Dac tinh hoa ly cua he nhu tuong va vi nhu tuong. Ung dung tong hop po

Views:
 
Category: Education
     
 

Presentation Description

Đặc tính hóa lý của hệ nhũ tương và vi nhũ tương. Ứng dụng tổng hợp polymer bằng phương pháp vi nhũ tương

Comments

Presentation Transcript

ĐẶC TÍNH HÓA LÝ HỆ NHŨ TƯƠNG VÀ VI NHŨ TƯƠNG TỔNG HỢP POLYMER BẰNG PHƯƠNG PHÁP VI NHŨ:

ĐẶC TÍNH HÓA LÝ HỆ NHŨ TƯƠNG VÀ VI NHŨ TƯƠNG TỔNG HỢP POLYMER BẰNG PHƯƠNG PHÁP VI NHŨ TIỂU LUẬN MÔN HỌC KỸ THUẬT NHIỆT ĐỘNG HÓA HỌC Giảng viên : PGS.TS. Nguyễn Ngọc Hạnh Học viên : Đặng Văn Hân 7140786 Huỳnh Đắc Hồng Ngọc 7140792

NỘI DUNG TRÌNH BÀY:

NỘI DUNG TRÌNH BÀY TỔNG QUAN 1 TÍNH CHẤT HÓA LÝ HỆ NHŨ TƯƠNG VÀ VI NHŨ TƯƠNG 2 ĐỘ BỀN NHIỆT ĐỘNG HỆ VI NHŨ TƯƠNG 3 TỔNG HỢP POLYMER BẰNG PHƯƠNG PHÁP VI NHŨ TƯƠNG 4 5 KẾT LUẬN 2

TỔNG QUAN HỆ NHŨ TƯƠNG:

TỔNG QUAN HỆ NHŨ TƯƠNG Hệ nhũ tương : là một hệ phân tán cao của hai hay nhiều chất lỏng không tan hoặc tan rất ít vào nhau . - Những giọt nhỏ của pha bị phân tán , - Pha còn lại tồn tại ở dạng pha liên tục . 3

PHÂN LOẠI HỆ NHŨ TƯƠNG:

PHÂN LOẠI HỆ NHŨ TƯƠNG NHŨ TƯƠNG Thuận Nghịch O/W: giọt dầu phân tán trong nước W/O : giọt nước phân tán trong dầu Loại khác Nhũ loãng , nhũ đậm đặc , nhũ phức Theo pha phân tán Theo nồng độ 4

THÀNH PHẦN HỆ NHŨ TƯƠNG:

THÀNH PHẦN HỆ NHŨ TƯƠNG Pha dầu : Gồm những chất lỏng không phân cực và các chất hòa tan hay đồng tan vào chúng; Pha nước : Gồm những chất lỏng phân cực và các chất dễ hòa tan hay đồng tan vào chúng; Chất nhũ hóa : là phụ gia để giúp ổn định hệ nhũ tương; Ngoài ra, nhũ tương còn có thêm một số thành phần khác. 5

TỔNG QUAN HỆ VI NHŨ TƯƠNG:

TỔNG QUAN HỆ VI NHŨ TƯƠNG Hệ vi nhũ tương : là hệ phân tán vi dị thể , gồm pha dầu và pha nước phân tán đồng nhất vào nhau và được ổn định bởi phân tử các chất diện hoạt trên bề mặt phân cách hai pha , có tính đẳng hướng về mặt quang học , ổn định về mặt nhiệt động học giống một dung dịch lỏng . 6

PHÂN LOẠI HỆ VI NHŨ TƯƠNG:

PHÂN LOẠI HỆ VI NHŨ TƯƠNG Winsor 2 Winsor 4 Winsor 3 VI NHŨ TƯƠNG Winsor 1 Dầu phân tán trong nước Nước phân tán trong dầu Micellar 1 pha ( đẳng hướng ) Hệ ba pha (vi nhũ trung gian ) Winsor 2 Winsor 4 7

THÀNH PHẦN HỆ VI NHŨ TƯƠNG:

THÀNH PHẦN HỆ VI NHŨ TƯƠNG Pha dầu Chất đồng điện hoạt Chất điện hoạt Pha n ước Vi nhũ tương 8

PHÂN BIỆT TÍNH CHẤT HÓA LÝ:

PHÂN BIỆT TÍNH CHẤT HÓA LÝ Tính chất hóa lý Hệ nhũ tương (Emulsion) Hệ vi nhũ tương ( Microemulsion ) Kích thước 0,1-100 µm   10-100 nm Thành phần Pha phân tán Pha liên tục Chất nhũ hóa Pha phân tán Pha liên tục Chất nhũ hóa Chất đồng điện hoạt Tính chiết quang Phân tán ánh sáng Ánh sáng truyền thẳng Sức căng bề mặt Cao ( γ > 1 mN /m) Thấp ( γ ~ 0 mN /m) Độ bền nhiệt động Kém , không ổn định , dễ bị phân lớp Bền , độ ổn định cao , có thể để lâu mà không bị phân lớp Ứng dụng Mỹ phẩm , dược phẩm , sinh học , … Mỹ phẩm , dược phẩm , sinh học , công nghiệp , vật liệu . 9

ĐỘ BỀN NHIỆT ĐỘNG HỆ VI NHŨ:

ĐỘ BỀN NHIỆT ĐỘNG HỆ VI NHŨ Sự phân tán ánh sáng 1 - Khi thể tích hạt (V) >> thì I pt >> độ phân tán ánh sáng càng cao  Ánh sáng truyền qua dung dịch bị phân tán tạo thành dải ánh sáng hình nón mờ đục; - Khi thể tích hạt (V) << thì I pt << độ phân tán ánh sáng càng bé  Ánh sáng truyền qua dung dịch sẽ đẳng hướng và truyền thẳng. Hệ vi nhũ tương có độ truyền suốt và đẳng quang cao. Phương trình Rayleigh xác định cường độ ánh sáng phân tán: I pt = k. .V 2 .I o 10

ĐỘ BỀN NHIỆT ĐỘNG HỆ VI NHŨ:

ĐỘ BỀN NHIỆT ĐỘNG HỆ VI NHŨ Sức căng bề mặt 2 Sức căng bề mặt đặc trưng: Hệ vi nhũ tương có sức căng bề mặt rất thấp và phụ thuộc vào sức bề mặt của chất HĐBM và đồng HĐBM. W = dES = σ .dS 11 Phương trình hấp phụ Gibbs, liên quan giữa γ và hoá thế μ của mỗi cấu tử trong hệ trong điều kiện đẳng nhiệt: dγ o/w = -Σ i (Γ i dµ i ) ~ - Σ i (Γ i R.T.dlnC i ) dγ o/w = -Γ s RTdlnC s – Γ co RTdlnC co Tích phân ta có: γ o/w = γ 0 o/w - Γ s RTlnC s – Γ co RTlnC co

ĐỘ BỀN NHIỆT ĐỘNG HỆ VI NHŨ:

ĐỘ BỀN NHIỆT ĐỘNG HỆ VI NHŨ Độ bền hệ 3 Trong chuyển động Brown, các hạt keo mang những năng lượng xác định và có thể va chạm vào nhau ứng với một xác suất nào đó. Điều kiện để hệ keo được bền là phải làm cho năng lượng chuyển động Brown luôn luôn nhỏ hơn thế năng E max của hệ. Hệ vi nhũ tương có độ ổn định và bền về nhiệt động. Hệ nhũ tương có các đặc tính : Hệ có nồng độ nhỏ ; Bề mặt các hạt đều được hấp phụ ; Bề mặt các hạt đều được bảo vệ bởi các chất HĐBM 12

ĐỘ BỀN NHIỆT ĐỘNG HỆ VI NHŨ:

ĐỘ BỀN NHIỆT ĐỘNG HỆ VI NHŨ Năng lượng tự do vi nhũ tương 4 Xét hệ vi nhũ tương gồm các thành phần : Pha phân tán ( dầu ) có phần mol : x 1 ; Pha liên tục ( nước ) có phần mol : x 2 ; Chất hoạt động bề mặt có phần mol : x 3 ; Chất đồng hoạt động bề mặt có phần mol : x 4 ;   13

ĐỘ BỀN NHIỆT ĐỘNG HỆ VI NHŨ:

ĐỘ BỀN NHIỆT ĐỘNG HỆ VI NHŨ   Để xác định độ bền nhiệt động của hệ vi nhũ tương người ta xác định biến thiên năng lượng tự do Helmholtz (∆F) hình thành trên 1 cm 3 hỗn hợp vi nhũ :   14

ĐỘ BỀN NHIỆT ĐỘNG HỆ VI NHŨ:

ĐỘ BỀN NHIỆT ĐỘNG HỆ VI NHŨ Bán kính droplet 6     15

Slide16:

ỨNG DỤNG TỔNG HỢP POLYMER BẰNG PHƯƠNG PHÁP VI NHŨ TƯƠNG 16

ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP VI NHŨ:

ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP VI NHŨ Chế tạo vật liệu Các ngành khác Thực phẩm Dược phẩm Sinh học Mỹ phẩm PHƯƠNG PHÁP VI NHŨ 17

TỔNG QUAN POLYMER:

TỔNG QUAN POLYMER Khái niệm 1 Polymer là hợp chất cao phân tử được cấu tạo từ các phân tử đơn giản ( monome ) nhờ liên kết hóa học và trong cấu trúc của chúng có sự lặp đi lặp lại nhiều lần những mắt xích cơ bản . Ví dụ : n CH 2 =CH 2 n [-CH 2 -CH 2 -] [-CH 2 -CH 2 -] n monomer mắt xích cơ bản polyetylen (PE) 18

TỔNG QUAN POLYMER:

TỔNG QUAN POLYMER Cơ chế phản ứng trùng hợp 2 Kh ơi mào Phát triển mạch Chuyển mạch Ngắt mạch Kh ơi mào Phát triển mạch 1. GĐ1: Khơi mào R-R → 2R * (hay M → M * ) 2. GĐ2: Phát triển mạch R * + M → RM * …… RM n-1 M * + M → RM n M * 3. GĐ3: Tắt mạch 2 RM n M * → RM n MM n R Hình thành các gốc tự do, làm trung tâm cho giai đoạn phát triển mạch Gốc tự do tương tác với các monomer phát triển mạch hình thành gốc polymer Bão hòa các gốc polymer tự do tạo thành các phân tử polymer Sự tương tác giữa các gốc polymer tự do với các tạp chất hay dung môi trong hệ 19

TỔNG QUAN POLYMER:

TỔNG QUAN POLYMER Các yếu tố ảnh hưởng quá trình trùng hợp 3 Nhiệt độ phản ứng 4 3 2 1 Nồng độ và bản chất của chất khơi mào Nồng độ của monomer Áp suất hệ 20

TỔNG QUAN POLYMER:

21 TỔNG QUAN POLYMER Các phương pháp tổng hợp polymer 4 Polymer có thể được điều chế bằng phản ứng trùng hợp hoặc trùng ngưng     Quá trình tổng hợp xảy ra trong môi trường xúc tác, nhiệt độ cao và áp suất. Chất lượng sản phẩm thấp.

TỔNG HỢP POLYMER BẰNG VI NHŨ:

TỔNG HỢP POLYMER BẰNG VI NHŨ Phương pháp vi nhũ tương 1 Đây là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay . Do đặc tính đặc biệt của hê ̣ vi nhũ như : Sức căng bê ̀ mặt cực thấp ; Diện tích bê ̀ mặt phân tán lớn ; Nhiệt động học ổn định , … Nên t rùng hợp polymer bằng phương pháp vi nhũ tương xảy ra với tốc độ nhanh, thực hiện ở nhiệt độ tương đối thấp, điều này cho phép thu được những polymer có phân tử lượng lớn và hạn chế đa phân tán. 22

TỔNG HỢP POLYMER BẰNG VI NHŨ:

TỔNG HỢP POLYMER BẰNG VI NHŨ Thành phần hệ trùng hợp vi nhũ 2 Monomer Pha phân cực Các hợp chất khác Thành phần Chất HĐBM Chất kh ơi mào 23

TỔNG HỢP POLYMER BẰNG VI NHŨ:

Các giai đoạn tổng hợp polymer bằng vi nhũ 3 TỔNG HỢP POLYMER BẰNG VI NHŨ Step 1 Step 2 Step 3 Step 4 24

TỔNG HỢP POLYMER BẰNG VI NHŨ:

TỔNG HỢP POLYMER BẰNG VI NHŨ Tổng hợp quá trình hình thành polymer 4 25

TỔNG HỢP POLYMER BẰNG VI NHŨ:

TỔNG HỢP POLYMER BẰNG VI NHŨ Ưu điểm 5 Ưu điểm Không có hiện tượng quá nhiệt cục bộ, dễ kiểm soát thông số phản ứng Polymer có khối lượng phân tử lớn, ít bị phân nhánh và đứt mạch Thân thiện với môi trường, dễ thực hiện Tốc độ phản ứng nhanh xảy ra ở nhiệt độ thấp Kích thước, hình dáng các monomer trong phân tử có tính đồng nhất cao 26

TỔNG HỢP POLYMER BẰNG VI NHŨ:

TỔNG HỢP POLYMER BẰNG VI NHŨ Nhược điểm Phát sinh thêm giai đoạn tạo vi nhũ Polymer dễ nhiễm tạp chất khi các tác chất trong hệ không sạch Nhược điểm 6 Chi phí tách chất thu hồi sản phẩm khá cao Sử dụng nhiều lượng chất HĐBM và đồng HĐBM Hệ bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường bên ngoài 27

TỔNG HỢP POLYMER BẰNG VI NHŨ:

TỔNG HỢP POLYMER BẰNG VI NHŨ Ứng dụng tổng hợp polymer bằng PP vi nhũ 7 Tổng hợp polymethacrylate 3 4 …. Tổng hợp polybutyl acrylate 1 Tổng hợp polyaniline 2 28

ỨNG DỤNG KHÁC:

ỨNG DỤNG KHÁC 4 Tổng hợp enzim, protein trong sinh học, … 3 T ổng hợp các s/p trong DP, MP, TP, …. 2 Thu hồi dầu, tổng hợp nhiên liệu mới, … 1 Các loại vật liệu nano vô cơ và hữu cơ 29

Slide30:

KẾT LUẬN Hệ vi nhũ tương có năng lượng tự do trên bề mặt, sức căng bề mặt và kích thước các droplet có giá trị rất nhỏ. Với các tính chất này đã làm cho hệ vi nhũ tương có nhiều ưu điểm hơn so với hệ nhũ tương thông thường. Phương pháp trùng hợp vi nhũ được sử dụng nhiều trong việc sản xuất các loại polymer tổng hợp do phương pháp này có tốc độ phản ứng nhanh xảy ra ở nhiệt độ tương đối thấp, có độ đồng nhất cao cho phép thu được những polymer có phân tử lượng lớn và hạn chế đa phân tán. Ngoài ra, hệ vi nhũ tương còn được ứng dụng nhiều trong thực tế để sản xuất ra nhiều sản phẩm hữu ích phục vụ cho cuộc sống của chúng ta. 30

Slide31:

XIN CẢM ƠN SỰ THEO DÕI CỦA CÔ VÀ CÁC BẠN !

authorStream Live Help