基于鼠李糖脂构建的柴油微乳体系对生物油增溶性能分析-analysis of solubilization performance of diesel microemulsion system based on rhamnolipid on bio - oil.docx

摘要近年来，全球性的能源危机、化石能源的日益枯竭及其大规模使用所导致的环境污染，对社会和环境造成了严重的负担。各种生物质能、太阳能等可再生能源将逐步取代化石能源，成为未来的主导能源。生物油是生物质能的一种，是生物质通过热化学转化技术而形成的一种液态生物能源。然而，生物油的燃料特性较差，存在含水率大、氧含量高、热稳定性差和有腐蚀性等缺点，导致其应用受限。为了使生物油可以直接作为内燃机燃料使用，借助柴油乳化或微乳燃料来精制生物油是一种行之有效的手段。本研究利用鼠李糖脂(RL)为表面活性剂，不同碳链长度正构醇为助表面活性剂构建柴油逆胶束体系，进而研究该体系对模拟生物油的增溶性能。并应用荧光探针法，以罗丹明B为荧光物质，根据体系荧光发射强度的变化，测得RL在柴油微乳体系中的临界胶束浓度(CMC)为4g/L。以单位柴油逆胶束增溶生物油的量为评价指标，研究了生物油和柴油的体积比B/D、醇的种类、醇与表面活性剂的质量比C/R及表面活性剂的浓度对生物油增溶性能的影响。得出生物油与柴油的体积比B/D为3:7，RL浓度为15g/L，助表面活性剂选用正庚醇且醇与表面活性剂的质量比C/R为2.0时，柴油微乳体系增溶生物油的量最大，性能较佳。同时，对最佳增溶条件下获得的生物油/柴油微乳液进行特性分析，包括稳定性分析、元素分析、傅里叶红外分析、热稳定特性分析和燃料产品指标分析等，其中燃料产品指标主要包括密度、粘度、浊点、倾点、热值、酸度、含水率和铜片腐蚀性等。同时比较了生物油、柴油和生物油/柴油微乳液三者的燃料特性，分析生物油/柴油微乳液是否能替代化石能源使用，由实验结果可知，生物油/柴油微乳液的燃料性能相对生物油来说在一定程度上得到了改善，燃烧性能有一定的提高，但跟柴油相比，仍存在一些不理想的特性，例如酸值等，需要进一步的改善和提高。关键词：鼠李糖脂；模拟生物油；柴油微乳液；正构醇；AbstractThedevelopmentanduseofnon-petroleum-basedrenewablefuelshavereceivedmuchattentioninrecentyearsduetoconcernsovercurrentenergyshortagesandenvironmentalrestrictions.Someofthemostnotablerenewablefuelsincludeamongstothers:water,solarandwindenergy,andbiofuels.Biofuelisderivedfrombiomassthatcanconverttobio-oilbyfastpyrolysisorliquefaction.Bio-oilisoneoptionbeingconsideredforuseasapromisingrenewableenergysourceastheyhavebeenshowntohavesomecharacteristicsascombustionfuelsusedinboiler,enginesorgasturbinesandresourcesinchemicalindustries.ButBio-oilsobtainedfromliquefaction/pyrolysisofbiomasshaveundesiredfuelproperties,suchashighcontentsofoxygen,lowheatingvalues,highwatercontent(15-30wt%),chemicalandthermalinstability,lowpHvalues,andpoorignitionandcombustionproperties.Therefore,manybio-oilscannotbeacceptedcommerciallyandfurtherworksuchasupgradingisrequiredtobedonetoimprovethepropertiesofbio-oils.Upgradingbio-oilthroughemulsificationormicroemulsificationwithdieselexploresthepossibilityofreplacingthepetroleum-basedfuelscompletely.Inthestudy,weputanemphasisonthesolubilizingbio-oilindieselusingreversemicellar(water-in-oilorW/O)microemulsionsofdieseltoproduceablendofbio-oilanddieselforfurtherbiofuel