（光学工程专业论文）微乳化燃料的制备及其在柴油机上的应用研究.pdf

microemulsion preparation and its application study in a diesel engine a thesis submitted to chongqing university in partial fulfillment of the requirement for the degree of master of engineering by wang wenbin supervised by associate prof. ruan dengfang major: automobile engineering college of mechanical engineering of chongqing university, chongqing, china may 2011 中文摘要 i 摘 要 在全球能源危机的影响下，世界各国都在积极寻找可再生、清洁的石化燃料替 代品。在众多的替代燃料中，生物柴油以其与柴油相当的能量密度，不含硫和芳 香烃、含氧可再生等优点，被认为是最有前途的石化柴油替代品。目前，生物柴 油在柴油机上的应用主要采用与柴油混烧的方式，但是在柴油中掺烧生物柴油后， 柴油机的 nox 排放量增加。 根据 nox 的生成机理， 在燃油中掺水形成微乳化油是 有效降低 nox 排放量的措施之一。 本文针对在柴油机中掺烧生物柴油后 nox 排放偏高的问题，在不添加任何表 面活性剂的条件下，利用生物柴油分子的亲油亲水性，乙醇为助表面活性剂，采 用化学滴定法在三元相图上确定了形成柴油/生物柴油乙醇水微乳化燃料的相 区；通过均匀设计方法与发动机台架试验确定了使发动机综合性能最优的柴油/生 物柴油乙醇水微乳化燃料掺烧比，并在发动机试验台架上进行了应用研究。 结果表明，在保持发动机动力性能不变的条件下，柴油机燃用柴油/生物柴油乙 醇水微乳化燃料时，nox 排放量大大降低，同时碳烟的排放量也明显下降。因 此， 所制备的微乳化燃料能有效解决柴油机燃用柴油/生物柴油时 nox 排放偏高的 问题。论文的主要内容包括： 采用化学滴定法绘制了柴油/生物柴油乙醇水拟三元体系的三元相图， 相图中单相区内混合液为稳定、透明的柴油/生物柴油乙醇水微乳化液。确定 了不同乙醇含量及不同生物柴油与柴油混合比条件下形成柴油/生物柴油乙醇 水微乳化燃料的最大掺水量。 采用均匀设计的方法设计了掺烧比试验方案，并在柴油机试验台架上进行 了发动机动力性、经济性和排放性试验，以研究具有不同柴油/生物柴油、乙醇和 水掺烧比的微乳化燃料的燃烧特性。然后采用逐步回归的方法对试验结果进行分 析处理，得到了以发动机功率、有效燃油消耗率、nox 和碳烟排放量为评价指标 的回归方程，获得了使各个评价指标最优的掺烧比及使发动机综合性能最优的柴 油/生物柴油、乙醇和水的掺烧比。 以生物柴油中脂肪酸甲酯含量为基础，应用纯组分特性参数估算公式估算 脂肪酸甲酯的物性参数，然后采用一定的混合法则估算了生物柴油以及微乳化燃 料的燃料特性。为进一步进行发动机工作过程模拟计算奠定了基础。 应用 gt-power 软件建立了柴油机工作过程数值模拟模型，并对柴油机燃 用普通柴油、 生物柴油与微乳化燃料时的发动机性能进行了数值模拟。 结果表明： 数值模拟结果与试验结果吻合较好，表明建立的柴油机数值模拟模型是合理的； 重庆大学硕士学位论文 ii 在保持柴油机动力性不变的条件下，柴油机燃用微乳化燃料能够有效降低 nox 与 碳烟排放量。 关键词：微乳化，三元相图，均匀设计，nox 排放 英文摘要 iii abstract under the influence of global energy conjuncture, researchers try to find clean and renewable alternative fuels for fossil oil. compared with other alternative fuels, biodiesel is renewable, oxygenous, non-containing sulphur and aromatic hydrocarbon and its physical properties are almost the same as that of diesel. as a result, it is considered to be one of the most suitable alternative fuels for diesel engine. nowadays, biodiesel is mainly used in diesel engine by blending with diesel, which results in increase in nox emission. according to the mechanism of nox formation, blending diesel/biodiesel with water to form microemulsion is one of the effective measures to reduce nox emission. this paper focus on solving the problem of higher nox emission from the diesel engine fueled with biodiesel. the phase region of the diesel/biodiesel-ethanol-water microemulsion was determined in the three phase diagram by making use of the characteristic of biodiesels potential amphiphile and ethanol as a co-surfacant without adding any surfactant by titration. the blending ratio of microemulsion was determined to obtain the best performance of a diesel engine fueled with the microeulsion through the uniform design and the bed tests, and then the fuels were tested on the test bed. the results indicated that the nox emission was greatly decreased and the soot emission was also reduced obviously by keeping the brake mean effective pressure constant when the diesel engine ran on the diesel/biodiesel ethanol -water microemulion. so the prepared microemulsion could be used to solve the problem of the higher nox emission of the diesel engine fueled with the diesel/biodiesel mixture. the main contents include: the instantaneous and stable pseudo phase diagrams of the three component system were obtained by titration and the mixture in single-phase region composed of biodiesel/diesel-ethanol-water was microemulsion, and then the maximum water blending volume was determined in mixture of biodiesel, diesel and ethanol with different blending ratio. the experiment scheme was made by uniform design and then the microemulsions with different blending ratio were used in the diesel engine in order to study the combustiuon properties of the micoemulsions. test results was analysed by stepwise regression to obtain the four regression equations by taking the engine brake power, brake specific fuel consumption, nox emission and soot emission as dependent 重庆大学硕士学位论文 iv variable and the blending ratios for the best values of the dependent variables and the best engine performances respectively. based on the fatty acid methyl ester composition in biodiesel, the physical properties of fatty acid methyl esters were calculated with the estimated methods for pure compositions and then physical properties of the biodiesel and the tested microemulsion were estimated by the mixed rules, fuel properties were necessary for the numerical simulation of the operating cycle of a diesel engine. the engine performances running on diesel, biodiesel and microemulsion were simulated based on gt-power software. the results showed that the numerical results were coincided with the experimental data which indicated the model was established correctly and nox and soot emissions were reduced effectively with the application of the microemulsion in diesel engine on the condition of constant brake mean effective pressure. key words: microemulsion; ternary phase diagram; uniform design; nox emission 目 录 v 目 录 中文中文摘要摘要 . i 英文摘要英文摘要 . iii 1 绪绪 论论 . 1 1.1 课题研究背景与意义课题研究背景与意义 . 1 1.2 微乳化燃料的研究现状微乳化燃料的研究现状 . 2 1.3 本文的研究目的及主要内容本文的研究目的及主要内容 . 3 2 柴油柴油/生物柴油乙醇水微乳化燃料的制备生物柴油乙醇水微乳化燃料的制备 . 5 2.1 胶团溶液与微乳化液胶团溶液与微乳化液 . 5 2.1.1 胶团溶液与微乳化液的性质 . 5 2.2 微乳化液的结构微乳化液的结构 . 7 2.3 微乳化液的形成机理微乳化液的形成机理 . 8 2.3.1 瞬时负界面张力形成机理 . 8 2.3.2 双重膜理论 . 9 2.3.3 几何排列理论 . 9 2.3.4 r 比理论 . 11 2.4 微乳化燃料的制备微乳化燃料的制备 . 12 2.4.1 试验仪器及试剂 . 12 2.4.2 微乳化燃油的制备方法 . 12 2.5 本章小结本章小结 . 23 3 微乳化燃料的掺烧比试验研究微乳化燃料的掺烧比试验研究 . 25 3.1 试验设备试验设备 . 25 3.2 试验方案设计试验方案设计 . 26 3.2.1 掺烧比试验问题的特点 . 26 3.2.2 试验方案的确定 . 27 3.2.3 均匀设计表构造方法 . 28 3.3 试验结果及数据分析试验结果及数据分析 . 33 3.3.1 nox 回归分析 . 34 3.3.2 燃油消耗率回归分析 . 36 3.3.3 功率回归分析 . 37 3.3.4 烟度回归分析 . 38 3.3.5 基于排放的综合优化 . 40 重庆大学硕士学位论文 vi 3.4 本章小结本章小结 . 41 4 柴油机燃烧微乳化燃料的性能研究柴油机燃烧微乳化燃料的性能研究 . 43 4.1 发动机模型的建立发动机模型的建立 . 43 4.1.1 发动机工作过程数值模拟计算的理论基础 . 43 4.1.2 燃料特性的估算 . 44 4.1.3 发动机模型 . 56 4.2 微乳化燃料的发动机模拟仿真结果微乳化燃料的发动机模拟仿真结果 . 57 4.2.1 发动机燃油经济性 . 57 4.2.2 发动机 nox 和碳烟排放性 . 59 4.3 本章小结本章小结 . 63 5 结论与展望结论与展望 . 65 5.1 结论结论 . 65 5.2 工作展望工作展望 . 66 致致 谢谢 . 67 参考文献参考文献 . 69 附附 录录 . 73 作者在攻读学位期间发表的论文目录作者在攻读学位期间发表的论文目录 . 73 1 绪 论 1 1 绪 论 1.1 课题研究背景与意义 近年来，国际油价的跌宕起伏牵动着世界各国的神经。据国际权威机构英国 bp 公司的bp 世界能源统计 2010估计，世界已探明的可开采石油总量，根据 目前的开采速度，大约只可维持 45 年1。我国是能源消耗大国，2009 年的原油消 耗量占全球原油消耗量的 10.4%， 仅次于美国。而我国自身的石油储量只占全球总 量的 1.1%1，因此我国的石油来源极大的依赖于进口。2007 年我国石油净进口量 占国内石油消费量的比例已达到 50%，2009 年估计已升至 56%2。据国际能源机 构(iea)预测，随着越来越多中国消费者购买汽车，到 2030 年，我国石油消耗量的 80%需要依靠进口。鉴于我国未来发展对石油产品的大量需求，如此高的进口依赖 度极大的对我国能源安全产生了威胁，因此开发新能源缓解我国的能源危机迫在 眉睫。 在我国石油消费构成中，主要消费在工业部门，其次是交通运输业、农业、商 业和生活消费等部门。其中，工业石油消费占全国石油消费总量的比重一直保持 在50%以上；交通运输石油消费量仅次于工业，占25左右3。柴油作为我国经济 增长的关键动力，不论是在工业部门还是在交通运输业中都占有重要地位。虽然 2009年受国内经济滑坡影响，工业和交通运输等主要用油部门柴油需求萎缩，但 是随着我国经济的持续发展以及越来越多的轿车使用柴油机，柴油的需求量会逐 年增加。 能否保证柴油的充分供应， 已经成为能够影响我国经济发展的关键因素4。 因此在这种背景下，寻找清洁、可再生的柴油机替代燃料是缓解国家能源危机和 保证我国经济可持续发展最有效的方法之一。 在已开发的柴油替代燃料中， 由于生物柴油的燃料特性与柴油最为接近且具有 可再生、环保的特点，其在柴油机上的应用已经成为国内外学者的研究热点5-7。 在长期的研究中发现8-14：在不改变柴油机结构的条件下，燃用纯生物柴油虽然对 柴油机动力性、经济性影响较小，且能有效降低co、hc、co2和碳烟的排放量， 但是生物柴油粘度偏高，会导致其低温流动性能差；在柴油机上燃烧生物柴油容 易引起喷油孔、活塞环积碳问题；生物柴油氧化安定性差，含水量与酸性物质较 多，易使柴油机的橡胶件、金属件腐蚀、磨损加剧；另外还会导致nox排放的增 加。 这些缺点使得纯生物柴油在柴油机上的应用受到限制。 解决上述问题最经济、 实用的措施之一是将生物柴油与柴油掺混形成混合燃料。然而柴油/生物柴油混合 燃料在使用时依然存在nox排放偏高的问题15-17。为了进一步改善燃料的特性以 降低柴油机nox排放量，国内外学者在柴油/生物柴油混合燃料中掺入适量乙醇或 重庆大学硕士学位论文 2 水形成乳化燃料，利用乙醇和水的高汽化濳热来降低气缸内的温度，从而达到降 低nox排放的目的。已有的试验结果表明这种方法是可行的18-22。由于乳化燃料 存在稳定性差、乳化设备昂贵、乳化后燃料粘度高以及乳化燃料外观呈乳白色、 混浊状等缺点， 使得乳化燃料的推广应用受到制约。 而微乳化燃料具有稳定性高、 制备简单且无需乳化设备、微乳化后燃料粘度上升不大且微乳化燃料外观与普通 燃油一致等优点，已逐渐取代乳化燃料成为研究的重点。 1.2 微乳化燃料的研究现状 柴油机燃用乳化燃油的研究始于二十世纪 70 年代，1973 年爆发的石油危机， 世界油价猛涨，致使世界各国认识到节油技术的重要性，欧洲各国纷纷加紧了许 多关于乳化油和燃料掺水燃烧的试验研究。1981 年国际燃烧协会第一届年会决定 把燃油掺水燃料作为三大节能措施之一。我国在 20 世纪 50 年代末进行了大规模 的柴油掺水试验，但未能得到良好的效果。进入 80 年代后，国家科委和中科院联 合发文，对柴油机和汽油燃用乳化油技术进行攻关，并取得了不错的成果，初步 研制出能用于发动机燃烧的乳化油18。 由于微乳化燃料相比乳化燃料具有稳定性高、制备简单、外观与普通燃油一致 等优点，已逐渐取代乳化燃料成为研究的重点。近年来，国内外学者在微乳化燃 料的制备方面开展了相关的研究并取得了一定的研究成果。w.l.griffith 等24通过 柴油、多种醇类、植物油和水相溶性研究，表明在表面活性剂存在条件下，柴油 与多种植物油、醇类和水均能够形成单一、稳定、透明的微乳化液。同时对微乳 化液的物理特性行进了分析， 结果显示微乳化燃料粘度和密度较柴油稍高。 neuma 等25以水、炼制柴油和大豆油为基本原料向其中添加多种表面活性剂和助表面活 性剂， 开发了可替代柴油的新微乳化液体系， 其中组成为柴油 3.16g、 大豆油 o.790g、 水 0.050g、异戊醇 0.338g、十二烷基碳酸钠 0.676g 的微乳化液性质与柴油最为接 近。evandro j.silva 等26以油酸、十二烷基胺为表面活性剂来配置柴油乙醇微乳 化燃料。研究了表面活性剂种类、配制温度、乙醇掺入量对柴油乙醇微乳化燃 料微观结构的影响，表明十二烷基胺可使柴油、乙醇形成稳定的微乳化燃料。辛 雪梅27 在以柴油为油相、水为分散相、醇为助表面活性剂的体系中，分别考察了 十六烷基三甲基溴化铵、油酸盐及氨水对体系中最大水增溶量的影响。最终确定 出采用三甲基溴化铵、油酸盐、氨水和异戊醇作为微乳化液的乳化剂。该种微乳 化配方不仅经济性好，生产过程简单而且配制出的微乳化燃料外观清澈透明、长 期储存不分层，适合工业生产。 另外，在微乳化燃料的应用方面国内外学者也进行了一些初步探索。ra l ochoterena 等28在添加自行配制的乳化剂的条件下，分别配制出柴油水乳化燃 1 绪 论 3 料与柴油水微乳化燃料，并在一台单缸柴油机上分别燃用乳化燃料、微乳化燃 料与普通柴油，结果表明：在 1200r/min 转速下，三种燃料中柴油机燃用微乳化燃 料排放的 nox 与碳烟量最低。g.r.kannan 等29以 span80 为表面活性剂配制生物 柴油柴油乙醇水微乳化燃料，并在一台直喷柴油机上对该种燃料进行试验 研究，结果发现：1500r/min 时，所有负荷下微乳化燃料的有效燃油消耗率均比生 物柴油略高， 但是热效率接近； 燃用微乳化燃料排放的 nox 与碳烟相比柴油为低。 qi 等30-31同样以 span80 为表面活性剂配制出生物柴油乙醇水微乳化燃料，并 对一台单缸柴油机在1500r/min转速下燃用该种微乳化燃料的燃烧性能进行了试验 研究，结果表明，微乳化燃料相比生物柴油在所有负荷下均能有效降低 nox的排 放量，但有效燃油消耗率略微增加；在高负荷时能有效降低碳烟的排放，且对发 动机其它性能无重大影响。谢洁等32选择油酸作为表面活性剂配制了多种配比的 柴油甲醇微乳化燃料，在 1500r/min 和 2000r/min 转速下的试验结果得出微乳化 燃料与柴油具有相近的发动机动力性和热效率，但 nox 排放比燃用柴油时为高， 碳烟排放比燃用柴油时为低的结论。另外，随供油提前角的推迟，nox 排放快速 下降，碳烟排放变化不大，推迟供油可使柴油甲醇微乳化燃料获得更好的排放 水平。 从已发表的论文来看，目前对微乳化燃料的发动机性能研究依然较少，对微乳 化燃料降低柴油机 nox 排放量的效果还存在一定争议，并且制备微乳化燃料需添 加较多的乳化剂，然而乳化剂价格昂贵，大量配制微乳化燃料势必使其生产成本 升高，不利于微乳化燃料的推广。本文研究则是在未添加任何乳化剂的条件下， 仅利用生物柴油分子的亲油亲水性33-34来配制柴油/生物柴油乙醇水微乳化燃 料，并对其发动机性能进行研究，为微乳化燃料的进一步发展奠定基础。 1.3 本文的研究目的及主要内容 本课题研究旨在利用生物柴油分子的亲油亲水性， 乙醇为助表面活性剂来制备 柴油/生物柴油乙醇水微乳化燃料并以此来解决柴油机燃烧柴油掺烧生物柴油 时 nox 排放偏高的问题。通过柴油机台架试验，分析比较不同柴油、生物柴油、 乙醇和水掺烧比下， 柴油机的动力性、 经济性和排放性从而获得使发动机动力性、 经济性和排放性综合最优的掺烧比；通过柴油机工作过程数值模拟计算，比较柴 油机燃用普通柴油、 生物柴油与微乳化生物柴油时， nox 以及碳烟排放量的变化， 评估该微乳化燃料的使用可行性，为生物柴油与微乳化燃料的广泛应用奠定基础。 主要研究内容如下： 柴油/生物柴油乙醇水微乳化燃料的形成机理分析及其制备方法。 采用 化学滴定方法绘制柴油/生物柴油乙醇水的拟三元相图，分析该三元体系的相 重庆大学硕士学位论文 4 行为以及柴油/生物柴油掺混比改变对三元体系相行为的影响。计算不同乙醇含量 及不同生物柴油与柴油混合比条件下形成柴油/生物柴油乙醇水微乳化燃料的 掺水量，以方便制备微乳化燃料。 微乳化燃料的掺烧比试验研究。采用均匀设计方法设计柴油/生物柴油、乙 醇和水掺烧比试验方案，并在柴油机台架上进行发动机动力性、经济性和排放性 试验的研究，以得到使发动机综合性能最优的柴油、生物柴油、乙醇和水的掺烧 比。 微乳化燃料的发动机性能研究。选择均匀设计掺烧比试验中使发动机有综 合性能最优的微乳化燃料为研究对象，应用 gt-power 软件建立柴油机数值模型， 对柴油机燃用普通柴油、生物柴油和微乳化燃料时的发动机性能进行模拟计算， 比较柴油机燃用普通柴油、生物柴油与微乳化燃料时的发动机性能，评定该微乳 化燃料的使用可行性。 2 柴油/生物柴油乙醇水微乳化燃料的制备 5 2 柴油/生物柴油乙醇水微乳化燃料的制备 本章从微乳化液的概念、形成机理及微观结构分析着手，以生物柴油、柴油、 乙醇和水四种原料为基础，利用生物柴油分子的亲油亲水性，乙醇为助表面活性 剂，采用化学滴定法研究柴油/生物柴油、乙醇和水拟三元体系的相行为、微乳区 域存在的可行性及条件。并以微乳化液中最大含水量为目标，确定形成微乳化液 的生物柴油、柴油和乙醇三者的比例关系。 2.1 胶团溶液与微乳化液 根据对肥皂水溶液的大量研究， mcbain 于1913年首先提出了胶团化概念23。 他认为当浓度升高至一定值时，肥皂分子在水溶液中将从单个离子状态缔合成“胶 态聚集体”，并称之为胶团或胶束。在油水表面活性剂（包括助表面活性剂） 体系中，当表面活性剂浓度较低时，形成乳化液；当浓度超过一定浓度时，表面 活性剂分子将会由单体（单个离子或分子）缔合形成胶态聚集物，称为胶团或胶 束，整个体系成为胶团溶液。 1943 年， hoar 和 schulman35首次报道了一种分散体系： 水和油与大量表面活 性剂和助表面活性剂（一般为中等链长的醇）混合能自发地形成透明或半透明体 系。这种体系经确证也是一种分散体系，分散相质点为球形，但半径很小，通常 为 10-100nm 范围，是热力学稳定体系。这种体系被称为亲水的油胶团或亲油的水 胶团36，亦称为溶胀的胶团或增溶的胶团。直至 1959 年，schulman 等37才首次 将上述体系称为“微乳化液”或“微乳化液”。 微乳化液具有与普通乳化液相类似的两种类型。一种是油分散在水中，成为 水包油（o/w）型；另一种是水分散在油中，称为油包水（w/o）型。但微乳化液 与普通乳化液有根本的区别：普通乳化液是热力学不稳定体系，分散相质点大， 不均匀，外观不透明，靠表面活性剂或其它乳化剂维持动态稳定；而微乳化液是 热力学稳定体系，分散相质点很小，外观透明或近乎透明，经高速离心分离不发 生分层现象。含有增溶物的胶团溶液也是热力学稳定的均相体系，因此在稳定性 方面，微乳化液更接近胶团溶液。从质点大小看，微乳化液正是胶团和普通乳化 液之间的过渡物，它兼有胶团和普通乳化液的性质。要区分微乳化液和胶团溶液 目前还缺乏可操作的方法，除非人为地引入某个标准，因此某些文献中并未将两 者进行区分。 2.1.1 胶团溶液与微乳化液的性质 胶团的一个重要性质是能增加在溶剂中原本不溶或微溶之物质的溶解度， 这个 重庆大学硕士学位论文 6 性质称为增溶。于是胶团能增溶不溶于水或微溶于水的油类，而非水胶团能增溶 水或极性溶剂。被增溶的物质称为增溶物。我们将含有胶团和微量或少量增溶物 的溶液称为胶团溶液。当溶剂为水时，为含水胶团溶液；当溶剂为油时，即为非 水胶团溶液。它们都是各向同性的、热力学稳定的、外观透明的均相体系，分别 定义其为 s1 和 s2 相。溶液的增溶作用与溶液中胶团的形成有密切关系. 由于溶剂可以是水或油，因而胶团有两类：在水相中的胶团，即通常所称的正 胶团和在油相中的胶团，通常称为反胶团或逆胶团。出于油的种类很多，油相中 的胶团又统称为非水胶团。开始形成胶团时的表面活性剂浓度称为临界胶团浓度 （cmc） 。当浓度低于临界胶团浓度时，表面活性剂以分子或离子态存在，称为单 体；当浓度超过临界胶团浓度时，表面活性剂主要以胶团状态存在，而体系中单 体的浓度几乎不再增加。因此，临界胶团浓度可以看作是体系中单体的浓度。表 面活性剂的临界胶团浓度主要取决于分子自身结构，但环境（添加剂、温度等） 也会对其造成影响。临界胶团浓度可以作为表面活性剂的表面活性的一种量度， 临界胶团浓度越小，则表示此种表面活性剂形成胶团所需浓度越低，达到表面(界 面)饱和吸附的浓度就越低，表面活性越高。 在临界胶团浓度到达以前并没有增溶作用，只有在达到临界胶团浓度以后，增 溶作用才能明显表现出来。表面活性剂浓度越大，胶团形成越多，微溶物溶解的 越多。在增溶作用中，表面活性剂的用量相当少，溶剂性质也无明显变化。增溶 的推动力在于增溶物与胶团内核中的表面活性离子的反离子之间的强离子偶极 子相互作用，此外还存在着增活物与表面活性离子之间的弱相互作用。非离子的 增溶靠水与醚氧原子（eo）形成氢键，因此 eo 链的加长提供了更多的结合位， 使水的增溶量增加。溶剂种类对水的增溶也有影响。通常溶剂的极性越强、聚集 数（胶团的大小）越小，溶剂越易与双亲分子极性头结合从而减少其与水分子的 结合。另外，温度的增加将增加离子头间的互斥性，因而有利于水的增溶。 上述的 s1 和 s2 相胶团溶液， 一种是大量的水中含有少量的油， 另一种是大量 的油中含有少量的水，是两种极端情形。在这两种极端情形之间，即含有大量水、 油和表面活性剂的体系被称为微乳化液。微乳化液本质上仍是胶团溶液。因此微 乳化液也被称为“溶胀的胶团溶液”或“增溶的胶团溶液” 23。 表 2.1 列出普通乳化液、 微乳化液和胶团溶液的一些性质比较。 2 柴油/生物柴油乙醇水微乳化燃料的制备 7 表 2.1 普通乳化液、微乳化液与胶团溶液的性质比较 table2.1 properties of emulsion, microemulsion and micelle solution 普通乳化液 微乳化液 胶团溶液 性 质 外观 不透明 透明或近乎透 明 一般透明 质点大小 大于 0.1m， 一 般为多分散体 系 0.01-0.1m，一 般为单分散体 系 一般小于 0.01m 质点形状 一般为球形 球状 稀溶液中为球状， 浓溶液 中可呈各种形状 热力学稳 定性 不稳定，用离 心机易于分层 稳定，用离心机 不能使之分层 稳定、不分层 表面活性 剂用量 少，一般无需 助表面活性剂 多，一般需助表 面活性剂 浓度大于 cmc 即可，增 溶油量或水量多时要适 量多加 与油、水 的混溶性 o/w 型与水混 溶，w/o 型与 油混溶 与油、水在一定 范围内可混溶 能增溶油或水直至达到 饱和 2.2 微乳化液的结构 油水表面活性剂体系中胶团间的平衡相和缔合相变化是相当复杂的， 存在 着多种液晶中间相。其中最常见的如图 2.1 所示，图中其他符号含义见表 2.2。表 2.2 中列举了油水表面活性剂体系中常见的各种胶团相结构。 图 2.1 水-油-表面活性剂体系的胶团间平衡相缔合相变化 （r 表示表面活性剂吸附层（c 层）亲油面和亲水面上的分散趋势的比值） figure 2.1 transformation between micelle equilibrium phases and integration phases in water-oil-surfactant system (r: dissolution trend ratio between