小球藻粉水热催化液化制备生物油

为探索新型生物质燃油的开发,该文以小球藻粉为原料,采用水热催化液化方法制备生物油。研究了液化温度,液化时间,催化剂等因素对液化率的影响,在此基础上采用正交试验,以液化率为指标,探讨了生物油优化的制备工艺;利用傅里叶红外光谱(FTIR)和气相色谱-质谱联用(GC/MS)技术分析了小球藻粉生物油的基团结构与组成。结果表明,小球藻粉优化的液化反应条件为:采用质量分数5%的Ce/HZSM-5为催化剂,在300°C水热条件下催化液化20min,小球藻粉和溶剂料液比为1:10g/mL,液化率达39.87%。在此条件下制备的小球藻粉生物油的主要成分为醇类,酯类以及部分碳氢化合物,热值达26.09MJ/kg。和传统木质纤维素类生物质相比,小球藻粉制备的生物油成分更接近传统化石燃油且热值更高,显示了良好的应用前景,为微藻生物质液体燃料的制备提供参考。

生物油对发动机缸套摩擦学性能的影响

以生物油为研究对象,利用乳化技术对生物油进行提质改性,在发动机缸套-活塞环摩擦磨损试验机上考察了提质前后生物油的摩擦学性能.利用表面轮廓仪,扫描电镜与X-射线光电子能谱仪表征了发动机缸套摩擦表面的微观形貌及化学元素状态,探讨了相关的摩擦磨损机理.结果表明:小球藻生物油比稻壳生物油对缸套-活塞环具有更好的减摩抗磨性能;通过乳化提质方法,可以快速提升生物油的性能;生物油的减摩润滑作用归因于油品中的有机物在缸套表面吸附、摩擦挤压及摩擦沉积形成润滑油膜,局部摩擦熔融形成的"微滚珠",以及在摩擦表面生成的Fe2O3及FeOOH氧化膜.此外,小球藻生物油能在摩擦副表面形成含N有机保护膜,这是其具有更好摩擦学性能的重要原因.

典型微藻生物油的润滑性能和作用机理研究

鉴于对生物质能源的需求日益增长,将典型微藻生物油添加到CD 15W-40柴油机油中实现部分替代.采用四球摩擦磨损试验机考察了生物油的润滑性能,利用现代表面分析技术探讨了其作用机理.结果表明:微藻生物油有很好的润滑效果;随柴油机油中生物油添加量的增大,摩擦系数逐渐降低、钢球磨斑直径先减小后增大;当生物油的添加质量百分数为10%时,柴油机油的摩擦学性能较优.其中,利用La2O3催化液化制备的生物油的润滑性能优于直接液化制备的生物油,能显著降低摩擦系数和钢球磨斑直径.就润滑机理而言,润滑油中的含C、N有机物在摩擦副接触表面吸附、沉积形成润滑膜,同时摩擦副滑动表面经摩擦化学反应生成由Fe2O3和FeN组成的保护膜,从而起到良好的润滑防护作用.相关研究结果可望为拓展生物油的应用提供参考.

微乳化生物质燃油的摩擦学特性

采用自制HLB5.9的SP乳化剂,将生物质燃油分散在柴油中,制备了微乳化生物质燃油。研究了微乳化生物质燃油的基本理化性能及其摩擦磨损性能。通过SEM、EDS测试了高频往复摩擦磨损试验后磨痕表面形貌及元素组成与含量,借助表面粗糙度仪检测了磨痕的犁沟深度及表面粗糙度。结果表明,微乳化生物质燃油的平均摩擦系数为0.13,校正磨痕直径为284μm,平均油膜形成百分数为47%,磨痕的深度达3.75μm,表面粗糙度为0.172μm。摩擦磨损的机理可归于,在摩擦过程中,生物质燃油微小液滴被磨损破坏,其中的极性基团和氧元素促使其在摩擦副表面沉积,一方面起到润滑作用,同时也加大了对摩擦副表面的腐蚀,使得在减摩的同时增加了磨损。

葡聚糖纳凝胶的水相合成及环境敏感性研究

在水相体系中进行葡聚糖与环氧氯丙烷的交联反应,FT-IR、TEM和SLS测试表明,制备出的葡聚糖粒子为醚键交联的、粒径数百纳米的窄粒径分布球形纳凝胶。SLS测试表明,凝胶粒子的粒径随葡聚糖浓度增大而增大,质量浓度为1.25 g/L、4.50 g/L、10.0 g/L的葡聚糖所制备的凝胶粒子平均粒径分别为119.5 nm3、54.0 nm1、526.8 nm;此外,借助DSC、RI和UV-Vis等测试研究了葡聚糖纳凝胶的相转变行为,结果表明,升温促使纳凝胶先收缩后溶胀;pH值升高引起纳凝胶亲水性下降,粒子收缩。

生物油/柴油均相体系的制备及其腐蚀特性

中温快速热解得到的生物油具有酸值大、含氧量高、热值低等缺点,必须进行改性后才能作为燃油使用。根据亲水亲油平衡(HLB)原理,利用表面活性剂把生物油和0#柴油进行乳化,制备出乳化生物油,以降低酸值,改善其性能。分别考察了在25℃及50℃下乳化生物油对紫铜、不锈钢、铝合金和铅等4种常见金属的腐蚀特性,借助扫描电镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)等手段对其腐蚀表面与产物进行了测试表征。结果表明:乳化生物油对金属的腐蚀程度依次为:铝合金>铅>紫铜>不锈钢;并且随着温度的升高,乳化生物油对金属的腐蚀性增强,腐蚀的机理主要是在金属表面生成氧化物。

淀粉微凝胶对阿司匹林片体外释药的影响

目的研究淀粉微凝胶对阿司匹林片体外释药的影响。方法采用释放度测定第一法,分别考察不同条件下阿司匹林淀粉微凝胶片的释放度。结果随着微凝胶含量的增加,阿司匹林片的释药速率逐渐下降,相应的释药模型分别为:双指数双相动力学y=100-94·66e-0·601t-7·24e-0·0075t和y=100-67·7e-0·355t-32·5e-0·103t,单指数宏观单相动力学y=100-101e-0·157t,骨架溶蚀动力学y=8·6t0·894;随温度和pH值升高,释药速率显著性提高。结论增大微凝胶含量可改变阿司匹林片的释药规律,延长药物释放时间;淀粉微凝胶片具有温度和pH双重敏感性,可实现对人体的温度、化学环境等异常变动自动感知、自动释药。

微结构葡聚糖凝胶浓缩分离蛋白质的性能

The microstructure,swelling ratio and protein concentration and separation behavior of dextran bulk hydrogels with microstructure(BHMs)were studied with scanning electron microscopy(SEM),visible ultra-violet spectrophotometry(UV)and high performance liquid chromatography(HPLC).The experimental results indicated that the bovine serum albumin concentration and separation efficiency and swelling ratio increased with increasing microgels content or decreasing temperature.Comparing with the cross-linked dextran hydrogels,dextran BHMs realized baseline separation for multi-component proteins including bovine serum albumin,lysozyme and ovalbumin;additionally,the separation time was reduced from 24 h to 9 h.The excellent concentration and separation performance of dextran BHMs were ascribed to its loose and porous microstructure.

硫化菜籽油的催化合成及其摩擦学特性

以精制菜籽油为原料,天然丝光沸石为催化剂,研究了硫化菜籽油的催化合成,并借助FTIR测试技术分析了产物的化学结构。通过四球摩擦磨损试验机考察了其摩擦学性能,同时对磨痕表面进行了XPS及显微分析,探讨了其润滑机理。结果表明,随硫粉投料量的增大,菜籽油不饱和度逐渐降低,在丝光沸石催化下,硫化反应收率可达98%以上;含硫量从0增大到9.96%,硫化菜籽油的摩擦学性能明显提升,摩擦系数由0.085降为0.025,磨斑直径由0.56 mm降至0.42 mm,最大无卡咬负荷(PB值)由549 N升至745 N,烧结负荷(PD值)由1 960 N升至2 254 N;其润滑机理初步归结于硫化菜籽油在摩擦副表面上形成的吸附油膜,以及摩擦过程中由于摩擦化学反应形成的摩擦转移膜共同起减摩耐磨和极压作用。

固体超强碱催化乙醇酯化生物油

利用固体超强碱KF/γ-Al_2O_3为催化剂,以乙醇与生物油中的有机酸酯化反应为基础,探讨催化酯化对生物油的提质改性效果。考察了改质前后生物油的基本理化性能,采用四球摩擦磨损试验机研究了改质前后生物油的摩擦学性能,利用GC-MS分析了其酯化前后生物油的组成。结果表明:催化酯化反应后的生物油的运动粘度和酸值降低,抗磨和减摩性能提高,酯化后的生物油中酸类成份含量降低、酯类成份含量明显增大。醇油质量比为2:1,50℃温度下采用固体超强碱KF/γ-Al_2O_3催化酯化反应2h,反应前后相比,油品酸值降低了29.08%、平均摩擦系数降低了32.53%、磨斑直径减小了11.79%。

棉籽油制备生物柴油的生物降解性能

以棉籽油甲酯、乙酯生物柴油及其与石化柴油形成的调和油为研究对象,采用改进的Sturm试验方法,考察了生物柴油及其调和油的生物降解特点。研究表明:在有氧的水环境中生物降解28d,棉籽乙酯生物柴油与甲酯生物柴油生物降解率分别达99.7%和99.1%;对甲酯生物柴油而言,生物柴油体积分数为50%和20%的调和油的28d生物降解率分别为93.8%和80.8%,而乙酯生物柴油体积分数为50%和20%的调和油的28d生物降解率分别95.7%和81.9%,但在相同条件下,0#柴油生物降解率仅49.9%;生物柴油在调和油中体积比越大,调和油的生物降解速度越快,生物柴油对石化柴油的生物降解具有促进作用。该文对认识棉籽油生物柴油在环境中的消解规律,控制环境污染具有一定的意义。

生物质燃油碳烟的组成和结构以及摩擦学特性研究

用自制碳烟捕集装置收集了生物质燃油碳烟(Bio-fuel soot,简称BS),采用四球摩擦磨损试验机考察了BS对液体石蜡(Liquid paraffin,简称LP)摩擦学特性的影响,借助扫描电镜/能谱仪、X射线光电子能谱仪、高分辨透射电镜、X射线衍射仪等分析了BS的组成、结构及摩擦学作用机理.结果表明:BS由平均粒径约40 nm的球形颗粒组成链状团聚体,主要成分为无定型碳和氧,并含少量石墨烯微晶,且其氧含量高于柴油碳烟.随着BS在LP中添加质量百分数的增大,最大无卡咬负荷先增大后减小,钢球平均磨斑直径呈线性增大,而平均摩擦系数先稍有减小后趋于增大.就摩擦学作用机理而言,一方面,BS中的含氧官能团使BS在摩擦过程中易于吸附到摩擦表面,影响边界润滑膜的作用;另一方面,BS引起磨粒磨损和腐蚀磨损,使得摩擦表面的金属氧化膜在摩擦过程中易脱落成磨粒,从而加剧磨损.

不同形态的二硫化钼润滑剂在离子液体中的摩擦学性能

以1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体为基础油,考察了不同形态二硫化钼(Mo S2)微粒的摩擦学性能.低载低速下,空心球形Mo S2(空心球)与片状纳米Mo S2(纳米片)均能改善基础油的减摩抗磨性能,片状微米Mo S2(微米片)不仅不具备减摩性能,还会增加磨损;高载高速下,空心球仍保持着较好的减摩抗磨性能,微米片也表现出一定的减摩抗磨能力,而纳米片易导致润滑失效.纯离子液体润滑时钢球表面出现了一定的疲劳磨损,添加空心球与纳米片后,疲劳磨损消失,磨损量下降.空心球与纳米片润滑时,Mo S2能转移到摩擦表面,少部分仍以Mo S2形式存在,其余Mo S2与基础油及摩擦副材料等发生摩擦化学反应,形成由Mo O3、Mo S2、Fe PO4、Fe SO4、Fe F2及含N与S的有机物组成的复合润滑膜;微米片润滑时,很少Mo S2参与了转移膜的形成,因而对基础油改性效果较差.

生物质燃油摩擦磨损特性试验分析

采用四球摩擦磨损试验等方法,研究了热解液化方法制备的生物质燃油的摩擦学特性。借助SEM,XPS,GC-MS,TGA等分析测试技术考察了摩擦磨损实验后的摩擦副磨痕表面形貌,磨痕表面元素的化学结合状态,摩擦磨损实验前后生物质燃油的主要化学成分的变化及其热化学物理特性。结果表明:生物质燃油的最大无卡咬负荷(PB值)为392N,在196N和294N压力,生物质燃油的平均摩擦系数为0.083和0.097,磨痕表面呈带状犁沟;磨痕表面出现了含-OH、-COOH基团的有机物和FeS、FeSO4的能谱吸收峰;摩擦磨损实验后生物质燃油的醛酸类物质含量明显变化。生物质燃油的摩擦磨损机理归因于在摩擦表面形成了含FeS、FeSO4等的化学反应膜以及含有-OH、-COOH等极性基团的有机物的吸附油膜的存在,使钢球摩擦副之间保持了良好的边界润滑。

燃油碳烟颗粒的表面特性与润滑油黏度行为

发动机燃油碳烟颗粒不可避免地会进入润滑油中,引起润滑油黏度的增长,从而影响发动机的润滑特性和使用性能。借助傅里叶红外光谱仪、X射线光电子能谱仪、全自动微孔物理吸附和化学吸附分析仪、光学法接触角/界面张力仪、Zeta电位仪等仪器,对比分析了生物质燃油碳烟颗粒(BS)和0#柴油碳烟颗粒(DS)的表面特性,探讨了BS和DS对液体石蜡(LP,润滑油基础油的模拟物)和碳烟分散体系的黏度的影响及碳烟表面特性对黏度的影响机理。结果表明,40℃时油品的相对黏度随碳烟浓度的增加呈指数函数增加,并且相同碳烟浓度下DS污染的油品相对黏度更大,高浓度碳烟污染的油品呈明显剪切稀化行为,DS污染的LP的黏度受剪切转速的影响更大。BS和DS表面主要元素是碳和氧,且BS氧含量高于DS,表面均带有一些含氧官能团。表面特性分析显示,DS的比表面积大于BS,表面能高于BS,亲油性弱于BS,致使DS在LP中比BS更易团聚成大颗粒,这是DS对润滑油黏度的影响大于BS的主要原因。

发动机喷嘴内部空化初生的数值模拟研究

采用全空化模型研究了具有不同物性(黏性、饱和蒸汽压和表面张力)的流体在不同几何形状(入口圆角半径和长径比)喷嘴中的空化现象,用临界空化压力和临界空化数对不同条件下空化的初生进行了分析与表征。结果表明:流体的黏性越大,饱和蒸汽压越小,空化初生的临界压力就越大,而表面张力对临界空化压力没有影响;在入口圆角半径较大和喷嘴长径比较大的喷嘴中,临界空化压力较大,在流体黏性和喷嘴几何形状相同的情况下,虽然临界空化压力会随着流体饱和蒸汽压的变化而变化,但临界空化数基本保持不变;由于喷嘴几何形状的改变造成了流体方向的变化和流体与孔壁之间摩擦损耗的变化,而流体物性的变化影响了流体内部的连续性,因此,喷嘴几何形状和流体物性是影响临界空化压力和临界空化数变化的关键因素。

棉籽油生物柴油和柴油混合燃料的润滑特性

为研究生物柴油的润滑特性,该研究用棉籽油与甲醇和乙醇分别进行酯交换反应,制备出甲酯生物柴油和乙酯生物柴油。然后将它们分别以不同体积比率与市售0#柴油混合,制备出不同比率的生物柴油/柴油混合物。通过四球摩擦磨损试验机考察了这些混合物的润滑特性。结果表明:不同碳醇与棉籽油制备的生物柴油对柴油的润滑性能均具有增效作用,且随着生物柴油添加量的增加,柴油的润滑性能得到提高;但市售0#柴油对不同碳醇制备的生物柴油感受性不同,分别添加20%的甲酯生物柴油和乙酯生物柴油到0#柴油时,发现混合柴油的最大无卡咬负荷(PB值)分别提升了94.1%和29.4%;同时,甲酯生物柴油对柴油的最大无卡咬负荷影响大,而乙酯生物柴油/柴油的减摩性和抗磨性都好于甲酯生物柴油/柴油;游离脂肪酸对生物柴油润滑性也有较大影响。该研究为生物柴油的应用打下基础。

发动机喷嘴内部空化流动的数值模拟研究

文章研究不同流体在尖角喷嘴内部空化流动现象,采用全空化模型对水和柴油2种不同物性的流体进行数值模拟,用空化数、流量系数和喷射率等指标对喷嘴内部空化的形成和发展进行定量的分析。数值模拟结果表明:水的临界空化压力为0.3 MPa,柴油的临界空化压力为0.31 MPa,水的临界空化压力较柴油稍低;随着喷嘴喷射压力的提高,2种流体的空化有相似的模式,但在喷射压力相同的条件下,柴油的空化程度比水轻。从数值模拟的结果可推断2种流体在尖角喷嘴内部空化形成和发展的差异主要是由于流体饱和蒸汽压的不同。

POM基MoS2自润滑复合材料的真空摩擦学特性研究

分别用前驱体分解法与剥层重堆法制备出二硫化钼纳米球(nano-MoS2)与聚甲醛/二硫化钼夹层化合物(MoS2-IC),再利用制备的nano-MoS2、MoS2-IC与微米二硫化钼(micro-MoS2)作为原料制备出POM/MoS2复合材料。在真空摩擦磨损试验机上考察了复合材料的摩擦学性能,结果表明,POM/nano-MoS2复合材料具有最好的摩擦学性能,POM/MoS2-IC复合材料次之,而POM/micro-MoS2复合材料性能与POM比没有改善;SEM分析显示,POM及其复合材料主要发生的是疲劳磨损,POM/nano-MoS2的疲劳磨损最轻,POM/MoS2-IC疲劳磨损最严重,POM与POM/micro-MoS2除了疲劳磨损外,还存在明显的粘着磨损。

化学沉淀法回收化学镀镍废水中镍的研究

采用化学沉淀法从化学镀镍废水中回收镍,通过实验优化了NaOH处理含镍废水的工艺参数,并对沉渣镍盐进行了处理。结果表明,化学沉淀法处理化学镀镍废水的最佳工艺参数为:H2O230 mL/L,NaOH 15.67 g/L,絮凝剂聚丙烯酰胺4g/L。用硫酸处理沉淀物后镍的回收率可达97.25%。