问题：柴油乳化问题
类型：求助 (悬赏分:3分)
提问：yaohengxi5
等级：▲
版块：分析化学(wangsui,maqinghe,peiliang,)
信誉：0%
回复：8
阅读：2104
时间：2009-03-02 08:20:21 编辑加入/取消收藏订制/取消短消息举报该贴

我做柴油乳化试验，不知什么原因做出的小样是乳白色的。柴油79.5%、乳化剂0.5%、水20%。请教！

回复人：huxiaolei,▲ (爱拼才会赢) 时间：2009-03-02 15:49:10 编辑	1楼
水放太多啦或者多加些乳化剂

回复人：yaohengxi5,▲ (化工行业从事者) 时间：2009-03-03 08:09:00 编辑	2楼
有没有乳化剂方面的资料？麻烦传我看看

回复人：claymore,★★★★★ (C-H活化，kumada,suzuki,stille,negishi.cross-coupling.) 时间：2009-03-03 08:40:42 编辑

3楼

柴油乳化剂是由助燃剂、热光解催化剂、乳化剂、水质改进剂和十六烷值改进剂组成，利用柴油乳化剂生产乳化柴油的方法是，先把75%的柴油加到搅拌反应釜中，在加入12%的柴油乳化剂搅拌进行化学反应，再加入13%的水通过设备物理合成，形成产品清亮透明的乳化柴油。这种乳化柴油同原柴油相比，同颜色清亮透明，长久储存不分层，与其他柴油任意混溶使用不变色

回复人：claymore,★★★★★ (C-H活化，kumada,suzuki,stille,negishi.cross-coupling.) 时间：2009-03-03 09:12:47 编辑

4楼

1、用乳化剂做乳化柴油
乳化剂的作用就是用其两亲性质的表面活性剂将油和水粘在一起。
由于柴油大约HL B=4 ,水HL B=20 ,当若在79%柴油中加20%水乳化时，要求两亲乳化剂的HL B值分别是：亲油HL B=4×79%=3.16 亲水HL B=20×20%=4，显然，这种HL B值的乳化剂不好找到，故须用两种以上的亲油和亲水性表面活性剂去组合，并使之配合得尤如一种表面活性剂一样。
要做好微乳油先要做好乳白油，这是微乳油成功的最关键第一步。做好了的乳白油，只是使用了两亲表面活性剂将水的表面张力减小（接近）到了与柴油一致，下一步才是做微乳油。

2、用下述方法可做成微乳油
散的原理方法一：电荷排斥法
水是有极性的，让每个粉碎到纳米级的水粒子外表均带同一种电荷，这时水粒子间就会因带同性电荷相互排斥，纳米水粒子在较长时间内不会聚集成团、变浊，直至分层。
方法二：胶束包覆法
用做好了的反胶束，在搅拌剪切力下借助胶束内壳水相的静电吸附力将水包覆，水粒子将永远得不到聚集成团、变浊，直至分层。
以上两种方法均可做成微乳油，显然从稳定性、拒水性、互混性等方面分析，胶束包覆法好于电荷排斥法。当然，将两种方法相互配合使用效果会更好。

要让水自发进入胶束，除了辅以搅拌剪切力外，还要使胶束内亲水剂与水之间建立起静电吸附力，当PH胶＞PH水，或者调整ＰＨ到中性以上时，水带负电荷．此状下水才会自发进入胶束内．

粘度是保证柴油的供应量、雾化程度燃烧情况和高压油泵润滑的重要指标。柴油机在高速运转时，喷油的时间只有0．001～0．O02s．要在这么短的时间内，使喷入的柴油在高温高压的空气中进行汽化和自燃，必须要使喷射的柴油雾滴的直径特别的小(应在0．02～0．025ml间)，并使喷出的油滴能分布到燃烧室的全部容积中，以保证燃烧完全。如果柴油的粘度过大，使油泵抽油效率下降，减少了供油量，同时喷油的雾滴大，喷射角小，射程远，与空气混合不均匀，导致燃烧不完全而形成积炭，使发动机功率下降，耗油量增加。反之，粘度过小，虽然雾化程度有所改善，但喷油的射程近而喷射角大，致使油滴不可能与氢缸中全部空气混合，燃烧不完全，使发动机功率下降，耗油量增加，排气管排放黑烟。试验表明：中小型高速柴油机最适宜的柴油粘度为3～5mPa?s，大型柴油机在4～8mPa?s为最适宜。

水和油溶合在一块，几十年前还认为是无稽之谈，而今天不但能做出乳白油，还能造出微乳油（又曰：掺水本色油）。几年前，做微乳油用剂量大都与掺水量相等或者相近，较少的也在10%左右，而目前用剂量却减少到3%-1%以内。有人曾预测过，按目前微乳技术的进展速度，少于0.5%-0.1%的微乳添加剂技术，不要多久就能在中国市场上找到！
为了推动微乳技术的普及，我将不定期介绍这方面的知识或与朋友们共同探讨问题，由于不胜专长，纯属一业余（多余）爱好，有拙笔之处，望专家海涵。
1、水粒子不再聚集的解决
做油包水（W/O）微乳液时，要使用表面活性剂和搅拌剪切力，将水粉碎（分散）到纳米级，此时我们只会看见透明的连续油相；时不多久，粉碎的水粒子还会聚集成团到看得见，使微乳液变浊而不透明。为使分散的水粒子不再聚集，常用如下办法解决：
方法一：电荷排斥法
水是有极性的，让每个粉碎到纳米级的水粒子外表均带同一种电荷，这时水粒子间就会因带同性电荷相互排斥，水粒子就不再聚集成团变浊而分层。
方法二：胶束包覆法
用做好了的反胶束，在搅拌剪切力下将水包覆，水粒子将永远得不到聚集成团而分层。由于胶束的特殊性质，使得用剂量很少，拒水性很高，除包覆纯水外，还可包覆其它溶水性物质。
2、反胶束的概念：
表面活性剂溶于有机溶剂中，当其浓度超过临界胶束浓度(CMC)时，所形成的胶束叫反胶束 (reversed micelle)，或称反相胶束，这是一种自发形成的纳米尺度的聚集体，是一种透明的、热力学稳定的W/O体系。
常用于制做反胶束的表面活性剂有阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子型表面活性剂。
3、反胶束有自包覆性：
由于反胶束属热力学稳定体系，在一定条件下具有保持特定稳定小尺寸的特性，即使破裂后还能重新组合---自包覆性，这类似于生物细胞的一些功能(如自组织性、自复制性)，因此又将反胶束称为微反应器或智能微反应器(reverse micellar microreactor) 。
4、反胶束增溶水的过程：
取一份反胶束掺入到一定的油水配比中后我们开始搅拌；在搅拌剪切力下反胶束破裂，暴露的内相亲水端将在表面静电吸附力下与水结合，由于反胶束有自包覆性，破裂的反胶束又会很快闭合为一个完整的反胶束，同时反胶束体积得到一次溶涨。一般根据剪切效率的不同，这样的过程可能要持续几分钟或许几十分钟，直至额定水全部溶入反胶束为止。
这就是反胶束自发增溶水的过程，这个过程除了有反胶束破裂的条件外，还须有表面活性剂与水之间存在的静电作用力。
在反胶束增溶水过程中，表面活性剂与水都是带电的分子，因此，静电相互作用肯定是增溶过程中的一种推动力。其中一个最直接的因素是pH值，它决定了水带电基团的离解速率及水的净电荷。当PH胶＝PH水时，水呈电中性；PH胶＜PH水时，水带正电荷；当PH胶＞PH水时，水带负电荷，即随着pH的改变，被增溶的水所带电荷的符号和多少是不同的。因此，如果静电作用是水增溶过程的主要推动力，对于阳离子表面活性剂形成的反胶束体系，增溶只发生在PH胶＞PH水时，此时水与表面活性剂极性头间相互吸引，而PH胶＜PH水时，静电排斥将抑制水的溶解。
因此，只有当反胶束内表面电荷（也就是表面活性剂极性基团所带的电荷）与水表面电荷相反时，两者产生静电引力，水才有可能进入反胶束。对于阳离子表面活性剂、反胶束的pH值需高于水的pH值，反胶束增溶才能进行；对于阴离子表面活性剂，当PH胶＞PH水时，增溶率几乎为零，当PH胶＜PH水时，增溶率急剧提高，这表明水所带的净电荷与表面活性剂极性头所带电荷符号相反，两者的静电作用对增溶水有利，如果pH值很低，在界面上会产生白色絮凝物，并且增溶率也降低．
用调节pH的作用来增加水分子表面电荷的方法，是达到增强静电作用的一条途径。
对那些尺寸小于“空核”的反胶束中的水溶液，只要其所携带的净电荷与表面活性剂电性相反，增溶就会发生。
5、几种影响反胶束的因素
1）表面活性剂类型的影响:
所有的表面活性剂都可用于形成反胶束，关键是应从反胶束增溶水的机理出发，选用有利于增强水表面电荷与反胶束内表面电荷间的静电作用和增加反胶束大小的表面活性剂，除此以外，还应考虑形成反胶束及使反胶束变大(由于水的进入)所需的能量的大小、反胶束内表面的电荷密度等因素，这些都会对增溶产生影响。
表面活性剂的极性基团的电离程度愈大，反胶束内表面的电荷密度愈大，产生的反胶束也愈大。
2）有机溶剂的种类影响：
有机溶剂的种类影响反胶束的大小，从而影响水增溶的能力，所以可以利用因溶剂作用引起的不同胶束结构，实现选择性增溶水分子的目的。
3）助表面活性剂的影响:
当使用阳离子表面活性剂时，引入助表面活性剂，能够增进有机相的溶解容量，这多半是由于胶束尺寸增加而产生的。
4）温度的影响:
温度的变化对反胶束系统中的物理化学性质有激烈的影响，增加温度能够增加水在反胶束中的增溶度，大约有50％的增加。
6、反胶束的膜强度、数量与增溶量
反胶束是用来装水的封闭“池子”(有人这样比喻),若要“池子”多,就须多造反胶束。然而“池子”的多少还与反胶束膜强度有关；反胶束膜强度高时, 可造出较多的“池子”，反胶束膜强度不够时，造出的池子就少,这时就要用大剂量才能包覆要求的水量。
做好了的反胶束都具有保持稳定的胶束数量和纳米粒径的尺寸特性，当再加入水后，这时的反胶束亲水内相只可能增溶固定体积的水量，因此，超出反胶束数量的体积水量，会由于没有了反胶束而得不到包覆。
反胶束是按已定的增溶量设计的，由于反胶束膜强度有限，超过额定增溶量时，反胶束膜就会涨裂放出多余的水，由于反胶束的自包覆性，它会又重新组合成一个完整的反胶束，因此，多余的水是包不进去的。
7、反胶束制做工艺
表面活性剂溶于有机溶剂后，所形成的反胶束是一种粒径不一的粗状胶团。为保证使用中要求的增溶效果，在制做反胶束中，须对这种粗状胶团进行一定时间的强力精细剪切，以获得更多的精细反胶束用于增溶。
由此，添加剂产家应认真设计做好反胶束，用户只须按要求的油水配比再加入少量的这种反胶束微乳剂，普通搅拌即可在短时间内做透做好微乳液。

试验采用HLB值法筛选、复配乳化剂。由于非离子表面活性剂具有高表面活性，其水溶液的表面张力低，临界胶团浓度亦低于离子型表面活性剂，胶团聚集数大，加溶作用强，并具有良好的乳化能力，所以试验中所采用的大多数表面活性剂为非离子型表面活性剂。油溶性的表面活性剂与水溶性表面活性剂一起，构成混合乳化剂。混合乳化剂使得界面张力降至更低，界面吸附增加，分子排列更加紧密，复合界面膜的强度大大提高，对乳化柴油的稳定性起很大的作用。实践与理论均证明，采用混合乳化剂的乳化油稳定性好于采用单相性乳化剂的乳化油。因此，试验中采有混合乳化剂。以表面活性剂的亲油亲水平衡值——HLB值(Hydrophile—Lipophile Balance)作为选择表面活性剂的依据，将亲水性最强的表面活性剂的HLB定义为40，亲水性最弱的定为1。一般表面活性剂的HLB值为1～20。混合乳化剂有一个总的HLB值即HLB，，
可根据已知的每种乳化剂的HLB值用下式计算：
n
HLBf： ΣHLB ?mi
i=1
式中，m 为每种表面活性剂的质量百分比；i为1～n种乳化剂的代号。
在混合乳化剂中，水溶性剂的HLB与油溶性剂的HLB的比值H／L~<3／1，一般HLB <12可得到理想的油包水型乳化液，而HLB 值的最佳范围为6～8。
在试验过程中，试用了40多种表面活性剂进行乳化柴油的配制。经过试验，筛选复配出了乳化效果和稳定性均较好的A，B，C三种混合乳化剂。将1％乳化剂，20％水掺人纯柴油，采用乳化剂在油中法，手工振荡制备出的油包水型乳化柴油，其稳定时间可达1个月。

微乳化（Microemulsifier）疏水性物质形成水包油 O/W 或油包水 W/O 较小胶束胶团（或称微胶束）等非均相体系，若胶束胶团或乳滴直径在140nm（钠米，或称毫微米）以下称为微乳（Microemulsions），其乳滴或胶束胶团小于光波长的 1/4，故光可穿透微乳，但不完全透明（常为半透明），常呈现丁达尔（Tyndall）现象。一般乳滴直径在50nm 以下的微乳液才透明，而100nm以上时，则呈现白色或蓝白色。微乳通过表面活性剂化学法或（和）机械物理分散法实现，也可将乳化剂与高效增溶剂合理复配使用产生透明型微乳液；体系在热力学上属亚稳定状态。微乳化剂的性质、各种参数、油水分配系数（尤其指 Log POW 正辛醇/水分配系数）以及使用机械工具操作方法为主要参数。被微乳化的活性物质仍在微胶束胶团内部，其分散溶解释放和生物化学（生物利用度）功能比乳化型产品大有提高（促进透皮吸收）。

在实际使用82A乳化剂生产乳化油的时候，发现82A有2个明显的优势。
一、对水和甲醇的亲和作用均很强；
二、乳化后的产品16烷值变化不大。
针对82A这一特点，我们生产一个：0号柴油70%，乳化剂1%，甲醇5%，水24%的乳化油。这个配比的乳化油，在微乳颗粒不大于0.3微米时，闪点、冷凝点均低于所用0号柴油原料，且动力性能良好。车用综合体验，感觉明显优于0号柴油，尤其在凝点临界温度点火启动车辆，没有任何障碍。
这个配比的乳化油综合性能优于所用原料油，成本低于82A乳化剂标准乳化配比成本，是一个性价比很好的实用配方。

乳化柴油的总热值简单计算:

假设: 一份乳化柴油中,柴油占79%,含水20%,添加剂1%,因此:
一份乳化柴油总热值=79%柴油热值+20%水热值+1%添加剂热值
1) 先算 79%柴油的热值
79%柴油热值=79%×10200 Kcal /公斤=8058 Kcal /公斤
2)再算20%水的热值
由于H2O要分解出H2才有”热值”可言,今假设H2O中H2可全部分解出,
有: H2÷H2O=(2×1)÷[(2×1) +(1×16)]=2÷18=0.11= 11%
这表明一份水中仅有11%氢热值.
因此, 20%水的热值=20%×11%×氢热值
=0.022×34000 Kcal
=748 Kcal
这表明20%水中可使用的氢热值只有748 Kcal (千卡).
2) 最后算1%添加剂的热值
在上面我们已算出: 79%柴油热值+20%水热值=8058 +748 =8806 (Kcal /公斤)
而1%添加剂热值有多少?这个问题生产厂也说不清,不过我们可反推并论之其可能性:
一般添加剂生产厂都会说,我的乳化柴油总热值不会低于10000 (Kcal /公斤),因此,我们就以10000 (Kcal /公斤)为目标, 反推出添加剂热值应该是:
[10000－(79%柴油热值+20%水热值)] ÷1%= (10000－8806) ÷1%=119400 (Kcal /公斤)
计算表明,当这种添加剂有119400 (Kcal /公斤)热值,取其1%方可达到产家说的:不低于10000 (Kcal /公斤) 热值要求.

119400 (Kcal /公斤),比氢还大3.5倍!何种化合物有这么大的威力?

水和水混合为何是透明的，是水粒子很小吗？水掺入油中混合后为何变混浊而不透明了，是水粒子这时突然变大了吗？
化学中有相似则相溶的原理；由于水和油二者不相似，不相似的两分子相混后，它们的接合处会存在界面张力而保持着一个距离，这就是造成油水混合后不透明、变混浊或分层的主要原因；而水和水相似，相似互混则相溶，它们间不存在界面张力，故混合后仍透明。
解决油水不溶的方法：
1、在油水间加入表面活性剂，以此减小二者间的界面张力，使分子间距离减到最小.
2、利用 “纳米表面效应”，使分子的粒径达到纳米级，此时不同分子（水和油）之间表面活化能变大，吸引力会显著增加。很好地利用这一效应，不但可使水和油界面距离缩小，相溶性增加，透明度变好，不分层时间延长，而且还可大大减少添加剂（表面活性剂）的使用量。

乳化油的颗粒大小对凝点温度有很大影响，颗粒在0.45微米时呈现原色，冷凝温度也与使用的原料油相近，在0.2微米时不仅透明度提高，而且凝点也呈下降趋势。用82A专用乳化设备，将颗粒大小从0.5微米到0.05微米分5组进行对比，得到一个随乳化油颗粒变化冷凝点随之改变的线性参数，这个参数对使用不同冷凝温度原料和加工不同冷凝点产品有很大的参考价值。

起乳状液，人们眼前也许马上浮现出一杯乳白色的牛奶。其实除了食品之外，乳状液与我们的日常生活息息相关，如油漆、农药、化妆品等，都属于乳状液。甚至连人体消化也离不开乳状液的作用，如脂肪必须在胆汁的作用下转变为乳状液才能被人体所吸收。
　乳状液的形成，一般是指一种或几种液体以小液珠的形式，分散在另一种不能互容的液体中所形成的分散体系。但仅仅两种不相容的纯液体（如油和水）并不能形成乳状液，它们必须在乳化剂（如肥皂）的作用下才能稳定。乳状剂是乳状液形成所必不可少的成分，乳化剂分子往往有两个分别亲水和亲油的端基，亲水基与水结合，亲油基与有结合，在水和由之间形成过渡层，从而降低水和由的界面张力，使溶液得以乳化。
　乳状液是处于非平衡状态的多分散体系，在长时间静置下会分层，因为其被分散液滴直径大小在500——10000纳米，重力、温度以及振动对溶液的稳定性影响很大，而且液滴大小恰好与可见光波长（400——800纳米）相当，发生漫反射，导致溶液不透明，即所谓的“乳浊”。但随着乳化剂浓度的增加以及一些辅助剂的加入，液滴的尺寸会进一步缩小至10——100纳米之间，乳状液会变为澄清液，同时长时间静置也不再分层，形成热力学和动力学上均稳定的体系。这是乳状液自发地形成了“微乳”。乳状液与微乳的差别并不仅仅是表现在分散液滴的尺寸，在物理和化学性质上两者有着相当大的不同。
　微乳技术在生物制药、纳米材料合成以及微乳柴油、石油回收再利用等新兴高科技领域中，正扮演着越来越重要的角色。

乳化柴油的过程中，发现乳化柴油的粘度直接影响燃烧质量，我们经过多次试验，感觉粘度在3.5~8.0之间为好，最好不要超过10.0，粘度大了降低了乳化柴油的流动性和燃烧中的雾化速度，动力设备在启动时会出动力性能波动的现象，在动力设备运行一段时间后波动现象会消失。因此，我觉得在大量使用乳化柴油前，一定要对你的柴油乳化机的性能进行认真检测，乳化柴油即要均质、微化又必须掌握好乳化柴油粘度，这样才会事半功倍。

回复人：mfs135135,▲ (喜欢这个行业) 时间：2010-06-06 12:50:13 编辑	5楼
学习中，很好的问题

回复人：wentlee1,★ (制药工程，致力于化学与生物制药，熟悉GMP、工艺、设备、EHS、财务) 时间：2010-06-07 11:24:25 编辑	6楼
不错不错

问题讨论没有结束...

您尚未进入本论坛,登录之后才可以回贴

8msec