Chào mừng thầy cô và các bạn đã đến với bài giảng hóa
của tổ 1
L?p : 12A3
Tru?ng THPT Cao Bỏ Quỏt
Chất giặt rửa
Khái niệm chất giặt rửa
Tính chất giặt rửa
Khái niệm liên quan
Đặc điểm cấu trúc phân tử muối natri của axit béo
Cơ chế hoạt động
Chất giặt rửa – Khái niệm
Chất giặt rửa là những chất khi dùng cùng với nước thì có tác dụng làm sạch các chất bẩn bám trên các vật rắn mà không gây ra phản ứng hóa học với các chất đó.



Từ cổ xưa con người đã biết dùng các chất giặt rửa trực tiếp từ thiên nhiên: bồ kết, bồ hòn.
Người ta cũng đã biết nấu xà phòng từ dầu mỡ với các chất kiềm.
Chất giặt rửa – Khái niệm
Ngày nay, người ta tổng hợp nhiều chất không phải là muối natri (hoặc kali) của các axit béo, nhưng có tác dụng như xà phòng.Chúng là chất giặt rửa tổng hợp, và được chế thành bột giặt, kem giặt,…
Một số chất giặt rửa thường gặp

Chất giặt rửa
Một số khái niệm liên quan
Chất tẩy màu làm sạch các vết bẩn nhờ những phản ứng hóa học, như: Nước Gia-ven,
Chất ưa nước là những chất tan tốt trong nước, thường kị dầu mỡ ( không tan trong dầu mỡ) như : metanol, etanol, axit axetic, muối axetat kim loại kiềm.
Chất kị nước là những chất hầu như không tan trong nước, ưa dầu mỡ (tan tốt vào dầu mỡ), như: hidrocacbon, dẫn xuất halogen,…
Chất giặt rửa
Cấu trúc của phân tử muối natri của axit béo
Cấu trúc phân tử muối natri stearat :công thức cấu tạo thu gọn nhất
Chất giặt rửa
Đặc điểm cấu trúc phân tử muối natri của axit béo
Phân tử muối natri của axit béo gồm một “đầu” ưa nước là nhóm COO-Na+ nối với một “đuôi” kị nước, ưa dầu mỡ là nhóm - CxHy (thường x  15). Cấu trúc hóa học gồm một đầu ưa nước gắn với một đuôi dài ưa dầu mỡ là hình mẫu chung cho “phân tử chất giặt rửa”
Chất giặt rửa: Cơ chế
Cơ chế hoạt động của chất giặt rửa





Sự định hướng các phân tử natri stearat khi tiếp xúc với nước và chất bẩn;
Các hạt dầu rất nhỏ được giữ chặt bởi các phân tử natri stearat phân tấn vào nước
Chất giặt rửa
Cơ chế hoạt động của chất giặt rửa

Lấy trường hợp natri stearat làm thí dụ, nhóm CH3[CH2]16 -, “đuôi ” ưa dầu mỡ của phân tử natri stearat thâm nhập vào vết dầu bẩn, còn nhóm COO-Na+ ưa nước lại có xu hướng kéo ra phía các phân tử nước. Kết quả là vết dầu bị phân chia thành những hạt rất nhỏ được giữ chặt bởi các phân tử natri stearat, không bám vào vật rắn nữa mà phân tán vào nước rồi bị rửa trôi đi.

Xà phòng và chất giặt rửa
Xà phòng

Chất giặt rửa tổng hợp

Một số đặc điểm khác biệt
Xà phòng
Khái niệm

Cơ chế giặt tẩy

Sử dụng xà phòng

Quy trình sản xuất
Xà phòng – Khái niệm
Xà phòng là hỗn hợp của muối Natri hoặc Kali của axit béo.

Chúng ta sẽ xem xét kĩ hơn về các thành phần cấu tạo nên xà phòng: axit béo, dung dịch kiềm và một số chất phụ gia.
Xà phòng – Khái niệm
Axit béo: Đó là các axit hữu cơ có nguồn gốc từ dầu thực vật và mỡ động vật ,có nguồn gốc Hiđrôcacbon dài và thẳng)
Ví dụ: Axit Panmitic (C15H31COOH)
Axit Oleic ( C17H33COOH)

Xà phòng – Khái niệm
Dung dịch kiềm: dung dịch KOH, NaOH.
Nếu dùng dd NaOH ta thu được xà phòng cứng.
Còn dùng dd KOH ta thu được xà phòng mềm.
Chất phụ gia: Chất tạo màu, chất tạo mùi thơm, chất tạo bọt và chất độn.
Xà phòng: Cơ chế tẩy rửa
Bất kì phân tử xà phòng nào cũng có cấu tạo gồm 2 phần:



Phần ưa nước: chính là nhóm
–COO-, dễ dàng bị các phân tử nước “lôi kéo”.
Phần kị nước: là phần gốc Hiđrocacbon. Chúng không tan trong nước mà tan trong dầu mỡ.
Xà phòng: Cơ chế tẩy rửa
Xà phòng: Sử dụng xà phòng
Ưu điểm: xà phòng dùng trong tắm gội, giặt giũ,... không gây hại cho da, cho môi trường (vì dễ bị phân hủy bởi vi sinh vật có trong thiên nhiên).
Nhược điểm: Tạo kết tủa canxi stearat, canxi panmitat,... trong nước cứng (nước có chứa nhiều ion Ca2+ và Mg2+) giảm tác dụng giặt rửa và ảnh hưởng đến chất lượng vải sợi.
Xà phòng: Quy trình sản xuất
Xà phòng: Quy trình sản xuất
Máy sản xuất xà phòng




Nhà máy sản xuất xà phòng
Xà phòng: Quy trình sản xuất
Phương pháp phổ biến nhất để sản xuất xà phòng hiện nay là tiến hành phản ứng xà phòng hóa chất béo (este của Glixerin và các axit béo)
Khi đun chất béo với dung dịch kiềm ta sẽ thu được xà phòng thô. Sản phẩm phụ là nước và Glixerin.
Xà phòng: Quy trình sản xuất
Ngoài ra còn có 2 phương pháp khác ít phổ biến hơn:
Thủy phân axit béo: tinh chế axit béo thu được rồi trung hòa bằng dung dịch kiềm.
Oxi hóa các Parafin ( thu được từ dầu mỏ) nhờ oxi không khí, to cao, Mn2+ xúc tác thành các axít béo, sau đó tiến hành kiềm hóa như trên.
R-CH2-CH2-R’ R-COOH+ R’-COOH
R-COONa+ R’-COONa
Quy trình sản xuất xà phòng
1. Xà phòng hóa
Có 3 kiểu tiến hành : nóng hoàn toàn, nóng sơ bộ và lạnh
Quy trình nóng hoàn toàn
-Các hợp chất như chất béo, dầu, chất lỏng, chất ăn da, soda được cho vào một chảo lớn để chế biến theo 4 bước là đun sôi - tách muối - rửa - định hình.
-Giai đoạn 2, hh tách ra làm 2 lớp, lớp trên là xà phòng và lớp dưới là dd có lẫn một ít xà phòng với glycerin. Sau vài ngày thì có 3 lớp rõ ràng: trên cùng là lớp xà phòng nguyên chất, lớp giữa là lớp phân cách và lớp đáy là dd kiềm xà phòng loãng.
-Quy trình được thực hiện trong điều kiện phù hợp, sẽ không có tạp chất như chất béo chưa được xà phòng hóa, dầu, alkyl, glycerin và xà phòng metalic. hh gồm 70-80% mỡ bò và 20-30% dầu dừa được dùng làm nguyên liệu sản xuất.


Quy trình sản xuất xà phòng
Quy trình xử lý sôi sơ bộ và lạnh
-Quy trình xà phòng mềm hoặc xà phòng kali, yêu cầu đầu tư thiết bị thấp và không cần kỹ năng phức tạp.

- Việc sử dụng 2 loại quy trình này làm giảm chất lượng xà phòng và không khả năng tách glycerin. Điều này không thích hợp trong việc sản xuất xà phòng tắm rửa, là loại mà chất lượng luôn là một nhân tố quan trọng

- Đối với cả 3 loại quy trình sản xuất, quy trình vận hành liên tục với thiết bị tự động gọn nhẹ sử dụng để tiết kiệm diện tích nhà máy, tiết kiệm lượng hơi nước tiêu thụ, điện, nhân công.


Quy trình sản xuất xà phòng
2. Quy trình sản xuất hoàn tất sản phẩm
Các công đoạn gồm : sấy khô hoặc làm lạnh, trộn, lọc, đùn, cắt, dập nhãn và đóng gói.

Dây chuyền phun sấy khô chân không tự động.
-Xà phòng nguyên chất được bơm vào một thùng chứa và bộ trao đổi nhiệt, tại đây t0 xà phòng sẽ tăng đến một mức thích hợp.

-Sau đó, xà phòng được phun qua một vòi phun đặt ở đáy buồng sấy. Xà phòng đã gia nhiệt được sấy khô và làm lạnh tức thì. Kết thúc bằng cách cho sôi ở t0 thấp trong chân không. Sau khi tách ẩm, xà phòng nguyên chất sẽ trở thành rắn và rơi xuống đáy buồng sấy. Máy dập viên xà phòng chân không sẽ dập thành viên nhỏ và đẩy ra ngoài.


Quy trình sản xuất xà phòng
Dây chuyền định hình xà phòng vệ sinh tự động.
-Xà phòng được dập thành từng viên nhỏ, rơi vào cầu trượt vào băng chuyền và tồn trữ trong thùng chứa.

-Xà phòng được cân, và đưa vào máy trộn. Máy định lượng sẽ cho vào xà phòng viên một lượng chính xác hương, màu,… Sau khi trộn đều, tạo thành hh xà phòng viên đồng nhất. Tiếp tục đưa đến máy dập xà phòng chân không. Máy dập sẽ đẩy xà phòng ra ở dạng thanh. Xà phòng sẽ qua các một trong hai loại dây chuyền :

(1) Xà phòng thanh được cắt thành từng bánh nhỏ, rôì đưa vào hầm làm lạnh để tiến hành dập nhãn.

(2) Thanh xà phòng được đùn liên tục vào hầm điều hòa t0 và được làm lạnh đủ để dập nhãn và cắt bằng thiết bị tự động. Tại đây các hình dạng xà phòng khác nhau như tròn, oval, vuông và tam giác có thể được tạo ra.
Quy trình sản xuất xà phòng
Dây chuyền định hình xà phòng vệ sinh và làm lạnh bằng khung.
- Xà phòng nguyên chất (xà phòng lỏng) được bơm vào thùng khuấy và xả xuống khung làm lạnh để kết rắn xà phòng trong 2-3 ngày. Sau khi đã hoàn toàn kết rắn, Các bức tường quanh khung làm lạnh được tách ra. Khối xà phòng được cắt thành từng phiến mỏng bằng máy cắt tự động. Phiến xà phòng được cắt thành từng thanh bằng máy cắt ngang sau đó cắt thành từng mảnh bằng máy cắt mảnh.

- Sấy khô xà phòng mảnh. Một khối lượng xà phòng khô được dỡ ra và thêm vào các chất phụ gia như hương, màu,… Máy trộn 3 trục sẽ trộn đều tạo thành một hh đồng nhất. Dải xà phòng được chuyển đến máy dập xà phòng đơn giản.


Quy trình sản xuất xà phòng
Dán nhãn và đóng gói
-Sản phẩm sau khi được dán nhãn và đóng gói bằng thiết bị tự động sẽ được đưa ra phân phối.

Bố trí nhà máy
- Nhà máy được thiết kế phù hợp với mọi quy mô sản phẩm, từ công suất 2-3 tấn mỗi ngày cho đến những công suất lớn hơn khi có yêu cầu.

- Nhà máy có công suất 5 tấn một ngày, tương đương với 50.000-55.000 bánh xà phòng có khối lượng 90-100g.
Xà phòng: Quy trình sản xuất
Muối natri của các axit có phân tử khối nhỏ tan nhiều còn muối natri của các axit có phân tử khối lớn không tan trong dung dịch natri clorua. Chúng được tách ra gọi là xà phòng tổng hợp. Xà phòng tổng hợp có tính chất tẩy rửa tương tự xà phòng thường.
Chất giặt rửa tổng hợp
Khái niệm

Cơ chế giặt rửa

Sử dụng chất giặt rửa tổng hợp

Quy trình sản xuất
Chất giặt rửa tổng hợp: Cơ chế
Cấu tạo gồm 2 phần:
Phần ưa nước: nhóm –SO3Na
Phần kị nước: Gốc Ankyl hoặc Aryl.
Cơ chế: Tương tự như xà phòng

Chất giặt rửa tổng hợp: Khái niệm
Chất giặt rửa tổng hợp (còn gọi là bột giặt) là các muối Natriankylsunfat RO- SO3Na
Natriankylsunfonat: R- SO3Na
Natriankylbenzensunfonat:
R-C6H4-SO3Na (gốc R có từ 10-18C)
Ngoài ra còn có các chất phụ gia tương tự như ở xà phòng.

Chất giặt rửa tổng hợp: Sử dụng
Các chế phẩm như bột giặt, kem giặt, ngoài chất giặt rửa tổng hợp, chất thơm, chất màu ra, còn có thể có chất tẩy trắng như natri hipoclorit,… Natri hipoclorit có hại cho da tay khi giặt bằng tay.
Ưu điểm: dùng được với nước cứng, vì chúng ít bị kết tủa bởi ion canxi. Những chất giặt rửa tổng hợp có chứa gốc hiđrocacbon phân nhánh gây ô nhiễm cho môi trường, vì chúng rất khó bị các vi sinh vật phân hủy.
Chất giặt rửa tổng hợp: Sản xuất
Để đáp ứng nhu cầu về chất giặt rửa, người ta đã tổng hợp ra nhiều chất dựa theo hình mẫu ”phân tử xà phòng” (gồm đầu phân cực gắn với đuôi dài không phân cực), có tính chất giặt rửa tương tự xà phòng và được gọi là chất giặt rửa tổng hợp.
Ví dụ: CH3[CH2]10 - CH2 - O - SO3-Na+
Natri lauryl sunfat
CH3[CH2]10 - CH2 - C6H4 - O - SO3-Na+
natri đođecylbenzensunfonat
Chất giặt rửa tổng hợp: Sản xuất
Chất giặt rửa tổng hợp được điều chế từ các sản phẩm của dầu mỏ.
Oxi hóa parafin được axit cacboxylic, hiđro hóa axit thu được ancol, cho ancol phản ứng với H2SO4 rồi trung hòa thì được chất giặt rửa loại ankyl sunfat:
R - COOH  R - CH2OHR -CH2OSO3H R - CH2OSO3-Na+
Một số điểm khác biệt