2012年第8期化第39卷總第232期www.gdchem.com乙醇柴油的微乳化研究楊楚芬(廣東工業(yè)大學輕工與化工學院,廣東廣州51000[摘要]乙醇柴油的開發(fā)有助于緩和石油系燃料的供需矛盾,同時乙醇柴油的使用可以減輕汽車尾氣對大氣的污染。為提高乙醇柴油的穩(wěn)定性,文章采用乳化與互溶法制備在一定溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定存在的乙醇柴油微乳液,研究了不同表面活性劑和助溶劑對該體系的乳化和助溶效果并探討了溫度對該體系的影響。在此基礎(chǔ)上,對表面活性劑AEO-3與正庚醇的復(fù)配效果進行研究關(guān)鍵詞]乙醇柴油:表面活性劑:助溶劑:微乳液中圖分類號TQ[文獻標識碼]A文章編號1007-1865(2012)08001102Microemulsification Study of ethanol Diesel Fuel(Faculty of Chemical Engineering Light Industry, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China)Abstract: Using of diesel fuel adding ethanol can reduce atmosphere pollutions and the consumption of petroleum which is a kind of non-renewable resourceTo make diesel fuel and ethanol mutually soluble, ethanol diesel microemulsions which can be stabilized at certain temperature were prepared by different surfactantsand cosolvents. The influences of temperature on the microemulsions stability were discussed. Moreover, the synergism effect of the surfactant AEO-3 and thecosolvent n-heptanol were studied.Keywords: ethanol diesel fuel: surfactant: cosolvent: microemulsion石油是一種不可再生資源,盡管近期的石油儲量仍很豐富表125℃時,制備乙醇柴油微乳液所需乳化劑的量及HLB值但總的趨勢是在減少。作為現(xiàn)代社會主要能源的石油資源,制約Tab.1 Mass fraction of emulsifier for ethanol diesel microemulsions著國家乃至世界社會的發(fā)展。為了緩和石油系燃料的需求矛盾,d its hLB value at25℃1973年中東戰(zhàn)爭和石油危機以后,各種代用燃料的研究和使用逐步興起。研究表明,使用摻乙醇的石油系燃料能有效降低汽車乳化劑名稱乳化劑添加量/%HLB值尾氣中的CO、NOx、HC和PM(顆粒物)的排放。19.22SPAN-20摻醇方式中的乳化與互溶法,采用燃用烴油+醇類+乳化或AFO-3助溶劑的多液混合物方法供醇,在摻醇量不多的情況下,對原柴8.09AEO-714.75124油機的供油和進氣系統(tǒng)不必改動,是供醇方式中最簡單的一種>30.0013.6(如95%乙醇)與柴油混合時,常出現(xiàn)分層的相分離現(xiàn)象,嚴重影1103響燃燒性能5.6為了提高乙醇柴油的穩(wěn)定性,文章以物質(zhì)互溶基礎(chǔ)理論和微正辛醇5.2乳液形成理論為基礎(chǔ),針對這一問題進行研究,討論在0柴油中加入10%質(zhì)量比)的乙醇(95%)后,通過添加表面活性劑或助溶劑的方法,形成乙醇柴油微乳液的可能性,以解決混合燃料的相22溫度對表面活性劑加入量的影響分離問題,提高燃燒性能。1實驗部分1.1儀器和試劑氐溫恒溫槽(DCW-2008),寧波市海曙天恒儀器廠:電子天平383(J600),常熟市雙杰測試儀器廠微乳區(qū)0柴油,標準;95%乙醇,分析純:表面活性劑系列,化學18純;短鏈醇系列,化學純2實驗方法調(diào)節(jié)低溫恒溫槽恒定于某一溫度,在50ml磨口試管中加入定量乙醇柴油混合液中,逐滴滴入表面活性劑或助溶劑并搖蕩使兩相區(qū)其均勻,直至乙醇柴油混合液澄清透明,置于某一溫度的低溫恒溫槽中,放置24h不發(fā)生相分離,記錄所加乳化劑或助溶劑的量2結(jié)果與討論99.51010.51121適合本實驗體系的乳化劑的確定根據(jù)微乳液形成理論,含少量乙醇的柴油混合液,通常形成AEO3的質(zhì)量分數(shù)%WO型的微乳液:而按照親水親油平衡理論,制備WO型的微圖1溫度與乳化劑AEO3加入量的關(guān)系乳液,需要加入表面活性劑或助溶劑。表1是25℃時,制備穩(wěn)定Fig. I Relation of adding amount of AEO-3 and temperature for24h以上95%乙醇柴油微乳液(質(zhì)量比1:9,以下同),所加表面ethanol diesel microemulsions活性劑或助溶劑的量。從表1可以看出,在25℃時,要制得所需要的乙醇柴油微乳穩(wěn)定溫度不同,需要加入的表面活性劑或助溶劑的量也不同圖表面活性劑AEO3相近的Tx4(HLB-88和PAN:20(mB86)1是穩(wěn)定溫度與形成上述乙醇柴油微乳液所需加入表面活性劑的乳化效果并不好。這說明選擇表面活性劑時,除了HLB值外,還要考慮到其它因素。此外,助溶劑脂肪短鏈醇的效果也不錯微乳液體系所需AEO3的量增加,這主要是由于溫度降低,AEO-3且HLB值越小,乳化效果越好。的水落性增強的繞性,來自其分子中的極性基團與水分子形成AEO3的親氫鍵的作用。而氫鍵強度隨著溫度的下降而上升,在溫度降到一[收稿日期]2012-05-10作者簡介】楊楚芬(1980-),女,博士,講師,主要從事化工環(huán)保與化工分離過程方面的研究廣東化工2012年第8期12www.gdchem.com第39卷總第232期么大的改變,AEO3從柴油中析出,主要分布在極性乙醇(含少量水)線ABC,說明AEO3與正庚醇混合復(fù)配后,具有增強乳化性能相中,乳液類型將發(fā)生改變,于是出現(xiàn)濁點現(xiàn)象。所以需多加的協(xié)同作用。其中AEO-3:正庚醇=25%:75%時,效果最好。從圖1中還可以看出,接近0℃時,溫度降低很少,所需要的AEO3復(fù)合乳化劑進行下面的實驗,研究溫度的影響,并與AEO3和正小2℃時,即庚醇單獨使用時的情況進行比較,如圖4所示使把AEO3的量加到1071%,也不能制得穩(wěn)定的wO微乳液23溫度對助溶劑加入量的影響助溶劑脂肪短鏈醇則是通過物質(zhì)互溶原理對本實驗體系起AEO-3作用的。溫度對脂肪鏈醇的影響如圖2。正庚醇ABO3+正庚醇0-正已醇微乳區(qū)微乳區(qū)23正辛醇一正壬醇兩相區(qū)111213乳化劑的質(zhì)量分數(shù)%9圖4溫度與AEO3、正庚醇和復(fù)合乳化劑加入量的關(guān)系Fig 4 Relation of adding amount of AEO-3, n-heptanol, mixed助溶劑的質(zhì)量分數(shù)/5圖2溫度與助溶劑加入量的關(guān)系Fig2 Relation of adding amount of cosolvents and temperature for比單獨使用AEO3或正庚醇時好;當溫度低于5℃時,復(fù)合乳化ethanol diesel microemulsions劑的效果比單獨使用AEO-3時差,但差別不是很大。所以基于乳從圖2可以看出,溫度對各種醇類體系的影響和溫度對乳化化性能和燃燒性能兩方面因素的考慮用質(zhì)量比1:3的表面活劑AEO-3體系的影響類似,只是受影響的程度不相同。溫度降低體系所需要加入的醇量增加。這是因為,溫度降低,乙醇和柴油3結(jié)論的極性差別加大,故需要加入更多量的助溶劑從上面實驗可知,采用乳化與互溶法,在0柴油95%乙醇(質(zhì)脂肪醇碳鏈越長,則其親油性就越好,而本實驗體系是要制備量比9:1)中加入乳化劑AEO-3或助溶劑如短鏈醇),可以制得wO型的微乳液,因此親油性好的助溶劑,有利于WO微乳液的在一定溫度下穩(wěn)定存在的微乳液透明澄清體系。體系的溫度降低形成。這一點也可以從圖2看出。在25℃以下,隨著碳鏈的增長時,需要加入的乳化劑和助溶劑的量增加。乳化劑AEO3和正庚所需助溶劑的量逐步減少。幾種醇中正壬醇的效果最好,但考慮到醇按照質(zhì)量比1:3復(fù)配后,可以得到綜合性能比較優(yōu)越的復(fù)合乳長鏈醇比短鏈醇價格貴的因素,下面選用正庚醇做助溶劑。24AEO-3與正庚醇復(fù)配化劑。由上面的實驗結(jié)果可知,在本實驗所用的表面活性劑中,微參考文獻們的微乳化機理不同,將它們復(fù)配使用,有可能可以獲得更好的馮國琳.乙醇柴油燃料的研究進展團精細石油化工進展,201,1207)微乳化效果。因此,文章對AEO-3和正庚醇進行復(fù)配研究,以得46-50到性能更優(yōu)越的乳化劑。2]Ceviz M A, Yuksel F. 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Fue2009,88(10):1618-1624圖325℃時AEO3與正庚醇復(fù)合乳化劑的乳化性能[0黃齊飛,宋崇林,張鐵臣等.乙醇柴油混合燃料的相溶性及對發(fā)動機ig.3 Synergism effect of AEO-3 and n-heptanol for ethanol diesel性能影響的研究.燃料化學學報,2007,35(3):339-343(本文文獻格式:楊楚芬.乙醇柴油的微乳化研究[J].廣東化工25℃時,按不同比例對AEO-3和正庚醇制備乙2012,39(8):11-12醇柴油微乳液(1:9)所需復(fù)合乳化劑的用量如AEO3與助溶劑正庚醇混合后的乳化效果只是加和作用的