微乳燃料配方的开发以及微乳液结构研究

论文摘要

微乳液是由水,油,表面活性剂与助表面活性剂在适当比例自发形成的一种透明或半透明的,低粘度的,各向同性且热力学稳定的油水混合体系。由于其独特的物化性能,在许多方面已经得到了广泛的应用。本文主要研究其在微乳燃料方面的应用。微乳化技术用于燃料添加剂领域,具有许多优点,例如提高燃烧效率,减少环境污染等。首先,我们利用阴阳离子复配技术,结合燃烧微爆理论,开发出一种以十六烷基三甲基溴化铵和油酸以及氨水为表面活性剂,以中碳链醇为助表面活性剂的性能优异的微乳化柴油。研究了影响微乳柴油稳定性和最大增溶水量的主要因素,确定了微乳柴油的最佳配方。所制备的微乳化柴油外观澄清透明、遇大量水不浑浊、长期储存不分层、节能防污等优点,而且生产只需要简单的搅拌设备,过程十分简单,且成本降低,适合工业生产。然后,在微乳柴油配方的基础上,开发出一种微乳汽油,以油酸铵为表面活性剂,正丁醇为助表面活性剂,甲醇和乙醇以及水为增溶相。考察了影响最大增溶水量的各个因素,确定了微乳汽油的最佳配方。其中甲醇和95%乙醇含量达到10%,水含量达到1%,外观澄清透明,可以长期放置不分层。最后,通过相图、电导、FT-IR等方法研究了微乳液的结构。绘制了十六烷-异戊醇-水体系和正辛烷-正丁醇-水体系的拟三元相图,由相图可以判断十六烷体系沿着水稀释线,随着水含量的增大,先后经过了W/O型微乳液、BC型微乳液、液晶区、O/W型微乳液;而正辛烷体系则经过了W/O型微乳液和BC型微乳液,不存在O/W型微乳液。然后,测定了两种体系分别以正丁醇和异戊醇为助表面活性剂时的电导率,验证三元相图的结果。电导法可以发现当以正丁醇为助表面活性剂时,两个体系都符合渗滤模型;当以异戊醇为助表面活性剂时,两个体系均为非渗滤模型。由FT-IR光谱中-OH伸缩振动频率以及-CH3、-CH2-的伸缩振动峰的透过率的变化,可以确定体系中水相以及油相的状态,从而判断微乳液的结构。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 微乳液的结构和特性
• 1.2 微乳液的形成机理
• 1.2.1 负界面张力理论
• 1.2.2 构型熵理论
• 1.3 微乳液的结构理论
• 1.3.1 双重膜理论
• 1.3.2 几何排列理论
• 1.3.3 R比理论
• 1.4 W/O型微乳液中水的增溶
• 1.5 微乳液结构的表征
• 1.5.1 拟三元相图
• 1.5.2 电导法
• 1.5.3 分子光谱法
• 1.5.3.1 傅立叶变换红外光谱（FT-IR）
• 1.5.3.2 荧光分析法
• 1.5.4 核磁共振NMR法
• 1.5.5 散射技术
• 1.5.6 电子显微技术
• 1.5.7 粘度法
• 1.6 微乳液的应用
• 1.6.1 三次采油
• 1.6.2 纳米材料的制备
• 1.6.3 化学反应
• 1.6.4 化妆品
• 1.6.5 农药
• 1.6.6 微乳相溶剂萃取
• 1.6.7 微乳燃料
• 1.7 本课题的立题依据和研究内容
• 第二章 微乳燃料的配方设计
• 2.1 前言
• 2.1.1 背景
• 2.1.2 燃烧机理
• 2.1.3 研究现状及发展趋势
• 2.2 微乳柴油的配制
• 2.2.1 仪器和试剂
• 2.2.2 实验方法
• 2.2.3 结果与讨论
• 2.2.3.1 阴离子表面活性剂对增溶水量的影响
• 2.2.3.2 阳离子表面活性剂对最大增溶水量的影响
• 2.2.3.3 氨水对最大增溶水量的影响
• 2.2.3.4 醇对于微乳柴油最大增溶水量的影响
• 2.2.3.5 其他因素
• 2.2.4 简单生产流程以及成本
• 2.2.5 小结
• 2.3 甲醇汽油的配制
• 2.3.1 实验方法
• 2.3.2 结果与讨论
• 2.3.2.1 氨水对于体系最大增溶水量的影响
• 2.3.2.2 正丁醇对于体系最大增溶水量的影响
• 2.3.3 小结
• 2.4 乙醇汽油的配制
• 2.4.1 实验方法
• 2.4.2 结果与讨论
• 2.4.2.1 氨水对于最大增溶水量的影响
• 2.4.2.2 正丁醇对于最大增溶水量的影响
• 2.4.3 小结
• 2.5 本章小结
• 第三章 W/O型微乳液结构的研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验仪器和试剂
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 相图的绘制
• 3.3.1.1 十六烷-水微乳液拟三元相图的绘制
• 3.3.1.2 正辛烷-水微乳液拟三元相图的绘制
• 3.3.2 电导率的测定
• 3.3.2.1 十六烷-水体系电导率的测定
• 3.3.2.2 正辛烷-水微乳液电导率的测定
• 3.3.3 微乳液结构的红外光谱研究
• 3.3.3.1 十六烷-异戊醇-水体系FT-IR光谱测定
• 3.3.3.2 正辛烷-正丁醇-水体系FT-IR光谱的测定
• 3.4 本章小结
• 第四章 结论
• 参考文献
• 附录
• 硕士期间发表的论文目录
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表