Công nghệ các chất hoạt động bề mặt

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC BÁO CÁO CÔNG NGHỆ CÁC CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT GIÁO VIÊN GIẢNG DẠY: HỒ QUỐC PHONG NHÓM 10 TRẦN TRUNG TÍN B1204350 TRẦN MINH ĐẠT B1204267 NGUYỄN VĂN CÀ NƠ B1204314 NGUYỄN ĐẶNG THY THY B1204346 NGUYỄN MẠNH TÍN B1204349 NGUYỄN VŨ PHƯƠNG B1204325 CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT TRONG HÓA CHẤT NÔNG NGHIỆP I KHÁI NIỆM THUỐC TRỪ CỎ VÀ THUỐC TRỪ SÂU: Thuốc trừ cỏ và thuốc trừ sâu thuộc nhóm hóa chất BVTV có tác dụng giúp cây tròng tránh khỏi sự gây hại của côn trùng, cỏ dại, nấm 1Khái niêm và tính chất của thuốc trừ cỏ Thuốc trừ cỏ được dùng để diệt trừ các loại thực vật hoang dại (cỏ dại, cây dại) mọc lẫn với cây trồng, tranh chấp nước, chất dinh dưỡng, ánh sáng với cây trồng, khiến cho cây sinh trưởng và phát triển kém, ảnh hưởng xấu đến năng suất cây trồng và phẩm chất nông sản. Thuốc trừ cỏ sau khi được phun, xịt sẽ trực tiếp thấm qua thân, lá hoặc rể, từ đó tác dụng lên hoocmon sinh trưởng của thực vật muốn tiêu diệt làm cho chúng ngừng sinh trưởng và chết đi sau 1 khoảng thời gian nhất định. Tác động của thuốc trừ cỏ đến thực vật; Thuốc trừ cỏ dại tuỳ theo loại khác nhau có thể tác động đến cỏ dại theo nhiều cách khác nhau. Người ta phân loại theo kiểu tác dộng của thuốc trừ cỏ như:  Thuốc trừ cỏ có tác động chọn lọc và thuốc trừ cỏ có tác động không chọn lọc: Thuốc trừ cỏ có tác động chọn lọc có nghĩa là thuốc trừ cỏ khi sử dụng đúng theo khuyến cáo sẽ chỉ diệt trừ cỏ dại mà không gây hại cho cây trồng. Thuốc trừ cỏ có tác động không chọn lọc được sử dụng ở nơi không trồng trọt, những thuốc này gây hại cho mọi loài thực vật có mặt ở nơi phun thuốc và thuốc tiếp xúc với thuốc. - Thuốc trừ cỏ tiếp xúc và thuốc trừ cỏ nội hấp: Thuốc trừ cỏ tiếp xúc chỉ gây hại cho các bộ phận của cây tiếp xúc với thuốc. Thuốc chỉ có tác dụng với cỏ hàng năm, không có thân ngầm trong đất. Ví dụ các thuốc trừ cỏ Propanil, Gramoxone. Thuốc trừ cỏ nội hấp (lưu dẫn) có thể dùng bón, tưới vào đất hoặc phun lên lá. Sau khi xâm nhập vào lá, rễ thuốc dịch chuyển đến khắp các bộ phận trong thực vật, thuốc được dùng để trừ cỏ hàng niên và lưu niên. - Thuốc trừ cỏ phun lên lá và thuốc trừ cỏ phun hoặc bón, tưới vào đất: Thuốc trừ cỏ phun lên lá là những thuốc trừ cỏ chỉ có thể xâm nhập vào lá cỏ để gây hại cho cỏ (thuốc này không có khả năng xâm nhập vào rễ cỏ). Những thuốc này được dùng phun vào lúc cỏ đã mọc, còn non. Ví dụ thuốc trừ cỏ Onecide, Propanil Những thuốc trừ cỏ phun hoặc bón vào đất chỉ có thể xâm nhập vào bên trong cỏ dại qua mầm hoặc bộ rễ của cỏ. Những thuốc này có loại được dùng phun trên đất mới cày bừa xong hoặc vừa gieo xong, khi cỏ còn chưa xuất hiện trên mặt ruộng. Ví dụ: thuốc trừ cỏ Sirius. Ngoài ra còn có những loại thuốc trừ cỏ vừa có khả năng xâm nhập vào lá, vừa xâm nhập vào rễ cỏ. Những thuốc này có thể dùng phun lên ruộng khi cỏ sắp mọc hoặc cỏ mới mọc (mới ra 1-3 lá). Ví dụ; các thuốc trừ cỏ Afalon, Ronstar v.v - Thuốc trừ cỏ tiền nảy mầm và hậu nảy mầm: Thuốc trừ cỏ tiền nảy mầm là loại thuốc trừ cỏ được dùng sớm, ngay sau khi gieo, khi cỏ chưa mọc trên ruộng. Ví dụ thuốc trừ cỏ Simazine, Sofit. Thuốc trừ cỏ hậu nảy mầm là loại thuốc được dùng muộn hơn, khi cỏ đã mọc, ở giai đoạn non. Ví dụ các thuốc trừ cỏ Afalon, Whip S, Oneside, - Thuốc trừ cỏ hoà bản và thuốc trừ cỏ lá rộng: Thuốc trừ cỏ hoà bản chỉ có tác dụng diệt những cỏ họ hoà bản (lá hẹp, gân lá, song song như cỏ lồng vực, cỏ mần trầu, ). Thuốc trừ cỏ lá rộng là thuốc chỉ có tác dụng diệt được cỏ lá rộng bản, gân lá hình chân vịt như cỏ dền gai, rau sam, ... Đặc điểm chung của các thuốc trừ cỏ: Tất cả những thuốc trừ cỏ đang được sử dụng ở nước ta đều là những hợp chất  hữu cơ tổng hợp. Những thuốc trừ cỏ thông dụng trong sản xuất nông nghiệp hiện nay thường ít độc hơn với người và gia súc so với thuốc trừ sâu, thuốc trừ bệnh. Tuy nhiên không ngoại trừ có một số ít thuốc trừ cỏ có độ độc thấp như thuốc Paraquat. Thuốc trừ cỏ dại là nhóm thuốc BVTV dễ gây hại cho cây trồng hơn cả. Chỉ một sơ xuất nhỏ như chọn thuốc không thích hợp, sử dụng không đúng lúc, không đúng liều lượng, không đúng cách, là thuốc dễ có khả năng gây hại cho cây trồng. 2Khái niêm và tính chất của thuốc trừ sâu: Thuốc trừ sâu là 1 sản phẩm hóa chất dung trong nông nghiệp có tác dụng diệt trừ sâu bọ. - Thuốc trừ sâu gồm 2 loại(dựa vào tính chất tan trong nước): +Tan trong nước ( nhóm lân hữu cơ, carbomate, nhóm cúc) +Không tan trong nước( clo hứu cơ- organochlorine pesticides) -Phân loại theo nguồn gốc thuốc: +Thuốc có nguồn gốc từ tự nhiên +Thuốc có nguồn gốc tổng hợp và bán tổng hợp. II GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT: 1: Các tính chất của chất HĐBM Chất hoạt động bề mặt là gì? Chất hoạt động bề mặt là các chất có tác dụng làm giảm sức căng bề mặt của chất lỏng. Phân tử chất hoạt động bề mặt gồm hai phần: Đầu kỵ nước (Hydrophop) và đầu ưa nước (Hydrophyl). Và tính chất hoạt động bề mặt phụ thuộc vào hai phần này. Đầu kỵ nước phải đủ dài, mạch Carbon từ 8 – 21, ankyl thuộc mạch ankal, anken mạch thẳng hay có gắn vòng cylo hoặc vòng benzene Đầu ưa nước phải là một nhóm phân cực mạnh như cacboxyl (COO-), Hydroxyl (-OH), amin (-NH2), sulfat (-OSO3) Chất hoạt động bề mặt là nhóm hoá chất như chất tạo nhũ, chất thấm ướt, chất phân tán, chất tạo bọt, chất trải. Dung dịch chất hoạt động bề mặt trong nước khác với nước sạch, giảm sức căng bề mặt, hỗ trợ sự thấm ướt và sự phân tán của hoạt chất. Các tính chất của chất hoạt động bề mặt: Tính thấm ướt Khả năng tạo bọt Khả năng hòa tan Khả năng hoạt động bề mặt Khả năng nhũ hóa Điểm đục Tính ưa nươc-ưa dầu Chất hoạt động bề mặt không những được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực tẩy rửa mà cón nhiều ứng dụng khác: Trong công nghiệp dệt nhuộm: Chất làm mếm cho vải sợi, chất trợ nhuộm Trong công nghiệp thực phẩm: Chất nhũ hóa cho bánh kẹo, bơ sữa và đồ hộp Trong công nghiệp mỹ phẩm: Chất tẩy rửa, nhũ hóa, chất tạo bọt Trong ngành in: Chất trợ ngấm và phân tán mực in Trong nông nghiệp: Chất để gia công thuốc bảo vệ thực vật, Trong xây dựng: Dùng để nhũ hóa nhựa đường, tăng cường độ đóng rắn của bê tông Trong dầu khí: Chất nhũ hóa dung dịch khoan Trong công nghiệp khoáng sản: Làm thuốc tuyển nổi, chất nhũ hóa, chất tạo bọt để làm giàu khoáng sản 2 Ý nghĩa của việc ứng dụng chất HĐBM trong gia công hóa chất nông nghiệp ( Thuốc BVTV) Để giữ vũng tính chất của mình, thuốc BVTV nói chung và nhóm thuốc trừ cỏ và trừ sâu nói riêng phải đảm bảo những yêu cầu sau: Hoạt chất phải bền vũng trong nước, không bị pha loãng. Hệ phân tán bền vững, lâu lắng tụ. Nước thuốc phải có tính loang tốt, bám dính lâu dài trên bề mặt mặt phun. Để đảm bảo những yêu cầu trên, thuốc phải có sức căng bề mặt nhỏ, do đó để giảm sức căng bề mặt của chất lỏng cần phải them vào chất HĐBM như chất tạo nhũ, huyền phù, chất làm ướt Sử dụng chất HĐBM trong thuốc BVTV sẽ nâng cao hiệu suất sinh hoc, giảm gây ô nhiễm môi trường so với các chất tạo nhũ khác III ỨNG DỤNG CHẤT HĐBM TRONG THUỐC TRỪ CỎ: 1 Các tính chất của chất HĐBM được ứng dụng trong thuốc trừ cỏ: Trong cấu trúc chất hoạt động bề mặt, đuôi kỵ nước tại bề mặt dung dịch là những nhóm hydrocacbon. Do có sự xuất hiện của các đuôi kỵ nước, bề mặt của dung dịch có tính chất giống như bề mặt của hydrocacbon hoặc dầu. Vì bề mặt của lá thường được che phủ bởi một lớp sáp để hạn chế sự thoát hơi nước, việc thấm ướt lớp sáp trên lá dễ dàng với dầu hơn là với nước sạch. Đó là lý do vì sao dung dịch chất hoạt động bề mặt có bề mặt giống dầu thấm ướt mặt lá tốt hơn là nước. Đưa chất hoạt động bề mặt vào chế phẩm có thể tăng cường lực thấm ướt của dung dịch.        Hai yếu tố giảm sức căng bề mặt và tăng cường độ thấm ướt đóng vai trò quan trọng trong dịch phun nông dược. Nó ảnh hưởng rất lớn tới kích thước hạt của dịch phun, tới sự giàn trải, lưu giữ và rửa trôi dịch phun trên bề mặt lá.        Đặc điểm thứ ba của dung dịch chất hoạt động bề mặt là tính chất phân tán, nó có bản chất tương đương như việc tăng cường thấm ướt. Do nước và dầu không trộn lẫn với nhau, khi hai thành phần này trộn với nhau thì giọt dầu nhanh chóng tách khỏi lớp nước. Nếu dầu và nước trộn cùng với chất hoạt động bề mặt thì phân tử chất hoạt động bề mặt sẽ tập trung xung quanh giọt dầu. Đuôi kỵ nước của phân tử này thâm nhập vào giọt dầu, đuôi ái nước hướng về phía nước. Sự kết hợp này trên bề mặt tiếp xúc giữa nước và dầu tạo lên tình trạng bền vững tương đối của giọt dầu trong pha nước và làm cho dịch có màu trắng sữa. Đó là sự phân tán của những giọt dầu có kích thước vô cùng nhỏ trong nước.        Sự phân tán của một dung dịch này trong dung dịch khác được gọi là nhũ. Nhũ dầu trong nước (EW) là trường hợp chung. Khi giọt dung môi hữu cơ chứa hoạt chất được phân tán trong nước. Trường hợp nhũ nước trong dầu (EO) rất hiếm gặp khi giọt nước chứa hoạt chất được phân tán trong chất lỏng hữu cơ và được gọi là đảo nhũ.        Trong dung dịch không có giọt nào tách ra vì quá trình hoà tan xảy ra hoàn toàn tới mức độ phân tử.        Huyền phù là sự phân tán của bột thấm nước (WP) trong chất lỏng. Lúc này đuôi ái dầu của chất hoạt động bề mặt thâm nhập vào bề mặt của chất rắn lơ lửng còn đuôi ái nước hướng ra ngoài môi trường nước. Và hạt chất rắn lơ lửng trong nước làm chậm đáng kể quá trình lắng đọng.        Chất hoạt động bề mặt rất quan trọng trong việc gia công thuốc bảo vệ thực vật. Chất hoạt động bề mặt cũng tác động tới hiệu lực sinh học của thuốc bảo vệ thực vật. Sự thấm và di chuyển của hoạt chất có thể được hỗ trợ bởi phần tử chất hoạt động bề mặt. Chất HĐBM dạng chất thấm ướt là tác nhân làm thuốc loang trải rộng, thấm ướt đều và bán dính lâu, đủ thời gian để diệt trừ cỏ dại 2 Các loại chất hoạt động bề mặt được sử dụng trong thuốc trừ cỏ: Chất hoạt động bề mặt Thành phần Thuốc sử dụng CHĐBM Non-ionic surfactant (NIS) Crop oil concentrates (COC)  Nitrogen-surfactant blends Esterified seed oils Organo-silicates Linear or nonyl-phenol alcohols and/or fatty acids Parafinic oil (80 - 90 %) + surfactants (20 - 10 %)  surfactant + some nitrogen form (ammonium sulfate or 28% N) Fatty acids from seed oils reacted with an alcohol to form esters Composed entirely of silicone, blends of silicone with non-ionic or other surfactants Assure II, Fusilade 2000, Fusion and Gramoxone Extra Atrazine, Assure II, Fusilade 2000, Fusion, Laddock, Poast Poast Plus and Select Roundup, Classic, Pinnacle and Pursuit Accent, Beacon, and Pursuit Basagran, Blazer, Cobra, Galaxy, Reflex, Storm  Chất hoạt động bề mặt Tên sản phẩm Nhà sản xuất Non-ionic surfactant (NIS) Crop oil concentrates (COC) Nitrogen-surfactant blends Esterified seed oils Organo-silicates Activator 90 Penetrate II Triton Ag 98 X-77 Agri-Dex (99:1) Crop Oil Plus (83:17) Prime Oil (83:15) Cayuse Plus (surfactant + AMS) Chaser (surfactant + 28% N) Dispatch (surfactant + 28% N) Patrol (surfactant + 28% N) Hasten Meth-Oil Sylgard 309 (straight silicone) Silwet L-77 (straight silicone) Kinetic (silicone/surfactant blend) Herbex (silicone/surfactant blend) United Ag Products Wilfarm Rhone-Poulenc United Ag Products Helena Wilfarm Terra Wilfarm Terra United Ag Products Helena Wilfarm Terra Wilfarm United Ag Products Helena American Colloid 3Cơ chế của việc ứng dụng chất HĐBM vào gia công thuốc diệt cỏ: hình A hình B hình C hình D èChất hoạt động bề mặt làm hạt thấm ướt trên bề mặt tốt hơn so với nước, và làm hạt phân tán tốt hơn từ đó làm thuốc di chuyển vào trong tế bào của thực vật dễ dàng hơn và thuốc khó bị rửa trôi hơn. IV ỨNG DỤNG CHẤT HĐBM TRONG THUỐC TRỪ SÂU: 1 Mục đích của việc ứng dụng chất HĐBM trong thuốc trừ sâu + Làm giảm sức căng bề mặt, ảnh hưởng đến tính thấm ướt và lan truyền của chất lỏng. + Làm thay đổi sự phân tán, sự treo hay sự lắng kết của thuốc trừ sâu trong nước. + Làm tăng diện tích bao phủ của thuốc trừ sâu, đặt biệt trên bề mặt lá có phủ lớp sáp hoặc long tơ. ð Nếu không có chất hoạt động bề mặt, thuốc trừ sâu sẽ bị rửa trôi khỏi các bề mặt này 2Quy tắc ứng dụng chất HĐBM trong thuốc trừ sâu: + Chất hoạt động bề mặt anion với thuốc trừ sâu tiếp xúc. + Chất hoạt động bề mặt cation không sử dụng riêng lẻ 1 mình vì là chất độc cho cây. + Chất hoạt động bề mặt non-ion sử dụng với thuốc trừ sâu ngấm qua rễ thấm vào biểu bì cây. 3 Một số chất HĐBM thường dung trong thuốc trừ sâu: + Organo- silicone · Thay thế các chất hoạt động bề mặt nonion truyền thống · Giảm sức căng bề mặt, tăng tính thắm ướt, tăng khả năng lan truyền, cải thiện độ bền không bị mưa cuốn trôi. + Nonyl phenol và các hợp chất: 4- nonyl phenol là hợp chất phổ biến nhất, chiếm 90% thị trường nonyl phenol, chất hoạt động bề mặt lien quan tới nonyl phenol chứa nhóm Ethylene oxide gọi là nonyl phenol ethoxylate +Octyl phenol E thoxylate (OPE) · Laoij triton X là những chất hoạt động bề mặt nonion. · Làm thấm ướt và ổn định màu, phân tán tốt. · Các loại hóa chất nông nghiệp là: triton X- 45, triton X-144, triton X-100.