柴油微乳液的制备研究.pdf

第19卷第1期
北京石油化工学院学报
Journal of Beijing Institute of
Vol 19 NO
2011年3月
Mar.2011
Petro-chemical Technology
柴油微乳液的制备研究
任绍梅李庆杰2刘妮娜
(1.北京石油化工学院化学工程系,北京102617;2.灵智燎原(北京)节能环保技术研究院,北京102617)
摘
要以油酸、乙醇胺、 I ween40为乳化剂,正丁醇为助剂,制备了柴油微乳液,并对其増
溶水量的各种影响因素进行了研究。结果表明,当乙醇胺与油酸的物质的量的比为0.75时,微乳柴油
体系增溶水量最大可以达到13.92%。微量无机盐可以最大限度的增加体系增溶水量。复配表面活性
剂优于单一表面活性剂,当 I ween40与油酸的物质的量的比为0.1时,二者发挥协同作用,达到最佳效
果。在最佳配方下制备的微乳柴油稳定性良好,外观澄清透明。各项性能指标的检测表明,乳化柴油的
低温性能、硫含量、腐蚀性等指标均优于柴油。
关键词微乳化柴油;配制;性能指标
中图法分类号TF626.2
随着石油储量的逐步减少,世界能源日趋的最大増溶水量(体系中加人水的质量分数)
紧张。同时油品燃烧后排放的废气引起的环境
污染也日益引起人们的重视。因此、开发可2实验结果与讨论
生的、环保、替代性的绿色燃料已成为当今开发2.1正丁醇加入量对体系增溶水量的影响
的热点川。微乳化燃油节油率可达5%~
醇类在微乳化过程中作为助表面活性剂,
15%,排气混度降低20%~60%,烟度下降随着碳链增长,醇在水中的溶解度下降,在油中
40%~77%6、NOx和C)排放量约为一般汽柴的溶解度增加。正丁醇在水中和柴油中溶解的
油的25%,因此微乳化燃油在节能、环保和经总量最低,因而在界面层中吸附的量最多,增溶
济效益上都有可观的效果2。选取乙醇胺、油水量最大。因此,实验中选择正丁醇作为助
酸、 Tween40等表面活性剂制备微乳化柴油,表面活性剂。
考察助表面活性剂的用量、表面活性剂的复配
实验中固定柴油和其它表面活性剂的用
以及微量无机盐的加人等对微乳体系的影响。量,改变正丁醇的加入量,考察体系增溶水量的
1实验部分
变化,结果如图1所示。
1.1药品
油酸、 Twcen40、甲醇、正丁崞、乙醇胺、氯
r12
化钠等均为分析纯。柴油为市售0=柴油。
2柴油微乳液的配制
长嗌
109
取一定量的表面活性剂和助表面活性剂,
与柴油混合,高速搅拌。用移液器逐渐加入去
468101214161820
正丁醇含量
离子水,体系随水量增加由透明变成蓝色乳状
图1正丁醇量对体系增溶水量的影响
或半透明状,直到溶液由澄清变浑浊为止,此时
生成微乳液,记录灒清时的加水量,计算微乳液
由图1可看出,微乳体系的增溶水量随着
正丁醇加入量的增加先增加后减小,当正丁醇
收稿日期:2010-08-17
加入量为14.565%时,体系增溶水量达到
第1期
任绍梅等,柴油微乳液的制备研究
3.92%。这是因为醇浓度的增加会使得更多亲油性强,两种不同分子在界面上交又紧密排
的醇与表面活性剂缔合进入界面膜内,使得界列,在柴油-水的界面上发生吸附形成较为牢固
面柔性增加,允许更多的水进入胶東内,微乳液的界面膜。另外,从表1也可以看出,在微乳体
滴的体积变大,增溶水量随之增加。但是当醇系中存在最佳复配比,如果超过最佳复配比,表
的加入量达到一定程度时,使得界面流动性过面活性剂活性降低,使得增溶水量下降2
大,导致液滴间相互吸引在体系中起到主导作
表1 Tween40和油酸的物质的景的比对
用,使得整个体系的胶束聚集数减少,微乳结构
体系增溶水量的影响
遭到破坏,降低了体系的最大增溶水量
f ween40与油酸的物质的量的比最大增溶水量/
2.2乙醇胺与油酸的物质的量的比对体系增
12.36
溶水量的影响
12.55
在微乳体系中加入乙醇胺,中和油酸并生
成油酸铵,増加体系的HLB值,有利于生成油
12.14
包水型微乳液。实验中固定柴油、正丁醇的加
人量,改变乙醇胺与油酸的物质的量的比,考察2.4无机盐浓度对乳化体系醇量的影响
体系增溶水量的变化,结果如图2所示。
盐溶液可以驱使更多的醇到达界面,从而
为掺水提供更大的界面面积,为减少液滴间相
420
互作用而保持理想的界面曲率和弹性。文献
6指出在微乳体系中加入微量的无机盐,可以
兴长
增加体系的增溶水量。因此,如果固定体系增
溶水量,加入适量的无机盐可以减少醇的用量
从而达到降低成本的目的
1.0
乙醇胺和油酸的物质的量比
实验中固定柴油、复合表面活性剂的加入
图2乙醇胺与油酸的物质的量的比
量,加人不同浓度的氯化钠溶液,测量配制微乳
对体系增溶水量的影响
液所需要的正丁醇的量,结果如表2所示。
表2无机盐浓度对体系醇量的影向
从图2可以看出,随着乙醇胺的增加(体系
无机盐的浓度/(mol?L1)00.10.21.0
的HLB值逐渐增大),体系的最大增溶水量先
正丁醇用量/%
变大后减小;当体系中乙醇胺与油酸的物质的
9.398.647.86
量的比为0.75时,体系的最大増溶水量达到
由表2可以看出,加入一定量的无机盐可
13.92%。说明微乳柴油体系有个最佳的HLB以明配的减少正丁醇的用量,这与无机盐的加
值,此时,柴油微乳体系可以达到最大增溶入可以增加体系增溶水量的结论是一致的。但
水量
是根据指标要求,柴油中要控制无机盐的含量,
2.3 Tween40与油酸物质的量的比对体系增使得柴油灰分不大于0.01%
溶水量的影响
2.5微乳柴油各项性能指标的测定
使用不同的表面活性剂复配可发挥它们的2.5.1水加入量对柴油粘度的影响
协同效应,提高乳化效率,从经济性、安全性等
含水量对微乳柴油体系粘度的影响如图3
角度考虑均是十分有益的。因此,实验中选
取 Tween40与油酸复配,改变 Tween40与油
酸的物质的量的比,考察体系的增溶水量。结
果如表1所示
由表1可知,表面活性剂复配后的乳化效
4.0
率有所增加,当 Tween40与油酸的物质的量的
比为0.1时,体系的最大增溶水量为13.92%。
做乳液含水量%
这主要由于 Tween40的亲水性比较强,油酸的
图3水加入量对体系粘度的影响