơng tự từ nƣớc 10 Hình 13: Phổ hồng ngoại mẫu Sunamide DEA 110oC 110 95 914.9 90 85 70 721.0 1070.1 3665.6 3604.8 75 2359.6 %Transmittance 80 1454.3 1384.8 65 60 1640.2 55 50 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 Wavenumbers (cm-1) Number of sample scans: 32 Number of background scans: 32 Resolution: 4.000 Sample gain: 8.0 Mirror velocity: 0.6329 Aperture: 100.00 Hình 14: Phổ hồng ngoại mẫu Sunamide DEA 120oC 1639.6 20 3346.0 3561.0 30 3482.1 40 10 4000 3500 536.9 919.0 1135.5 1075.9 1462.0 3088.8 50 1380.7 2048.5 2863.3 3907.4 60 3524.7 %Transmittance 70 2336.9 2692.4 3859.1 80 2524.9 120 3821.3 3758.1 90 3000 2500 2000 Wavenumbers (cm-1) Number of sample scans: 32 Number of background scans: 32 Resolution: 4.000 Sample gain: 8.0 Mirror velocity: 0.6329 Aperture: 100.00 59 1500 1000 500 Nhận xét: Quan sát phổ hồng ngoại ta nhận thấy: Ở nhiệt độ phản ứng 90oC: xuất rõ nét dải dao động có số - sóng 3418,5 cm-1là đặc trƣng dao động liên kết O-H, dải dao động có số sóng 1645,5 cm-1 đặc trƣng dao động C=O amide bậc dải dao động có số sóng 720,6 cm-1 đặc trƣng dao động O=C-N amide bậc Ở nhiệt độ phản ứng 100oC: không xuất liên kết O-H, liên kết - C=O có xuất nhƣng không rõ ràng, liên kết O=C-N xuất rõ Ở nhiệt độ phản ứng 110oC: xuất rõ nét liên kết C=O nhƣng ko - xuất liên kết O-H, có liên kết O=C-N Ở nhiệt độ phản ứng 120oC: xuất rõ nét liên kết C=O, liên kết O- - H xuất không rõ, liên kết O=C-N Ở nhiệt độ cao xuất dải dao động đặc trƣng cho liên kết O-H O=C-N DEA chƣa kịp phản ứng bị phân hủy, nên hỗn hợp xuất rõ liên kết C=N Từ kết đo phổ hồng ngoại, ta chọn nhiệt độ tối ƣu để tổng hợp chất nhũ hóa Sunamide DEA 90oC 3.2.3 Kết khảo sát ảnh hƣởng thời gian phản ứng Hình 15: Phổ hồng ngoại mẫu Sunamide DEA thời gian 4h M1: t = 4h -20 1644.3 2854.6 721.2 1123.7 1069.7 1271.7 1219.6 1463.0 1399.91377.4 3009.0 3467.7 3412.4 3369.3 2923.5 20 1552.4 1742.6 40 532.0 1173.2 2157.8 3828.5 %Transmittance 60 2340.3 3805.23770.0 80 914.7 100 -40 4000 3500 3000 2500 2000 Wavenumbers (cm-1) Number of sample scans: 32 Number of background scans: 32 Resolution: 4.000 Sample gain: 8.0 Mirror velocity: 0.6329 Aperture: 100.00 60 1500 1000 500 Hình 16: Phổ hồng ngoại mẫu Sunamide DEA thời gian 6h M2: t = 6h 90 1168.2 914.4 3734.9 3992.3 20 4000 3500 588.0 532.7 1645.5 3418.5 30 1463.5 1552.8 2924.5 40 2854.5 3008.2 1743.0 50 720.6 1376.6 60 1272.7 1217.3 %Transmittance 70 1068.0 80 2107.2 3831.8 90 3000 2500 2000 1500 1000 500 Wavenumbers (cm-1) Number of sample scans: 32 Number of background scans: 32 Resolution: 4.000 Sample gain: 8.0 Mirror velocity: 0.6329 Aperture: 100.00 Phổ hồng ngoại mẫu amid thời gian 10h: Hình 17: Phổ hồng ngoại mẫu Sunamide DEA thời gian 10h 100 M3: t = 10h 90 437.9 915.1 843.8 968.3 871.9 40 2162.8 50 -20 1271.1 1462.8 1400.0 1376.9 1549.0 1643.7 1742.8 2852.7 3009.0 3353.8 -10 2924.3 10 534.7 721.7 20 1070.9 1220.7 1173.1 30 3486.7 3467.6 3445.4 %Transmittance 60 3757.8 3921.1 3940.4 3871.4 70 2369.8 80 -30 4000 3500 3000 2500 2000 Wavenumbers (cm-1) Number of sample scans: 32 Number of background scans: 32 Resolution: 4.000 Sample gain: 8.0 Mirror velocity: 0.6329 Aperture: 100.00 61 1500 1000 500 Hình 18: Phổ hồng ngoại mẫu Sunamide DEA thời gian 16h 100 M4: t = 16h 1123.3 1070.9 1272.2 1462.9 1400.0 1377.1 1643.5 2854.3 3374.2 3009.2 3333.6 2927.8 10 1553.5 1742.6 20 721.6 1223.3 30 605.2 1173.4 40 -10 439.1 871.3 842.9 50 914.6 3916.0 %Transmittance 60 2158.4 70 2339.9 80 968.1 3945.6 3883.0 3858.1 90 -20 -30 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 Wavenumbers (cm-1) Number of sample scans: 32 Number of background scans: 32 Resolution: 4.000 Sample gain: 8.0 Mirror velocity: 0.6329 Aperture: 100.00 Nhận xét: - Trong thời gian phản ứng 4h: xuất rõ nét liên kết C=O, liên kết O-H không rõ nét, có xuất liên kết O=C-N - Trong thời gian phản ứng 6h: liên kết C=O, liên kết O-H liên kết O=C-N xuất rõ nét - Trong thời gian phản ứng 10h: liên kết C=O, O-H xuất nhƣng không rõ nét, liên kết C=O-N xuất rõ - Trong thời gian phản ứng 16h: liên kết C=O-N xuất rõ liên kết C=O O-H xuất nhƣng không rõ nét Trong thời gian đầu, liên kết O-H xuất không rõ nét, đến thời gian phản ứng 6h xuất rõ nhất, tiếp tục tăng thời gian phản ứng liên kết O-H lại xuất Do đó, ta chọn đƣợc thời gian phản ứng tối ƣu để tổng hợp chất nhũ hóa Sunamide DEA 6h Kết luận: Từ kết thực nghiệm ta chọn đƣợc điều kiện tối ƣu để tổng hợp chất nhũ hóa Sunamide DEA nhiệt độ 90oC phản ứng 6h 62 Hình 19: Sản phẩm Sunamide MEA Hình 20: Sản phẩm Sunamide DEA Một số tiêu sản phẩm Sunamide DEA đƣợc xác định phòng thí nghiệm Vilas 256 đƣợc đƣa bảng 3.5 Bảng 3.5 : Kết phân tích số tiêu sản phẩm Sunamide DEA Đơn vị TT Tên tiêu Phƣơng pháp 01 Độ nhớt động học 400C ASTM D445 - 06 cSt 263.35 02 Nhiệt độ đông đặc ASTM D97 – 05a +12 03 pH 1% nƣớc ASTM D1293 – 99 - 63 tính C Kết 10 3.3 KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ TÍNH NĂNG CHẤT NHŨ HÓA SUNAMIDE DEA 3.3.1 Kết xác định giá trị HLB chất nhũ hóa Sunamide DEA * Tỷ lệ tối ưu thành phần tổ hợp chất nhũ hóa Sunamide DEA-Tween 65 Bảng 3.6: Kết đánh giá độ bền dung dịch nhũ với tỷ lệ Sunamide DEA/Tween65 khác theo tiêu chuẩn MT76-83 Nồng độ Nồng độ Thời gian Tween 20 Sunamide DEA dung dịch (%kl) (%kl) nhũ tách 1% (giờ) 10 10 25 10 47 10 60 10 71 10 11 100 10 13 120 10 15 165 10 17 180 10 19 185 10 21 178 10 23 160 10 25 140 Từ kết đánh giá bảng 3.6, đồ thị biểu diễn mối quan hệ tỷ lệ thành phần tổ hợp chất nhũ hóa Sunamide DEA-Tween65 với tính ổn định dung dịch nhũ đƣợc đƣa hình 10 64 Hình 21 : Sự phụ thuộc độ bền nhũ vào tỷ lệ Sunamide DEA Thời gian tách 1% dung dich nhũ (h) (Nồng độ Tween 65 10% kl) Nồng độ Sunamide DEA (% kl) Nhận xét: Từ đồ thị ta thấy tổ hợp chất nhũ hóa có tác dụng nhũ hóa tốt tỷ lệ Sunamide DEA/Tween 65 1,9/1 nhƣ với tỷ lệ tổ hợp chất nhũ hóa có giá trị HLB trùng với RHLB dầu gốc SN70, theo công thức tính HLB hỗn hợp chất nhũ hóa ta có : HLBth = %Tween 65x HLBTween65 + %Sunamide DEA x HLBSunamide DEA = RHLBSN70 Thay số ta có : 1/(1,9+1) x 14,9 + 1,9/(1,9+1) x HLBSunamide DEA = 11,8 Vậy giá trị HLBSunamide DEA= 10,2 3.3.2 Kết xác định nồng độ tối ƣu tổ hợp chất nhũ hóa Ở phần xác định đƣợc tỷ lệ thành phần Sunamide/Tween65 tổ hợp chất nhũ hóa 1,9/1, xác định nồng độ (%kl) thích hợp tổ hợp chất nhũ hóa hỗn hợp dầu gốc + tổ hợp chất nhũ hóa 65 Bảng 3.7 Kết đánh giá độ bền nhũ phụ thuộc vào nồng độ tổ hợp chất nhũ hóa (Sunamide DEA-Tween65) hỗn hợp Dầu gốc + tổ hợp chất nhũ hóa Nồng độ tổ hợp chất nhũ hóa Thời gian tách Sunamdie DEA – Tween65 (%kl) 1% dung dịch nhũ (giờ) 11 11 18 13 37 15 54 17 72 19 90 21 112 23 145 25 171 27 185 29 195 31 197 33 200 35 202 Từ kết đánh giá bảng 3.7, đồ thị biểu diễn mối quan hệ nồng độ tổ hợp chất nhũ hóa Sunamide DEA-Tween65 với độ bền dung dịch nhũ đƣợc đƣa hình 11 66 Hình 22 : Sự phụ thuộc độ bền nhũ vào nồng độ tổ hợp chất nhũ hóa Thời gian dung dich nhũ tách 1% (h) Sunamide DEA-Tween 65 Nồng độ tổ hợp Sunamide DEA – Tween 65(% kl) Nhận xét: Theo tiêu chuẩn MT76-83 quy định dung dịch nhũ thủy lực 5% nƣớc nhiệt độ phòng (10-350C) sau 168h không đƣợc tách 1% thể tích nhƣ dầu nhũ thủy lực cho dung dịch nhũ 5% nƣớc có thời gian tách nhũ 1% sau 168h (1 tuần) nhũ đạt yêu cầu tính bền nhũ theo tiêu chuẩn Kết đánh giá cho thấy nồng độ tổ hợp chất nhũ hóa Sunamide DEA-Tween65 từ 25% trở lên thời gian dung dịch nhũ tách 1% lớn 168h Vì nồng độ thích hợp tổ hợp chất nhũ hóa Sunamide – Tween 65 hỗn hợp Dầu gốc + tổ hợp chất nhũ hóa 25% - 29% 67 3.3.3 Kết khảo sát ảnh hƣởng độ cứng nƣớc Sau xác định đƣợc tỷ lệ tối ƣu nồng độ tối ƣu tổ hợp chất nhũ hóa Sunamide DEA - Tween 65 Hỗn hợp Dầu gốc+tổ hợp chất nhũ hóa đƣợc khảo sát gồm : + Dầu gốc SN70 chiếm 75%, tổ hợp chất nhũ hóa tỷ lệ Sunamide DEA/Tween65 1,9/1 chiếm 25% khối lƣợng, hỗn hợp đặt tên TLG + Dầu gốc SN70 chiếm 45% + tổ hợp chất nhũ hóa TP (tổ hợp chất nhũ hóa sử dụng xí nghiệp Dầu nhờn, đƣợc nhập từ nhà sản xuất nƣớc) chiếm 55%, hỗn hợp đặt tên TL Bảng 3.8 : Kết đánh giá độ bền nhũ hỗn hợp TLG TL loại nƣớc cứng khác Dung dịch nhũ Thời gian tách Dung dịch nhũ Thời gian tách 1% dung dịch nhũ 1% dung dịch nhũ (giờ) (giờ) TLG 5.5 172 TL 5.5 192 TLG 5.10 171 TL 5.10 180 TLG 5.15 170 TL 5.15 25 TLG 5.20 167 TL 5.20 TLG 5.25 166 TL 5.25 Ghi Từ kết đánh giá bảng 3.8, biểu đồ biểu diễn độ ổn định dung dịch nhũ khảo sát đƣợc đƣa hình 12 68 Thời gian dung dịch nhũ tách 1% (h) TLG5.5 TL5.5 TLG5.10 TL5.10 TLG5.15 TL5.15 TLG5.20 TL5.20 TLG5.25 TL5.25 Hình 23 : Biểu đồ biểu diễn độ ổn định dung dịch nhũ với nƣớc có độ cứng khác Nhận xét : Từ kết biểu đồ cho thấy độ bền dung dịch nhũ hỗn hợp TLG thay đổi theo nƣớc cứng, coi không bị ảnh hƣởng nƣớc cứng, điều tổ hợp chất nhũ hóa sử dụng dạng không ion Trong dung dịch nhũ hỗn hợp TL bền nƣớc cứng cấp 5, cấp 10 nhiên nƣớc cứng có cấp độ 15 trở lên độ bền nhũ giảm nhanh, chí quan sát đƣợc dung dịch tách rõ rệt vừa khuấy xong với nƣớc cứng 25, điều tổ hợp chất nhũ hóa TP chất nhũ hóa ion (cation anion) 69 KẾT LUẬN Luận văn nghiên cứu chế tạo phòng thí nghiệm chất nhũ hóa dạng alkanolamide đặt tên Sunamide DEA từ dầu hƣớng dƣơng tinh chế qua giai đoạn cụ thể nhƣ sau : a Giai đoạn : Tổng hợp Metyl este - Xúc tác sử dụng KOH - Tỷ lệ xúc tác/nguyên liệu 0,2 - Thời gian phản ứng 60 phút, tốc độ khuấy 200 vòng/phút - Nhiệt độ phản ứng 700C b Giai đoạn : Tổng hợp Sunamide DEA - Tỷ lệ mol DEA/Metyl este 1/1 - Nhiệt độ phản ứng 900C - Thời gian phản ứng 6h, tốc độ khuấy 200 vòng/phút - Xúc tác sử dụng CH3OK Đã xác định đƣợc : - Giá trị HLB của chất nhũ hóa Sunamide DEA 10,2 - Tỷ lệ thành phần tổ hợp chất nhũ hóa Sunamide DEA - Tween 65 thích hợp để nhũ hóa dầu gốc SN70 1,9/1 Chất nhũ hóa Sunamide DEA pha chế với chất nhũ hóa không ion Tween 65 với tổng nồng độ hai chất 25% (kl) dầu gốc SN70 hòa nƣớc tạo thành dung dịch nhũ có độ bền đạt theo tiêu chuẩn MT76-83 không bị ảnh hƣởng nƣớc cứng, hoàn toàn dùng Sunamide DEA tổng hợp đƣợc làm hợp phần chất nhũ hóa để sản xuất dầu nhũ thủy lực 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO http://www.vinacomin.vn/vi/news/ Tap-chi-Than-Khoang-san-Viet-Nam/ Cogioi-hoa-giai-phap-chien-luoc-cua-nganh-Than-288.html Phan Tử Bằng(1997), Giáo trình hóa lý, Nhà xuất Giao thông vận tải, Hà Nội Công ty Vật tƣ vận tải xếp dỡ (12/2010), Báo cáo tổng kết tình hình sản xuất tiêu thụ dầu nhờn năm 2010 phương hướng 2011, Quảng Ninh Lê Văn Hiếu (2011), Bài giảng phương pháp hóa lý phân tích cấu trúc, ĐHBKHà Nội Đinh Thị Ngọ, Nguyễn Khánh Diệu Hồng (2008), Nhiên liệu trình xử lý hóa dầu, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật , Hà Nội Atlas Chemical Industries Inc, The ATLAS HLB System-A Time Saving Guide to EmulsiJer Selection, Wilmington, DE Anon., “Water-Based Fluids in Hydraulic Applications,” Industrial Lubrication Tribology, 1996, 48(4) Anon., “Fire Resistant Hydraulic Fluids,” Lubrication, 1962, 48( 11) ASTM D97-05a, Standard Test Method for Pour Point of Petroleum Products, American Society for Testing and Materials, West Conshocken, PA 10 ASTM D445-06, Standard Test Method for Kinematic Viscosity of Transparent and Opaque Liquids (and Calculation of Dynamic Viscosity), American Society for Testing and Materials, West Conshocken, PA 11 ASTM D1298-99, Standard Test Method for Density, Relative Density, or API Gravity of Crude Petroleum and Liquid Petroleum Products by Hydrometer Method, American Society for Testing and Materials, West Conshocken, PA 12 Bizzari (2002), Fatty alkanolamides, CEH data summary, Chemical Economics Handbook, SRI International,Menlo Park, CA 13 A P Bell (1990), “Fire Resistant Hydraulic Fluids of Invert Emulsion type in Use in the Mining Industry”, The Institute of Materials Minerals and Mining, London 71 14 British Coal Corp (1981), Emulsifying Oils for Dilute Emulsions for Hydraulic Purposes, N.B.C Specijication 463/1981, , British Coal Corporation, London 15 G H A Clowes (1916), “Protoplasmic Equilibrium,” Journal Phys Chem, No20 16 Farris (1979), Methyl esters in the fatty acid industry, J Am Oil Chem Soc, No56 17 R J Foitl, “Formation and Evaluation of Fire-Resistant Hydraulic Fluids,” Iron Steel Eng, 1964, July 18 Griffin, William C (1949), "Classification of Surface-Active Agents by HLB”, Journal of the Society of Cosmetic Chemists, March 19 W I Higuchi (1962), Journal Pharm Sci, No51, p 459 20 E C Hill (1967), “Degradation of Oil Emulsions,” Engineering, June 21 International Standard ISO 6743/4 (1982), Lubricants, Industrial Oils and Related Products (Class L)-Classification-Part 4: Family H (Hydraulic Systems) 22 J Lucassen (1981), Anionic Surfactants, Marcel Dekker, New York, 23 Milton J Rosen (2004), Surfactants and Interfacial Phenomena, Third Edition John Wiley & Sons Inc Hoboken, New Jersey 24 Modler, R.F., Muller, S., and Ishikawa (2006), Surfactants, SRI Consulting, Specialty Chemical Update Program 25 E D Pell and R T Holtzmann (1974), “Hydraulic Fluid Emulsions”, Emulsions and Emulsion Technology-Part ZZ, K J Lissant, ed, Marcel Dekker, New York 27 J.Reichel (1996), “Standardization Activities for Testing of Fire Resistance”, Fire Resistance of Industrial Fluids ASTM STP 1284, American Society for Testing and Materials, West Conshocken, PA 28 K Shinoda and H Kunieda (1977), “How to Formulate Microemulsions with Less Surfactant”, Microemulsions-Theory and Practice, M L Prince, ed, AcademicPress, New York 72 29 Tharwat F Tadros (2009), Emulsion Science and Technology, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co KGaA 30 Tharwat F Tadros (2005), Applied Surfactants, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co KGaA 31 Jungerman, E and Tabor (1967), Nonionic Surfactants, Schick, M (Ed.), Surfactant Science Series Vol 1, Marcel Dekker, New York 32 US patent 2844609 33 H A Spikes (1987), “Wear and Fatigue Problems in Connection with WaterBased Hydraulic Fluids” , Journal of Synthetic Lubrication, Volume 34 MT76-83 液压支架用乳化油 73 [...]... tổng hợp chất nhũ hóa alkanolamide với nguyên liệu dầu hƣớng dƣơng Đánh giá chất lƣợng chất nhũ hóa tổng hợp đƣợc tại phòng thí nghiệm 4 Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu tổng hợp chất nhũ hóa alkanolamide từ dầu hƣớng dƣơng và các ancolamin - Đánh giá chất lƣợng chất nhũ hóa (khả năng tạo nhũ, độ bền nhũ, nồng độ tối ƣu của chất nhũ hóa ) theo tiêu chuẩn MT76-83 (Trung Quốc) áp dụng cho dầu nhũ thủy lực. .. dung dịch nhũ thủy lực Phƣơng thức đáp ứng Tính năng yêu cầu Tính ổn định nhũ Tính chất hóa học của chất nhũ hóa Tính bôi trơn Độ nhớt >1 mm2 Tính bền trƣợt Tính chất hóa học của chất nhũ hóa - polyme Chống ăn mòn Dùng phụ gia ức chế ăn mòn Chống mài mòn Tính chất hóa học của dầu gốc, chất nhũ hóa, phụ gia chống mài mòn… Tính tƣơng hợp với cao su Tính chất hóa học của chất nhũ hóa Chống tạo bọt Dùng phụ... nhũ hóa không ion Nhũ thuận (dầu trong nƣớc – O/W) Chất nhũ hóa ion (Cation, anion) Nhũ nghịch (nƣớc trong dầu – W/O) Chất nhũ hóa hỗn hợp Vi nhũ – Nhũ Micro (microemulsions) polymer không ion Nhũ thƣờng- Nhũ macro (macroemulsions) Polyelectrolytes… Nhũ mini (miniemulsions) Nhũ hỗn hợp Nhũ tƣơng dùng trong hệ thống thủy lực trong khai thác than thƣờng đƣợc phân theo cấu trúc của hệ nhũ đặc biệt là phân... thành ƣa dầu, tạo ra sự phân tán bền nƣớc trong dầu (nhũ nghịch) 1.2.1.2 Phân loại nhũ tương Nhũ tƣơng có thể đƣợc phân loại theo bản chất của chất nhũ hóa, theo cấu trúc của hệ nhũ tƣơng Theo tính chất của chất nhũ hóa và theo cấu trúc của hệ nhũ tƣơng theo bảng dƣới Bảng 1.4: Phân loại nhũ tƣơng [29] Các dạng nhũ Các dạng nhũ theo bản chất của chất nhũ hóa theo cấu trúc của hệ nhũ tƣơng Chất nhũ hóa không... nhau là một trong số các dạng chất lỏng thủy lực chống cháy đƣợc sử dụng phổ biến nhất trong ngành công nghiệp khai thác than Ngoài ngành công nghiệp khai thác than , một số ngành công nghiệp khác cũng có sử dụng dầu nhũ thủy lực nhƣ: đúc khối kim loại, ép phun nhựa, cán thép … 12 1.1.2 Phân loại chất lỏng thủy lực Dầu nhũ thủy lực là một phần trong sự phân loại ISO cho chất lỏng thủy lực, bao gồm... nhƣ một nhũ tƣơng cần có thành phần thứ 3 thêm vào để làm bền hệ phân tán Thành phần thứ 3 này đƣợc gọi là chất nhũ hóa, chúng là các chất hoạt động bề mặt Do vậy nghiên cứu về chất nhũ hóa sẽ tƣơng tự nghiên cứu về chất hoạt động bề mặt Các chất nhũ hóa cần thiết thƣờng không phải là chất nhũ hóa đơn lẻ, trong thực tế các chất nhũ hóa hiệu quả nhất thƣờng là hỗn hợp của hai hay nhiều chất nhũ hóa khác... thể hiện mối tƣơng quan về ái lực hút của chất nhũ hóa đồng thời giữa pha nƣớc và pha dầu Các chất nhũ hóa có thể tan hay có ái lực với pha dầu có giá trị HLB thấp, các chất nhũ hóa có thể tan hay có ái lực với pha nƣớc có giá trị HLB cao Khi giá trị HLB < 9.0 thì điều đó chỉ ra rằng chất nhũ hóa có tính chất ƣa dầu, chất nhũ hóa ƣa nƣớc có HLB >11.0, chất nhũ hóa có HLB trong khoảng 9-11 đƣợc coi là... của chất lỏng thủy lực đƣợc tạo ra bằng một trong 2 phƣơng pháp: Phƣơng pháp thứ nhất là trong cấu trúc phân tử của chất lỏng sẽ có các chất lỏng nhƣ este phosphate (chống cháy) Phƣơng pháp thứ 2 phổ biến là tính chống cháy của chất lỏng thủy lực đƣợc tạo ra bằng cách dùng nƣớc làm hợp phần trong chất lỏng thủy lực Nƣớc có thể đƣợc nhũ hoá trong dầu (nƣớc trong dầu hoặc w/o) hoặc dầu có thể đƣợc nhũ. .. thích cho hiện tƣợng đảo nhũ 1.3 ALKANOLAMIDE 1.3.1 Chất nhũ hóa không ion và chất nhũ hóa alkanolamide 1.3.1.1 Chất nhũ hóa không ion Chất nhũ hóa không ion nói chung đã đƣợc sử dụng mạnh mẽ và có khả năng dần thay thế chất nhũ hóa anion (biểu đồ 1) Chúng đƣợc ứng dụng rộng rãi trong dân sự, công nghiệp …do khả năng chịu nƣớc cứng, ít tạo bọt Chúng có thể dùng kết hợp với các loại chất nhũ hóa anion... doanh nghiệp ngoài ngành trong nƣớc, đồng thời tạo sự linh hoạt và tự chủ trong việc kiểm soát chất lƣợng sản phẩm, bán thành phẩm 3 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu của đề tài Đối tượng nghiên cứu - Chất nhũ hóa không ion dạng alkanolamide tổng hợp từ dầu thực vật tinh chế và các loại ancol amine: Mono Ethanol Amin (MEA), Di Ethanol Amin (DEA) Phạm vi nghiên cứu - Tổng hợp chất nhũ hóa alkanolamide tại