Đo sức căng bề mặt
Cùng với việc xác định khả năng tẩy của dung dịch chất hoạt động bề mặt tween polysorbate 80 và chất tẩy rửa bằng cách đo độ trắng của vải, chúng tôi cũng nghiên cứu khả năng tẩy rửa thông qua việc đo sức căng bề mặt của chúng.
Ta biết rằng khi cho một chất hoạt động bề mặt (tween polysorbate 80) vào một vết bẩn dầu mỡ thì nó sẽ hấp phụ lên bề mặt phân cách dầu/nước hoặc với nước làm giảm lực bám dính của dầu với bề mặt. Sự hấp phụ càng mạnh mẽ thì sẽ càng làm giảm nhiều sức căng bề mặt của dầu trong dung dịch chất hoạt động bề mặt và sự tẩy rửa càng tốt. Việc giảm các sức căng giao diện được thể hiện cụ thể bởi tính làm ướt.
Công dụng tween polysorbate 80 với sức căng bề mặt của dung dịch chất tẩy rửa
Khi hoà tan tween polysorbate 80 chất hoạt động bề mặt vào bề mặt nhiễm bẩn dầu mỡ thì phân tử chất hoạt động bề mặt hấp phụ trên bề mặt phân chia nước/dầu. Chính sự hấp phụ này làm giảm sức căng bề mặt của dung dịch.
Ở mỗi nhiệt độ, tác dụng của chất hoạt động bề mặt tween polysorbate 80 tạo sức căng bề mặt của dung dịch theo phương trình thực nghiệm :
λ = λo - a. ln(1+b. C) Trong đó :
λ, λo: sức căng bề mặt của dung dịch nồng độ C và dung môi nước nguyên chất.
a, b : 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 đếm giọt.
Phương pháp đo sức căng bề mặt áp suất lớn nhất của bọt khí.
Phương pháp tách vòng.
Để đo sức căng bề mặt của chất tẩy rửa trong nước ta dùng phương pháp tách vòng.
Đo sức căng bề mặt theo phương pháp tách vòng.
Dụng cụ đo :
Cốc đựng mẫu dung dịch.
- Vòng đo.
- Thiết bị treo vòng.
–Kẹp, Thiết bị điều chỉnh cân bằng.
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 động học là tích số của thời gian chảy đo được và hằng số hiệu chuẩn của nhớt kế. Hằng số của nhớt kế chuẩn được xác định bằng cách chuẩn trực tiếp với các chất chuẩn đã biết trước độ nhớt.
Cách tiến hành :
Đầu tiên chỉnh cho máy đạt cân bằng. Chuẩn bị :
Nhấn nút khởi động máy, chờ máy khởi động xong nhấn nút Start.
Chọn đo sức căng bề mặt.
Đặt các thông số :
+ Thông số vòng là : 6,1858
+ R/r là : 54,2857
+ D/d (tỷ trọng của 2 môi trường không khí và chất cần đo)
+ Đặt nhiệt độ tiến hành thí nghiệm. Tiến hành đo:
Cho chất lỏng cần đo vào trong cốc (1) khoảng từ 130-150ml, đặt vào máy, sau đó dùng cần chỉnh thô điều chỉnh sao cho vòng (2) ngập trong chất lỏng khoảng 3-5mm. Nhấn nút Enter thấy phát ra tiếng” pip”, nhấn nút zero trả về giá trị 0. Tiến hành chỉnh tinh cho đến khi nào vòng 2 tách khỏi bề mặt chất lỏng, nhấn nút Enter thì máy sẽ cho giá trị của sức căng bề mặt cần đo.
Chú ý :
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.
Quan hệ giữa sức căng bề mặt và nồng độ dung dịch (tween polysorbate 80 ).
Khi hoà tan chất hoạt động bề mặt tween polysorbate 80 vào nước thì các phân tử chất tan sẽ được hấp phụ trên bề mặt phân chia lỏng khí. Công dụng sự hấp phụ đó làm giảm sức căng bề mặt của dung dịch.
Nồng độ chất hoạt động bề mặt càng lớn thì độ hấp phụ càng lớn và sức căng bề mặt càng nhỏ.
Do đó nếu nồng độ của dung dịch giảm thì độ hấp phụ lỏng-khí giảm và sức căng bề mặt của dung dịch sẽ tăng.
Ở mỗi nhiệt độ sức căng bề mặt của dung dịch phụ thuộc vào nồng độ chất hoạt động bề mặt, tween polysorbate 80 theo phương trình :
σ = σo - a. ln(1+ bc)
Trong phương trình này: σ, σo là sức căng bề mặt của dung dịch ở nồng độ C và của dung môi (nước) nguyên chất (C=0). a, b: là các hằng số thực nghiệm.
Xác định chất lượng và tính hoá lý chất tẩy rửa
Đánh giá khả năng tẩy rửa
Để đánh giá khả năng tẩy rửa có rất nhiều phương pháp: đo sức căng bề mặt, phương pháp đo độ trắng của vải, đo độ nhả bẩn, phương pháp đo trọng lượng…
Tuy nhiên, do lượng cặn dầu bám trên vải sợi rất nhỏ nên không thể dùng phương pháp đo trọng lượng để xác định độ tẩy rửa. Sau khi nghiên cứu chúng tôi nhận thấy phương pháp xác định khả năng tẩy sạch hiệu quả nhất của chất tẩy rửa dùng cho vải sợi là phương pháp đo độ trắng của vải.
Tạo mẫu thử
Mẫu vải cắt ra với kích thước nhất định: dài 5 cm, rộng 5 cm. Cho dầu bám trên các mẫu vải hoàn toàn giống nhau bằng phương pháp ngâm mẫu vải trong dầu rồi phơi khô.
Ngâm mẫu để xác định khả năng tẩy rửa.
Cho mẫu vải cần tẩy vào trong các cốc đựng dầu thông biến tính và dung dịch chất tẩy rửa. Tiến hành ngâm mẫu trong điều kiện nhiệt độ khác nhau, thời gian ngâm mẫu cũng khác nhau.
Sau đó lấy mẫu vải ra, rửa lại một lần bằng nước sạch. Đem mẫu vải vừa tẩy đi phơi khô và cho vào túi đựng mẫu để đem đi đo độ trắng.
Đo độ trắng của vải
Đo tại: Viện Kinh tế Kỹ thuật Dệt may
Tiêu chuẩn đo độ trắng : ISO105J02
Máy đo : Gretag Macbeth hoặc ColorEye 2180 UV
Nguyên lí của phép đo : Phép đo dựa trên cơ sở sử dụng quả cầu tích phân. ánh sáng chiếu thẳng vào mẫu và tán xạ vào quả cầu tích phân. Phần ánh sáng từ quả cầu tích phân sẽ được chiếu thẳng tới tế bào quang điện. Tại đó, máy sẽ tự động đo cường độ ánh sáng đã được chuyển thành tín hiệu điện, tương ứng với các bước sóng từ 380-700 nm. Phụ thuộc vào mức độ phản xạ khác nhau của các bước sóng khác nhau mà xây dựng được đường cong phản xạ của ánh sáng theo bước sóng. Tương ứng với các vị trí trên đường cong, khi tổ hợp lại sẽ xác định được màu.
Xác định một số thông số hoá lý
Để đảm bảo độ an toàn trong quá trình thí nghiệm và quá trình bảo quản chất hoạt động bề mặt và chất tẩy rửa, đồng thời nghiên cứu cơ chế hoạt động của chất tẩy rửa, cần phải kiểm tra một số thông số hoá lý của sản phẩm như: độ bay hơi, tỷ trọng, độ nhớt, sức căng bề mặt, nồng độ mixen tới hạn, điện thế zeta…
Xác định độ bay hơi.
Dụng cụ
Cốc 80 ml. Cân phân tích. Đồng hồ đo giờ.
Cách tiến hành
Dùng cốc thuỷ tinh 80 ml có kích thước giống nhau và cân chính xác lượng dung dịch cần đo (trong cùng một điều kiện) có khối lượng g1.
Để dung dịch cần đo bay hơi tự nhiên trong 24h, 48h… tại bề mặt thoáng.
Sau đó đem cân chính xác khối lượng dung dịch còn lại g2.
% Độ bay hơi V được xác định bằng công thức sau:
%V = (g1 − g2)/ g1 .100%
Xác định tỷ trọng
Nguyên tắc xác định.
Xác định theo phương pháp đo bằng tỷ trọng kế. Phương pháp này dựa trên cơ sở so sánh khối lượng của một thể tích xác định mẫu dầu với khối lượng của cùng một thể tích nước ở cùng nhiệt độ.
Dụng cụ.
Dụng cụ đo được minh hoạ trên hình 2.1, bao gồm: - Bình tỷ trọng
Dụng cụ ổn định nhiệt : Cốc chứa nước được giữ ở nhiệt độ không đổi bằng cách thêm đá hoặc nước nóng, khuấy đều liên tục để ổn định nhiệt ở 20oC.
Nhiệt kế thuỷ ngân loại 0-30oC có vạch chia 0,1oC/vạch.
Pipet loại 1-5ml. -Cân phân tích.
Cách tiến hành.
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 (m1).
Cho nước cất mới cất vào bình rồi giữ ở thùng điều nhiệt ở 15 ÷ 0,1oC
hay 20 ÷0,1oC 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 sấy khô bình tỷ trọng.
Cho sản phẩm cần đo vào bình tỷ trọng rồi cân lấy trọng lượng của bình và sản phẩm (m3). Đo và ghi lại nhiệt độ của sản phẩm khi cân.
Tỷ trọng sản phẩm được xác định bằng công thức:
d = (m3 − m1)/(m2 − m1)