TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA
 BÀI BÁO CÁO MÔN
CÔNG NGHỆ CÁC CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT
ĐỀ TÀI
ỨNG DỤNG CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT TRONG CÁC SẢN PHẨM TẨY
RỬA
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN :
Nguyễn Thị Bích Thuyền
Lương Huỳnh Vũ Thanh
SINH VIÊN THỰC HIỆN MSSV
Nguyễn Vũ Trường 2033080
Trần Công Minh 2063982
Vũ Trung Kiên 2063970
Nguyễn Thành Luân 2063978
Ứng dụng chất hoạt động bề mặt trong các sản phẩm tẩy rửa

Trang
1

Trần Văn Phòng 2063995

Lớp CNHH K32
Nhóm:14

II.2.2 Các rượu – amit trang 10
II.2.3 Các polyglycerol ete trang 10
II.2.4 Các ankyl polyglucosit (APG) trang 10
II.3 Các CHĐBM cation trang 10
PHẦN III. TẦM QUAN TRỌNG CỦA CHĐBM TRONG CÁC SẢN PHẨM
TẨY RỬA trang 11
III.1 Công thức của bột giặt trang 11
III.1.1 Công thức tạo bột cổ điển trang 11
III.1.1.1 Công thức giặt tay trang 11
III.1.1.2 Công thức bột giặt dành cho giặt máy trang 11
Ứng dụng chất hoạt động bề mặt trong các sản phẩm tẩy rửa

Trang
3

III.1.2 Công thức cổ truyền không tạo bọt trang 12
III.2 Sản phẩm tẩy rửa dạng lỏng trang 12
III.3 Phân tích tầm quan trọng của CHĐBM trong các sản phẩm tẩy rửa
trang 13
PHẦN IV. SẢN XUẤT CHẤT TẨY RỬA trang 14
IV.1 Sản xuất xà phòng trang 14
IV.2 Sản xuất bột giặt trang 16
IV.3 Sản xuất chất tẩy rửa dạng lỏng trang 17
PHẦN V. KẾT LUẬN trang 19
TÀI LIỆU THAM KHẢO trang 20
5076
23.7
Chất tẩy rửa dạng thanh
%
1208
5.7
1227
6.1
1289
6.2
1278
6.2
1323
6.2
1339
6.2
Bột giặt
%
12904
61.3
12675
60.9
12664
61.2
12555
60.7
12859
60.1
13245
62


Trang
5

4.5
9.8
9.5
3.8
2 2
0
2
4
6
8
10
Kg/người/năm
Nhật bản Bắc Mỹ Tây Âu Châu Mỹ
La Tinh
ĐNA -
Úc Châu
Phi Châu
Hình 1
ĐỒ THỊ BIỂU THỊ MỨC TIÊU DÙNG CHẤT TẨY RỬA CỦA NGƯỜI TÊU
DÙNG TRÊN THẾ GIỚI NĂM 1996
Khối lượng sản xuất này cho thấy mức tiêu dùng bột giặt trung bình khoảng 4.5
kg/người/năm. Tuy nhiên có sự phân bố không đồng đều trên thế giới.
Hiện nay trên thi trường có rất nhiều mặt hàng bột giặt(omo, fix, viso…), nước rửa
chén ( sunlight , Mỹ hảo …) và xà bông tắm ( safeguard, Lifeboy, dove, X men…).
Mỗi nhà sản sản xuất có những công thức phối chế khác nhau, nhưng đều trên nguyên
tắc cơ bản về thành phần của chất tẩy rửa. Các thành phần có trong chúng là: chất

I.2.1 Giảm sức căng bề mặt của nước và lấy bẩn ra:
CHĐBM làm giảm sức căng bề mặt của nước làm cho vải được thấm ướt hoàn toàn.
Mỗi phân tử của CHĐBM có 1 đầu ái nước, đầu này bị các phân tử nước hút và 1 đầu
không ưa nước – đầu này đồng thời vừa đẩy nước vừa hút vào các chất dầu mỡ bẩn.
Các lực ngược nhau này đã kéo các chất bẩn ra và làm chúng treo lơ lửng trong nước
ở dạng hòa tan, nhũ hoặc huyền phù. Khuấy đảo của tay hay máy giặt đã giúp kéo hẳn
các chất bẩn ra khỏi bề mặt cần làm sạch.
Các vết bẩn phân cực thì dùng CHĐBM anion, các vết bẩn không phân cực thì dùng
CHĐBM không ion.
Ứng dụng chất hoạt động bề mặt trong các sản phẩm tẩy rửa

Trang
7

VD : cơ chế tẩy rửa vết bẩn có chất béo:

Ban đầu, sợi có dính vết bẩn dạng dầu mỡ được ngâm trong môi trường nước. Do sức
căng bề mặt của nước lớn nên nước không thể tách hoặc hòa tan vết bẩn.
Khi hòa tan chất tẩy rửa vào nước, dung dịch chất tẩy rửa này có sức căng bề mặt nhỏ
hơn nước. Dung dịch có thể thấm sâu vào sợi vải và lôi các vết dầu mỡ ra, các vết dầu
mỡ được lấy ra và treo lơ lửng ở dạng nhũ tương hoặc dung dịch đồng nhất.
I.2.2 Chống chất bẩn tái bám:
Các vết bẩn trong dung dịch tẩy có thể ưa hoặc kỵ nước. Các hạt ưa nước sẽ phân tán
vào trong nước và không bị tái bám. Ngược lại các hạt kỵ nước lại có khuynh hướng

tiến lại gần sợi, chống lại sự tái bám. Nhưng thực tế CHĐBM nonion có khả năng
chống tái bám thấp hơn các anion.
 CHĐBM cation không có tác dụng chống tái bám, nó không thích hợp cho việc
giặt tẩy. CHĐBM cation tích điện dương, bề mặt vải tích điện âm vì vậy chúng bám
vào vải nên không có tác dụng chống tái bám.
I.2.3 Là chất tạo bọt:
CHĐBM tạo bọt làm cho chất bẩn không tan tập trung lên bề mặt bọt và bị đẩy ra
ngoài. Một CHĐBM hay hỗn hợp CHĐBM có khả năng tạo bọt tối đa quanh cmc.
Với một loại CHĐBM, cmc càng nhỏ thì khả năng tạo bọt càng lớn. Đối với alky
sulfat, chiều dài dây Cacbon tăng thì độ hòa tan cmc giảm, khả năng tạo bọt tăng; khi
di chuyển nhóm ưa nước vào trong dây hay dùng dây Cacbon mạch nhánh thì làm
tăng cmc từ đó làm giả khả năng tạo bọt. Chất HDBM không ion tạo bọt ít hơn ion
trong nước. Để tăng khả năng tạo bọt người ta thêm vào các thành phần phụ da, đó là
Hình 3: CƠ CHẾ CHỐNG TÁI BÁM
Bề mặt hạt bẩn (tích điện âm)

CHĐBM anion (mang điện âm)
Bề mặt sợi (tích điện âm)

----


các chất hữu cơ có cực có thể làm giảm cmc của CHĐBM. Các chất tăng cường bọt
trong bột giặt, nước rửa chén, các dầu gội đầu là mono hay dietanol amid tạo bọt bền,
mịn và đều.
I.3 Ảnh hưởng của môi trường nước đến sự tẩy rửa:
 Môi trường nước cứng có chứa nhiều ion Ca
2+
và Mg
2+
làm kết tủa xà bông, giảm
bọt. Do đó trong bột giặt có chứa các thành phần có tác dụng làm mềm nước. Ta có
thể sử dụng các chất tạo phức như ortho phosphat, pyro phosphat, di phosphat, tri
phosphat (tên gọi không chính xác là tripolyphosphat TPP), EDTA (etylen Diamin
Tetra-acetat), NTA (Nitrilo Tri-acetic) … Nhưng do các chất tạo phức có chưa
phospho sẽ cung cấp dinh dưỡng cho các thực vật sống trong nước nhất là tảo, làm
cho chúng phát triển nhanh nên tiêu thụ nhiều O
2
hòa tan trong nước vào ban đêm
làm cá chết hàng loạt nên hạn chế dùng.
 Sử dụng chất tạo môi trường kiềm và có tác dụng đệm để duy trì môi trường này.
Các chất thường sử dụng như TPP, Na
2
CO
3
, NaHCO
3
, các silicat. Trước đây, người
ta sử dụng TPP khá phổ biến nhưng hiện nay Zeolit (các silicat) đang từ từ thay thế
các carboxylat cùng các loại polymer phân giải sinh học tăng tốc và các silicat mới
đang đi vào thị trường.


thành phần khác. Có thể sử dụng kết hợp CHĐBM ion và nonion.
Các CHĐBM thường sử dụng trong các sản phẩm tẩy rửa như:
II.1Các CHĐBM anion:
II.1.1 Các ankyl aren sulfonat:
Công thức hóa học của chúng:
Ứng dụng chất hoạt động bề mặt trong các sản phẩm tẩy rửa

Trang
11
Các ankyl aren sulfonat là các CHĐBM anion quan trọng nhất để sản xuất ra đa số
các loại bột giặt bán trên thị trường.
Thực nghiệm cho thấy tính HĐBM của chúng phụ thuộc nhiều vào nhóm Ankyl:
 Gốc ankyl mạch thẳng có khả năng tẩy rửa tốt hơn so với ankyl mạch
nhánh. Gốc ankyl càng phân nhánh thì thì CHĐBM tương ứng càng dễ tan trong
nước. Mặt khác ankyl mạch nhánh khó bị phân hủy sinh học.
 Gốc ankyl bậc I có tính tẩy rửa tốt hơn.
 Nhóm phenyl sulfat ở vị trí nguyên tử carbon số 1 trên gốc ankyl thì khả năng
tẩy rửa cực đại khi gốc ankyl thẳng có số nguyên tử carbon khoảng 11 đến 14. Khi
nhóm phenyl càng di chuyển vào giữa mạch thì khả năng tẩy rửa càng giảm.
II.1.2 Các Akyl sulfat:
Công thức hóa học của chúng: Chúng là este của axit sulfuric và rượu béo. R là gốc hidrocarbon có từ 9 đến 17
nguyên tử carbon. Người ta còn phân biệt ankylsulfat bậc 1 và bậc 2 tùy thuộc bậc
của rượu. Ankylsulfat bậc 2 có khả năng tẩy rửa kém hơn. Nhóm sulfat càng gần đầu
mạch carbon bao nhiêu thì khả năng tẩy rửa càng tốt. Khả năng tạo bọt càng kém khi

cứng tác dụng của nó xấu hẳn so với ankyl aren sulfonat
II.1.4 Các xà phòng:
Xà phòng là muối của Na hoặc K với axit béo. Công thức hóa học của chúng:

Nguyên liệu sử dụng để sản xuất xà phòng tốt nhất là các axit béo bão hòa có gốc
hidro carbon từ C
12
đến C
18
. Nếu mạch carbon có nhiều hơn 18 nguyên tử carbon,
tính tẩy rửa tốt nhưng có độ tan kém ở nhiệt độ thường nên không thể hiện tính
HĐBM. Nếu mạch carbon có ít hơn 12 nguyên tử carbon thì khả năng tẩy rửa và tạo
bọt kém (có nhiều bọt nhưng bọt không bền) mặc dù chúng có độ hòa tan cao. Người
ta thấy rằng khi mạch carbon có 14 nguyên tử carbon thì tốt nhất cho tẩy rửa.
Xà phòng có nhược điểm là không hoạt động trong môi trường pH thấp, bị thuỷ phân
thành axit béo ngay cả trong môi trường trung tính (pH = 7); dễ tạo thành muối không
tan trong môi trường nước có ion Ca
2+
, Mg
2+
.
II.2 Các CHĐBM nonion:
CHĐBM không ion (nonionic) ngày càng được sử dụng rộng rãi vì chúng có khả
năng hoạt động trong môi trường nước cứng, môi trường chứa lượng lớn chất điện ly,
chứa nhiều ion kim loại nặng và môi trường pH thấp.
II.2.1 Các rượu béo etoxy hóa:
Công thức hóa học của chúng:
CH – SO
3
Na

thức gốc ankyl ete sulfat (nước rửa chén hoặc dầu gội đầu). Chúng cũng có những
đặc tính làm đặc sệt, làm óng ánh hoặc làm mềm, tùy theo dây carbon R.
II.2.3 Các polyglycerol ete:
Công thức hóa học của chúng: Các chất này hoàn toàn phù hợp với da và có những đặc tính tạo bọt rất tốt.
R – C – N

H

CH
2
– CH
2
–
OH
O

Akyl monoetanolamit

R – (OCH
2
– CH )
n
– OH


Các chất này được sử dụng trong công thức bột, nhưng thường là trong các sản phẩm
lỏng, nước rửa chén. Chúng rất dịu với da mặt khác chúng dễ phân hủy sinh học.
II.3 Các CHĐBM cation:
Các CHĐBM cation không thích hợp cho tẩy rửa. Chúng có tác dụng làm mềm vải,
nhưng nếu đưa chúng vào bột giặt, nó sẽ kết hợp với anion tạo muối không tan. Vì
vậy cần có một sản phẩm để làm mềm vải riêng và được sử dụng sau khi giặt. Một số
trường hợp có thể đưa chất làm mềm vải vào nhưng phải thay đổi thành phần và thêm
một số phụ gia khác, tuy nhiên sản phẩm này chưa được sử dụng nhiều. Ngoài ra
CHĐBM cation còn có tác dụng tẩy trùng, ta sử dụng chúng để tẩy trùng cho quần áo.

PHẦN III. TẦM QUAN TRỌNG CỦA CHĐBM TRONG CÁC SẢN PHẨM
TẨY RỬA:
III.1 Công thức của bột giặt:
III.1.1. Công thức tạo bột cổ điển:
III.1.1.1 Công thức giặt tay:
R

CH
2
OH
O

OH

H

O

O



Anionic 10 – 20 10 – 20
Nonionic 0 – 5 0 – 5
TPP 15 – 30 -
Silicat Na 5 – 15 5 – 15
Ứng dụng chất hoạt động bề mặt trong các sản phẩm tẩy rửa

Trang
16

Cacbonat Na 5 – 15 5 – 20
Sulfat Na 5 – 15 5 – 30
Xà bông 0 - 1.5 0 – 2
Perborat Na 0 – 15 0 – 15
TAED hoặc SNOB 0 – 4 0 – 4
Polime 0 – 2 0 – 5
Zeolit - 15 – 35
III.1.2 công thức cổ truyền không tạo bọt:
T
ỉ lệ (% khối l
ư
ợng)

Thành phần
Châu Âu Hoa Kỳ Nhật Bản
Anionic 5 – 15 8 – 22 15 – 25
Nonionic 3 – 7 0 – 6 0 – 4
Chất xây dựng + Chất khác 30 – 45 30 – 50 25 – 40
Perborat 15 – 25 - -
TAED 2 – 5 - -

Ứng dụng chất hoạt động bề mặt trong các sản phẩm tẩy rửa

Trang
18

Trong các công thức pha chế ở trên, ta thấy mọi sản phẩm tẩy rửa có chứa rất nhiều
thành phần khác nhau, các công thức không giống nhau hoàn toàn về số lượng cũng
như các hóa chất sử dụng. Nhưng nhìn chung tất cả các công thức đều có chứa các
CHĐBM.
Các CHĐBM là thành phần không thể thiếu, chúng có tác dụng làm giảm sức căng bề
mặt của nước, giúp nước thẩm sâu vào sơ sợi để hòa tan vết bẩn. Đối với chất bẩn
không tan, chúng sẽ bị CHĐBM lấy ra ngoài dưới dạng huyền phù. Sau đó CHĐBM
tạo bọt để đẩy bụi bẩn nổi lên trên, không cho chúng tái bám trở lại. Nhìn chung,
chúng ta có thể tưởng tượng là nếu không có CHĐBM trong các chất tẩy rửa thì quá
trình tẩy bẩn sẽ không xảy ra được. Các thành phần khác chỉ là thành phần phụ có tác
dụng cải thiện khả năng tẩy rửa.
Vai trò của các thành phần phụ:
 Sulfat natri : Khi thêm vào dung dịch CHĐBM một chất điện ly nào đó, thí dụ:
NaCl, Na
2
SO
4
thì hiện tượng tạo micelle xảy ra ở nồng độ thấp hơn và như vậy có thể
giảm được lượng CHĐBM cần thiết khi giặt giũ.
 Silicat natri (Thủy tinh lỏng): Ổn đinh bọt, ngăn cản bẩn tái bám vào
vải. Trong bột giặt nó làm tăng độ bền của bột, ngăn không cho chúng bị dính vào
nhau, đảm bảo bột luôn tơi xốp.
 Các muối peoxit: Có tính chất tẩy trắng, khử khỏi vải các chất bẩn có
màu như: nước trà, nước hoa quả,… Khi hòa tan vào nước, nguyên tử oxy hoạt động
tách ra có tác dụng oxy hóa rất mạnh. Trong đó có Napeborat, NaBO

19

 Carbonat natri: Tạo và di trì môi trường kiềm, thủy phân các chất bẩn có
nguồn gốc dầu mỡ, mồ hôi.

PHẦN IV. SẢN XUẤT CHẤT TẨY RỬA:
IV.1 Sản xuất xà phòng:

Thu hồi glycerin
Nước muối, glycerin, kiềm dư
Nước muối bão hoà
Tẩy trắng, khử mùi
Xà phòng hoá
Rửa bằng nước muối nhiều lần (3 lần)
Loại muối (bằng dung dịch NaOH loãng)

2
CO
3
không dùng để xà phòng hoá, nhưng được sử
dụng để trung hoà axit béo dư trong sản xuất xà phòng. Phản ứng xà phòng hóa:


Giai
đoạn rửa
bằng nước muối:
Việc rửa bằng nước muối nhằm tăng tỉ trọng của pha lỏng từ đó đẩy xà phòng nổi lên
trên.
Ngoài ra việc làm này còn để tận thu xà phòng. Để thấy rõ điều này ta xét phản ứng
thủy phân xà phòng :

RCOONa RCOO
-
+ Na
+

CH
2
– OCOR
1

CH
2

– OH

Ứng dụng chất hoạt động bề mặt trong các sản phẩm tẩy rửa

Trang
21

Phản ứng trên là phản ứng thuận nghịch, xà phòng là RCOONa. Khi cho muối ăn vào
hỗn hợp, nồng độ Na
+
tăng lên làm cho phản ứng dịch chuyển theo chiều tạo xà
phòng, vì vậy ta thu được lượng xà phòng tối đa.
 Giai đoạn hoàn tất, xà phòng sau khi sấy được trộn với chất màu, hương liệu, phụ
gia … trong máy trộn trục vít, sau đó được đưa qua trục cán, rồi đưa qua máy đùn (có
bộ phận hút chân không để loại bỏ bọt khí) làm đồng nhất xà phòng. Xà phòng được
đùn ra thành một thanh dài, liên tục, được cắt thành từng bánh nhỏ theo chiều dài xác
định, sau đó được dập khuôn định hình, lượng xà phòng dư trong quá trình dập khuôn
được thu hồi và đưa trở lại máy đùn.
 Thu hồi glycerin: glycerin được thu hồi để sử dụng cho mục đích khác, nó là một
cấu tử quý. Phần dung dịch được cho vào thiết bị chưng cất chân không để thu hồi
glycerin với nồng độ dưới 8%.
IV.2 Sản xuất bột giặt:
Nước

Sản xuất bột nền Phối trộn các thành phần khác

Không khí,
hơi nước,bụi.

Hình 5: SƠ ĐỒ PHƯƠNG THỨC SẢN XUẤT BỘT GIẶT

Bột giặt gói

Ứng dụng chất hoạt động bề mặt trong các sản phẩm tẩy rửa

Trang
22Việc sản xuất những bột giặt truyền thống được chia làm ba giai đoạn chính:

 Tạo một hỗn hợp lỏng - đặc (kem nhão) với các nguyên liệu chịu được nhiệt
độ cao, sau đó được phun thành bột:
Hỗn hợp có được bằng cách trộn những nguyên liệu như phosphat, zeolit, carbonat
natri, sulfat natri, chất hoạt động bề mặt, polyme, chất tẩy quang học.
Một số cẩn trọng cần được thực hiện, chẳng hạn các axit béo cần phải được trung hoà
riêng trong một máy trộn riêng trước khi được cho vào hỗn hợp kem nhão. Hỗn hợp
này được khuấy trộn mạnh để tạo sự đồng đều. Sau đó hỗn hợp được đưa vào máy
trộn thứ hai mà thời gian lưu được kiểm tra để cho phép hydrat hoá những muối vô
cơ.
Hỗn hợp sau đó được bơm áp suất cao lên vòi phun có đường kính nhất định trên nóc
tháp và rơi trong một luồng không khí nóng (khoảng 300
Thành phẩm
Nước đã khử khoáng

Chất tạo màu và
chất tạo mùi
SƠ ĐỒ BÀO CHẾ SẢN PHẨM LỎNG
Axit
SulfonicNaOH

NI

LES

Thùng trộn
 Nhiệt độ.
 Tốc độ khuấy.
Trước tiên người ta đưa nước vào trong máy trộn chính và khuấy. Trong các bồn phụ,
nếu cần người ta điều chế xà phòng, các dung dịch CMC Na. Sau đó, người ta cho
vào bình khuấy trộn chính (luôn luôn khuấy trộn với tốc độ vừa phải) các chât silicat
natri, CMC Na, LAS Na, oleat kali, chất tẩy quang học. Sau đó hỗn hợp được đun
nóng đến nhiệt độ khoảng 60
0
C đến 70
0
C. Khi đạt nhiệt độ đó người ta ngưng đun và
thêm vào một lượng TPP xác định, tiếp tục khuấy cho đến khi có được một hỗn hợp
đồng nhất. Xong người ta thêm những CHĐBM không ion và làm nguội hỗn hợp
(luôn luôn đang trong tình trạng được khuấy trộn) xuống nhiệt độ khoảng 30
0
C đến
35
0
C. Sau cùng người ta thêm vào nước còn thiếu (chẳng hạn nước bị bốc hơi trong
quá trình điều chế), chất tạo màu, chất tạo mùi, các enzym…