微乳柴油拟三元相图的绘制及燃烧热的测定
三元相图ppt
相态的分析
确定三元相图的三个相态
根据三元相图中的三个区域，可以确定三元相图的三个相态，即液相、固相和气 相。
确定相态之间的转化
三元相图中不同相态之间的转化与成分和温度有关，可以根据相图中的成分和温 度范围确定不同相态之间的转化条件。
结晶过程的分析
分析结晶过程
三元相图中的结晶过程分析需要了解不同成分的溶液中结晶 过程的特点，以及结晶过程中成分的变化规律。
材料科学的基础研究
三元相图的研究也是材料科学基础研 究的重要组成部分。通过对三元相图 的深入研究，可以更好地理解物质的 本质和规律，为材料科学的其他领域 提供基础支撑。
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新型材料的探索
研究者们通过实验探索新型材料的三元相图，以寻找具有更优性能的相变材料， 应用于能源、环保等领域。
理论研究进展
计算方法的改进
研究者们不断改进计算方法，以更准确地预测三元相图中的 相行为。
分子动力学模拟
利用分子动力学模拟技术，研究者们可以模拟真实材料的三 元相图，为理论预测提供更为准确的依据。
多晶型和同素异构体的存在
在某些三元体系中，可能存在多种晶型和同素异构体，这些不同结构的物质在物理和化学 性能上可能存在显著的差异，因此如何考虑这些差异对三元相图的影响也是一个重要的问 题。
三元相图未来研究方向的建议
加强实验研究
由于三元相图的复杂性，实验研究仍然是确定三元相图最准确的方法。因此，需要发展新的实验技术，提高实验的精度和效 率，同时需要建立更加完善的数据库和理论模型来描述和预测三元相图。
应用研究进展
能源储存与运输
研究者们正在研究如何利用三元相图优化能源储存与运输过程中的性能。例 如，优化相变材料在储存和运输过程中的热力学性质。
柴油微乳液拟三元相图的研究
柴油微乳液拟三元相图的研究
谢新玲;王红霞;张高勇;冯尚华
【期刊名称】《精细化工》
【年(卷),期】2004(21)1
【摘要】绘制了复合表面活性剂(D0821/Tx-4/AEO-3)/正戊醇/柴油/水体系在不
同温度及不同正戊醇质量分数时的一系列拟三元相图。
结果表明,正戊醇质量分数
及温度对拟三元相图及水最大增溶量有很大影响,醇量太大或太小形成的微乳区面
积均较小;温度升高,微乳区面积及水最大增溶量也大大减少;随着正戊醇质量分数的增大,每一个温度下的微乳区及其最大增溶水量都逐渐向AEO-3/正戊醇/油角漂移。
【总页数】5页(P26-29)
【关键词】相图;微乳液;表面活性剂;醇
【作者】谢新玲;王红霞;张高勇;冯尚华
【作者单位】中国日用化学工业研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TQ423.9
【相关文献】
1.微乳液体系拟三元相图及其微观结构的研究 [J], 严冰;李华锋;李静;曹博;燕永利;
2.微乳液拟三元相图体系制备研究 [J], 罗建洪;李军;窦智慧;朱新华;代爽
3.微乳液体系拟三元相图及其微观结构的研究 [J], 严冰;李华锋;李静;曹博;燕永利
4.壬基酚聚氧乙烯醚硫酸钠微乳液拟三元相图及微观结构研究 [J], 武雯;曾永楷;陈
忠秀
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OP-10拟三元体系微乳区域相图研究
Advances in Material Chemistry 材料化学前沿, 2020, 8(3), 43-54Published Online July 2020 in Hans. /journal/amchttps:///10.12677/amc.2020.83006Study on the Quasi-Ternary Phase Diagram of OP-10 Microemulsion RegionBounmyxay Malayphone1, Qingluo Meng1, Yiwen Zeng2*, Nong Wang1*1School of Chemical and Biological Engineering, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou Gansu2College of Materials and Chemical Engineering, Hezhou University, Hezhou GuangxiReceived: Jun. 2nd, 2020; accepted: Jun. 19th, 2020; published: Jun. 30th, 2020AbstractA series of quasi ternary phase diagrams of alkyl phenol polyoxyethylene ether (OP-10) + alcohols(n-butanol, isopentyl alcohol or n-octanol) + n-hexane + water (calcium chloride aqueous solution)system have been drawn based on experiments. We investigated the influence of cosurfactant al-cohol with different addition and CaCl2solution with different molar concentrations on the mi-croemulsion region respectively. In pure water quasi-ternary phase diagram, we found that therelative area of microemulsion region in the ternary system increases at the beginning and thendecreases with the mass ratios of OP-10 and cosurfactant n-butanol, isopentyl alcohol or n-octanolincrease. When the OP-10:n-butanol = 1.5:1, OP-10:isopentyl alcohol = 2:1, and OP-10:n-octanol =2.5:1, it has the largest area of microemulsion region. In general, the change tendency of micro-emulsion region relative areas increased at the beginning and then decreased in calcium chlorideaqueous solution quasi-ternary phase diagram. The influence of relative area of microemulsion region is also different from adding different alcohols. Among them, the concentrations of CaCl2 with the largest relative area of microemulsion region corresponding to n-butanol, isopentyl al-cohol, and n-octanol are 0.1 mol/L, 0.5 mol/L and 0.1 mol/L respectively. This study has important reference value for the drawing of quasi-ternary phase diagram, preparation of microemulsion and synthesis of nanomaterials by microemulsion method.KeywordsOP-10, Quasi-Ternary Phase Diagram, Microemulsion Region, Relative AreaOP-10拟三元体系微乳区域相图研究井小莲1，孟庆络1，曾一文2*，王农1*1兰州交通大学化学与生物工程学院，甘肃兰州2贺州学院材料与环境工程学院，广西贺州*通讯作者。
柴油微乳液拟三元相图的绘制及燃烧性能测定
背景
研究现状
理论依据
实验内容概述
实验要求
参考方案：
（1）复合乳化试剂配方与配制方法 （参考配方） 油酸36.5克 CTAB 0.5克 氨水5克 正丁醇13.2克室温下，将 油酸36.5克放入50ml的烧杯中,加入0.5克CTAB,5克氨水,13.2克正 丁醇,在磁力搅拌器上不断搅拌至溶解,此时所得复合乳化剂清晰、 透亮,放臵备用。
（3）微乳体系的类型
中级物 理化学 实验
背景
研究现状
理论依据
实验内容概述
实验要求
2.乳化及徽乳化柴油的性质 （1）乳化柴油的组成与稳定性 （2）微乳化柴油的组成与稳定质 （3）微乳柴油体系中各组分作用.
中级物 理化学 实验
背景
研究现状
理论依据
实验内容概述
实验要求
3.乳化柴油及微乳化柴油的节能降污原理
中级物 理化学 实验
“拟三元相图”研究方 法
背景
研究现状
理论依据
实验内容概述
实验要求
中级物 理化学 实验
背景
研究现状
理论依据
实验内容概述
实验要求
“拟三元相图”研究方 法
中级物 理化学 实验
背景
研究现状
理论依据
实验内容概述
实验要求
微乳结构鉴别的简单方法
电导法 — 利用乳状液的导电性进行微乳结构（W/O或O/W） 的鉴别. 染色法 — 利用往乳状液中加入数滴水溶性染料后,乳液 的染色情况进行微乳结构（W/O或O/W）鉴别。
摘自:《节能技术》Vol . 21 ,Sum.No. 122 Nov .2003 ,No. 6(1.大连轻工业学 中级物 院化学工程系应用化学教研室,辽宁大连116034 ;21.清华大学核能技术设计研 理化学 究院计算机与控制研究室,北京100084) 实验
微乳柴油拟三元相图的绘制及燃烧热的测定
微乳柴油的拟三元相图绘制及燃烧热的测定化学与环境学院 2010级一、实验资料微乳液：微乳液是一种由两种互不相溶的液体在表面活性剂界面膜的作用下生成的热力学稳定、各向同性的透明的分散体系。
由于其能形成超低界面张力,且具有高稳定性、大增溶量、以及粒径小等特殊性质,已引起人们广泛关注。
柴油微乳液：油与水在表面活性剂的作用下以合适的比例混匀将自发产生稳定的微乳燃料，它可以使燃烧更为完全且效率更高，从而节约了能源也同时更加环保。
微乳燃料的节能环保及经济效益吸引着世界各国的科学家，并成为各国竞相开发的热点。
随着近年来对两亲分子有序组合体研究的不断深入,微乳液理论在乳化燃油领域取得了突破性进展，开发透明、稳定、性能与原燃油差不多的微乳液燃料成为了研究热点。
二、实验原理微乳柴油与燃烧减排机理：乳化燃油与通常的乳状液一样，也分为油包水型(W/o)和水包油型(O/W)，在油包水型乳化燃料油中，水是以分散相均匀地悬浮在油中，被称为分散相或内相，燃料油则包在水珠的外层，被称为连续相或外相。
我们目前所见的大多数乳化燃料油都为油包水型乳化燃料。
乳化燃料燃烧是个复杂的过程，对其节能降污机理较为成熟的解释是乳化燃料中存在的“微爆”现象和水煤气反应，也就是从燃料的物理过程和化学过程来解释。
物理作用—“微爆现象”油包水型分子基团，油是连续相，水是分散相，由于水沸点(100℃)低于燃油沸点(130℃以上)。
在气缸温度急剧升高时，水微粒先沸腾气化，体积在万分之一秒内瞬间增大了1500倍左右，其气化膨胀相当于一次极小的爆炸。
当油滴中的压力超过油的表面张力及环境压力之和时。
水蒸气产生的巨大压力将冲破油膜的束缚，无数小液珠产生的阻力使油滴发生爆炸，油雾化成更细小的油滴。
小油滴与空气接触的比表面积成倍提高，形成二次燃烧的雾化条件，爆炸后的细小油滴更易燃烧，其燃烧表面比纯燃油增加了104倍左右。
因此，减少了物理上的不完全燃烧和排烟损失，提高了燃烧效率，使内燃机达到节能的效果。
_水_柴油微乳体系拟三元相图绘制与燃烧性能测定_实验教学设计
“水－柴油微乳体系拟三元相图绘制与燃烧性能测定”实验教学设计何广平，孙 峰，林利添，曾荣华（华南师范大学化学与环境学院，广东广州 ５１０００６）摘 要：实验中将三元相图的绘制方法与量热技术相结合，选择备受关注的能源与环境问题，结合水－柴油体系的微乳化原理与拟三元相图的绘制，配制不同性质的乳化柴油，并通过氧弹量热装置测定柴油、乳化柴油以及添加助燃催化剂二茂铁后燃油的燃烧效率与速率，以了解乳化柴油性质、形成原理与柴油乳化的助燃消烟作用，使学生通过实验，加深了解物理化学原理在不同领域的综合应用，关注社会、关注环境。
教学实践结果表明，本实验设计科学合理，可作为物理化学实验课程中综合创新实验开设。
关键词：三元相图；表面活性剂；乳化；氧弹卡计中图分类号：Ｏ６４５；Ｇ６４２．４ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００２－４９５６（２０１１）０４－０１２２－０４Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｄｒａｗｉｎｇ ｐｓｅｕｄｏ－ｔｅｒｎａｒｙ ｐｈａｓｅ ｄｉａｇｒａｍａｎｄ ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ｄｉｅｓｅｌ ｏｉｌ ｍｉｃｒｏｅｍｕｌｓｉｏｎＨｅ Ｇｕａｎｇｐｉｎｇ，Ｓｕｎ Ｆｅｎｇ，Ｌｉｎ Ｌｉｔｉａｎ，Ｚｅｎｇ Ｒｏｎｇｈｕａ（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，Ｓｏｕｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０００６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｆｏｕｒ ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ｄｉｅｓｅｌ ｏｉｌ－－ｄｉｅｓｅｌ ｏｉｌ，ｅｍｕｌｓｉｆｉｅｄ ｄｉｅｓｅｌ ｏｉｌ，ｄｉｅｓｅｌ ｏｉｌ ａｄｄｅｄ ｃｏｍｂｕｓ－ｔｉｏｎ ｃａｔａｌｙｓｔ ｆｅｒｒｏｃｅｎｅ ａｎｄ ｅｍｕｌｓｉｆｉｅｄ ｄｉｅｓｅｌ ｏｉｌ ａｄｄｅｄ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｃａｔａｌｙｓｔ ｆｅｒｒｏｃｅｎｅ ｗｅｒｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｕｎｄｅｒ ａｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｄｒａｗｉｎｇ ｐｓｅｕｄｏ－ｔｅｒｎａｒｙ ｐｈａｓｅ ｄｉａｇｒａｍ，ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ｔｈｅｍｗｅｒｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｂｙ ｏｘｙｇｅｎ ｂｏｍｂ ｃａｌｏｒｉｍｅｔｅｒ，ａｎｄ ｔｈｅ ｆｏｒｍｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｄｉｅｓｅｌ ｏｉｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｏｌｅ ｏｆ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｓｍｏｋｅ ｏｆ ｅｍｕｌｓｉｆｉｅｄ ｄｉｅｓｅｌ ｏｉｌ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｉｔ ｉｓ ｓｈｏｗｎ ｔｈａｔ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｔｈｅ ｓｔｕｄｅｎｔｓ ｃａｎ ｄｅｅｐｌｙｕｎｄｅｒｓｔａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｉｅｌｄｓ，ａｎｄ ｐａｙ ｃｌｏｓｅ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ ｓｏ－ｃｉｅｔｙ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｓｅｕｄｏ－ｔｅｒｎａｒｙ ｐｈａｓｅ ｄｉａｇｒａｍ；ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ；ｅｍｕｌｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｏｘｙｇｅｎ ｂｏｍｂ ｃａｌｏｒｉｍｅｔｅｒ收稿日期：２０１０－０６－２３基金项目：华南师范大学２００８年教学改革综合创新实验项目资助（教［２００８］）作者简介：何广平（１９６０—），女，广东广州，理学硕士，副教授，主要从事物理化学领域科研及教学工作．ｈｅｇｐ＠ｓｃｎｕ．ｅｄｕ．ｃｎ 实验教学是化学、环境、材料和应用化学等专业教学中非常重要的组成部分，而“物理化学实验”是这些专业化学实验课程的重要分支。
三元相图的绘制详解
三元相图的绘制本实验是综合性实验。
其综合性体现在以下几个方面：1.实验内容以及相关知识的综合本实验涉及到多个基本概念，例如相律、相图、溶解度曲线、连接线、等边三角形坐标等，尤其是在一般的实验中（比如分析化学实验、无机化学实验等）作图都是用的直角坐标体系，几乎没有用过三角坐标体系，因此该实验中的等边三角形作图法就具有独特的作用。
这类相图的绘制不仅在相平衡的理论课中有重要意义，而且对化学实验室和化工厂中经常用到的萃取分离中具有重要的指导作用。
2.运用实验方法和操作的综合本实验中涉及到多种基本实验操作和实验仪器（如电子天平、滴定管等）的使用。
本实验中滴定终点的判断，不同于分析化学中的大多数滴定。
本实验的滴定终点，是在本来可以互溶的澄清透明的单相液体体系中逐渐滴加试剂，使其互溶度逐渐减小而变成两相，即“由清变浑”来判断终点。
准确地掌握滴定的终点，有助于学生掌握多种操作，例如取样的准确、滴定的准确、终点的判断准确等。
一.实验目的1.掌握相律，掌握用三角形坐标表示三组分体系相图。
2.掌握用溶解度法绘制三组分相图的基本原理和实验方法。
二.实验原理三组分体系K=3，根据相律：f=K–φ+2=5–ф式中ф为相数。
恒定温度和压力时：f=3–φ当φ=1，则f=2因此，恒温恒压下可以用平面图形来表示体系的状态与组成之间的关系，称为三元相图。
一般用等边三角形的方法表示三元相图。
在萃取时，具有一对共轭溶液的三组分相图对确定合理的萃取条件极为重要。
在定温定压下，三组分体系的状态和组分之间的关系通常可用等边三角形坐标表示，如图1所示：图1图2等边三角形三顶点分别表示三个纯物质A，B，C。
AB，BC，CA，三边表示A和B，B和C，C和A所组成的二组分体系的组成。
三角形内任一点则表示三组分体系的组成。
如点P的组成为：A%＝CbB%=AcC%=Ba具有一对共轭溶液的三组分体系的相图如图2所示。
该三液系中，A和B，及A和C完全互溶，而B和C部分互溶。
三元相图的绘制详解
2.本实验中用水滴定醋酸－氯仿体系时终点的现象是:
A.体系由无色变为浅红色B.体系由清变浑
Ｃ.体系由浅红色变为无色Ｄ.体系由浑变清
3.在本实验所绘制的相图5－2中,区域Ⅰ和Ⅱ的相数分别为：
A.１、2 B.２、1C．1、1D.2、2
4.同步骤3,移取溶液２上层液2ml和下层液２ml，称重并滴定。
五．本实验的成败关键
1.酸式滴定管和碱式滴定管的操作正确和规范。
2.测定溶解度曲线时滴定终点“由清变浑”的准确判断。
六．思考题及解答
(一）判断题
1.本实验每一次往体系中加入氯仿或者醋酸时，其体积都必须精确到0．01ml。
2.本实验所用的具塞磨口锥形瓶在临用前，一定要清洁且干燥。
三．实验准备
1．仪器：具塞磨口锥形瓶,酸式滴定管,碱式滴定管,移液管,分析天平。
2.药品：冰醋酸，氯仿，NaＯH溶液（0.2ｍoｌ·ｍol–3），酚酞指示剂。
四.操作要点(各实验步骤中的操作关键点）
1．因所测的体系中含有水的成分,所以玻璃器皿均需干燥。
2.在实验过程中要注意防止或尽可能减少氯仿和乙酸的挥发,测定连接线时取样要迅速。
具有一对共轭溶液的三组分体系的相图如图２所示。该三液系中，A和B,及A和C完全互溶,而Ｂ和C部分互溶。曲线DEFHIJＫL为溶解度曲线。ＥI和DJ是连接线。溶解度曲线内(ABDEFＨＩJKLCA)为单相区,曲线外为两相区。物系点落在两相区内，即分为两相。
图3(A醋,B水，C氯仿)
绘制溶解度曲线的方法有许多种，本实验采用的方法是：将将完全互溶的两组分(如氯仿和醋酸）按照一定的比例配制成均相溶液（图中N点)，再向清亮溶液中滴加另一组分（如水）,则系统点沿BN线移动，到K点时系统由清变浑。再往体系里加入醋酸，系统点则沿AK上升至N’点而变清亮。再加入水,系统点又沿ＢＮ’由N’点移至Ｊ点而再次变浑,再滴加醋酸使之变清……如此往复，最后连接K、Ｊ、I……即可得到互溶度曲线,如图３所示。
甲醇柴油乳液的拟三相图
甲醇柴油乳液的拟三相图焦纬洲;刘有智;上官民;祁贵生;冯国琳【摘要】绘制了柴油、甲醇、乳化剂+助乳化剂的拟三相图,利用拟三相图中相区面积的变化研究HLB值、乳化剂和助乳化剂的复配等参数对乳液增溶甲醇量的影响.结果表明,乳化剂的类型、助乳化剂的类型、助乳化剂与乳化剂的质量比和HLB 值对拟三相图及最大增溶甲醇量有很大影响.当乳化剂由span80与tween80复配,其HLB值为5.5；助乳化剂由正丁醇、正戊醇和油酸复配,其质量比为3∶4∶3；且助乳化剂与乳化剂的质量比为3∶7时拟三相图乳液区面积最大,增溶甲醇量最高.%Pseudoternary diagrams of diesel oil, methanol, surfactant and cosurfactant system were plotted at different HLB values and different kinds of mixtures composed of surfactant and cosurfactant. The effect of various parameters on the methanol-solubilizing amount of emulsion system, such as HLB value, the kinds of mixtures composed of surfactant and cosurfactant, and so on, was researched. The experimental results showed that the type, the mass ratio and HLB value of cosurfactant and surfactant had great influence on the pseudoternary diagram and the maximum methanol-solubilizing amount of emulsion system. The largest emulsion region and the maximum methanol-solubilizing amount were obtained, when the mass ratio of cosurfactant and surfactant was 3 : 7, where the surfactant with HLB value of 5. 5 was composed of span80 and tween80, and the cosurfactant consisted of n-butanol, 1-amyl alcohol and oleic acid with the mass ratio of 3 : 4 ; 3.【期刊名称】《石油学报（石油加工）》【年(卷),期】2012(028)001【总页数】4页(P65-68)【关键词】甲醇;柴油;乳液;拟三相图【作者】焦纬洲;刘有智;上官民;祁贵生;冯国琳【作者单位】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;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;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;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;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【正文语种】中文【中图分类】TE626.24乳化柴油作为清洁燃料和代用燃料中的一种，得到了快速的发展。
三元相图分析乳化柴油稳定性
三元相图分析乳化柴油稳定性朱珠;赵德智;宋官龙;贺颜梅;赵春晓;李思洋;田野【摘要】绘制了柴油、水、助乳化剂与乳化剂的三元相图,利用三元相图中相区面积的变化研究了HLB值(亲水亲油平衡值)、助乳化剂与乳化剂的质量比等参数对乳化柴油稳定性的影响.结果表明,复配乳化剂的HLB值、弱碱添加剂、助乳化剂与乳化剂的质量比对乳化柴油有很大的影响.在碱性环境下,Span80与Tween60复配乳化剂的HLB值为5.8、助乳化剂与乳化剂的质量比为0.3时,其三元相图的乳液面积最大,复配乳化剂的用量最少,此时乳化柴油效果最好.【期刊名称】《辽宁石油化工大学学报》【年(卷),期】2014(034)003【总页数】4页(P29-32)【关键词】柴油;复配乳化剂;弱碱添加剂;三元相图;醇【作者】朱珠;赵德智;宋官龙;贺颜梅;赵春晓;李思洋;田野【作者单位】辽宁石油化工大学,辽宁抚顺113001;辽宁石油化工大学,辽宁抚顺113001;辽宁石油化工大学,辽宁抚顺113001;辽宁石油化工大学,辽宁抚顺113001;辽宁石油化工大学,辽宁抚顺113001;辽宁石油化工大学,辽宁抚顺113001;辽宁石油化工大学,辽宁抚顺113001【正文语种】中文【中图分类】TE626随着我国经济的发展,能源短缺日益严重,能源问题代表一个国家经济发展的快慢,为了解决能源短缺和环境污染的问题,我国对清洁燃料的研究也越来越多[1]。
比较有效的节能降污燃料就是乳化柴油,这种燃料可在无需改变柴油机结构的前提下,通过较简单的技术措施和较低的经济代价替代部分柴油,达到既节约柴油,又降低环境污染的目的。
其中,被广泛应用的技术是柴油掺水乳化技术,它具有高效节能、燃烧效率高、尾气污染小等优点[2]。
随着我国经济的发展,对柴油的需求越来越广泛,然而柴油的燃烧并不充分,排放的尾气含有大量的碳氮化合物,加重了空气的污染,环境问题日益严重,因此,需要研究一种新型燃料乳化柴油替代传统的柴油。
三元相图分析乳化柴油稳定性
Ｔｈｅ Ｔｅ ｒ ｎａ ｒ ｙ Ｐｈ ａ ｓ ｅ Ｄｉ ａ ｇｒ ａ ｍ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏｆ Ｓｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｅｍ ｕ ｌ ｓ ｉ ｆ ｙ ｉ ｎ ｇ Ｄｉ ｅ ｓ ｅ ｌ Ｏｉ ｌ
Ｚｈｕ Ｚｈｕ， Ｚｈ ａ ｏ Ｄｅ ｚ ｈｉ ，Ｓ ｏｎ ｇ Ｇ ｕａ ｎ ｌ ｏ ｎｇ， Ｈ ｅ Ｙａ ｎｍ ｅ ｉ ， Ｚｈａ ｏ Ｃｈｕ ｎｘｉ ａ ｏ，Ｌｉ Ｓｉ ｙ ａ ｎ ｇ， Ｔｉ ａ ｎ Ｙｅ
摘 要 ： 绘 制 了柴 油 、 水、 助乳化 剂与乳化剂的三元相 图， 利 用 三 元 相 图 中相 区 面 积 的 变化 研 究 了 ＨＩ Ｂ值 （ 亲
水 亲 油平 衡 值 ） 、 助乳化 剂与乳化剂的质量 比等参数 对乳化 柴油稳 定性的影 响。结 果表明 ， 复 配 乳 化 剂 的 ＨＩ Ｂ值 、 弱碱 添 加 剂 、 助 乳 化 剂 与 乳 化 剂的 质 量 比 对 乳 化 柴 油 有 很 大 的 影 响 。在 碱 性 环 境 下 ， Ｓ ｐ ａ ｎ Ｓ ０与 Ｔｗ ｅ ｅ ｎ ６ ０复 配 乳 化 剂 的 ＨＩ Ｂ值 为 ５ ． ８ 、 助 乳 化 剂 与乳 化 剂 的 质 量 比 为 ０ ． ３时 ， 其三元相 图的乳液 面积最大 ， 复 配 乳 化 剂 的 用量 最 少 ， 此
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柴油微乳液拟三元相图的绘制及燃烧性能测定(华南师范大学)
柴油微乳液拟三元相图的绘制及燃烧性能测定xxx xxx xxx华南师范大学化学学院，广东广州，510000摘要：微乳柴油因其燃油燃烧效率高，NOx和CO排放量低等优点而备受人们青睐。
复合乳化剂的配制是制备微乳柴油的关键，合适的复合乳化剂能够有效改进柴油燃烧性能、提高经济效益。
笔者通过配方复配制备了柴油微乳液，并绘制了柴油-水-复合乳化剂微乳液柴油的拟三元相图，在相图的基础上，选择了合适的柴油微乳液，通过氧弹卡计进行燃烧性能测定，比较柴油、微乳柴油燃烧时其燃烧效率的不同，考察不同含水量以及复合乳化剂量对柴油性能的影响，对微乳柴油的经济与环保价值进行评价。
关键词：微乳化柴油；燃料柴油；乳化剂；拟三元相图；表面活性剂Abstract: Microemulsion diesel is popular because of its high combustion efficiency and low NOx and CO emissions. The preparation of composite emulsifier is the key to the preparation of microemulsion diesel. The appropriate composite emulsifier can effectively improve the combustion performance and economic benefit of diesel. The diesel oil microemulsion was prepared by the formulation and the pseudo three phase diagram of the diesel oil water composite emulsifier microemulsion diesel was plotted. Based on the phase diagram, the suitable diesel microemulsion was selected, and the combustion performance was measured by oxygen bomb calorimeter. The combustion efficiency of diesel and microemulsion diesel oil was compared, and the different water content and composite emulsification dosage were investigated for diesel oil. The economic and environmental value of microemulsion diesel was evaluated.Key words:microemulsified diesel oil; fuel diesel oil; emulsifier; quasi ternary phase diagram; surfactant1．前言我国经济正向绿色经济和低碳经济转型，低排放燃料一直是人们关注的重点。
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微乳柴油的拟三元相图绘制及燃烧热的测定化学与环境学院 2010级一、实验资料微乳液：微乳液是一种由两种互不相溶的液体在表面活性剂界面膜的作用下生成的热力学稳定、各向同性的透明的分散体系。
由于其能形成超低界面张力,且具有高稳定性、大增溶量、以及粒径小等特殊性质,已引起人们广泛关注。
柴油微乳液：油与水在表面活性剂的作用下以合适的比例混匀将自发产生稳定的微乳燃料，它可以使燃烧更为完全且效率更高，从而节约了能源也同时更加环保。
微乳燃料的节能环保及经济效益吸引着世界各国的科学家，并成为各国竞相开发的热点。
随着近年来对两亲分子有序组合体研究的不断深入,微乳液理论在乳化燃油领域取得了突破性进展，开发透明、稳定、性能与原燃油差不多的微乳液燃料成为了研究热点。
二、实验原理微乳柴油与燃烧减排机理：乳化燃油与通常的乳状液一样，也分为油包水型(W/o)和水包油型(O/W)，在油包水型乳化燃料油中，水是以分散相均匀地悬浮在油中，被称为分散相或内相，燃料油则包在水珠的外层，被称为连续相或外相。
我们目前所见的大多数乳化燃料油都为油包水型乳化燃料。
乳化燃料燃烧是个复杂的过程，对其节能降污机理较为成熟的解释是乳化燃料中存在的“微爆”现象和水煤气反应，也就是从燃料的物理过程和化学过程来解释。
物理作用—“微爆现象”油包水型分子基团，油是连续相，水是分散相，由于水沸点(100℃)低于燃油沸点(130℃以上)。
在气缸温度急剧升高时，水微粒先沸腾气化，体积在万分之一秒内瞬间增大了1500倍左右，其气化膨胀相当于一次极小的爆炸。
当油滴中的压力超过油的表面张力及环境压力之和时。
水蒸气产生的巨大压力将冲破油膜的束缚，无数小液珠产生的阻力使油滴发生爆炸，油雾化成更细小的油滴。
小油滴与空气接触的比表面积成倍提高，形成二次燃烧的雾化条件，爆炸后的细小油滴更易燃烧，其燃烧表面比纯燃油增加了104倍左右。
因此，减少了物理上的不完全燃烧和排烟损失，提高了燃烧效率，使内燃机达到节能的效果。
微爆产生的为数甚多的爆炸波，冲破了包围火焰面的CO2，N2惰性气体抑制层，促使空气形成强烈的紊流，紊流使空气、燃油蒸气在燃烧室内做更均匀的分布，同时使温度场也变得更加均匀，从而加快了燃烧速度，减少了后燃现象，避免了燃烧区间局部高温而产生的热解和裂化，使燃烧更加完全。
化学作用—“水煤气反应”：在缺氧条件下，油燃烧产生热裂解，形成难以燃烧的碳，使排烟冒黑烟，而在水煤气存在时，水微粒高速汽化中所含的氧与碳粒子充分结合，并被完全燃烧而形成二氧化碳，从而大大提高喷燃雾化效果，使发动机燃烧效率提高，达到增强发动机动力、节省燃料的效果。
C + H2O==CO+ H2C + 2 H2O==CO2+2H2。
CO+ H2O==CO2+ H2H 2 +O2==H2O上述反应过程中，提高了乳化燃料的燃烧率，降低了排烟中的烟尘含量。
同时由于乳化水的蒸发作用，均衡了燃烧时的温度场，从而抑制了NOx的形成，达到节能环保的目的。
掺混效应：微爆产生的爆炸波冲破了包围在火焰周围的CO2、N2惰性气体层，促使空气形成强烈的紊流，紊流使空气和柴油蒸汽在燃烧室内做更均匀的分布，同时温度场也变得更加均匀，从而加快了燃烧速度，减少了后燃现象，避免了在燃烧区间的局部高温而产生的热解和裂化，使燃烧完全。
抑制NO的生成：NO的生成主要有三个重要途径：（1）由空气中的NO2在高温区反应生成的热反应NOx；（2）火焰面上生成的活性NOx；（3）燃料中氮元素生成的燃料NOx。
因此，生成的NO可分为温度型NOx和燃料型NOx，其中以温度型NOx为主。
影响NO生成的因素有：可燃混合物的组成，燃料在反应区停留时间，燃料温度和工作压力等。
根据J.B.Howcr机理，NOx的生成速度为:d[NOx]/dt = A•exp[-Ea/RT]•[N2]•[02]1/2可见无论在内燃机或是其它燃烧装置上，NOx的生成量与反应温度呈指数关系增加。
如果空燃比高，燃烧强度大，反应温度高，停留时间长，NOx则急剧增加。
燃烧乳化油时，由于水滴汽化、产生微爆均需吸热，由此可降低气缸工作温度，防止燃烧火焰局部高温，缩短燃烧时间，而且油掺水燃烧改善了空气和燃料混合比例，可以用较小的过量空气系数，即[N2]、[02]浓度大幅度降低，从而显著降低温度型和燃料型NOx的生成，抑制NOx对环境的污染。
水-柴油微乳液的配制与研究方法:对微乳柴油的研究通常包括为微乳燃油配方选择合适的表面活性剂和助表面活性剂，并考察各组分对可增溶水量的影响，确定最佳的微乳燃油配方比例。
然后针对微乳柴油体系，通过相图、电导、NMR、FT-IR、分子光谱、荧光光谱、黏度法、电子显微镜等方式研究微乳液的结构,并进行燃烧性能与尾气排放量测定。
拟三元相图的研究方法：研究平衡共存的相数、组成和相区边界最方便、最有效的工具就是相图。
在等温等压下三组分体系的相行为可以采用平面三角形来表示，称为三元相图。
对四组分体系，需要采用立体正四面体。
而四组分以上的体系就无法全面的表示。
通常对四组分或四组分以上体系，采用变量合并法，比如固定某两个组分的配比，使实际独立变量不超过三个，从而仍可用三角相图来表示，这样的相图称为拟三元相图。
对柴油微乳液的研究可采用拟三元相图的方法研究, 相图绘制简单，根据相图可以初步推测体系的结构状态,能够比较直观地反映微乳体系相的变化,当体系有液晶相、凝胶相出现时,也能对微乳液及其相边界进行直观表示。
在表面活性剂和助剂含量一定情况下，将水往油中滴加，水量很少时为油包水型的球形微乳液，继续滴加水，水与油的比例将会变动，体系发生这样的变化:对称性水的球体一不对称性柱体一层状结构一水为外相的各种结构，最终为对称性油的球体，这是体系内部引力变动而引起各种结构迭变的结果，而研究此方面最方便有效的工具就是相图，因此，表面活性剂相图的研究一直受到人们的关注。
也可以在水量一定的情况下，将复合表面活性剂往油中滴加，通过观察体系相的状态的变化以及体系中物质的重量比，通过拟三元相图的绘制，研究体系中物质的相溶性以及形成微乳液的条件。
本实验采用此种方法进行乳化柴油的绘制。
三、实验目的本实验学习柴油微乳体系拟三元相图的绘制与研究方法，并通过氧弹卡计对部分柴油微乳溶液进行燃烧性能测定，比较柴油、微乳柴油燃烧时其燃烧效率的不同，对微乳柴油的经济与环保价值进行评价。
四、实验仪器、试剂实验试剂：柴油0#、油酸（化学纯）、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）（化学纯）、氨水（化学纯）、正丁醇（化学纯）实验仪器：燃烧热测定装置一套、充氧装置一套、氧气瓶一个、万用电表、5安保险丝、压片机、1000ml烧杯、磁力搅拌器、搅拌子（中）、电子分析天平（每组一台）、烧杯（50ml）、烧杯（250ml）、镊子、滤纸、称量纸、玻璃棒、洗耳球、胶头滴管、保鲜膜、剪刀五、实验内容及现象随着复合乳化剂的滴加，油混合液逐渐变为浑浊的乳白色，并逐渐变成膏状，继续滴加，膏状固体逐渐溶纯柴油燃烧的现象：燃烧产物有板结，氧弹内有少量液体。
9:1乳化柴油的燃烧现象：有少量板结，槽中还剩余少六、实验数据记录与处理复合乳化剂的配比数据记录配方烧杯70.4937烧杯+油酸107.063 36.5693烧杯+油酸+氨110.784 3.721CTAB 0.4933正丁醇13.283氨水 1.6531柴油微乳液的配置：数据记录：比例烧杯重量/g 烧杯+柴油重量/g烧杯+柴油+水重量/g烧杯+柴油+水+磁子重量/g烧杯+柴油+水+磁子+乳化剂重量/g4.5:0.5 37.6420 42.1490 42.6578 46.7499 47.37084:1 34.7315 38.7609 39.7692 44.1820 44.8350 3:2 34.4100 37.4303 39.4661 43.1079 44.8510 2:3 35.2388 37.2326 40.2340 44.6199 48.3822 1:4 37.7428 38.7692 42.7787 46.4863 49.2978比例柴油水乳化剂总质量柴油百分比/% 水/% 乳化剂/% 4.5:0.5 4.5070 0.5088 0.6209 5.6367 79.958% 9.027% 11.015%4:1 4.0294 1.0083 0.6530 5.6907 70.807% 17.718% 11.475% 3:2 3.0203 2.0358 1.7431 6.7992 44.421% 29.942% 25.637% 2:3 1.9938 3.0014 3.7623 8.7575 22.767% 34.272% 42.961% 1:4 1.0264 4.0095 2.8115 7.8474 13.079% 51.093% 35.827%数据处理：柴油微乳液拟三元相图：燃烧热的测定：此范围内共溶此范围内不共溶数据记录1：时间（×30s）9:1乳化柴油纯柴油4:1乳化柴油1 27.584 26.764 25.5592 27.577 26.772 25.5673 27.574 26.779 25.5744 27.572 26.788 25.5815 27.571 26.798 25.5886 27.566 26.804 25.5957 27.567 26.811 25.68 27.565 26.817 25.6089 27.564 26.822 25.61510 27.567 26.829 25.62111 27.566 26.91 25.62912 27.608 27.218 25.64113 28.16 27.581 25.65114 28.681 27.88 25.67515 29.134 28.137 26.06416 29.378 28.316 26.55617 29.548 28.443 26.8218 29.607 28.526 26.97919 29.729 28.592 27.08820 29.786 28.642 27.16221 29.83 28.684 27.2222 29.863 28.714 27.26723 29.891 28.744 27.30724 29.912 28.766 27.34125 29.93 28.784 27.36526 29.946 28.802 27.3927 29.961 28.816 27.40928 29.973 28.827 27.42529 29.984 28.942 27.4430 29.996 28.946 27.45431 30.003 28.951 27.46432 30.007 28.957 27.51533 30.01 27.5234 30.013 27.52835 30.016 27.53736 30.017 27.54537 30.017 27.55238 30.017 27.55839 27.56440 27.571 燃烧热数据记录2：燃烧热图：4:1乳化柴油：△T=1.571℃∴△/g=1.295Qv=22844.46J ∴Qv/g=18833.026 9:1乳化柴油△T=2.2786℃∴△/g=1.856Qv=33133.92J ∴Qv/g=26995.21 柴油△T=1.6274℃∴△/g=1.352Qv=23664.59J ∴Qv/g=19663.14七、分析与讨论1、燃烧热图像斜率的比对根据斜率的比对可发现，9:1的乳化柴油效率最高，4:1的乳化柴油比纯柴油放热快，但是产热没有纯柴油多。