Hóa chất
Dung môi công nghiệp
09 Tháng 02, 2026
Calcium Hydroxide (Ca(OH)₂) đóng vai trò cốt lõi trong quá trình tổng hợp Canxi Stearate thông qua phản ứng xà phòng hóa Axit Stearic. Bài viết này, Gia Hoàng sẽ phân tích chi tiết cơ chế hóa học, các phương pháp sản xuất công nghiệp phổ biến và các tiêu chuẩn chất lượng nghiêm ngặt của Ca(OH)₂ cần thiết để tối ưu hóa hiệu suất sản xuất Canxi Stearate. Calcium Hydroxide (Ca(OH)₂, hay Vôi tôi) là một nguyên liệu đầu vào không thể thiếu và là nguồn cung cấp ion Canxi chính trong quá trình tổng hợp.
Trong phản ứng tổng hợp Canxi Stearate thì Ca(OH)₂ đóng vai trò quan trọng là tác nhân bazo phản ứng với Axit Stearic. Ngoài ra, Ca(OH)₂ (canxi hydroxit) đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất Canxi Stearate [Ca(C₁₇H₃₅COO)₂] bởi vì nó không chỉ cung cấp ion Ca²⁺ mà còn giúp trung hòa axit stearic. Cụ thể như sau:
Ca(OH)₂ phân ly trong môi trường phản ứng cung cấp ion Ca²⁺, là thành phần chính để tạo thành muối Canxi Stearate:
Trong phản ứng, Ca(OH)₂ tan vào nước và phân ly.
Ca(OH)₂ → Ca²⁺ + 2OH⁻
Ion canxi Ca²⁺ là thành phần quan trọng giúp kết hợp với ion stearat (C₁₇H₃₅COO⁻) để tạo thành muối canxi stearat.
Ca²⁺ + 2C₁₇H₃₅COO⁻ → Ca(C₁₇H₃₅COO)₂
Nếu không có Ca(OH)₂ thì không có ion Ca²⁺, vì vậy không thể tạo ra sản phẩm.
Ca(OH)₂ là một bazơ mạnh (kiềm) được sử dụng để trung hòa Axit Stearic (một axit béo yếu). Quá trình này được gọi là phản ứng xà phòng hóa (Saponification), tạo ra muối (Canxi Stearat) và nước.
Vai trò của Calcium Hydroxide trong sản xuất Canxi
Mỗi hóa chất đều có tính chất hóa học riêng, phù hợp với cơ chế phản ứng. Quá trình tạo ra Canxi Stearate – Ca(C₁₇H₃₅COO)₂ thực chất là phản ứng giữa axit và bazơ, kết quả là hình thành muối ion và chất kết tủa. Cơ chế hóa học có thể được chia thành bốn giai đoạn chính như sau:
Phản ứng trung hòa giữa Axit Stearic (C₁₇H₃₅COOH) và Calcium Hydroxide (Ca(OH)₂) là phản ứng giữa axit và bazơ, tạo ra muối Calcium Stearate ([C₁₇H₃₅COO]₂Ca) và nước (H₂O). Đây là phản ứng tạo xà phòng khi axit béo phản ứng với kiềm, ở đây là Calcium Hydroxide. Sản phẩm chính là một chất rắn màu trắng, mịn.
Phản ứng xảy ra khi đun nóng Axit Stearic, dạng rắn màu trắng, với dung dịch Calcium Hydroxide, còn gọi là vôi sữa.
Nhóm -COOH trong axit sẽ phản ứng với nhóm -OH trong bazơ.
Sản phẩm thu được bao gồm:
- Calcium Stearat: Là muối của axit béo, có dạng bột mịn, màu trắng, không tan trong nước lạnh. Nó được dùng trong ngành công nghiệp mỹ phẩm và dược phẩm như chất chống vón cục và chất bôi trơn.
- Nước: Là sản phẩm phụ trong phản ứng.
Bản chất của phản ứng này là tạo ra xà phòng, cụ thể là Calcium Stearat. Khác với xà phòng natri hoặc kali (tan trong nước), Calcium Stearat không tan hoàn toàn, thường ở dạng huyền phù.
Ứng dụng thực tế của phản ứng này là sản xuất xà phòng canxi, được dùng làm chất làm đặc trong dầu mỡ bôi trơn, chất chống thấm và trong các sản phẩm chăm sóc da.
Trong quá trình sản xuất Canxi Stearate, người ta thường dùng Ca(OH)₂ thay vì CaCO₃ hoặc CaO vì chất bazơ này có tính kiềm mạnh, phản ứng nhanh và hiệu quả hơn với axit béo (stearic acid) trong nước. Điều này giúp tạo ra kết tủa Canxi Stearate nhanh và sạch hơn, dễ kiểm soát độ pH, tiết kiệm thời gian phản ứng và giảm chi phí năng lượng so với việc dùng CaCO₃ (cần nhiệt độ cao) hay CaO (phản ứng mạnh nhưng khó kiểm soát, dễ tạo ra sản phẩm phụ).
Cơ chế hóa học của quá trình tổng hợp Canxi Stearate
Trong ngành công nghiệp, Ca(OH)₂ được dùng phổ biến để sản xuất Canxi Stearate bằng hai phương pháp chính, tùy theo quy mô sản xuất, yêu cầu về chất lượng và chi phí. Phương pháp điều chế Canxi Stearate khi sử dụng Ca(OH)₂ là:
Chuẩn bị nguyên liệu: Axit Stearic: Là một loại axit béo có công thức hóa học C₁₇H₃₅COOH.
Vôi tôi (Canxi Hydroxit) (Ca(OH)₂): Là hỗn dịch dạng sữa, bao gồm Canxi Hydroxit tan trong nước.
Phản ứng hóa học: Axit Stearic được hòa tan hoặc phân tán trong nước (thường cần đun nóng nhẹ). Sữa vôi được thêm vào từng chút một, phản ứng trung hòa
Quy trình:
- Phản ứng: Trộn đều hỗn hợp axit Stearic và sữa vôi trong bồn phản ứng ở nhiệt độ được kiểm soát (khoảng 60-90°C) để phản ứng xảy ra hoàn toàn và tạo ra hạt Canxi Stearate với kích thước mong muốn.
-Tách / Lọc: Canxi Stearate tạo thành kết tủa mịn, không tan trong nước.
Hỗn hợp được đưa qua máy ly tâm hoặc bộ lọc để tách phần rắn ra khỏi nước.
- Rửa: Sản phẩm rắn được rửa bằng nước để loại bỏ các tạp chất, axit dư và muối hòa tan.
- Sấy: Sản phẩm sau khi rửa vẫn còn ẩm, được sấy khô bằng máy sấy phù hợp như sấy phun hoặc sấy băng tải cho đến đạt độ ẩm yêu cầu.
- Nghiền / Sàng (nếu cần): Sản phẩm khô có thể được nghiền và sàng để đạt kích thước hạt đồng đều.
Phương pháp sản xuất Canxi Stearate dạng bột sáp trắng không độc hại bằng cách kết hợp giữa phản ứng hóa học và sấy gọi là phương pháp hỗn hợp (Semi-Wet Process). Quá trình này diễn ra bằng cách cho Axit Stearic (C₁₇H₃₅COOH) phản ứng với Canxi Hydroxit (Ca(OH)₂) trong môi trường nước hoặc dung môi, tạo thành Canxi Stearate. Sản phẩm cuối cùng thường được dùng làm chất bôi trơn trong nhựa và cao su.
- Axit Stearic: Thường có dạng vảy hoặc dạng lỏng (nếu được làm tan chảy).
- Canxi Hydroxit (vôi tôi): Dạng bột mịn, có thể được hòa tan một phần để tạo thành vữa hoặc phân tán trong nước.
Phương pháp sản xuất Canxi Stearate
Trong quá trình sản xuất Canxi Stearate, Ca(OH)₂ không chỉ đóng vai trò là nguyên liệu phản ứng mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm, bao gồm độ tinh khiết, màu trắng, độ mịn và khả năng ổn định của sản phẩm cuối. Do đó, ngành công nghiệp đặt ra những yêu cầu về chất lượng rất rõ ràng đối với Ca(OH)₂.
Hàm lượng Ca(OH)₂: Thường yêu cầu cao, trên 90%, lý tưởng nhất là trên 95% (tùy theo cấp độ sử dụng). Điều này cho biết lượng Ca(OH)₂có sẵn để phản ứng với axit stearic, ảnh hưởng đến hiệu quả và độ sạch của sản phẩm.
Tạp chất Kim loại nặng (Kim loại nặng): Rất quan trọng, hàm lượng thường dưới 10-20 ppm (phần triệu).
Các kim loại như sắt (Fe), chì (Pb), asen (As), thủy ngân (Hg) cần ở mức cực thấp. Tạp chất sắt có thể khiến Canxi Stearate bị ố vàng hoặc nâu, mất tính thẩm mỹ và làm giảm chất lượng sản phẩm.
Tạp chất không tan trong HCl (Không tan trong axit clohiđric): Thường dưới 0.1 - 0.5%.
Bao gồm các chất không phản ứng như silicat, canxi cacbonat, ảnh hưởng đến độ mịn và khả năng hòa tan của Canxi Stearate.
Độ mịn (Kích thước hạt): Bột Ca(OH)₂ nên càng mịn càng tốt, thường ở dạng bột siêu mịn hoặc nhũ tương vôi sữa mịn.
Hạt nhỏ sẽ có diện tích bề mặt lớn hơn, giúp phản ứng giữa Ca(OH)₂ và axit stearic xảy ra nhanh và hết hơn, tránh tình trạng sản phẩm tạo thành cục, không đều.
Khả năng phân tán (Độ phân tán): Phải tan tốt trong nước để tạo thành dung dịch vôi sữa đồng nhất hoặc trong dung môi hữu cơ.
Đảm bảo các ion Ca²⁺ và gốc stearat được tiếp xúc đều, tránh hiện tượng kết tụ cục bộ, giúp Canxi Stearate tạo thành hạt mịn, phân tán đều, không có tạp chất rắn, từ đó nâng cao chất lượng và hiệu quả sử dụng sản phẩm cuối cùng.
Mục đích: Ngăn chặn các chất độc hại, đảm bảo an toàn cho người dùng (nếu Canxi Stearate được dùng làm chất phụ gia trong thực phẩm hoặc tá dược trong thuốc).
Các kim loại cần kiểm tra: Chì (Pb), Asen (As), Thủy ngân (Hg), Cadimi (Cd), Sắt (Fe), Đồng (Cu) và một số kim loại khác.
Giới hạn cho phép: Rất nhỏ, thường dưới 10 ppm tổng số kim loại nặng, hoặc mỗi loại kim loại riêng lẻ dưới 1-2 ppm, tùy theo tiêu chuẩn cụ thể (USP, FCC, E470a).
Kiểm soát chất lượng Ca(OH)₂ trong sản xuất
Tóm tắt lại vai trò không thể thay thế của Ca(OH)₂ là hóa chất không thể thiếu trong sản xuất Canxi Stearate như là chất kiềm hóa và nguồn Canxi chính trong quá trình tổng hợp Canxi Stearate. Tuy nhiên, bạn cần lựa chọn Ca(OH)₂ đạt tiêu chuẩn kỹ thuật cao để đảm bảo chất lượng và hiệu suất kinh tế trong sản xuất. Các nhà sản xuất nên tập trung vào việc kiểm soát chất lượng nguyên liệu đầu vào Ca(OH)₂ để tối ưu hóa quy trình.
