柴油微乳液拟三元相图的绘制及燃烧性能测定 华师

表5 9:1乳化柴油燃烧数据记录

时间 t / 温度/℃ min 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

23.096 23.106 23.111 23.114 23.117 23.119 23.121 23.122 23.123 23.124

时间 t / 温度/℃ min 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

23.124 23.125 23.194 23.628 23.939 24.116 24.218 24.297 24.344 24.386

时间 t / 温度/℃ min 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

24.416 24.443 24.464 24.478 24.490 24.510 24.516 24.522 24.530 24.533

时间 t / 温度/℃ min 31 32 33 34 35 36 37

24.535 24.538 24.539 24.540 24.540 24.540 24.540

图4 本实验9:1乳化柴油燃烧温度与时间关系图

表6 8:2乳化柴油燃烧数据记录

时间 t / 温度/℃ 30s 1 2 3 4 5 6 7 8 9 23.476 23.475 23.475 23.475 23.475 23.475 23.481 23.973 24.535 时间 t / 温度/℃ 30s 10 11 12 13 14 15 16 17 18 24.824 24.983 25.09 25.159 25.21 25.244 25.274 25.296 25.316 时间 t / 温度/℃ 30s 19 20 21 22 23 24 25 26 27 25.331 25.343 25.353 25.362 25.37 25.376 25.381 25.385 25.387 时间 t / 温度/℃ 30s 28 29 30 31 32 33 34

25.389 25.392 25.393 25.384 25.394 25.395 25.395

图5 本实验8:2乳化柴油燃烧温度与时间关系图

2、燃烧热的计算：

计算公式：m样QV = W（卡计+水）?ΔT – m（点火丝）?Q（点火丝） 换算得：Qv?W(卡计?水)??T -m（点火丝）?Q（点火丝）

m样品W（卡计+水）为氧弹卡计和周围介质的热当量（焦/度），本实验为14541.35J/℃ m（点火丝）为点火丝的质量

Q（点火丝）为点火丝（铁丝）的恒容燃烧热，其值为6694.4J/g。

对于0#柴油：

m样品=1.2024g，m铁丝=0.0066g, ΔT=1.8583℃

Qv?14541.35J/ ℃?1.8583℃ -0.0066g?6694.4J/g?22.44kJ/g

1.2024g

对于9:1乳化柴油：

m样品=1.2123g，m铁丝=0.0113g, ΔT=1.4186℃

Qv?14541.35J/ ℃?1.4186℃ -0.0113g?6694.4J/g?16.95kJ/g

1.2123g

对于8:2乳化柴油：

m样品=1.2195g，m铁丝=0.0008g, ΔT=1.9044℃

Qv?14541.35J/ ℃?1.9044℃ -0.0008g?6694.4J/g?22.70kJ/g

1.2195g【结果与讨论】

（一）复合乳化剂的配制

复合乳化剂的配制过程中试剂的配比及加入顺序影响了该复合乳化剂的配制成功与否，甚至对其乳化作用也有一定影响。本实验中各成分的作用为：油酸作阴离子表面活化剂，CTAB 作阳离子表面活化剂，氨水是使HLB值向亲水剂方向移动，正丁醇是作助表面活性剂，课进入界面膜中的表面活性剂分子间，降低界面膜的刚性，增加流动性，减少微乳液形成所需的弯曲能，易形成微乳液。本实验先加油酸，再连续滴加氨水，搅拌10分钟，接着加入CTAB，最后加入正丁醇，再在磁子搅拌器上搅拌直至成为亮黄色透明溶液，整个过程用时约半个小时。这是因为氨水具有碱性，加油酸后再加氨水能够增加油酸亲水性，有利于与其他两种试剂的互溶。复合乳化剂的组分含量以及加入顺序的不同使得制备的产品效果也不同，因此可通过改变各组分含量或改变各组分的加入顺序来探究复合乳化剂的最佳制备方法。

（二）乳化柴油的制备

本实验先制备不同配比的水-柴油混合体系，在搅拌下滴入复合乳化剂直至混合体系澄清，从而达到乳化的效果。实验关键是知道如何判断混合体系变澄清。由于各人对于澄清与否的判断标准不同，将导致加入的复合乳化剂的量不同，从而影响到三元相图的不同。

根据不同配比乳化柴油的成分，绘制得柴油-水-复合乳化剂微乳液柴油体系拟三元相图（图2）。由相图可见，曲线左方为共溶区形成微乳液柴油，中间为临界线，右方为不共溶区。曲线平滑。

制备得到的微乳柴油中复合乳化剂质量分数分别为0.2071、0.3317、0.3935、0.4163、0.3691，用量偏多。制备出来的微乳柴油，透明度很好。在经过一个星期后，制备的微乳液柴油基本没有分层现象。可见微乳液是一种热力学稳定体系,能自发形成,粒径小,可长期稳定存在。

（三）乳化柴油燃烧热的测定

燃烧热的测定结果显示：0#柴油：Qv?22.44kJ/g；9:1乳化柴油：Qv?16.95kJ/g；8:2乳化柴油：Qv?22.70kJ/g。数据显示，燃烧热大小顺序为：8:2乳化柴油＞0#柴油＞9:1乳化柴油。燃烧结束后可以观察到，0#柴油燃烧后残留的碳最多，而两种乳化柴油的碳残余量非常的少且沾在氧弹坩埚的上方。

图6 图7 图8

0#柴油燃烧后产物图 9:1乳化柴油燃烧后产物图 8:2乳化柴油燃烧后产物图

9:1乳化柴油的燃烧热小于0#柴油，这并不能说明乳化柴油的燃烧效率低于普通柴油，造成这种结果的原因是：9:1乳化柴油中含有20.71%的复合乳化剂，其中1.2克的乳化柴油中柴油的含量仅有71.40%，故而燃烧热小于纯的0#柴油。而由乳化柴油碳残余量明显少于0#柴油来看，乳化柴油的燃烧效率是提高了的。8:2乳化柴油燃烧热最大，这归功于水含量的提高。。水在燃烧过程中汽化成水蒸气,产生许多OH活性基团,使一氧化碳尽可能完全燃烧。水煤气反应加速燃油裂解所形成焦炭的燃烧,抑制了烟尘的生成。水微粒气化带来的“微爆”现象使得油滴与氧气的接触面积成倍提高，减少了不完全燃烧和排烟损失，提高了燃烧效率。资料可知，水含量在20%左右时，微乳液柴油燃烧效率最高。 在燃烧实验中，误差来源有以下几处：

（1）每一种柴油只测定一次燃烧热，没有进行平行实验进行反复测定，因而误差较大；（2）进行温度的雷诺校正时，选用origin作图，存在一定的作图误差，而该误差对实验结果影响较大。