Получение стабилизированных концентрированных топливных эмульсий со смешанной органической фазой

Работа посвящена получению концентрированных топливных эмульсий типа «вода в масле» (эмульсий II рода, обратных эмульсий) со смешанной органической фазой (углеводороды из дизельного топлива и сивушного масла), стабилизированных поверхностно-активными композициями на основе карбоновых кислот и аминосодержащих соединений. Использование водотопливных эмульсий на основе жидких углеводородов перспективно для снижения расходов в нефтехимической отрасли, повышения энергосбережения и улучшения экологии путем утилизации отходов ректификации спиртов. Эмульсии не теряют качества при длительном хранении и способны сгорать с высокой тепловой эффективностью. Синтезированные поверхностно-активные реагенты, которые используются в качестве стабилизаторов эмульсий, исследованы методом ИК-спектроскопии. Для них тензиометрическим методом получены изотермы поверхностного натяжения, определены их коллоидно-химические характеристики (критическая концентрация мицеллообразования и соответствующее ей поверхностное натяжение водного раствора, максимальная адсорбция на границе раздела раствор-воздух, свободная энергия адсорбции Гиббса, площадь, приходящаяся на молекулу или ион в поверхностном слое, гидрофильно-липофильный баланс), оценена их эмульгирующая способность. Проведено визуальное микроскопическое наблюдение за структурой полученных эмульсий. Изучена стабильность эмульсий при различных температурах и длительном хранении.

1. Ваганов, К. В. Разработка способов снижения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу путем модифицирования дизельных топлив: автореф. дис. ... канд. техн. наук : 03.00.16 / К. В. Ваганов ; Пермский гос. техн. ун-т. -Пермь, 2010. - 16 с.

2. Current Trends in Water-in-Diesel Emulsion as a Fuel / M. Y. Khan [et al.] // Sci. World J. - 2014. - Article ID 527472. -15 pages. http://doi.org/10.1155/2014/527472

3. Применение водно-топливных эмульсий (ВТЭ) в топливных технологиях [Электронный ресурс]. - 2010. -Режим доступа: https://neftegaz.ru/science/Energetika/332105-primenenie-vodno-toplivnykh-emulsiy-vte-v-toplivnykh-tekhnologiyakh. - Дата доступа: 18.02.2022.

4. Ghojel, J. Heat release model for the combustion of diesel oil emulsions in DI diesel engines / J. Ghojel, D. Honnery // Appl. Therm. Eng. - 2005. - Vol. 25, iss. 14-15. - P. 2072-2085. http://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2005.01.016

5. Uslum, S. Combustion and emission characteristics of isoamyl alcohol-gasoline blends in spark ignition engine / S. Uslum, C. Bahattin // Fuel. - 2020. - Vol. 262. - P. 116496. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2019.116496

6. Alternative fuels composed by blends of nonionic surfactant with diesel an water: engine performance and emissions / A. A. Dantas Neto [et al.] // Braz. J. Chem. Eng. - 2011. - Vol. 28, N 3. - P. 521-531. https://doi.org/10.1590/S0104-66322011000300017

7. Babak, V. G. Highly concentrated emulsions. Physicochemical principles of the preparation and stability / V. G. Babak // Russ. Chem. Rev. - 2008. - Vol. 77, N 8. - P. 683-708. https://doi.org/10.1070/RC2008v077n08ABEH003794

8. Highly concentrated (gel) emulsions: formation and properties (Chapter 13) / C. Solans [et al.] // Interface Science and Technology. - 2004. - Vol. 4. - P. 511-555. https://doi.org/10.1016/s1573-4285(04)80015-2

9. Zinchenko, A. Z. Hydrodynamical interaction of deformable drops (Chapter 10) / A. Z. Zinchenko, R. H. Davis // Interface Science and Technology. - 2004. - Vol. 4. - P. 391-447. https://doi.org/10.1016/S1573-4285(04)80012-7

10. Physical chemistry of highly concentrated emulsions / R. Foudazi [et al.] // Adv. Colloid Interface Sci. - 2015. -Vol. 220. - P. 78-91. http://doi.org/10.1016/j.cis.2015.03.002

11. Babak, V. G. Highly Concentrated Emulsions: Physicochemical Principles of Formulation / V. G. Babak, M.-J. Stebe // J. Dispers. Sci. Technol. - 2002. - Vol. 23, iss. 1-3. - P. 1-22. https://doi.org/10.1080/01932690208984184

12. Emulsification of highly concentrated emulsions - A criterion of shear stability / I. Masalova [et al.] // J. Rheol. -2018. - Vol. 62. - P. 781-790. https://doi.org/10.1122/1.5018794

13. Способ получения эмульсионного состава дизельного топлива: пат. RU 2 616 921 / А. А. Сибирякова, Е. А. Гордиенко, А. В. Таран, Ю. А. Таран. - Опубл. 18.04.2017.

14. Абрамзон, А. А. Поверхностно-активные вещества. Свойства и применение / А. А. Абрамзон. - Л.: Химия, 1981. - 304 с.

15. Опанасенко, О. Н. Поверхностные свойства анионно-ориентированных цвиттер-ионных ПАВ на основе аминов и карбоновых кислот / О. Н. Опанасенко, Н. В. Яковец, Н. П. Крутько // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. хім. навук. - 2017. - № 3. - С. 29-37.

16. Ланге, К. Р. Поверхностно-активные вещества: синтез, свойства, анализ, применение / К. Р. Ланге. - СПб.: Профессия, 2005. - 240 с.