【正文】 問題。本次設(shè)計(jì)的工作可歸納為以下幾個(gè)方面： 根據(jù)已知柴油乳化劑配方進(jìn)行研究分析，同時(shí)結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)的研究結(jié)果，撰寫文獻(xiàn)綜述并設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案； 通過正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)對比并結(jié)合相關(guān)研究成果在一定程度上優(yōu)化柴油乳化劑配方，并選出價(jià)格低廉、乳化效 果好、穩(wěn)定性高的幾種乳化劑； 對乳化柴油進(jìn)行理化性能分析，進(jìn)行對比，選出最優(yōu)配方； 綜合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果對該配方進(jìn)行分析試驗(yàn)，尋求二次優(yōu)化； 測試使用該種乳化劑生產(chǎn)出的乳化柴油能否達(dá)到研究課題期望達(dá)到的結(jié)果。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書 課題名稱 柴油乳化研究 姓 名 學(xué) 號(hào) 院 系 化學(xué)與環(huán)境工程系 專 業(yè) 化學(xué)工程與工藝 指導(dǎo)教師 2020 年 2 月 28 日 ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ ※ 2020 屆學(xué)生 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )材料 （一） 一、設(shè)計(jì)（論文）的教學(xué)目的 了解本課題研究領(lǐng)域國內(nèi)外的最新科研動(dòng)態(tài)，通過文獻(xiàn)資料的查閱，文獻(xiàn)綜述的撰寫，實(shí)驗(yàn)方案的確定等，提高分析問題和解決問題的能力； 培養(yǎng)認(rèn)真細(xì)致的科學(xué)研究精神和嚴(yán)謹(jǐn)踏實(shí)的實(shí)驗(yàn)研究態(tài)度，通過扎實(shí)的實(shí)驗(yàn)研究，提升實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力，掌握科學(xué)研究的基本方法，并學(xué)會(huì)規(guī)范地撰 寫科研論文； 培養(yǎng)運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，并通過理論與實(shí)踐相結(jié)合，鞏固專業(yè)知識(shí)，使所學(xué)知識(shí)在實(shí)驗(yàn)研究中得到拓展與升華。 二、設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容 通過查找已公開的柴油乳化劑配方資料，結(jié)合所學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并針對該領(lǐng)域的基本成果進(jìn)行系統(tǒng)地研究論證。 三、設(shè)計(jì)（論文）的基本要求 根據(jù)論文 題目查閱 文獻(xiàn)資料，詳細(xì)閱讀 20 篇 以上的參考 文獻(xiàn) ， 在對該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀有較充分了解的基礎(chǔ)上， 撰寫 2020 字以上的文獻(xiàn)綜述； 根據(jù)對文獻(xiàn)的理解，結(jié)合研究課題，提出新的觀點(diǎn)，并進(jìn)行邏輯研究與論證，使論文的實(shí)驗(yàn)研究方案在保證科學(xué)性的基礎(chǔ)上具有一定新 穎性； 充分利用所學(xué)知識(shí)與資源進(jìn)行系統(tǒng)的分析，通過周密的準(zhǔn)備和扎實(shí)的實(shí)驗(yàn)工作，收集詳實(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行整理和分析，適時(shí)調(diào)整研究方案，按期完成實(shí)驗(yàn)研究內(nèi)容 ,同時(shí)確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)性和科學(xué)性； 根據(jù)研究結(jié)果，按學(xué)校規(guī)定的論文格式要求，撰寫 6000 字以上的研究論文，做 到 格式規(guī)范、表述清楚、分析合理、結(jié)論可靠。怎樣提高能源的利用率以及如何降低污染排放都是急需解決的問題。隨著汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，石油燃料作為內(nèi)燃機(jī)的主要燃料，需求量在能源的總消耗中占有 很大比例，石油需求量的日益增大，導(dǎo)致國際油價(jià)居高不下。能源緊張已經(jīng)是全球面臨的關(guān)鍵性問題，能否解決能源危機(jī)將關(guān)系到全球經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展的前景。因此，開源節(jié)流，開發(fā)可再生的、環(huán)保、替代性的綠色燃料和如何更好的利用已有的有限能源己成為 21 世紀(jì)備受關(guān)注的重大研究課題之一。乳化油是通過向燃油中添加水和乳化劑，經(jīng)過特殊技術(shù)措施處理后形成的一種相對穩(wěn)定的乳化狀燃油。 本課題主要研究適用于柴油的高效、安全、穩(wěn)定的乳化劑。 乳化燃料是石油燃料一種新的替代燃料 ,對于能源危機(jī)問題的解決有重要的意義。對于柴油乳化技術(shù)，早在 20 世紀(jì) 40 年代各國就已著手研究，日本、美國等國的乳化劑早已作為商品在市場上銷售，現(xiàn)已開發(fā)出第三代或第四代產(chǎn)品。 課題的主要內(nèi)容 : 本次研究的主要內(nèi)容是非離子型的柴油乳化劑，乳化劑的組成為脂類、醚類、酰胺類等，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案如下： 首先，以司盤 60、司盤 80、吐溫 吐溫 80、十二烷基苯磺酸鈉五種表面活性劑為乳化劑。然后通過改變?nèi)榛瘯r(shí)的各種條件，如：乳化時(shí)水的加入量和加入方式，攪拌機(jī)的攪拌速度和攪拌時(shí)間等，研究其對乳化柴油穩(wěn)定性的影響。提高乳化柴油的穩(wěn)定性，降低乳化成本。結(jié)果表明，選擇一定比例的司盤 80、十二烷基苯磺酸鈉和油酸作為復(fù)配乳化劑，丙酮和三乙醇胺為助劑，高錳酸鉀或二茂鐵等作為催氫劑能制備出較好的乳化柴油。怎樣提高能源的利用率以及如何降低污染排放都是急需解決的問題。隨著汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，石油燃料作為內(nèi)燃機(jī)的主要燃料，需求量在能源的總消耗中占有很大比例，石油需求量的日益增大，導(dǎo)致國際油價(jià)居高不下。能源緊張已經(jīng)是全球面臨的關(guān)鍵性問題，能否解決能源危機(jī)將關(guān)系到全球經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展的前景。因此，開源節(jié)流，開發(fā)可再生的、環(huán)保、替代性的綠色燃料和如何更好的利用已有的有限能源己成為 21 世紀(jì)備受關(guān)注的重大研究課題之一。人類對于乳化燃料的研究開始于 1913 年，至今已有近 100 年的歷史。我國對柴油摻水乳化技術(shù)的研究起步較晚， 20 世紀(jì) 80 年代初才有突破性進(jìn)展，近幾年發(fā)展較為迅速，研制出了許多乳化劑配方 [2][3]，但至今尚未大面積推廣應(yīng)用，說明我國的乳化技術(shù)本身尚未十分完善 [4]，目前比較突出的問題是乳化劑成本居高不下，乳化柴油的穩(wěn)定性尚未真正解決 [5]。乳化油是通過向燃油中添加水和乳化劑，經(jīng)過特殊技術(shù)措施處理后形成的一種相對穩(wěn)定的乳化 狀燃油。 乳化油的節(jié)能降污原理 微爆作用 柴油乳化形成的乳液有油包水（ W/O）和水包油 (O/W)兩種類型，應(yīng)用較多的一般是油包水（ W/O）型乳液。其主要原因有兩個(gè)：一方面，在燃燒時(shí)分散在油中的水顆粒瞬間受熱，使其汽化，水顆粒產(chǎn)生微爆作用。 化學(xué)效應(yīng) 一部分的水顆粒在高溫和催化劑的作用下分解成氧氣和氫氣，其中氫氣是熱值很高的可燃?xì)?，而氧氣則為燃燒過程中必不可少的助燃?xì)?，二者的存在則使柴油能夠充分燃 3 燒。水煤氣反應(yīng)加速燃油裂解所形成焦炭的燃燒，抑制了煙塵的生成。 國內(nèi)外有許多研究都表明，柴油機(jī)燃用乳化油可有效的降低 NOx和碳煙的生成和排放。王超 [9]也在實(shí)驗(yàn)中得到了 NOx生成量減小 36%，碳煙減小 45%的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 柴油的乳化機(jī)理 乳化 油的形成 油和水一般是互不相溶的兩種物質(zhì)，兩者之間存在著很大的界面張力，因此造成油水兩相盡量縮小面積，使體系能最低，因而形成油水兩層。表面活性劑包含親水基和親油基 (憎水基 )的兩親分子，它的作用是降低界面張力。表面活性劑在界面上形成薄膜，將分散相的水珠與連續(xù)相的油層隔開。其示意圖如下： 乳化油 的形成機(jī)理 常見的乳化柴油形成機(jī)理有定向楔理論、定性理論、界面張力理論、界面膜理論、電效應(yīng)理論等。另外，由于吸附和摩擦等作用使液滴帶電，帶電液滴在界面的兩側(cè)形成雙電層結(jié)構(gòu)。 定性理論 (Bancroft 規(guī)則 )：乳化劑 (表面活性劑 )在油 — 水相界面上 發(fā)生吸附與取向，能使界面兩面產(chǎn)生不同的界面張力，即表面活性劑的親水端與水相之間的界面張力與表面活性劑疏水基與油相之間的界面張力不同。如果油 — 疏水基界面張力比水 — 親水基的界面張力大 (表面壓力低 )，前者縮短引起界面膜向油相彎曲，油被水包封，因而形成 O/W 型乳狀液，反之形成 W/0 乳狀液。界面膜對分散相 液滴具有保護(hù)作用，使其在布朗運(yùn)動(dòng)中的相互碰撞的液滴不易聚結(jié)，而液滴的聚結(jié)（破壞穩(wěn)定性）是以界面膜的破裂為前提，因此，界面膜的機(jī)械強(qiáng)度是決定乳狀液穩(wěn)定的主要因素之一。帶電的液滴靠近時(shí)，產(chǎn)生排斥力。 本課題主要研究適用于柴油的高效、安全、穩(wěn)定的乳化劑。實(shí)驗(yàn)溫度為 20℃（177。所以實(shí)驗(yàn)以表面活性 劑的親油親水平衡值 —— HLB 值(Hydrophile— LipophileBalance)作為選擇表面活性劑的依據(jù)。 實(shí)驗(yàn)中選用的兩種主要乳化劑：一種是非離子型的司盤 80，親油性；一種是陰離子型的十二烷基苯磺酸鈉，親水性。 6 乳化過程中，影響乳化油穩(wěn)定性的因素很多，主要有：乳化劑的性質(zhì)、組分和加劑率，助添加劑，摻水率和水質(zhì)，儲(chǔ)存溫度，乳化溫度，乳化方式、設(shè)備和振蕩時(shí)間，油品的性質(zhì) 和化學(xué)組分等。 本次實(shí)驗(yàn)采用的乳化方式為轉(zhuǎn)相乳化法，即將乳化劑溶解于柴油中，再向其中加入水，攪拌機(jī)恒速攪拌，得到的乳化油密封靜置保存。 5℃），方法是將乳化劑按比例調(diào)配好后溶解于 100g 柴油中，然后再向其中加入一定量自來水，攪拌機(jī) 6檔速度攪拌 30min 后靜置。實(shí)驗(yàn)中 選出的兩種主要乳化劑：一種是親油性的非離子型乳化