乳化剂对乙醇乳化柴油稳定性的影响.pdfVIP

第 28卷第 1期 化学反应_T程与工艺 Vol28．NO l 2012年O2月 ChemicalReactionEngineeringandTechnology Feb．20l2 文章编号：1001--7631(2o12)0】—∞l9L_-0s 乳化剂对乙醇乳化柴油稳定性的影响 冯国琳，刘有智，焦纬洲，高 臻，于娜娜，王笃政 (中北大学，山西省超重力化工工程技术研究中心，山西 太原 030051) 摘要：以高速分散器为乳化设备，O柴油和无水乙醇为主要原料制备了乙醇乳化柴油乳液。考察了乳化剂的类型、 HLB值和用量等列乳液稳定性的影响。实验结果表明，以油酸和壬基酚聚氧乙烯醚复配为乳化剂、HLB值为8、 乙醇含量小于 15％，调整内、外相密度近似相等可提高乳液稳定性，提出密度可以作为配制乙醇乳化柴油的参考依 据 。 关键词：乳化剂 稳定性 乙醇乳化柴油 密度 中图分类号：TK411．71 文献标识码：A 近年来，随着经济的发展和科技的进步，柴油机的用途越来越广，使得柴油的需求量增大，柴油价格 上涨，甚至出现柴油供应不足的现象。另外，柴油由大分子烷烃组成，在柴油机中使用会出现燃烧不完全、 燃烧性能差等现象，排放的尾气对环境造成了污染 l【】。为解决柴油短缺和造成的环境污染问题，国内外的 科学工作者正研究用醇类燃料部分替代柴油来缓解上述 问题。 乙醇是一种易燃、易挥发的无色液体，具有来源广泛、汽化潜热大、与柴油调合辛烷值高、抗爆性高、 热值低和分子中含氧等特点，是柴油机的替代燃料之一。乙醇在柴油机上的使用方式很多，其中乙醇乳化 柴油具有成本低 、污染小和无需改变柴油机结构等特点，应用前景广泛z【4】。但是，乙醇乳化柴油的稳定性 差，制约了它的推广4【】。影响乙醇乳化柴油稳定性的因素很多，本研究将考察乳化剂的类型、HLB值、乳 化剂用量和乙醇含量等对乳液稳定性的影响，通过调整乙醇乳化柴油的内外相密度差来降低液滴的沉降速 度，提高乳化柴油的稳定性。 l实验原理 1．1乙醇乳化柴油 柴油和乙醇不互溶，若将二者混合在一起 ，相界面上会产生 巨大的表面张力，是热力学上的不稳定体 系，为使其稳定须添加乳化剂，还要借助外力的作用才能形成乙醇乳化柴油，外相为柴油，内相为 乙醇。 1．2影响乳液稳定性的主要因素 乳化剂在乙醇乳化柴油中的作用主要有两个6【】：①降低柴油．乙醇界面的表面张力，降低吉布斯函数， 使乙醇乳化柴油稳定。②由于乳液中的液滴不停地做布朗运动，频繁的碰撞，所以乳化剂的另一个作用是 在柴油．乙醇界面处作定向吸附，生成具有一定机械强度的薄膜 ，阻止分散相液滴的合并聚集。因此，乳化 剂是影响乳液稳定性的因素之一，选择合适的乳化剂是非常重要的。 使用两种及其 以上的乳化剂复配的效果往往 比使用单一乳化剂的效果好 [7,81，原因是复配乳化剂相比单 收稿日期：201I-08．15：修订日期：2011．12-06 作者简介：冯国琳(1985．)，女，硕士研究生：刘有智(1958．)，男，教授，通讯联系人 E-mail：liuyz@nuceducn 基金项目：山西省青年科技研究基金资助项目(2010021007．2)；太原市大学生创新创业资助项~(2OlOlO一941)；中北大学研究生科技基金资助项目 (201012) 20 化学反应工程与工艺 2012年02月 一 乳化剂使用时可以提高界面膜中乳化剂的堆砌密度，增强侧向间的相互作用，也就提高了界面膜的粘度 和强度，从而抑制 “油”滴中物质渗出的速度，延缓Ostwald熟化，抵御由布朗运动和剪切下碰撞的聚结， 使之更接近临界堆砌参数 (criticalpackingparameter简称CPP)[91。临界堆砌参数 (CPP)可用来表达 自组 集体中乳化剂的堆砌密度 ，是乳化剂 自组集体中分子碳氢部分的体积 ( 与分子最大伸展长度 (／)和亲 水部分截面积乘积 ()之比，是一个无量纲的数值，~J[CPP=V／la。在乳化剂复配时用Griffin提出的HLB (表示乳化剂的亲水亲油性质)值理