CN105238469A - 汽油微乳液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽油微乳液,由汽油、表面活性剂、助表面活性剂和水制成,其中,所述助表面活性剂为α-氨基酸的甘氨酸和丝氨酸的混合物。所述表面活性剂为十六烷基二甲基苄基氯化铵。本发明还提供了一种汽油微乳液的制备方法。本发明制得的汽油微乳液外观澄清透明、稳定性好、含水量高、燃烧性能好、粒径小、室温、高温、低温放置无分层,不含有金属离子、硫元素等对环境不理的物质,有助于完全燃烧,提高燃烧效率。本发明的制备方法使油水混合吸附膜产生超低界面张力,以便获得更好的汽油微乳液。
Description
技术领域
本发明涉及微乳液领域,具体涉及一种汽油微乳液及其制备方法。
背景技术
微乳液是一种热力学稳定体系,通常由表面活性剂、助表面活性剂、水相和油相组成,粒径在10~100nm范围内,具有外观透明、稳定性好、易于制备等优点,在材料科学、有机化学、生物工程、医学等方面引起了越来越多的关注。汽油作为一种燃料资源,易燃易爆,对汽油进行微乳化会起到防爆抑爆的安全作用,同时会使汽油燃烧更充分、燃烧效率提高。由于油、水在表面活性剂作用下形成W/O或O/W乳液在加热燃烧时水蒸汽受热膨胀后产生微爆,使得汽油二次雾化燃烧更加充分,大大降低了废气中有害气体的含量。
醇是最常用的助表面活性剂。然而,在汽油微乳液的制备中,由于甲醇、乙醇、正丁醇为助表面活性剂时,水溶性强,分布在水相中的醇分子较多,促进了表面活性剂分子在水相中的溶解,分配到界面上的表面活性剂较少,很难形成汽油微乳液,此外随着碳链的增加,醇分子的体积依次增大,其嵌入界面膜的阻力增大,使界面膜的柔性降低,刚性增强,不利于界面膜的弯曲,更不利于形成微乳液,使液晶相易于生成。因此,寻找一种新的助表面活性剂,开发一种表面积大、界面张力低、增溶能力强的与原汽油接近的微乳液燃料成为研究热点。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷,并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种汽油微乳液,其具有稳定性好、含水量高、燃烧性能好、粒径小、室温放置无分层等优点。
本发明还有一个目的是提供一种汽油微乳液的制备方法,使油水混合吸附膜产生超低界面张力,以便获得更好的汽油微乳液。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点,提供了一种汽油微乳液,由汽油、表面活性剂、助表面活性剂和水制成,其中,所述助表面活性剂为α-氨基酸的一种或多种。
优选的是,所述的汽油微乳液,所述α-氨基酸为甘氨酸和丝氨酸的混合物。
优选的是,所述的汽油微乳液,所述表面活性剂为十六烷基二甲基苄基氯化铵。
优选的是,所述的汽油微乳液,由以下重量份数的原料制成:500~600份汽油,60~80份十六烷基二甲基苄基氯化铵,1~1.5份甘氨酸和丝氨酸的混合物,296~301份水制成。
优选的是,所述的汽油微乳液,由以下重量份数的原料制成:560份汽油,69份十六烷基二甲基苄基氯化铵,1.2份甘氨酸和丝氨酸的混合物,298.8份水制成。
一种所述的汽油微乳液的制备方法,包括以下步骤:
步骤一、按上述重量份数向汽油中加入十六烷基二甲基苄基氯化铵,得第一混合物;
步骤二、按上述重量份数向水中加入甘氨酸和丝氨酸,得第二混合物;
步骤三、将所述第一混合物和所述第二混合物混合后,振荡,即得所述汽油微乳液。
优选的是,所述的汽油微乳液的制备方法,所述步骤一具体包括:
步骤a、将上述重量份数的汽油分为三等份,将上述重量份数的十六烷基二甲基苄基氯化铵分为两等份,对第一份汽油采用20kHz的超声波辐照1~2min,加入第二份汽油和第一份十六烷基二甲基苄基氯化铵,采用30kHz的超声波辐照2~3min,加入第三份汽油和第二份十六烷基二甲基苄基氯化铵,采用40kHz的超声波辐照3~4min;
步骤b、将步骤a得到的汽油混合物超声波雾化,送入磁场强度为0.3T的磁场处理3~5min,静置1~2h,即得第一混合物。
优选的是,所述的汽油微乳液的制备方法,所述步骤二具体包括:将上述重量份数的水以1m/s流速通过磁化器制得磁化水,加入上述重量份数的甘氨酸和丝氨酸混合物,搅拌均匀后,向其中放置多个海绵块,使其充分浸泡和吸附,置入设有碳化硅弹丸的密封装置,将所述密封装置与振动电机连接,以10Hz的频率振动处理3~5min,然后充分挤压所述多个海绵块,即得第二混合物。
优选的是,所述的汽油微乳液的制备方法,所述步骤三具体包括:将所述第一混合物和所述第二混合物混合后振荡1~2min,向其中通入氩气,使压力达到4~5MPa,保持1~2h,抽真空去除氩气,然后进行离心处理,转速为600~800r/min,保持3~5min,即得所述汽油微乳液。
本发明至少包括以下有益效果:
第一、本发明选择α-氨基酸来替代传统的醇类助表面活性剂,α-氨基酸含有侧链基团,能够软化油水界面膜,由于氨基和羧基结合在同一碳原子上,在制备汽油微乳液过程中,改善表面活性剂的表面活性和亲水亲油平衡性,有利于汽油微乳液的生成,是开创性发明;
第二、甘氨酸的侧链基团是氢原子,丝氨酸的侧链基团是脂肪族羟基,甘氨酸和丝氨酸的亲水性能,定向地分布在界面膜上,提高油相增容量,有利于微乳液的形成;
第三、选择十六烷基二甲基苄基氯化铵作为阳离子表面活性剂,亲水基带电、有静电斥力,在形成胶束时,选择甘氨酸和丝氨酸做为助表面活性剂,使亲水基之间距离变大、静电斥力变小,使油水混合吸附膜产生超低界面张力,使油水混合吸附膜具有一定的柔韧性,界面易于弯曲,有利于微乳液的形成;
第四、本发明制得的汽油微乳液外观澄清透明、稳定性好、含水量高、燃烧性能好、粒径小、室温、高温、低温放置无分层,不含有金属离子、硫元素等对环境不理的物质,有助于完全燃烧,提高燃烧效率;
第五、本发明的制备方法首先将汽油分为三份,依次用频率递增的超声波辐射,通过空化作用破坏组织产生局部粉碎,使得汽油和表面活性剂混合均匀,将雾化后的汽油送入磁场处理,使汽油中的物理结构发生变化,缔合链状的大分子断裂成单个小分子,抑制晶体形成,去除铁质杂质,充分降低油水界面张力;甘氨酸和丝氨酸溶解于磁化水,海绵块充分吸附溶胀,然后在高速振动的弹丸下挤压海绵块,使得分子之间高速撞击,形成均匀的第二混合物;向混合物中通入高压氩气,能够增加混合物弹性、流动性并降低油水界面张力等作用,抽真空带动氩气流动促进混合物流动,高速离心促进混合效果,无分层现象具有良好的稳定性。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
实施例1:
一种汽油微乳液,由6.25mL汽油、0.6g十六烷基二甲基苄基氯化铵、0.01g甘氨酸和丝氨酸的混合物、2.96g水制成。
一种汽油微乳液的制备方法,包括以下步骤:
步骤一、在6.25mL汽油中加入0.6g十六烷基二甲基苄基氯化铵,搅拌均匀,得第一混合物;
步骤二、将0.01g甘氨酸和丝氨酸和2.96g水混合均匀,得第二混合物;
步骤三、将第一混合物和第二混合物混合后,轻轻振荡,即得所述汽油微乳液。
实施例1得到的汽油微乳液外观澄清透明,粒径为49nm,电导率达5×103μs/cm,含水量64%,室温放置1年仍保持原有性状、未见油水分层,加热至60℃仍保持原有性状、未见油水分层,冰冻后融化保持原有性状、未见油水分层,采用氧弹量热计测量燃烧值,掺水20%的汽油微乳液,相较于纯汽油,燃烧值多180J/g。
实施例2:
一种汽油微乳液,由7.5mL汽油、0.8g十六烷基二甲基苄基氯化铵、0.015g甘氨酸和丝氨酸的混合物、3.01g水制成。
一种汽油微乳液的制备方法,包括以下步骤:
步骤一、在7.5mL汽油中加入0.8g十六烷基二甲基苄基氯化铵,搅拌均匀,得第一混合物;
步骤二、将0.015g甘氨酸和丝氨酸和3.01g水混合均匀,得第二混合物;
步骤三、将第一混合物和第二混合物混合后,轻轻振荡,即得所述汽油微乳液。
实施例2得到的汽油微乳液外观澄清透明,粒径为46nm,电导率达5×103μs/cm,含水量61%,室温放置1年仍保持原有性状、未见油水分层,加热至60℃仍保持原有性状、未见油水分层,冰冻后融化保持原有性状、未见油水分层,采用氧弹量热计测量燃烧值,掺水20%的汽油微乳液,相较于纯汽油,燃烧值多199J/g。
实施例3:
一种汽油微乳液,由7mL汽油、0.69g十六烷基二甲基苄基氯化铵、0.012g甘氨酸和丝氨酸的混合物、2.988g水制成。
一种汽油微乳液的制备方法,包括以下步骤:
步骤一、在7mL汽油中加入0.69g十六烷基二甲基苄基氯化铵,搅拌均匀,得第一混合物;
步骤二、将0.012g甘氨酸和丝氨酸和2.988g水混合均匀,得第二混合物;
步骤三、将第一混合物和第二混合物混合后,轻轻振荡,即得所述汽油微乳液。
实施例3得到的汽油微乳液外观澄清透明,粒径为33nm,电导率达5×103μs/cm,含水量70%,室温放置1年仍保持原有性状、未见油水分层,加热至60℃仍保持原有性状、未见油水分层,冰冻后融化保持原有性状、未见油水分层,采用氧弹量热计测量燃烧值,掺水20%的汽油微乳液,相较于纯汽油,燃烧值多208J/g。
实施例4:
一种汽油微乳液,配方同实施例1。
一种汽油微乳液的制备方法,包括以下步骤:
步骤一、
步骤a、将上述重量份数的汽油分为三等份,将上述重量份数的十六烷基二甲基苄基氯化铵分为两等份,对第一份汽油采用20kHz的超声波辐照1min,加入第二份汽油和第一份十六烷基二甲基苄基氯化铵,采用30kHz的超声波辐照2min,加入第三份汽油和第二份十六烷基二甲基苄基氯化铵,采用40kHz的超声波辐照3min;
步骤b、将步骤a得到的汽油混合物超声波雾化,送入磁场强度为0.3T的磁场处理3min,静置1h,即得第一混合物。
步骤二、将上述重量份数的水以1m/s流速通过磁化器制得磁化水,加入上述重量份数的甘氨酸和丝氨酸混合物,搅拌均匀后,向其中放置多个海绵块,使其充分浸泡和吸附,置入设有碳化硅弹丸的密封装置,将所述密封装置与振动电机连接,以10Hz的频率振动处理3min,然后充分挤压所述多个海绵块,即得第二混合物。
步骤三、将所述第一混合物和所述第二混合物混合后振荡1min,向其中通入氩气,使压力达到4MPa,保持1h,抽真空去除氩气,然后进行离心处理,转速为600r/min,保持3min,即得所述汽油微乳液。
实施例4得到的汽油微乳液外观澄清透明,粒径为39nm,电导率达5×103μs/cm,含水量70%,室温放置1年仍保持原有性状、未见油水分层,加热至60℃仍保持原有性状、未见油水分层,冰冻后融化保持原有性状、未见油水分层,采用氧弹量热计测量燃烧值,掺水20%的汽油微乳液,相较于纯汽油,燃烧值多218J/g。
实施例4采用的制备方法,相较于实施例1,能够促进各组分的充分混合,使油水混合吸附膜产生超低界面张力,制得的汽油微乳液形态更好、稳定性更好、含水量更高、燃烧性能更好。
实施例5:
一种汽油微乳液,配方同实施例2。
一种汽油微乳液的制备方法,包括以下步骤:
步骤一、
步骤a、将上述重量份数的汽油分为三等份,将上述重量份数的十六烷基二甲基苄基氯化铵分为两等份,对第一份汽油采用20kHz的超声波辐照2min,加入第二份汽油和第一份十六烷基二甲基苄基氯化铵,采用30kHz的超声波辐照3min,加入第三份汽油和第二份十六烷基二甲基苄基氯化铵,采用40kHz的超声波辐照4min;
步骤b、将步骤a得到的汽油混合物超声波雾化,送入磁场强度为0.3T的磁场处理5min,静置2h,即得第一混合物。
步骤二、将上述重量份数的水以1m/s流速通过磁化器制得磁化水,加入上述重量份数的甘氨酸和丝氨酸混合物,搅拌均匀后,向其中放置多个海绵块,使其充分浸泡和吸附,置入设有碳化硅弹丸的密封装置,将所述密封装置与振动电机连接,以10Hz的频率振动处理5min,然后充分挤压所述多个海绵块,即得第二混合物。
步骤三、将所述第一混合物和所述第二混合物混合后振荡2min,向其中通入氩气,使压力达到5MPa,保持2h,抽真空去除氩气,然后进行离心处理,转速为800r/min,保持5min,即得所述汽油微乳液。
实施例5得到的汽油微乳液外观澄清透明,粒径为30nm,电导率达5×103μs/cm,含水量77%,室温放置1年仍保持原有性状、未见油水分层,加热至60℃仍保持原有性状、未见油水分层,冰冻后融化保持原有性状、未见油水分层,采用氧弹量热计测量燃烧值,掺水20%的汽油微乳液,相较于纯汽油,燃烧值多222J/g。
实施例5采用的制备方法,相较于实施例2,能够促进各组分的充分混合,使油水混合吸附膜产生超低界面张力,制得的汽油微乳液形态更好、稳定性更好、含水量更高、燃烧性能更好。
实施例6:
一种汽油微乳液,配方同实施例3。
一种汽油微乳液的制备方法,包括以下步骤:
步骤一、
步骤a、将上述重量份数的汽油分为三等份,将上述重量份数的十六烷基二甲基苄基氯化铵分为两等份,对第一份汽油采用20kHz的超声波辐照1.5min,加入第二份汽油和第一份十六烷基二甲基苄基氯化铵,采用30kHz的超声波辐照2.5min,加入第三份汽油和第二份十六烷基二甲基苄基氯化铵,采用40kHz的超声波辐照3.5min;
步骤b、将步骤a得到的汽油混合物超声波雾化,送入磁场强度为0.3T的磁场处理4min,静置1.5h,即得第一混合物。
步骤二、将上述重量份数的水以1m/s流速通过磁化器制得磁化水,加入上述重量份数的甘氨酸和丝氨酸混合物,搅拌均匀后,向其中放置多个海绵块,使其充分浸泡和吸附,置入设有碳化硅弹丸的密封装置,将所述密封装置与振动电机连接,以10Hz的频率振动处理4min,然后充分挤压所述多个海绵块,即得第二混合物。
步骤三、将所述第一混合物和所述第二混合物混合后振荡1.5min,向其中通入氩气,使压力达到4.5MPa,保持1.5h,抽真空去除氩气,然后进行离心处理,转速为700r/min,保持4min,即得所述汽油微乳液。
实施例6得到的汽油微乳液外观澄清透明,粒径为25nm,电导率达5×103μs/cm,含水量75%,室温放置1年仍保持原有性状、未见油水分层,加热至60℃仍保持原有性状、未见油水分层,冰冻后融化保持原有性状、未见油水分层,采用氧弹量热计测量燃烧值,掺水20%的汽油微乳液,相较于纯汽油,燃烧值多225J/g。
实施例6采用的制备方法,相较于实施例3,能够促进各组分的充分混合,使油水混合吸附膜产生超低界面张力,制得的汽油微乳液形态更好、稳定性更好、含水量更高、燃烧性能更好。
对比例1:
一种汽油微乳液及其制备方法,同实施例3,将0.012g甘氨酸和丝氨酸的混合物替换为0.012g正丁醇。
对比例1得到的汽油微乳液外观半透明,粒径为75nm,电导率达3×103μs/cm,含水量42%,室温放置1个月保持原有性状、未见油水分层,1年后油水分层,加热至60℃油水分层,冰冻后融化油水分层,采用氧弹量热计测量燃烧值,掺水20%的汽油微乳液,相较于纯汽油,燃烧值多108J/g。
实施例3和对比例1相较得到,α-氨基酸能够作为助表面活性剂,改善表面活性剂的表面活性和亲水亲油平衡性,并软化油水界面膜,制得外观澄清透明、稳定性好、含水量高、燃烧性能好、粒径小、室温、高温、低温放置无分层的汽油微乳液,不含有金属离子、硫元素等对环境不理的物质,有助于完全燃烧,提高燃烧效率。
对比例2:
一种汽油微乳液及其制备方法,同实施例6,将0.012g甘氨酸和丝氨酸的混合物替换为0.012g正丁醇。
对比例2得到的汽油微乳液外观半透明,粒径为62nm,电导率达4×103μs/cm,含水量54%,室温放置1个月保持原有性状、未见油水分层,1年后油水分层,加热至60℃油水分层,冰冻后融化未见油水分层,采用氧弹量热计测量燃烧值,掺水20%的汽油微乳液,相较于纯汽油,燃烧值多120J/g。
实施例6和对比例2相较得到,α-氨基酸能够作为助表面活性剂,改善表面活性剂的表面活性和亲水亲油平衡性,并软化油水界面膜,制得外观澄清透明、稳定性好、含水量高、燃烧性能好、粒径小、室温、高温、低温放置无分层的汽油微乳液,不含有金属离子、硫元素等对环境不理的物质,有助于完全燃烧,提高燃烧效率。
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。
Claims (9)
1.一种汽油微乳液,其特征在于,由汽油、表面活性剂、助表面活性剂和水制成,其中,所述助表面活性剂为α-氨基酸的一种或多种。
2.如权利要求1所述的汽油微乳液,其特征在于,所述α-氨基酸为甘氨酸和丝氨酸的混合物。
3.如权利要求2所述的汽油微乳液,其特征在于,所述表面活性剂为十六烷基二甲基苄基氯化铵。
4.如权利要求3所述的汽油微乳液,其特征在于,由以下重量份数的原料制成:500~600份汽油,60~80份十六烷基二甲基苄基氯化铵,1~1.5份甘氨酸和丝氨酸的混合物,296~301份水制成。
5.如权利要求4所述的汽油微乳液,其特征在于,由以下重量份数的原料制成:560份汽油,69份十六烷基二甲基苄基氯化铵,1.2份甘氨酸和丝氨酸的混合物,298.8份水制成。
6.一种如权利要求5所述的汽油微乳液的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一、按上述重量份数向汽油中加入十六烷基二甲基苄基氯化铵,得第一混合物;
步骤二、按上述重量份数向水中加入甘氨酸和丝氨酸,得第二混合物;
步骤三、将所述第一混合物和所述第二混合物混合后,振荡,即得所述汽油微乳液。
7.如权利要求6所述的汽油微乳液的制备方法,其特征在于,所述步骤一具体包括:
步骤a、将上述重量份数的汽油分为三等份,将上述重量份数的十六烷基二甲基苄基氯化铵分为两等份,对第一份汽油采用20kHz的超声波辐照1~2min,加入第二份汽油和第一份十六烷基二甲基苄基氯化铵,采用30kHz的超声波辐照2~3min,加入第三份汽油和第二份十六烷基二甲基苄基氯化铵,采用40kHz的超声波辐照3~4min;
步骤b、将步骤a得到的汽油混合物超声波雾化,送入磁场强度为0.3T的磁场处理3~5min,静置1~2h,即得第一混合物。
8.如权利要求6所述的汽油微乳液的制备方法,其特征在于,所述步骤二具体包括:将上述重量份数的水以1m/s流速通过磁化器制得磁化水,加入上述重量份数的甘氨酸和丝氨酸混合物,搅拌均匀后,向其中放置多个海绵块,使其充分浸泡和吸附,置入设有碳化硅弹丸的密封装置,将所述密封装置与振动电机连接,以10Hz的频率振动处理3~5min,然后充分挤压所述多个海绵块,即得第二混合物。
9.如权利要求6所述的汽油微乳液的制备方法,其特征在于,所述步骤三具体包括:将所述第一混合物和所述第二混合物混合后振荡1~2min,向其中通入氩气,使压力达到4~5MPa,保持1~2h,抽真空去除氩气,然后进行离心处理,转速为600~800r/min,保持3~5min,即得所述汽油微乳液。
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---|---|---|---|---|
CN107974308A (zh) * | 2017-11-14 | 2018-05-01 | 陕西省石油化工研究设计院 | 一种煤制乙醇汽油金属缓蚀剂 |
CN107974308B (zh) * | 2017-11-14 | 2020-06-12 | 陕西省石油化工研究设计院 | 一种煤制乙醇汽油金属缓蚀剂 |
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CN105238469B (zh) | 2017-05-24 |
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