Khóa luận: Quá trình xử lý hơi dung môi hữu cơ (Benzen và Toluen)

Chia sẻ chuyên mục Đề tài Khóa luận: Quá trình xử lý hơi dung môi hữu cơ (Benzen và Toluen) hay nhất năm 2022 cho các bạn học viên ngành đang làm khóa luận tham khảo nhé. Với những bạn chuẩn bị làm bài khóa luận tốt nghiệp thì rất khó để có thể tìm hiểu được một đề tài hay, đặc biệt là các bạn học viên đang chuẩn bị bước vào thời gian lựa chọn đề tài làm khóa luận thì với đề tài Khóa luận: Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến quá trình xử lý hơi dung môi hữu cơ (Benzen và Toluen) bằng dung dịch hoạt động bề mặt dưới đây chắc hẳn sẽ cho các bạn cái nhìn tổng quát hơn về đề tài này.

LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay nước ta đang tiến hành công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, hòa nhập cùng với sự phát triển văn minh của nhân loại. Các khu công nghiệp thì ngày càng gia tăng do sự đầu tư đến từ nước ngoài vào thị trường Việt Nam. Nhưng kèm theo sự phát triển nhanh chóng đó là cả một vấn đề liên quan to lớn và mậtt thiết đến ô nhiễm môi trường ngày càng gia tăng nghiêm trọng không có kiểm soát hoặc là kiểm soát quá lỏng lẻo. Nếu muốn đất nước được phát triển thì song song với việc phát triển kinh tế phải luôn đi cùng với một môi trường trong sạch, lành mạnh. Khóa luận: Quá trình xử lý hơi dung môi hữu cơ (Benzen và Toluen)

Trong quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa, cùng với sự phát triển kinh tế – xã hội, các ngành sản xuất kinh doanh, dịch vụ các đô thị ngày càng có nhiều nhà máy, khu công nghiệp tập trung được xây dựng và đưa vào hoạt động tạo ra khả năng lớn sản xuất với quy mô lớn tuy nhiên điều đó lại gây ảnh hưởng không nhỏ tới môi trường và trong đó môi trường không khí bị ô nhiễm khá nghiêm trọng đang dần gây ảnh hưởng lớn tới sức khỏe của cả cộng đồng. Trong đó, khí hơi dung môi ngày càng được thải ra nhiều hơn do sự phát triển mạnh của nền công nghiệp hóa chất. Những khí hơi dung môi này gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường và sức khỏe con người

Tuy nhiên việc nghiên cứu tìm ra phương pháp hấp thụ dung môi hữu cơ còn nhiều vấn đề phải xem xét vì biện pháp xử lý hầu như chưa có hiệu quả cao và số liệu cụ thể. Để góp phần vào lĩnh vực này em đã tiến hành nghiên cứu bướcđầu đề tài : “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến quá trình xử lý hơi dung môi hữu cơ (Benzen, Toluen) bằng dung dịch hoạt động bề mặt”

CÓ THỂ BẠN QUAN TÂM ĐẾN DỊCH VỤ: 

===>>> Dịch Vụ Khóa Luận Tốt Nghiệp Ngành Kỹ Thuật Môi Trường

CHƯƠNG I.TỔNG QUAN

1.1. NHŨ TƯƠNG Khóa luận: Quá trình xử lý hơi dung môi hữu cơ (Benzen và Toluen)

1.1.1. Khái niệm 

Nhũ tương là một hệ phân tán cao của hai hay nhiều chất lỏng không tan hoặc ít tan vào nhau, một trong hai có mặt dưới dạng những giọt nhỏ của pha bị phân tán, pha còn lại dưới dạng liên tục. Trong hầu hết thực phẩm, các giọt nhỏ có đường kính 0.1 – 100µm

1.1.2. Phân loại nhũ tương 

• Theo kiểu nhũ tương
• Nhũ tương kiểu D/N: pha phân tán là pha dầu và môi trường phân tán là pha nước.
• Nhũ tương kiểu N/D: pha phân tán là pha nước và môi trường phân tán là pha dầu.
• Nhũ tương kép N/D/N: pha phân tán là một nhũ tương N/D và môi trường phân tán là nước.
• Để nhận biết kiểu nhũ tương, có thể xác định bằng các phương pháp:

Pha loãng: lấy một giọt nước cất vào một lượng nhỏ nhũ tương dựng trên một lam kính. Nếu thấy giọt nước khuếch tán nhanh chóng vào khối nhũ tương và nhũ tương vẫn giữ nguyên tính đồng nhất thì nhũ tương đem thử là kiểu nhũ tương D/N. Nếu giọt nước vẫn đọng thành khối riêng trên bề mặt của nhũ tương thì đó là nhũ tương kiểu N/D.

Nhuộm màu: chất màu được sử dụng tan trong pha nào của nhũ tương pha đó sẽ có màu, pha thứ hai sẽ hoàn toàn không màu. Trên nguyên tắc này có thể dùng các chất màu tan trong nước hoặc trong dầu pha vào nhũ tương rồi quan sát trên kính hiển vi để xác định kiểu nhũ tương. Khóa luận: Quá trình xử lý hơi dung môi hữu cơ (Benzen và Toluen)

Đo độ dẫn điện: dựa trên nguyên tắc pha nước của nhũ tương (đặc biệt là khi có các chất điện ly) dẫn điện, còn pha dầu không dẫn điện. Nhũ tương cho dòng điện chạy qua thì môi trường phân tán của nhũ tương là nước.

Theo nguồn gốc

Nhũ tương thiên nhiên: gồm các sản phẩm có sẵn trong thiên nhiên dưới dạng nhũ tương (sữa, lòng đỏ trứng) và các nhũ tương chế từ các hạt có dầu như hạnh nhân, lạc, bí…

Nhũ tương nhân tạo: là các nhũ tương được điều chế bằng cách dùng chất nhũ hóa thích hợp để phối hợp hai pha dầu và nước thành nhũ tương.

Theo nồng độ pha phân tán

Nhũ tương loãng: gồm những nhũ tương có nồng độ pha phân tán < 2%.

Nhũ tương đặc: gồm những nhũ tương có nồng độ pha phân tán > 2%. Đa số các nhũ tương thuốc là nhũ tương đặc có nồng độ pha phân tán 10 – 50%.

Về lý thuyết, pha phân tán có thể chiếm tỷ lệ lên đến 74% thể tích đối với nhũ tương D/N nếu chọn được chất nhũ hóa thích hợp.

Theo kích thước pha phân tán

Vi nhũ tương: có kích thước các tiểu phân phân tán nhỏ gần bằng tiêu phân keo (khoảng 10 – 100 nm) nên nhìn bề ngoài, vi nhũ tương trong suốt hay trong mờ.

Nhũ tương mịn: có các tiểu phân pha phân tán cỡ 0,5 – 1 µm.

Nhũ tương thô: có các tiểu phân có kích thước từ vài micromet trở lên.

1.1.3. Tính chất 

Hệ nhũ tương là hệ không bền nhiệt động.

Sự nổi lên hoặc lắng xuống của các giọt dưới ảnh hưởng của trong lực, khối lượng riêng của giọt nào nặng hơn sẽ có xu hướng chìm.

Sự kết tụ của các giọt giam đột ngột các điện tích nên kéo theo làm giảm các lực đẩy tỉnh điện giữa các giọt, thường xảy ra khi thay đổi pH và lực ion. Sự kết tụ làm tăng kích thước bên ngoài của các giọt do dó làm tăng tốc độ phân lớp.

Sự hợp giọt một cách tự phát sẽ làm tăng dần kích thước các giọt và cuối cùng dẫn đến phân chia thành hai lớp ngăn cách nhau bằng bề mặt phân chia phẳng, điện tích lúc này sẽ cực tiểu.

Sự xa lắng, sự kết tụ và các va chạm do chuyển động Brown hoặc chuyển động khuấy khác sẽ làm cho các giọt gần lại nhau.

1.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành và bền vững của nhũ tương Khóa luận: Quá trình xử lý hơi dung môi hữu cơ (Benzen và Toluen)

• Sự lên bông: sự liên kết yếu giữa các giọt chất lỏng pha phân tán nhưng vẫn ngăn cách nhau bởi một lớp mỏng của pha liên tục, nhũ tương có thể trở về trạng thái phân tán đều khi lắc. Sự lên bông có thể khơi mào cho sự kết dính.
• Sự nổi kem hay sự lắng cặn: các giọt của pha phân tán hay khối kết bông bị tách ra dưới ảnh hưởng của trọng lực tạo thành một lớp nhũ tương có nồng độ đậm đặc ở phía trên (sự nổi kem) hoặc phía dưới (sự lắng cặn).
• Sự kết dính: các giọt của pha phân tán kết dính thành giọt có kích thước lớn hơn giọt ban đầu và nếu tiếp tục sẽ dẫn đến sự tách pha. Nếu có sự kết dính, nhũ tương bị phá vỡ hoàn toàn và không hồi phục được.
• Ngoài các hiện tượng trên còn có hiện tượng đảo pha. Nguyên nhân của hiện tượng đảo pha thường là do sự tương tác của các thành phần trong công thức làm phá vỡ hoặc thay đổi tính chất của chất nhũ hóa.
• Hệ thức Stokes dùng để tính vận tốc tách ra của các tiểu phân phân tán, cho phép xác định một số yếu tố ảnh hưởng đến sự bền vững của nhũ tương.

Trong đó:

• Vận tốc tách ra của các tiểu phân pha phân tán (cm/s).
• Bán kính của các giọt chất lỏng (cm).

d₁ – d₂: hiệu số tỷ trọng giữa hai pha.

η: độ nhớt của môi trường phân tán.

g: gia tốc trọng trường (980 cm/s).

• Sự quan trọng của gia tốc trọng trường được ứng dụng trong việc theo dõi nhanh độ ổn định của nhũ tương bằng phương pháp ly tâm để gia tốc sự tách lớp.
• Nhũ tương càng bền khi vận tốc tách lớp càng nhỏ.
• Ảnh hưởng do chênh lệch tỷ trọng của 2 pha: nhũ tương càng bền khi sự chênh lệch tỷ trọng giữa 2 pha càng nhỏ.
• Ảnh hưởng do kích thước tiểu phân của pha phân tán:

Nhũ tương bền khi kích thước tiểu phân của pha phân tán nhỏ. Khi tiểu phân có kích thước lớn, vận tốc tách lớp xảy ra nhanh hơn dẫn đến hiện tượng lắng cặn (lắng xuống đáy) hay hiện tượng kết bông, hai hiện tượng trên có thể khơi mào cho sự tách pha dễ dàng hơn.

Trong điều chế pha nội được phân tán bằng tác dụng của lực cơ học. Lực phân tán lớn tác động trong thời gian thích hợp làm cho kích thước tiểu phân pha nội càng nhỏ và đồng đều. Tuy nhiên, sức căng liên bề mặt giữa 2 pha lớn cũng cản trở quá trình phân tán.

Ảnh hưởng do độ nhớt của môi trường phân tán: Khóa luận: Quá trình xử lý hơi dung môi hữu cơ (Benzen và Toluen)

Nhũ tương càng bền khi độ nhớt của môi trường phân tán càng lớn. Độ nhớt lớn làm cho sự chuyển động của tiểu phân pha phân tán giảm xuống, sự va chạm giữa các tiểu phân và sự kết hợp thành giọt lớn hơn sẽ được giảm thiểu, điều này giải thích các nhũ tương lỏng kém bền hơn các dạng thuốc mỡ, đạn, trứng có thể chất đặc sệt kiểu nhũ tương.

Để làm tăng độ nhớt của pha ngoại khi pha chế các nhũ tương D/N thường sử dụng các chất làm tăng độ nhớt như siro, glycerin, PEG, các gôm, thạch, dẫn chất, cellulose, các chất rắn dạng hạt rất nhỏ như bentonit…Đối với nhũ tương N/D dùng các xà phòng stearat kim loại…vừa làm chất nhũ hóa làm tăng độ nhớt của pha ngoại.

Ảnh hưởng của sức căng liên bề mặt giữa 2 pha lỏng không đồng tan:

Khi phân tán để phân chia một pha lỏng thành các tiểu phân có kích thước nhỏ trong môi trường không đồng tan làm cho diện tích bề mặt tiếp xúc giữa 2 pha tăng lên, năng lượng tự do bề mặt của hệ thống cũng tăng tương ứng theo.

e=d.S

Trong đó:

e: năng lượng bề mặt tự do (N.m).

d: Sức căng liên bề mặt (N/m).

S: diện tích liên bề mặt (m²).

Sự tăng năng lượng tự do bề mặt làm tăng tính bất ổn định về mặt động học của hệ phân tán. Để đạt được trạng thái bền hệ cần có năng lượng tự do tối thiểu do đó cân bằng của hệ sẽ đạt được khi e=0. Theo phương trình trên điều này có thể đạt được bằng cách giảm sức căng liên bề mặt (d) hoặc giảm diện tích tiếp xúc bề mặt (S). Để giảm diện tích bề mặt, các giọt có khuynh hướng co lại thành hình cầu và khi gần nhau, các giọt chất lỏng có khuynh hướng kết tụ lại để giảm diện tích bề mặt trong khi sức căng bề mặt không thay đổi. Sự kết tụ sẽ tiếp tục xảy ra cho đến khi diện tích tiếp xúc bề mặt giữa 2 pha thu lại như ban đầu, dẫn đến sự tách pha hoàn toàn.

Vì vậy để nhũ tương được bền vững ở mức độ phân tán đạt được, phải làm giảm sức căng bề mặt tiếp xúc giữa 2 pha bằng tác dụng của các chất nhũ hóa.

Ảnh hưởng do tỉ lệ của pha phân tán:

Nhũ tương càng bền khi nồng độ của pha phân tán càng nhỏ. Ví dụ nhũ tương điều chế với 0,2 ml dầu trong 1000 ml nước sẽ bền hơn nhũ tương điều chế với 2 ml dầu trong 1000 ml nước.

Trong thực tế, các nhũ tương thuốc là nhũ tương đặc, tỷ lệ pha phân tán chiếm từ 2 – 50% nên khi điều chế phải có chất nhũ hóa thích hợp.

• Ảnh hưởng của chuyển động Brown: chyển động Brown là kết quả lực đẩy của các phân tử môi trường phân tán trên những tiểu phân của pha phân tán. Chuyển động này làm thay đổi hướng chuyển động bình thường các tiểu phân (quá trình xích lại gần nhau của các tiểu phân để đạt tới cân bằng) làm các tiểu phân này rời xa những vị trí tự nhiên trong cân bằng, chống lại khuynh hướng kết hợp lại, do đó giúp nhũ tương ổn định hơn.
• Ảnh hưởng của chất nhũ hóa: chất nhũ hóa vừa giúp phân tán để tạo thành nhũ tương ở giai đoạn bào chế, vừa giúp cho nhũ tương ổn định trong suốt quá trình bảo quản.
• Ảnh hưởng do thời gian phân tán và cường độ của lực gây phân tán:

Cần xác định thời gian tối ưu cho quá trình nhũ hóa (thường nằm trong khoảng 1-5 phút).

Trong điều kiện bình thường, kích thước các tiểu phân phân tán giảm đi rất nhanh trong những giây ban đầu và dần đạt đến giá trị tới hạn sau 1 – 5 phút. Trong giai đoạn này, sự phân tán chiếm ưu thế, sau đó là giai đoạn cân bằng giữa quá trình phân tán và quá trình ngưng tụ. Nếu vượt quá thời gian tối ưu thì sự tiêu hao năng lượng không cần thiết và chất lượng nhũ tương cũng không tốt hơn.

Cường độ lực gây phân tán càng lớn thì nhũ tương càng dễ hình thành trong thời gian ngắn.

Ảnh hưởng của nhiệt độ, pH và các chất điện giải:

Trong quá trình điều chế nhũ tương, cần kiểm soát nhiệt độ hỗn hợp một cách thích hợp vì nhiệt độ tăng làm giảm sức căng liên bề mặt và độ nhớt tạo điều kiện cho sự nhũ hóa nhanh hơn và dễ hơn. Nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp sẽ đưa đến sự ngưng tụ các tiểu phân làm giảm chất lượng của nhũ tương.

Mỗi chất nhũ hóa ổn định trong một khoảng pH thích hợp, do đó cần chú ý đến pH của chế phẩm hoặc thay đổi chất nhũ hóa.

Các chất điện giải nồng độ cao có thể làm tách lớp nhũ tương trong khi điều chế hay trong thời gian bảo quản.

1.1.5. Điều chế nhũ tương Khóa luận: Quá trình xử lý hơi dung môi hữu cơ (Benzen và Toluen)

Để điều chế một nhũ tương đạt yêu cầu, cần lưu ý:

• Thiết bị và gây lực phân tán phải phù hợp với phương pháp điều chế nhũ tương.
• Điều chế ở nhiệt độ thích hợp. Trong trường hợp cần đun nóng chảy pha dầu để hòa tan các chất trong dầu thì phải đun nóng pha nước ở nhiệt độ cao hơn pha dầu từ 3 – 5⁰C.

Nhũ tương có thể được điều chế theo các phương pháp sau:

a. Thêm pha nội vào pha ngoại (phương pháp keo ướt)

• Là phương pháp thích hợp nhất thường áp dụng ở quy mô công nghiệp để điều chế nhũ tương.
• Nguyên tắc: Chất nhũ hóa được hòa tan trong lượng lớn pha ngoại, sau đó thêm từ từ pha nội vào, vừa phân tán đến khi hết pha nội và tiếp tục phân tán cho đến khi nhũ tương đạt yêu cầu.
• Thiết bị gây phân tán: Là máy khuấy chân vịt, máy khuấy cánh quạt…Trong nhiều trường hợp, máy khuấy hay máy trộn chỉ cho nhũ tương thô, kích thước của pha nội không đồng đều. Vì vậy, phải cho nhũ tương thô qua máy làm mịn và làm đồng nhất như máy xay keo, máy làm mịn ở áp suất cao hay có khe hẹp (máy đồng nhất hóa).

Ví dụ: Khi điều chế nhũ tương (D/N), các chất tan trong nước được hòa tan vào nước, các chất trong dầu được phối hợp từng lượng nhỏ vào pha nước kèm theo lực phân tán thích hợp. Đôi khi, để quá trình phân tán tốt, không được dùng tất cả nước để trộn với chất nhũ hóa. Sau khi nhũ tương đã chứa dầu hình thành mới thêm lượng nước còn lại vào.

Điều chế: cho gelatin và acid tartric vào khoảng 300 ml nước, để yên vài phút, đun nóng đến khi gelatin hòa tan hoàn toàn, sau đó nâng nhiệt độ hỗn hợp đến 98⁰C và duy trì nhiệt độ này trong khoảng 20 phút. Để nguội đến 50⁰C thêm chất tạo mùi, cồn và nước để điều chỉnh đến 500 ml. Thêm dầu, phân tán thành nhũ tương đồng nhất. Điều chỉnh thể tích, có thể chuyển qua máy đồng nhất hóa hoặc máy xay keo để xử lý cho đến khi đạt yêu cầu.

b. Thêm pha ngoại vào pha nội (phương pháp keo khô)

• Phương pháp này thích hợp để điều chế một lượng nhỏ tương bằng cối chày.
• Nguyên tắc: Chất nhũ hóa ở dạng bột mịn được trộn với toàn bộ tướng nội, thêm một lượng tướng ngoại vừa đủ và phân tán mạnh để tạo nhũ tương đậm đặc. Thêm từ từ tướng ngoại còn lại vào và hoàn chỉnh nhũ tương.
• Phương pháp này áp dụng thuận lợi để điều chế nhũ tương D/N trong trường hợp chất nhũ hóa thân nước là gôm arabic, adragant, hoặc methyl cellulose. Chất nhũ hóa được trộn với dầu tạo một hệ phân tán nhưng không gây thấm ướt. Thêm nước vào và phân tán thành nhũ tương đậm đặc D/N.
• Kỹ thuật keo khô là một phương pháp nhanh để điều chế một lượng nhỏ nhũ tương D/N với chất nhũ hóa là gôm arabic. Tỷ lệ 4 dầu, 2 nước và 1 gôm là tỷ lệ để phân tán pha dầu thành những giọt bằng cối chày. Tuy nhiên tỷ lệ này có thể được điều chỉnh sao cho có một nhũ tương tốt, ví dụ tinh dầu, dầu parafin, dầu hạt lanh có thể áp dụng tỷ lệ 3:2:1 hoặc 2:2:1 sau đó, nhũ tương được pha loãng và phân tán trong nước đến nồng độ xác định.
• Nếu có sự phối hợp của nhiều loại dầu, lượng gôm tính được tính riêng cho từng loại và cộng lại.

Điều chế: Trộn đều dầu khoáng và gôm arabic trong cối khô, thêm 250 ml nước và đánh nhanh (một chiều) cho đến khi thu được nhũ tương đậm đặc. Thêm từ từ từng lượng nhỏ, vừ thêm vừa khuấy, một hỗn hợp gồm siro, 50ml nước và cồn vanilin vào. Thêm nước để điều chỉnh thể tích. Trộn đều hoặc chuyển qua máy đồng hóa.

Trộn lẫn 2 pha sau khi đun nóng:

• Phương pháp này áp dụng trong hai trường hợp: trong công thức có sáp hoặc các chất cần thiết đun chảy.
• Nguyên tắc: Thành phần thân dầu, dầu và sáp được đun chảy thành hỗn hợp đồng nhất thành phần tan trong nước được hòa tan và đun nóng ở nhiệt độ cao hơn một ít so với pha dầu (3 – 5^oC). Trộn đều 2 pha và phân tán cho đến khi nguội.
• Để thuận tiện, nhưng không bắt buộc, pha nước được đổ vào pha dầu.
• Phương pháp này thường dùng điều chế nhũ tương có thể đặc như các thuốc mỡ hay kem bôi da.

Đun nóng để giảm độ nhớt 2 pha khi phân tán. Áp dụng khi điều chế các nhũ tương có thể chất đặc như trường hợp điều chế nhũ tương dầu hạt bông có kết hợp với dược chất rắn là sulfadiazin tạo sản phẩm có thể chất đặc có cấu trúc hỗn nhũ tương.

Quy trình điều chế công thức trên theo Rieger: Khóa luận: Quá trình xử lý hơi dung môi hữu cơ (Benzen và Toluen)

Đun nóng 3 thành phần đầu tiên đến 50⁰C và nghiền qua máy xay keo(1).

Thêm hỗn hợp 4 thành phần liên tiếp theo (đã được đun nóng đến 50⁰C) vào hỗn hợp 3 thành phần ở phần (1) đã được đun nóng đến 65⁰C, vừa khuấy đều vừa để nguội đến 45⁰C.

Thêm hương liệu và tiếp tục khuấy cho đến khi đạt đến nhiệt độ phòng.

Phương pháp xà phòng hóa trực tiếp:

• Áp dụng khi chất nhũ hóa là xà phòng được tạo ra trực tiếp trong quá trình phân tán.
• Xà phòng hóa tạo ra chủ yếu do các phản ứng hóa học xảy ra trên bề mặt phân cách pha do các acid béo tan trong tướng dầu và kiềm tan trong tướng nước.
• Tùy theo bản chất của xà phòng tạo ra mà có thể thu được nhũ tương kiểu D/N hay N/D.

Phương pháp tạo xà phòng thường cho nhũ tương rất bền vững và kích thước của tiểu phân phân tán thường rất bé do nhũ hóa được tạo ra tập trung rất nhanh trên bề mặt phân cách trong khi ở các phương pháp khác để đạt điều này cần qua quá trình phân tán.

Phương pháp dùng dung môi chung

• Áp dụng khi có một dung môi vừa hòa tan tướng nội, chất nhũ hóa, vừa đồng tan với tướng ngoại và không có tác dụng dược lý riêng
• Phương pháp này hạn chế vì khó tìm được 1 loại dung môi phổ biến đạt các yêu cầu như trên
• Nguyên tắc: dung môi hòa tan tướng nội và chất nhũ hóa thành dung dịch. Cho từng ít một dung dịch vào pha ngoại và phân tán mạnh tạo ra những tiểu phân của pha nội được bao lại bởi chất nhũ hóa.

Créosot, lecithin dễ tan trong ethanol 90% và ethanol lại hỗn hòa tan trong nước.

Dùng 10g ethanol hòa tan Créosot và lecithin trong lọ. Sau đó cho từng lượng nhỏ dung dịch trên vào nước. Lắc mạnh tạo nhũ tương.

Phương pháp xà phòng hóa trực tiếp

• Áp dụng khi chất nhũ hóa là xà phòng được tạo ra trực tiếp trong quá trình phân tán.
• Xà phòng hóa tạo ra chủ yếu do các phản ứng hóa học xảy ra trên bề mặt phân cách pha do các acid béo tan trong tướng dầu và kiềm tan trong tướng nước.
• Tùy theo bản chất của xà phòng tạo ra mà có thể thu được nhũ tương kiểu D/N hay N/D.

Phương pháp tạo xà phòng thường cho nhũ tương rất bền vững và kích thước của tiểu phân phân tán thường rất bé do nhũ hóa được tạo ra tập trung rất nhanh trên bề mặt phân cách trong khi ở các phương pháp khác để đạt điều này cần qua quá trình phân tán.

1.1.6. Phá nhũ tương Khóa luận: Quá trình xử lý hơi dung môi hữu cơ (Benzen và Toluen)

Nhũ tương có thể bị phá vỡ khi thêm chất điện ly hóa trị cao trong chất nhũ có tác dụng ngược trên hệ. Giả sử nhũ tương ở dạng O/W, nhũ có thể bị phá vỡ khi sử dụng thêm chất điện ly chứa ion hóa trị cao, ion hóa trị cao tác dụng với nhóm ion của chất nhũ hóa tạo các chất không tan trong nước, tức chuyển từ nhũ sang trạng thái keo (bị keo tụ).

• Nhũ tương ở dạng W/O khi thêm vào chất điện ly ở nồng độ cao sẽ xảy ra hiện tượng muối kết (không phải hiện tương keo tụ) làm vỡ nhũ
• Nhũ có thể bị phá vỡ nếu đưa vào hệ một chất hoạt động bề mặt hoặc một chất nào đó có khả năng đẩy chất nhũ hóa ra hệ, như dùng rượu anylic, nhũ O/W sẽ bị phá vỡ.
• Nhũ tương có thể phá vỡ bằng ly tâm, lọc, điện ly, đun nóng. Sự tăng nhiệt độ làm chất nhũ hóa dễ bị tách ra khỏi bề mặt giọt trong quá trình giải hấp phụ hoăc hòa tan chất nhũ hóa của tướng phân tán, do đó tất cả các yếu tố này rất cần được quan tâm trong quá trình tạo nhũ của sản phẩm thực phẩm

1.2. Chất HĐBM 1

1.2.1 Giới thiệu chung

Chất HĐBM 1 là một chất tẩy rửa và chất hoạt động bề mặt được tìm thấy trong nhiều sản phẩm chăm sóc cá nhân (xà phòng, dầu gội đầu, kem đánh răng,…). Chất HĐBM 1 là chất tạo bọt rất hiệu quả.

1.2.2. Nguồn gốc

Chất HĐBM 1 được điều chế bởi ethoxylation của rượu dodecyl. Kết quả các ethoxylate được chuyển thành một este của acid sulfuric.

1.2.3. Độc tính, công dụng Khóa luận: Quá trình xử lý hơi dung môi hữu cơ (Benzen và Toluen)

Chất HĐBM 1 là một kích thích tương tự với các chất tẩy rửa, với các kích thích tăng nồng độ. Lauryl sulfate gây kích ứng da ở động vật thí nghiệm và trong một số thử nghiệm trên con người. Chất HĐBM 1 là một chất kích thích được biết đến có liên quan đến bề mặt, và nghiên cứu cho thấy rằng chất HĐBM 1 cũng có thể gây kích ứng sau khi tiếp xúc rộng ở một số người.

Chất HĐBM 1 là chất hoạt động bề mặt được sử dụng như một chất tẩy rửa và chất hoạt động bề mặt được tìm thấy trong nhiều sản phẩm chăm sóc cá nhân (xà phòng, dầu gội đầu, kem đánh răng,…). Chất HĐBM 1 là chất tạo bọt rất hiệu quả.

1.2.4. Cơ chế, tác dụng

Chất hoạt động bề mặt làm giảm sức căng bề mặt của nước. Các phân tử của chất HĐBM 1 hấp phụ lên bề mặt pha lỏng tạo thành một chất hấp phụ hydrat hóa rất mạnh và hình thành một áp suất, tạo cho các hạt dầu độ bền vững rất lớn, cản trở sự kết dính chúng lại với nhau.

Chất HĐBM 1 có các nhóm có cực như các hợp chất sulfonat hoặc etoxysulfat được gắn vào các chuỗi hyđrocacbon. Các nhóm tổng hợp này mang điện âm, chúng chỉ liên kết yếu với các ion (của sắt, magiê, canxi) trong nước và nhờ đó khả năng của nó vẫn rất tốt

1.3. Chất HĐBM 2

1.3.1. Nguồn gốc, cấu tạo Khóa luận: Quá trình xử lý hơi dung môi hữu cơ (Benzen và Toluen)

• Lần đầu tiên được sản xuất vào năm 1918. Kể từ khi được giới thiệu thương mại tại Hoa Kì bởi Hercules Incorporated vào năm 1946, chất HĐBM 2 được sử dụng ngày càng rộng rãi bởi những chức năng quan trọng của nó như: chất làm đặc, ổn định nhũ tương, chất kết dính,…
• Chất HĐBM 2 bán tinh khiết và tinh khiết đều được sử dụng trong dược phẩm, mỹ phẩm, thực phẩm và chất tẩy rửa,…
• Chất HĐBM 2 là một polymer, là dẫn xuất cellulose với các nhóm carboxymethyl (-CH₂COOH) liên kết với một số nhóm hydroxyl của các glucopyranose monomer tạo nên khung sườn cellulose, nó thường được sử dụng dưới dạng muối natri carboxymethyl cellulose.

1.3.2. Tính chất

Là chế phẩm ở dạng bột trắng, hơi vàng, hầu như không mùi hạt hút ẩm. Chất HĐBM 2 tạo dung dịch dạng keo với nước, không hòa tan trong

Phân tử ngắn hơn so với cenllulose

Dể tan trong nước và rượu.

Dùng trong thực phẩm với liều lượng 0,5-0,75%.

Cả dạng muối và acid đều là tác nhân tạo đông tốt.

Tạo khối đông với độ ẩm cao (98%).

Độ chắc và độ tạo đông còn phụ thuộc vào hàm lượng acetat nhôm.

Hầu hết các chất HĐBM 2 tan nhanh trong nước lạnh.

Giữ nước ở bất cứ nhiệt độ nào. Khóa luận: Quá trình xử lý hơi dung môi hữu cơ (Benzen và Toluen)

Chất ổn định nhũ tương, sử dụng để kiểm soát độ nhớt mà không gel.

Chất làm đặc và chất ổn định nhũ tương.

Chất HĐBM 2 được sử dụng như chất kết dính khuôn mẫu cho các cải tiến dẻo.

Là một chất kết dính và ổn định, hiệu lực phân tán đặc biệt cao khi tác dụng trên các chất màu.

1.3.3. Độ tan, nhiệt độ

Phụ thuộc vào giá trị DS tức là mức độ thay thế, giá trị DS cao cho độ hòa tan thấp và nhiệt độ tạo kết tủa thấp hơn do sự cản trở của các nhóm hydroxyl phân cực. Tan tốt ở 40^oC và 50^oC.

Cách tốt nhất để hòa tan nó trong nước là đầu tiên chúng ta trộn bột trong nước nóng, để các hạt cenllulose methyl được phân tán trong nước, khi nhiệt độ hạ xuống chúng ta khuấy thì các hạt này sẽ bị tan ra. Dẫn xuất dưới 0.4 chất HĐBM 2 không hòa tan trong nước.

1.3.4. Độ nhớt Khóa luận: Quá trình xử lý hơi dung môi hữu cơ (Benzen và Toluen)

Với chất HĐBM 2 dẫn xuất 0.95 và nồng độ tối thiểu 2% cho độ nhớt 25Mpa tại 25⁰C. Chất HĐBM 2 là các anion polymer mạch thẳng cho chất lỏng gọi là dung dịch giả.

Dung dịch 1% thông thường có pH = 7 – 8,5, ở pH< 3 độ nhớt tăng, thậm chí kết tủa. Do đó không sử dụng được chất HĐBM 2 cho các sản phẩm có pH thấp, pH >7 độ nhớt giảm ít. Độ nhớt chất HĐBM 2 giảm khi nhiệt độ tăng, và ngược lại.

Độ nhớt của chất HĐBM 2 còn chịu ảnh hưởng bởi các ion kim loại:

Cation hóa trị 1: ít tác dụng ở điều kiện thường (trừ Agar+)

Cation hóa trị 2: Ca^2+, Mg²⁺ làm giảm độ nhớt.

Cation hóa trị 3: Al³⁺ , Cr³⁺ , Fe³⁺ tạo gel..

1.3.5. Khả năng tạo đông

Chất HĐBM 2 có khả năng tạo đông thành khối vững chắc với độ ẩm rất cao (98%). Độ chắc và tốc độ tạo đông phụ thuộc vào nồng độ chất HĐBM 2, độ nhớt của dung dịch và lượng nhóm acetat thêm vào để tạo đông. Nồng độ tối thiểu để chất HĐBM 2 tạo đông là 0.2% và của nhóm acetat là 7% so với chất HĐBM 2.

Chất HĐBM 2 là một polymer hòa tan trong nước anion có nguồn gốc từ polyme – cellulose phong phú nhất thế giới. Nó hoạt động như một chất làm đặc, chất kết dính, chất ổn định, keo bảo vệ, tác nhân đình chỉ, tác nhân keo và chất kiểm soát dòng chảy. Điều này làm cho nó phù hợp để sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp.

1.4. Toluen

1.4.1. Giới thiệu chung Khóa luận: Quá trình xử lý hơi dung môi hữu cơ (Benzen và Toluen)

Toluen bắt nguồn từ tên Toluol, được viết tắt là “TOL” tên của nhựa cây Balsam ở vùng Nam Mỹ. Đây là một chất lỏng khúc xạ, trong suốt, không màu, với độ bay hơi cao, có mùi thơm nhẹ, không tan trong cồn, axetone và hầu hết các dung môi hữu cơ khác, ít tan trong nước.

Toluen hay còn gọi là metylbenzen hay phenylmetan đây là một chất lỏng trong suốt, không hòa tan trong nước. Toluen là một hydrocacbon thơm được sử dụng làm dung môi rộng rãi trong công nghiệp. Với công thức hóa học toluen là C₇H₈ (C₆H₅CH₃).

1.4.2. Tính chất vật lý

Là chất lỏng không màu, có thể cháy được, độ nhớt thấp

Có mùi thơm giống Benzen

Nó là dung môi hòa tan rất tốt chất béo, dầu, nhựa thông, lưu huỳnh, photpho và iot

Toluen có thể tan lẫn hoàn toàn với hầu hết các dung môi hữu cơ như rượu, ete, xeton, phenol, este, …

Toluen tan rất ít trong nước 0,053g/100ml ( 20^OC – 25^OC)

Sôi ở 110,6 ^OC

1.4.3. Tính chất hóa học

• Thứ nhất toluen tham gia phản ứng với brom khan cho ra bromtoluen và axit HBr.
• Phản ứng với khí Clo tạo ra diclometan và axit HCl
• Phản ứng nitro hóa tạo ra nitrotoluen và nước
• Phản ứng cộng với H₂ tạo ra Metylxiclohexan
• Phản ứng oxy hóa với nhóm metyl
• Kết luận: Toluen tương đối dễ tham gia phản ứng thế, khó tham gia phản ứng cộng và bền vững với các chất oxi hóa. Đó cũng là tính chất hóa học của Toluen còn gọi là tính thơm bởi vì đó là tính chất hóa học đặc trưng chung của các hiđrocacbon thơm

1.4.4. Ứng dụng Khóa luận: Quá trình xử lý hơi dung môi hữu cơ (Benzen và Toluen)

• Hóa chất Toluen sơn bề mặt
• Hóa chất toluen công nghiệp được dùng chủ yếu trong ứng dụng cần khả năng hòa tan và độ bay hơi cao nhất. một ứng dụng như thế là sản xuất nhựa tổng hợp.
• Toluen được dùng làm chất tẩy rửa, dùng trong sơn xe hơi, xe máy, sơn các đồ đặc trong nhà
• Toluen làm keo dán
• Làm chất tẩy rửa sản xuất keo dán và các sản phẩm cùng loại, dùng trong keo dán cao su, xi măng cao su vì có khả năng hòa tan tốt

Phụ gia cho nhiên liệu

• Được dùng làm chất cải thiện chỉ số octane của xăng dầu, và làm chất mang phụ gia cho nhiên liệu. Khi thêm chỉ một lượng đương đối nhỏ hóa chất toluene vào xăng dầu sẽ làm tăng đáng kể chỉ số octane của nhiên liệu.
• Các ứng dụng khác
• Dùng để sản xuất thuốc nhuộm và điều chế thuốc nổ TNT
• Trong y học
• Sản xuất nước hoa
• Sản xuất mực in

1.5. Benzen

1.5.1. Giới thiệu chung

Benzen được Michael Faraday tìm ra năm 1825 khi ngưng tụ khí thắp sáng, sau đó được Eilhard Mitscherlich điều chếtừ kalibenzoat (C₇H₅KO₂) vào năm 1833. Đến năm 1845, Charles Mansfield, trợ lý của August Wilhelm Hoffmann điều chế được benzen bằng cách chưng cất nhựa than đá. Tuy nhiên phải đến năm 1861, August Kekulé người Đức mới đưa ra công thức cấu tạo của benzen là vòng 6 cạnh đều có 3 liên kết đôi và 3 liên kết đơn.

1.5.2. Tính chất vật lý Khóa luận: Quá trình xử lý hơi dung môi hữu cơ (Benzen và Toluen)

Benzen và các đồng đẳng thấp thường ở trạng thái lỏng, có mùi thơm dễ chịu nhưng lại gây độc cho cơ thể, đặc biệt Benzen là tác nhân gây ung thư mạnh

Dễ bay hơi, dễ cháy cho ngọn lửa sáng, nhiều khói đen và muội than.

Điểm sôi tăng theo M phân tử, điểm chảy tăng theo tính đối xứng của phân tử.

1.5.3. Tính chất hóa học

a. Phản ứng thế

Thế nguyên tử H của vòng benzen

Phản ứng với halogen

Cho benzen và brom vào ống nghiệm khô rồi lắc nhẹ hỗn hợp.

Cho tiếp một ít bột sắt vào ống nghiệm trên, lắc nhẹ. Màu của brom nhạt dần và thấy có khí hiđro bromua thoát ra do đã xảy ra phản ứng thế:

Nếu cho các ankylbenzen phản ứng với brom trong điều kiện có bột sắt sẽ thu được hỗn hợp sản phẩm thế brom chủ yếu vào vị trí para và ortho so với nhóm ankyl:

Phản ứng với axit nitric

Cho benzen vào ống nghiệm chứa sẵn hỗn hợp H₂SO₄ đặc và HNO₃ đặc. Khi đó sẽ thấy có lớp chất lỏng nặng màu vàng nhạt lắng xuống. Đó là nitrobenzen được tạo thành theo phản ứng: Khóa luận: Quá trình xử lý hơi dung môi hữu cơ (Benzen và Toluen)

Quy luật thế trong nhân benzen:

Khi ở vòng benzen đã có sẵn nhóm ankyl (hay các nhóm −OH,−NH₂,−OCH₃,…), phản ứng thế vào vòng sẽ dễ dàng hơn và ưu tiên xảy ra ở vị trí ortho và para.

• Ngược lại, nếu ở vòng benzen đã có sẵn nhóm −NO₂ (hoặc các nhóm −COOH,−SO₃H,…) phản ứng thế vào vòng sẽ khó hơn và ưu tiên xảy ra ở vị trí meta.
• Lưu ý: Vận dụng quy tắc thế vào vòng benzen thường được đưa ra dưới 2 dạng toán:
• So sánh khả năng tham gia phản ứng thế vào vòng benzen của các hợp chất thơm.
• Sử dụng thứ tự hóa chất thích hợp để điều chế o – (p -) hoặc m- NO₂– C₆H₄-Br…

b. Thế nguyên tử H của mạch nhánh

• Do các đồng đẳng của benzen còn có nhánh ankyl nên trong điều kiện thích hợp có thể thế h của nhóm ankyl.

C₆H₅CH₃ + Cl₂ → C₆H₅CH₂Cl + HCl (điều kiện ánh sáng và tỉ lệ 1:1) 1 Phản ứng cộng

Cộng hidro

Cộng clo

• Dẫn lượng nhỏ khí clo vào bình chứa một ít benzen, đậy kín lại rồi đưa bình ra ngoài ánh nắng. Trong bình xuất hiện khói trắng và thành bình xuất hiện một lớp bột màu trắng. Đó là 1,2,3,4,5,6-hexacloxiclohexan(hexacloran).
• Phản ứng oxi hóa

Phản ứng oxi hóa không hoàn toàn

Thí nghiệm: Khi đun nóng đồng thời cả hai ống nghiệm trong nồi cách thủy:

• Benzen vân không làm mất màu dung dịch kali pemanganat.
• Toluen làm mất màu dung dịch kali pemanganat, tạo kết tủa mangan đioxit.

Phản ứng oxi hoá hoàn toàn

Các hiđrocacbon thơm khi cháy toả nhiều nhiệt:

1.5.4. Ứng dụng

Benzen là một trong những nguyên liệu quan trọng nhất của công nghiệp hóa hữu cơ. Nó được dùng nhiều chất để tổng hợp các monome trong sản xuất polime làm chất dẻo, cao su, tơ sợi (chẳng hạn polistiren, cao su buna-stiren, tơ capron). Từ benzen người ta điều chế ra nitrobenzen, anilin, phenol dùng để tổng hợp phẩm nhuộm, dược phẩm, thuốc trừ dịch hại,…

1.6. Dung môi hữu cơ và tác hại của dung môi hữu cơ đến con người

1.6.1. Dung môi hữu cơ Khóa luận: Quá trình xử lý hơi dung môi hữu cơ (Benzen và Toluen)

Dung môi hữu cơ là loại dung môi chứa nguyên tố Cacbon hữu cơ được sử dụng chủ yếu trong trong công nghiệp sản xuất các chất hữu cơ, dùng làm dung môi hoà tan mỡ, cao su, vecni, tẩy da, vải sợi, lau khô, tẩy dầu mỡ bám trên các dụng cụ, vật liệu, phương tiện…

Đặc trưng chung của dung môi hữu cơ là tính dễ bay hơi, nên có nhiều khả năng gây tác động có hại đến con người qua đường hô hấp. Một số chất dung môi hữu cơ phổ biến có tác động ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ con người gồm các chất VOCs, Benzen, Toluen…

1.6.2. Tác hại đến con người

Các mối nguy hiểm đối với sức khoẻ nói chung liên quan đến dung môi bao gồm nhiễm độc hệ thần kinh, tổn hại khả năng sinh sản, tổn hại gan và thận, suy hô hấp, ung thư và viêm da.

Nhiều dung môi có thể gây ra bất tỉnh đột ngột nếu hít phải một lượng lớn.Các dung môi như diethyl ether và chloroform đã được sử dụng trong lĩnh vực y tế dưới dạng chất gây mê, thuốc giảm đau và thuốc ngủ trong một thời gian dài. Ethanol (rượu ngũ cốc) là dược phẩm an thần được sử dụng và lạm dụng một cách rộng rãi. Diethyl ether, chloroform và nhiều loại dung môi khác (ví dụ: có nguồn gốc từ xăng hoặc keo dán) được sử dụng để tiêu khiển được biết đến như trò “hít keo”, thường dẫn đến những tác động nguy hiểm và lâu dài đến sức khỏe như nhiễm độc thần kinh hoặc ung thư.

Methanol có thể gây mù vĩnh viễn và tử vong; nó cũng rất nguy hiểm bởi khi cháy với ngọn lửa không nhìn thấy. Một số dung môi trong đó có chloroform và benzene (một thành phần của xăng) là chất gây ung thư. Một số khác có thể gây tổn hại đến các cơ quan nội tạng như gan, thận hoặc não bộ. Việc thường xuyên tiếp xúc với các dung môi hữu cơ trong môi trường làm việc có thể gây ra một số các phản ứng thần kinh. Khóa luận: Quá trình xử lý hơi dung môi hữu cơ (Benzen và Toluen)