Tìm hiểu về chất hoạt động bề mặt

Chất hoạt hóa bề mặt (tiếng Anh: Surfactant, Surface active agent) được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp vì nó hỗ trợ quá trình tẩy rửa được dễ dàng hơn do đặc tính tạo bọt làm các chất bẩn, không tan bị đẩy lên, lơ lửng trên bề mặt bọt. Theo số liệu thống kê, mỗi năm có khoảng 15 triệu tấn chất hoạt động bề mặt được sản xuất để đáp ứng nhu cầu.

1, Đặc điểm của chất hoạt động bề mặt

Chất hoạt động bề mặt đó là một loại hóa chất mà phân tử của nó gồm hai thành phần: một đầu phân cực (ưa nước) và một đuôi không phân cực (kị nước). Chính vì vậy, hoạt chất này bao gồm cả phần không tan trong nước và phần tan trong nước. Chất hoạt động bề mặt là những hợp chất làm giảm sức căng bề mặt giữa hai chất lỏng, giữa chất khí và chất lỏng, hoặc có thể giữa chất lỏng và chất rắn. Nó có thể hoạt động như chất tẩy rửa, chất làm ướt, chất nhũ hóa, chất tạo bọt hoặc chất phân tán.

• Phần không tan trong nước thường là một mạch Hydrocacbon dài 8-21, ankyl thuộc mạch ankal, ankle mạch thẳng hay có gắn vòng clo hay bezene…
• Phần tan trong nước thường là một nhóm ion hoặc non-ionic là nhóm phân cực mạnh như Cacboxyl (COO-), Hydroxyl (-OH), Amin (-NH2), sulfat (-OSO3)…

2, Phân loại chất hoạt động bề mặt

Có nhiều cách phân loại chất hoạt động bề mặt, cụ thể như sau:

• Theo điện tích
  • Chất hoạt động bề mặt anion

– Trong dung dịch nước, phần thể hiện hoạt tính của chất hoạt động bề mặt được tích điện âm.

– Một số chất điển hình là xà phòng, alkylbenzene sulfonate và este sulfate rượu aliphatic.

– Được tạo thành từ xà phòng của một axit yếu và một bazơ mạnh.

– Vì dung dịch nước có tính kiềm nên chất hoạt động bề mặt anion không tan và lắng đọng dưới dạng xà phòng canxi trong nước cứng.

– Được sử dụng như một chất nhũ hóa, chất phân tán, chất tạo bọt, chất hòa tan trong nhiều ứng dụng công nghiệp và các ứng dụng không chứa nước.

• • Chất hoạt động bề mặt cation

– Trong dung dịch nước, phần thể hiện hoạt tính của chất hoạt động bề mặt được tích điện dương và các dẫn xuất amin khác nhau được sử dụng.

– Không được sử dụng chung với chất hoạt động bề mặt aninon vì chúng sẽ hình thành lên kết tủa không tan.

• • Chất hoạt động bề mặt lưỡng tính

– Gồm cả nhóm ưa nước anion và nhóm ưa nước cation trong cùng một phân tử.

– Hình thành cation ở dung dịch pH dưới điểm đẳng điện tại điểm đẳng điện xấp xỉ pH 7.

– Khi độ pH của dung dịch chất hoạt động bề mặt lưỡng tính đạt đến điểm đẳng điện, độ hòa tan và hoạt động bề mặt bị suy giảm.

– Có thể sử dụng cùng với một số chất hoạt động bề mặt khác và ít độc hơn chất hoạt động bề mặt cation.

– Có khả năng diệt khuẩn, chống tĩnh điện, làm mềm vải và là chất nhũ hóa.

• • Chất hoạt động bề mặt không chứa ion

– Chất hoạt động bề mặt không chứa ion không thể hiện tính ion dù có hòa tan trong nước nhưng thể hiện hoạt động bề mặt.

– Chất hoạt động bề mặt điển hình là các chất bổ sung polyethylen và este đường.

– Có thể sử dụng cùng chất hoạt động bề mặt anion, cation hoặc chất hoạt động bề mặt lưỡng tính.

• Theo chỉ số HLB

Tính ưa và kỵ nước của chất hoạt động bề mặt được nhận biết bởi chỉ số HLB (xhydrophilic lipophilic balance) có giá trị từ 0 – 40. Chỉ số này càng cao thì hoạt chất càng dễ hòa tan trong nước và ngược lại, chỉ số càng thấp thì nó càng dễ hòa tan trong các dung môi không phân cực. Theo chỉ số HLB, tính chất của chất hoạt động bề mặt sẽ như sau:

– Từ 1 – 3: Chất hoạt động bề mặt có tính phá bọt.                           

– Từ 4 – 9: Chất hoạt động bề mặt nhũ nước trong dầu.

– Từ 9 – 11: Chất hoạt động bề mặt thấm ướt.                    

– Từ 11 – 15: Chất hoạt động bề mặt nhũ dầu trong nước

– Trên 15: : Chất hoạt động bề mặt khuếch tán, chất phân tán.

3, Ứng dụng của chất hoạt động bề mặt

• Trong công nghiệp

– Dùng làm chất mềm vải, chất trợ nhuộm.

– Là chất nhũ hóa cho các loại bánh kẹo, bơ sữa và đồ hộp….trong công nghiệp thực phẩm.

– Làm sạch bề  mặt kim loại và xử lý chống gỉ sét.

– Là chất nhũ hóa như dầu cắt, dầu chống ma sát, dầu lăn,….và chất phân tán trong bể mạ khi gia công máy móc kim loại.

– Làm chất tẩy rửa, chất nhũ hóa, chất tạo bọt trong sản xuất mỹ phẩm, kem dưỡng da, dầu gội, kem đánh răng

– Sử dụng làm chất trợ ngấm và phân tán mực in trong ngành in ấn.

– Sử dụng làm thuốc tuyển nổi, chất nhũ hóa, chất tạo bọt trong chế biến và khai thác khoáng sản trong công nghiệp khai khoáng.

– Dùng làm chất nhũ hóa trong dung dịch khoan dầu khí.

Là chất nhũ hóa cho các loại bánh kẹo, bơ sữa và đồ hộp

• Trong nông nghiệp

Trong ngành nông nghiệp, chất hoạt động bề mặt được sử dụng chủ yếu để tạo ra một loại hợp chất dùng cho việc ổn định cho các loại thuốc trừ sâu khác nhau, phân bón, phân hóa học, thuốc bảo vệ thực vật, v.v… Ngoài ra, nó còn được dùng làm chất nhũ hóa và hòa tan vào hợp chất để phun xịt phân bón lẫn thuốc trừ sâu rất hiệu dụng. Hàng triệu sản phẩm nông nghiệp đã được sản xuất từ một số lượng vô kể chất hoạt động bề mặt để tạo ra những thành tựu trong ngành nông để thúc đẩy sản lượng cũng như đảm bảo chất lượng cho lương thực, thực phẩm phục vụ cho con người. 

• Trong xây dựng

Trong ngành xây dựng, chất hoạt động bề mặt đa số được sử dụng trong quy trình sản xuất xi măng, sản xuất các loại hóa chất kết dính ví dụ như Silicon. Ngoài ra, nó còn được chủ yếu sử dụng trong thi công nhũ hóa nhựa đường, tăng cường độ đóng rắn của bê tông. Đảm bảo cho các tuyến đường được trải nhựa có độ bền bề mặt, cứng cáp mà vẫn giữ được tính đàn hồi để chịu được lực của các loại xe có tải trọng lớn lưu thông trên mặt đường. Các công trình cũng được chất hoạt động bề mặt có trong sản phẩm xi măng và bê tông khi xây dựng đảm bảo được độ cứng cáp và chống chịu các tác nhân bên ngoài, mang lại sự an toàn cho cư dân trong thời gian dài một cách hiệu quả.

4, Ảnh hưởng của chất hoạt động bề mặt đến môi trường và con người

• Môi trường động vật thủy sinh, thực vật thủy sinh

Đối với động thực vật thủy sinh, chất hoạt động bề mặt có tác động khủng khiếp đối với các loại sinh vật sống dưới môi trường biển. Đối với thực vật, hóa chất này sẽ làm biến dạng cơ cấu tế bào bên trong của các loại tảo biển, rong biển, v.v… sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng theo thời gian.

Sự ăn dần ăn mòn và suy yếu cấu trúc bên trong của các loài thực vật sẽ khiến chúng chết đi sau một thời gian ngắn. Đối với động vật thủy sinh, chất hoạt động bề mặt tuy không tác động trực tiếp đến chúng. Nhưng thông qua đường ăn uống, khi chúng ăn các loại tảo biển và sinh vật phù du có kích thước nhỏ bị nhiễm hóa chất này cũng sẽ nhiễm độc mà chết.

Ngoài ra, chất hoạt động bề mặt còn làm cho môi trường nước giảm sự hòa tan của oxi trong nước, theo thời gian dài các sinh vật biển sẽ không có đủ oxy để hô hấp, sau đó chúng sẽ chết hàng loạt.

Ảnh hưởng của chất hoạt động bề mặt

• Đối với con người

Ảnh hưởng của chất hoạt động bề mặt đến cơ thể con người có thể thấy rất rõ thông qua quá trình mà con người sử dụng nước rửa chén hoặc các loại chất tẩy rửa mạnh trong thời gian dài. Hóa chất này sẽ ăn mòn và gây kích ứng da cho con người, tạo nên các loại bệnh ngoài ra, cũng như gây ung thư các tế bào bên trong, gây rối loạn các chứng năng sinh lý của cơ thể.

Ngoài ra, chất này còn gây hại trực tiếp cho gan và gây tổn hại nghiêm trọng đến bào thai của phụ nữ đang mang thai nếu sử dụng quá nhiều trong thời gian dài.

Tuy là một hợp chất hóa học phục vụ cho nhiều mục đích công nghiệp, nhưng chất hoạt động bề mặt vẫn tồn tại song song các tác hại ảnh hưởng đến con người nếu sử dụng quá nhiều. Khách hàng hãy luôn đảm bảo tuân thủ các quy tắc an toàn hóa chất khi sử dụng loại hóa chất này, và chọn mua hóa chất ở các đại lý uy tín để mang lại tính an toàn và hiệu quả nhất.

PTC là đơn vị nhập khẩu và phân phối các sản phẩm hóa chất, dụng cụ thí nghiệm từ những thương hiệu lớn trên thế giới, cùng với đội ngũ tư vấn viên nhiệt tình sẽ là điểm đến tin cậy của khách hàng. Hãy liên hệ với chúng tôi theo số hotline 036 365 8840 để có những thông tin chi tiết nhất