Chất hoạt động bề mặt là gì? Tính chất, phân loại và ứng dụng

Chất hoạt động bề mặt là hợp chất được ứng dụng rộng rãi trong đời sống và trong nhiều ngành công nghiệp hóa chất khác nhau. Tuy nhiên, nếu không nghiên cứu về lĩnh vực này thì không phải ai cũng biết chất hoạt động bề mặt là gì. Để những đối tượng quan tâm hiểu rõ hơn về đặc tính, phân loại cũng như vai trò của chất hoạt động bề mặt, bài viết sau đây sẽ cung cấp mọi thông tin chi tiết nhất. 

Chất hoạt động bề mặt là gì?

Chất hoạt động bề mặt hay còn được gọi với một số cái tên khác như surfactant, surface active agent. Đây là một dạng hợp chất hóa học có các phân tử tự liên kết với nhau để tạo nên những bong bóng khí kín. 

Chúng có tác dụng làm giảm sức căng bề mặt hoặc những áp lực trên bề mặt chung giữa hai chất lỏng, chất khí và chất lỏng hoặc chất chất lỏng và chất rắn. Mục đích của hoạt động này là để tăng tác dụng tẩy rửa với bọt khí được sản sinh ra trong quá trình sử dụng. Hay nói cách khác, chất hoạt động bề mặt hoạt động như một chất tẩy rửa, chất nhũ hóa, chất làm ướt, chất tạo bọt và chất phân tán.

Thành phần và cấu trúc

Thành phần của chất hoạt động bề mặt là gì? Theo đó, thành phần chính của hợp chất hóa học này là các hợp chất hữu cơ lưỡng tính. Chúng bao gồm cả phần tử ưa nước (hydrophilic) và phần tử kỵ nước (hydrophobic). Cụ thể là:

• Phần kỵ nước: thường bao gồm một mạch hydrocacbon dài 8 – 21, ankyl thuộc mạch ankan, ankle mạch thẳng hoặc có gắn vòng clo hay benzene…

• Phần ưa nước: thường bao gồm một nhóm ion hoặc non-ionic thuộc nhóm phân cực mạnh như Cacboxyl (COO-), Hydroxyl (-OH), Amin (-NH2), sulfat (-OSO3)…

***Xem thêm: Hoá chất xử lý nước thải

Phân loại chất hoạt động bề mặt

Các chất hoạt động bề mặt là gì? Để xác định được các chất này thì việc phân loại là điều cần thiết. Có thể phân loại các chất hoạt động bề mặt như sau:

Phân loại theo ứng dụng

Trong ngành công nghiệp, chất hoạt động bề mặt thường được phân thành bốn nhóm, bao gồm: Anionic, Cationic, Lưỡng tính và Non-ionic. Trong đó, Anionic và Non-ionic là hai loại chủ yếu được dùng trong chất tẩy rửa bề mặt kim loại.

Chất hoạt động bề mặt Anionic

Trong dung dịch nước, yếu tố thể hiện hoạt tính của chất hoạt động bề mặt được tích điện âm. Một số chất điển hình như xà phòng, alkylbenzene sulfonate,... Chúng có khả năng làm sạch bề mặt rất mạnh và tạo nhiều bọt. Đây là loại chất hoạt động bề mặt sử dụng khá nhiều trong các chất tẩy rửa. 

Chất hoạt động bề mặt Non-ionic

Các chất hoạt động bề mặt có nhóm phân cực thường không bị ion hóa trong dung dịch nước nhưng vẫn thể hiện hoạt động bề mặt. Chất hoạt động bề mặt điển hình đó là các chất bổ sung polyethylene và este đường.

Phân loại theo chỉ số HLB

Tính ưa nước và kỵ nước của chất hoạt động bề mặt được nhận biết thông qua chỉ số HLB (hydrophilic lipophilic balance) mang giá trị từ 0 đến 40. Nếu chỉ số HLB càng cao thì hoạt chất càng dễ hòa tan trong nước. Ngược lại, chỉ số HLB càng thấp thì hoạt chất càng dễ hòa tan trong các dung môi không phân cực.

Phân loại chất hoạt động bề mặt theo chỉ số HLB cụ thể như sau:

• HLB từ 1 – 3: Chất hoạt động bề mặt sở hữu tính phá bọt.                    

• HLB từ 4 – 9: Chất hoạt động bề mặt sẽ nhũ nước trong dầu.

• HLB từ 9 – 11: Chất hoạt động bề mặt là chất thấm ướt.                     

• HLB từ 11 – 15: Chất hoạt động bề mặt sẽ nhũ dầu trong nước.

• HLB trên 15: Chất hoạt động bề mặt là chất khuếch tán, chất phân tán.

Phân loại dựa trên tính chất điện của đầu phân cực

Dựa trên tính chất điện của đầu phân cực từ các phân tử hoạt động bề mặt, hoạt chất có thể phân thành 5 loại sau đây:

• Chất hoạt động ion: khi phân cực, đầu phân cực sẽ bị ion hóa.

• Chất hoạt động dương: khi phân cực, đầu phân cực tích điện dương.

• Chất hoạt hóa âm: khi phân cực, đầu phân cực tích điện âm.

• Chất hoạt hóa phi ion: đầu phân cực không bị sự ion hóa.

• Chất hoạt hóa lưỡng cực: khi phân cực sẽ xảy ra 2 trường hợp là đầu phân cực có thể mang điện âm hoặc dương tùy thuộc vào độ pH trong dung môi.

***Xem thêm sản phẩm hóa chất clorin Trung Quốc

Vai trò của chất hoạt động bề mặt đối với đời sống

Vai trò của chất hoạt động bề mặt là gì? Thực tế cho thấy, chất hoạt động bề mặt đóng vai trò quan trọng trong việc làm sạch, làm ướt, nhũ hóa, phân tán, tạo bọt và chống tạo bọt trong nhiều ứng dụng và sản phẩm thực tế như:

• Công nghiệp thực phẩm: làm chất nhũ hóa cho các loại thực phẩm như bánh kẹo, bơ sữa, các loại đồ hộp.

• Công nghiệp dệt nhuộm: làm chất trợ nhuộm, có tác dụng làm mềm cho vải sợi, chất trợ nhuộm.

• Công nghiệp khoáng sản: sử dụng làm thuốc tuyển nổi, chất tạo bọt, chất nhũ hóa trong hoạt động chế biến và khai thác khoáng sản.

• Nông nghiệp: hoạt chất có trong các loại thuốc bảo vệ thực vật.

• Ngành hóa mỹ phẩm: sử dụng làm chất tẩy rửa, chất tạo bọt hoặc chất nhũ hóa.

• Ngành in ấn: làm chất trợ ngấm và phân tán mực in.

• Ngành xây dựng: chất hoạt động bề mặt sử dụng trong công tác thi công nhũ hóa nhựa đường, tăng cường độ rắn của bê tông.

• Ngành dầu khí: chất nhũ hóa trong dung dịch khoan.

Trên đây là những giải thích chi tiết về chất hoạt động bề mặt là gì cũng như vai trò của hợp chất này. Thực tế, bên cạnh việc phục vụ cho công nghiệp và đời đống thì chất hoạt động bề mặt cũng tồn tại những tác hại ảnh hưởng đến con người nếu quá lạm dụng. Vì vậy, người dùng cần đảm bảo tuân thủ các quy tắc an toàn khi sử dụng loại hóa chất này. Đồng thời cần chọn mua hóa chất tại các đại lý uy tín để đảm bảo an toàn và hiệu quả sử dụng. 

>>> TÌM HIỂU THÊM: Các loại hóa chất xử lý nước hồ bơi