【正文】 10 向柴油中加入甲醇 [25]等價(jià)格低廉的工業(yè)原料，能提高其燃燒性能，顯著降低成本，柴油 甲醇 水復(fù)合乳化燃料是一個(gè)很好的研究方向。氣動(dòng)射流乳化法是通過(guò)混合時(shí)工作泵將混合介質(zhì)通過(guò)噴嘴在混合 容器中造成高速射流，射流挾帶著其他液體，進(jìn)行剪切和循環(huán)，使容器中的介質(zhì)有效地混合。運(yùn)用超聲波進(jìn)行乳化可使乳化液液滴分散細(xì)而且分布窄 ,分散效果好 ,能增加乳化液的穩(wěn)定性 [23]。為提高乳化效果，可嘗試改變?nèi)榛绞?。在柴油機(jī)中的燃燒效果未測(cè)定，為提高燃燒效果，可加入少量高錳酸鉀或二茂鐵 [18]等催氫劑助燃。呈淺柴油色，半透明。乳化方式可采用攪拌機(jī)攪拌，在約 2020 轉(zhuǎn) 3000 轉(zhuǎn) /分鐘的速度下勻速攪拌 2030 分鐘 ,密封保存 [19]即可。 由多次實(shí)驗(yàn)綜合可知， 乳化劑配方采用司盤 80 與十二烷基苯磺酸鈉復(fù)配，加入丙酮、油酸、三乙醇胺為助乳化劑，其用量為柴油質(zhì)量分?jǐn)?shù)的 5%左右。乳化柴油的穩(wěn)定性又對(duì)其燃燒性能有顯著的影響。但在低速攪拌的條件下，甲醇的加入會(huì)降低乳化油的穩(wěn)定性。 其他添加物對(duì)乳化油的影響 對(duì)于乳化劑成本過(guò)高，加入水的量過(guò)少等問(wèn)題，王立達(dá) ,劉有智等 [16]指出為進(jìn)一步降低成本，可選擇加入價(jià)格低廉的工業(yè)原料甲醇。其目的在于降低點(diǎn)火溫度，便于內(nèi)燃機(jī)起動(dòng) [14]。 添加催化劑鈦酸鹽（或 KMnO二茂鐵 ），為 %2%，其目的 在于水分解產(chǎn)生氫，提高火焰溫度，從而提高能量利用率。加入少量三乙醇胺能夠提高乳化油的穩(wěn)定性。 樣品編號(hào) 111 112 113 114 丙酮 2ml 2ml 2ml 3ml 樣品編號(hào) 36 37 38 39 乳化劑組分 SP80 TW80 SP80 DBS SP80 DBS SP80 DBS 混合比例 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 1d后開(kāi)始破乳 1d 后開(kāi)始破乳 1d 后開(kāi)始破乳 1d后開(kāi)始破乳 8 油酸 1g 1g 三乙醇胺 1g 1g 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 穩(wěn)定 10d以上 1d分層 2d 破乳 5d 分層 不穩(wěn)定 結(jié)果討論：添加輔助乳化劑，如油酸等。按 100g 柴油中加入 10ml 水的比例加入水的話其破乳速度極低。實(shí)驗(yàn)結(jié)果為 1h 后觀察的結(jié)果。這樣形成的界面膜較為穩(wěn)定，乳化油穩(wěn)定性較好。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：（表中： SP表示司盤， TW表示吐溫， DBS 表 示十二烷基苯磺酸鈉） 樣品編號(hào) 11 31 41 81 乳化劑組分 SP80 TW80 SP80 DBS SP80 DBS SP80 TW20 混合比例 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 5h 開(kāi)始破乳 1d 后分層 3d 后開(kāi)始破乳 6d后分層 1min 開(kāi)始破乳 5min 分層 1min 開(kāi)始破乳 5min 分層 樣品編號(hào) 91 111 32 35 乳化劑組分 TW80 DBS TW20 TW80 SP60 TW20 SP80 TW20 7 混合比例 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 5min 開(kāi)始破乳 1d后完全分層 2min 開(kāi)始破乳 10min 分層 20min 破乳 25min 分層 1d后開(kāi)始破乳 結(jié)果討論：將水溶性的乳化劑和油溶性的乳化劑混合使用，以提高乳狀液的穩(wěn)定性。 乳化劑配方的確定 實(shí)驗(yàn)溫度為室溫（ 20℃177。 乳化方式的選擇 常用的乳化方法有轉(zhuǎn)相乳化法、自然乳化法、瞬間成皂法、混合膜生成法、輪流加液法等。按照界面膜理論，這樣形成的油水界面就較為穩(wěn)定，乳化油效果較好。 實(shí)驗(yàn)中選定的幾種表面活性劑的 HLB 如下： 表面活性劑名稱 HLB 值 表面活性劑名稱 HLB 值 司盤 60 司盤 80 吐溫 20 吐溫 80 十二烷基苯磺酸鈉 油酸 復(fù)合乳化劑的親油親水平衡值 —— HLB 值 (Hydrophile— LipophileBalance)計(jì)算方法如下： HLBM=HLB1ω 1+HLB2ω 2 由 Becher P,Birkmeier R[12]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知：乳化劑的 HLB 值在 時(shí)制得的乳化柴油穩(wěn)定性最好，乳化劑 HLB值在 —— 的范圍內(nèi)，乳化油液也具有相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性。 5℃） 2. 實(shí)驗(yàn)部分 儀器和藥品 儀器 ： 761型電動(dòng)攪拌機(jī)（上海標(biāo)本模型廠制造）、 ZDHW 型調(diào)溫電熱套（北京 5 中興偉業(yè)儀器有限公司生產(chǎn)）、 TP320A 型電子天平（湘儀天平儀器設(shè)備有限公司生產(chǎn)） 藥品 ： 乳化原料：市售 0柴油、自來(lái)水 表面活性劑： 非離子型：司盤 60（汕頭市西隴化工有限公司 化學(xué)純）、司盤 80（天津化學(xué)試劑三廠 化學(xué)純）、吐溫 20（汕頭市西隴化工有限公司 化學(xué)純）、吐溫 80（天津化學(xué)試劑三廠 化學(xué)純） 陰離子型：十二烷基苯磺酸鈉（國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司 分析純）、十二烷基硫酸鈉（汕頭市西隴化工有限公司 化學(xué)純）、油酸（天津化學(xué)試劑三廠 分析純） 乳化劑助劑：甲醇（工業(yè)用）、丙酮（長(zhǎng)沙分路口塑料化工廠 分析純）、三乙醇胺（天津化學(xué)試劑三廠 分析純）、二茂鐵（天津市恒心化學(xué)試劑制造有限公司 分析純） 實(shí)驗(yàn)方法 表面活性劑的選擇 考慮到表面活性劑 (乳化劑 )是一種兩親分子，其相對(duì)的親油親水的性質(zhì) 對(duì)表面活性劑的作用有很大影響。實(shí)驗(yàn)中使用 轉(zhuǎn)相乳化法利用攪拌機(jī)恒速攪拌乳化，并 選用幾種在實(shí)驗(yàn)研究中應(yīng)用比較廣泛的非離子和陰離子表面活性劑為乳化劑的主要成分， 研究乳化劑組分對(duì)乳化油穩(wěn)定性的影響、摻水率對(duì)乳化油穩(wěn)定性的影響、助添加劑對(duì)乳化油的影響、水的加入方式對(duì)乳化油穩(wěn)定性的影響、攪拌速度對(duì)乳化油穩(wěn)定性的影響，通過(guò)改變?nèi)榛瘎┑慕M分、 乳化時(shí)的摻水比例、乳化助劑的種類和添加量、乳化時(shí)水的加入方式及攪拌機(jī)的攪拌速度等條件，尋找乳化效果較好、乳化油穩(wěn)定性高的乳化劑配方。使得難以聚結(jié)，因而提高了乳狀液的穩(wěn)定性。 電效應(yīng)的穩(wěn)定理論：對(duì)乳狀液來(lái)說(shuō)，若乳化劑是離子型的表面活性劑，則在界面上，主要由于電離還有吸附等作用，使得乳狀液的液滴帶有電荷，其電荷大小依電離強(qiáng)度而定；而對(duì)非離子表面活性劑，則主要由于吸附還有摩擦等作用，使得液滴帶有電荷，其電荷大小與外相離子濃度及介電常熟和摩擦常數(shù)有關(guān)。 界面膜的穩(wěn)定理論：在體系中加入乳化劑后，在降低界面張力的同時(shí)，表面活性劑必然在界面發(fā)生吸附，形成一層界面膜。在乳狀液形成時(shí)，界面會(huì)傾向于向界面張力高 (或較低表面壓力 )的一邊彎曲以降低這一邊的面積因而降低表面自由能。液滴間雙電層的排斥作用使得液滴難以聚集，因而提高了乳化液的穩(wěn)定性。 定向楔理論：在油 — 水非連續(xù)體系中加入復(fù)合乳化劑后，乳化劑在油 — 水界面做定 4 向吸附，極性基伸向水相，非極性基伸向油相，這樣不僅可以降低界面張力，而且可以形成一層致密的界面復(fù)合膜，對(duì)液滴起保護(hù)作用。水以直徑大小不等的細(xì)微顆粒分散于油中，二者互不相溶。在水中加入少量的表面活性劑，形成較穩(wěn)定的混合液，以乳狀液的狀態(tài)。為了獲得油水穩(wěn)定混合物，必須施加外力或利用化學(xué)助劑 (即表面活性劑 )來(lái)形成油水混合液。 Park J W， Huh K Y，Park K H[10]和 Mattiello M,Cosmai L,Piston L[11]也都在實(shí)驗(yàn)中得到了明顯的 NOx和碳煙的降低效果。 Niko S， Breda K， Robert W D[8]通過(guò)數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)的方法，得到了 NOx生成量減少 20%，同時(shí)碳煙降低 50%的效果。水滴汽化需吸收熱量，防止燃燒火焰局部高溫，而且油摻水燃燒改善了燃油與空氣的混合比例，減少了過(guò)?？諝庀禂?shù)，從而抑制了 NOx的生成，降低了環(huán)境污染。水在燃燒過(guò)程中汽化成水蒸氣，產(chǎn)生許多 OH活性基團(tuán)，使一氧化碳盡可能完全燃燒。另一方面，由于水顆粒的汽化，在氣缸中產(chǎn)生巨大壓力，壓力又將油滴爆破，形成二次霧化，增加了柴油燃燒的表面積 ，使燃燒效率有所提高 [7]。該種柴油乳化液既不影響柴油在柴油機(jī)中的正