柴油微乳液及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微乳液領(lǐng)域，具體涉及一種柴油微乳液及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微乳液是一種熱力學(xué)穩(wěn)定體系，通常由表面活性劑、助表面活性劑、水相和油相組成，粒徑在10?lOOnm范圍內(nèi)，具有外觀透明、穩(wěn)定性好、易于制備等優(yōu)點(diǎn)，在材料科學(xué)、有機(jī)化學(xué)、生物工程、醫(yī)學(xué)等方面引起了越來越多的關(guān)注。柴油作為一種燃料資源，易燃易爆，對柴油進(jìn)行微乳化會(huì)起到防爆抑爆的安全作用，同時(shí)會(huì)使柴油燃燒更充分、燃燒效率提高。由于油、水在表面活性劑作用下形成W/0或0/W乳液在加熱燃燒時(shí)水蒸汽受熱膨脹后產(chǎn)生微爆，使得柴油二次霧化燃燒更加充分，大大降低了廢氣中有害氣體的含量。
[0003]醇是最常用的助表面活性劑。然而，在柴油微乳液的制備中，由于甲醇、乙醇、正丁醇為助表面活性劑時(shí)，水溶性強(qiáng)，分布在水相中的醇分子較多，促進(jìn)了表面活性劑分子在水相中的溶解，分配到界面上的表面活性劑較少，很難形成柴油微乳液，此外隨著碳鏈的增加，醇分子的體積依次增大，其嵌入界面膜的阻力增大，使界面膜的柔性降低，剛性增強(qiáng)，不利于界面膜的彎曲，更不利于形成微乳液，使液晶相易于生成。因此，尋找一種新的助表面活性劑，開發(fā)一種表面積大、界面張力低、增溶能力強(qiáng)的與原柴油接近的微乳液燃料成為研究熱點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的一個(gè)目的是解決至少上述問題和/或缺陷，并提供至少后面將說明的優(yōu)點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種柴油微乳液，其具有穩(wěn)定性好、含水量高、燃燒性能好、粒徑小、室溫放置無分層等優(yōu)點(diǎn)。
[0006]本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種柴油微乳液的制備方法，使油水混合吸附膜產(chǎn)生超低界面張力，以便獲得更好的柴油微乳液。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)，提供了一種柴油微乳液，由柴油、表面活性劑、助表面活性劑和水制成，其中，所述助表面活性劑為α-氨基酸的一種或多種。
[0008]優(yōu)選的是，所述的柴油微乳液，所述α -氨基酸為絲氨酸和苯丙氨酸的混合物。
[0009]優(yōu)選的是，所述的柴油微乳液，所述表面活性劑為十六烷基三甲基氯化銨。
[0010]優(yōu)選的是，所述的柴油微乳液，由以下重量份數(shù)的原料制成:300?500份柴油，200?280份柴油，200?400份十六烷基三甲基氯化銨，2?3份絲氨酸和苯丙氨酸的混合物，595?600份水制成。
[0011]優(yōu)選的是，所述的柴油微乳液，由以下重量份數(shù)的原料制成:240份柴油，300份十六烷基三甲基氯化銨，2.4份絲氨酸和苯丙氨酸的混合物，597.6份水制成。
[0012]一種所述的柴油微乳液的制備方法，包括以下步驟:
[0013]步驟一、按上述重量份數(shù)向柴油中加入十六烷基三甲基氯化銨，得第一混合物；
[0014]步驟二、按上述重量份數(shù)向水中加入絲氨酸和苯丙氨酸，得第二混合物；
[0015]步驟三、將所述第一混合物和所述第二混合物混合后，振蕩，即得所述柴油微乳液。
[0016]優(yōu)選的是，所述的柴油微乳液的制備方法，所述步驟一具體包括:
[0017]步驟a、將上述重量份數(shù)的柴油分為三等份，將上述重量份數(shù)的十六烷基三甲基氯化銨分為兩等份，對第一份柴油采用20kHz的超聲波輻照1?2min，加入第二份柴油和第一份十六烷基三甲基氯化銨，采用30kHz的超聲波輻照2?3min，加入第三份柴油和第二份十六燒基三甲基氯化錢，采用40kHz的超聲波福照3?4min ；
[0018]步驟b、將步驟a得到的柴油混合物超聲波霧化，送入磁場強(qiáng)度為0.3T的磁場處理3?5min，靜置1?2h，即得第一混合物。
[0019]優(yōu)選的是，所述的柴油微乳液的制備方法，所述步驟二具體包括:將上述重量份數(shù)的水以lm/s流速通過磁化器制得磁化水，加入上述重量份數(shù)的絲氨酸和苯丙氨酸混合物，攪拌均勻后，向其中放置多個(gè)海綿塊，使其充分浸泡和吸附，置入設(shè)有碳化硅彈丸的密封裝置，將所述密封裝置與振動(dòng)電機(jī)連接，以10Hz的頻率振動(dòng)處理3?5min，然后充分?jǐn)D壓所述多個(gè)海綿塊，即得第二混合物。
[0020]優(yōu)選的是，所述的柴油微乳液的制備方法，所述步驟三具體包括:將所述第一混合物和所述第二混合物混合后振蕩1?2min，向其中通入二氧化碳，使壓力達(dá)到4?5MPa，保持1?2h，抽真空去除二氧化碳，然后進(jìn)行離心處理，轉(zhuǎn)速為600?800r/min，保持3?5min，即得所述柴油微乳液。
[0021]本發(fā)明至少包括以下有益效果:
[0022]第一、本發(fā)明選擇α -氨基酸來替代傳統(tǒng)的醇類助表面活性劑，α -氨基酸含有側(cè)鏈基團(tuán)，能夠軟化油水界面膜，由于氨基和羧基結(jié)合在同一碳原子上，在制備柴油微乳液過程中，改善表面活性劑的表面活性和親水親油平衡性，有利于柴油微乳液的生成，是開創(chuàng)性發(fā)明；
[0023]第二、絲氨酸的側(cè)鏈基團(tuán)是脂肪族羥基，苯丙氨酸的側(cè)鏈基團(tuán)是芳香族基團(tuán)，絲氨酸的親水性能，苯丙氨酸的疏水性能，使得在水/油界面與表面活性劑形成競爭，與表面活性劑分子間互相推斥，在界面上形成的瞬時(shí)的負(fù)表面張力，有利于微乳液的形成；
[0024]第三、選擇十六烷基三甲基氯化銨作為陽離子表面活性劑，親水基帶電、有靜電斥力，在形成膠束時(shí)，選擇絲氨酸和苯丙氨酸做為助表面活性劑，使親水基之間距離變大、靜電斥力變小，使油水混合吸附膜產(chǎn)生超低界面張力，使油水混合吸附膜具有一定的柔韌性，界面易于彎曲，有利于微乳液的形成；
[0025]第四、本發(fā)明制得的柴油微乳液外觀澄清透明、穩(wěn)定性好、含水量高、燃燒性能好、粒徑小、室溫、高溫、低溫放置無分層，不含有金屬離子、硫元素等對環(huán)境不理的物質(zhì)，有助于完全燃燒，提高燃燒效率；
[0026]第五、本發(fā)明的制備方法首先將柴油分為三份，依次用頻率遞增的超聲波輻射，通過空化作用破壞組織產(chǎn)生局部粉碎，使得柴油和表面活性劑混合均勻，將霧化后的柴油送入磁場處理，使柴油中的物理結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，締合鏈狀的大分子斷裂成單個(gè)小分子，抑制晶體形成，去除鐵質(zhì)雜質(zhì)，充分降低油水界面張力；絲氨酸和苯丙氨酸溶解于磁化水，海綿塊充分吸附溶脹，然后在高速振動(dòng)的彈丸下擠壓海綿塊，使得分子之間高速撞擊，形成均勻的第二混合物；向混合物中通入高壓二氧化碳，能夠增加混合物彈性、流動(dòng)性并降低油水界面張力等作用，抽真空帶動(dòng)二氧化碳流動(dòng)促進(jìn)混合物流動(dòng)，防止二氧化碳的溶解，高速離心促進(jìn)混合效果，無分層現(xiàn)象具有良好的穩(wěn)定性。
[0027]本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本發(fā)明的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。
[0029]實(shí)施例1:
[0030]—種柴油微乳液，由2.5mL柴油、2g十六烷基三甲基氯化銨、0.02g絲氨酸和苯丙氨酸的混合物、5.95g水制成。
[0031]—種柴油微乳液的制備方法，包括以下步驟:
[0032]步驟一、在2.5mL柴油中加入2g十六烷基三甲基氯化銨，攪拌均勻，得第一混合物；
[0033]步驟二、將0.02g絲氨酸和苯丙氨酸和5.95g水混合均勻，得第二混合物；
[0034]步驟三、將第一混合物和第二混合物混合后，輕輕振蕩，即得所述柴油微乳液。
[0035]實(shí)施例1得到的柴油微乳液外觀澄清透明，粒徑為46nm，電導(dǎo)率達(dá)4 X ΙΟ3 μ s/cm,含水量41%，室溫放置1年仍保持原有性狀、未見油水分層，加熱至60°C仍保持原有性狀、未見油水分層，冰凍后融化保持原有性狀、未見油水分層，采用氧彈量熱計(jì)測量燃燒值，摻水20%的柴油微乳液，相較于純柴油，燃燒值多176J/g。
[0036]實(shí)施例2:
[0037]—種柴油微乳液，由3.5mL柴油、4g十六燒基三甲基氯化錢、0.03g絲氨酸和苯丙氨酸的混合物、6g水制成。
[0038]—種柴油微乳液的制備方法，包括以下步驟:
[0039]步驟一、在3.5mL柴油中加入4g十六烷基三甲基氯化銨，攪拌均勻，得第一混合物；
[0040]步驟二、將0.03g絲氨酸和苯丙氨酸和6g水混合均勻，得第二混合物；
[0041]步驟三、將第一混合物和第二混合物混合后，輕輕振蕩，即得所述柴油微乳液。
[0042]實(shí)施例2得到的柴油微乳液外觀澄清透明，粒徑為48nm，電導(dǎo)率達(dá)4 X ΙΟ3 μ s/cm,含水量47%，室溫放置1年仍保持原有性狀、未見油水分層，加熱至60°C仍保持原有性狀、未見油水分層，冰凍后融化保持原有性狀、未見油水分層，采用氧彈量熱計(jì)測量燃燒值，摻水20%的柴油微乳液，相較于純柴油，燃燒值多192J/g。
[0043]實(shí)施例3:
[0044]—種柴油微乳液，由3mL柴油、3g十六烷基三甲基氯化銨、0.024g絲氨酸和苯丙氨酸的混合物、5.976g水制成。
[0045]—種柴油微乳液的制備方法，包括以下步驟:
[0046]步驟一、在3mL柴油中加入3g十六烷基三甲基氯化銨，攪拌均勻，得第一混合物；
[0047]步驟二、將0.024g絲氨酸和苯丙氨酸和5.976g水混合均勻，得第二混合物；
[0048]步驟三、將第一混合物和第二混合物混合后，輕輕振蕩，即得所述柴油微乳液。
[0049]實(shí)施例3得到的柴油微乳液外觀澄清透明，粒徑為36nm，電導(dǎo)率達(dá)4 X ΙΟ3 μ s/cm,含水量52%，室溫放置1年仍保持原有性狀、未見油水分層，加熱至60°C仍保持原有性狀、未見油水分層，冰凍后融化保持原有性狀、未見油水分層，采用氧彈量熱計(jì)測量燃燒值，摻水20%的柴油微乳液，相較于純柴油，燃燒值多205J/g。
[0050]實(shí)施例4:
[0051]—種柴油微乳液，配方同實(shí)施例1。
[0052]—種柴油微乳液的制備方法，包括以下步驟:
[0053]步驟一、
[0054]步驟a、將上述重量份數(shù)的柴油分為三等份，將上述重量份數(shù)的十六烷基三甲基氯化銨分為兩等份，對第一份柴油采用20kHz的超聲波輻照lmin，加入第二份柴油和第一份十六燒基三甲基氯化錢，采用30kHz的超聲波輻照2min，加入第三份柴油和第二份十六燒基三甲基氯化錢，采用40kHz的超聲波福照3min ；
[0055]步驟b、將步驟a得到的柴油混合物超聲波霧化，送入磁場強(qiáng)度為0.3T的磁場處理3min，靜置lh，即得第一混合物。
[0056]步驟二、將上述重量份數(shù)的水以lm/s流速通過磁化器制得磁化水，加入上述重量份數(shù)的絲氨酸和苯丙氨酸混合物，攪拌均勻后，向其中放置多個(gè)海綿塊