Tiểu luận Môn học Phụ Gia: TÌM HIỂU PHỤ GIA TẠO NHŨ DOWATER




Môn hc:  !
"#$%&'
()*+,-./0
()12
*()34543467
TP.HCM, 2011

"."
89(:;.&*&.3

 !
"#$%&' (
89(:#/0<
)*+,-.
/012,-3
"4#5,$&6#512789+:;
&)*+#512789+:;
9/012#5,$&
#<= >?@6>1AB?A1AB@&&#
=(:;.#/0
$>3?
)*+"
"C7D+#E&,-14 F
FG8 7:#H#E&,-IJK#!
&L8!
9LD+#A#*# #M!
#LD+7N7:#!
O!

)M##,P
(@:ABC) 37
Q/R.;<$#5S#A0&P
D.2>3
Phụ Gia GVHD: TS. Nguyễn Hữu
Lương
 89(:;.&*&.
3C  E F GH)
Nhiên liệu diesel là một lai nhiên liệu lỏng, có khỏang nhiệt độ sôi
cao hơn dầu lửa và xăng. Nhiên liệu diesel
được
sản xuất chủ yếu từ phân đan
gasoil, là sản phẩm của quá trình
chưng
cất trực tiếp dầu mỏ, với khỏang nhiệt
độ sôi từ
250 đến 370
0
C. Nhiên liệu diesel được sử dụng chủ yếu cho động cơ
diesel
(đường
bộ,
đường
sắt,
đường
thủy, …) và một phần
được
sử dụng trong các
tuabin khí (trong công nghiệp phát điện, xây dựng, …). Thành phần phân đan
gasoil gồm có paraffin, naphthene, olefin và aromatic với số nguyên tử cacbon

từ C
14
đến C
20
. Ngòai ra, phân đan gasoil cũng có thể được trộn chung với
các sản phẩm của các quá trình khác: cracking xúc tác, hydrocracking, … để
tăng sản lượng, đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật.
Thành phần của nhiên liệu diesel chủ yếu bao gồm chất nền và các chất
phụ gia. Chất nền chính là phân đan gasoil thu từ các quá trình khác nhau.
Các chất phụ gia được bổ xung vào thành phần chất nền nhằm cải thiện các
chỉ tiêu chất
lượng
của sản phẩm diesel.
• Các chất nền:
o Gasoil từ
chưng
cất dầu thô (chiếm chủ yếu từ 60 – 90%).
o Gasoil từ cracking xúc tác.
o Gasoil từ cracking nhiệt.
o Gasoil từ hydrocracking.
• Các chất phụ gia:
o Phụ gia làm giảm điểm chảy.
HV: Bùi Thanh Hải
Phụ Gia GVHD: TS. Nguyễn Hữu
Lương
o Phụ gia làm giảm điểm vẩn đục.
o Phụ gia tăng chỉ số cetane.
o Phụ gia chống sự oxy hóa, ngăn cản tạo nhựa.
o Phụ gia khử hat tính kim lai.
o Phụ gia chống ăn mòn.

o Phụ gia khử nhũ.
o Phụ gia tạo màu.
Những yêu cầu đối với nhiên liệu diesel gồm có [10]:
∗ Đảm bảo cấp nhiên liệu liên tục và tin cậy vào buồng cháy, phù hợp
với quá trình làm việc của động cơ.
∗ Có khả năng tự cháy và bay hơi phù hợp để động cơ khởi động dễ
dàng,
có tốc độ tăng áp suất xi lanh không quá lớn và có tốc độ cháy đủ lớn.
∗ Ít đóng cặn trong hệ thống cấp nhiên liệu và trong xy lanh.
∗ Có tính ăn mòn thấp.
Để đánh giá chất
lượng
diesel,
người
ta
thường
xác định một số chỉ tiêu
kỹ thuật của nhiên liệu diesel theo các tiêu chuẩn
như
TCVN, ASTM, … Một số
tiêu chuẩn quan trng đối với nhiên liệu diesel
được
liệt kê
dưới
đây.
• Chỉ số cetane:
Đây là chỉ tiêu chất
lượng
quan trng nhất của nhiên liệu diesel, đặc
trưng cho khả năng tự bốc cháy của nhiên liệu diesel. Trị số cetane là một đại

lượng
quy
ước,
có giá trị bằng tỷ số phần trăm thể tích của cetane (C
16
H
34
) trong
hỗn hợp với
α
-metyl naphthalene (C
10
H
7
CH
3
) sao cho hỗn hợp này có khả năng tự bốc
cháy
HV: Bùi Thanh Hải
Phụ Gia GVHD: TS. Nguyễn Hữu
Lương
tương đương
với mẫu nhiên liệu diesel trong điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn.
• Độ nhớt:
Đây cũng là một chỉ tiêu chất
lượng
quan trng của nhiên liệu diesel. Độ
nhớt quyết định khả năng
lưu
động và hóa

sương
của nhiên liệu, do đó cũng
quyết định đặc tính cháy của nhiên liệu trong xi lanh.
• Hàm
lượng
nước.
• Hàm
lượng lưu
huỳnh:
Hàm
lượng lưu
huỳnh là nguyên nhân trực tiếp gây nên sự ăn mòn của
các thiết bị tồn trữ cũng như các chi tiết động cơ. Hiện nay hàm
lượng
lưu
huỳnh trong DO là 0, 05% và 0, 25%
• Tỷ trng.
• Điểm vẩn đục và điểm chảy.
• Nhiệt độ chớp cháy:
Nhiệt độ chớt cháy là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó nhiên liệu bay hơi
tạo với không khí một hỗn hợp có thể phụt cháy rồi tắt ngay
như
một tia
chớp khi đưa ngn lửa đến gần.
Nhiệt độ chớp cháy
được
xác định trong hai loại thiết bị cốc kín và cốc
hở khác nhau nên
tương
ứng ta cũng có hai loại nhiệt độ chớt cháy cốc kín và

cốc hở. loại cốc kín t
h
ư
ờng
dùng cho các loại sản phẩm có độ bay hơi lớn còn
loại cốc hở
thường
dùng cho các phân đoạn nặng.
Bảng 1 trình bày những yêu cầu về chất
lượng
của nhiên liệu diesel
theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5689:2005.
HV: Bùi Thanh Hải
Phụ Gia GVHD: TS. Nguyễn Hữu
Lương
IJK3)Tiêu chuẩn Việt Nam đối với nhiên liệu diesel (TCVN 5689
:
2005)
 LJMNF LH
OM
PQJK
RSR
FT
1
Hàm
lượng lưu
huỳnh,
mg/kg, max.
U44 >U44
TCVN 6701:2002

(ASTM D 2622)/
ASTM D 5453
2
Chỉ số xêtan, min.
46
ASTM D4737
3
Nhiệt độ cất,
o
C, 90% thể
tích, max.
360
TCVN
2698:2002/
(ASTM D 86)
4
Điểm chớp cháy cốc kín,
o
C,
min.
55
TCVN 6608:2000
(ASTM D 3828)/
ASTM D 93
5
Độ nhớt động hc ở 40
o
C,
mm
2

/ s
2 – 4, 5 TCVN 3171:2003
(ASTM D 445)
6
Cặn các bon của 10% cặn
chưng
cất, %khối lượng,
max.
0,
3
TCVN 6324:1997
(ASTM D 189)/
ASTM D 4530
7
Điểm đông đặc,
o
C, max.
+
6
TCVN
3753:1995/
ASTM D 97
8
Hàm
lượng
tro, % khối
lượng,
max.
0,
01

TCVN
2690:1995/
ASTM D 482
9
Hàm
lượng nước,
mg/kg,
max.
200
ASTM E203
10
Tạp chất dạng hạt, mg/l,
max.
10
ASTM D2276
11
Ăn mòn mảnh đồng ở 50
o
C,
3 giờ, max.
Loại 1 TCVN 2694:
2000/ (ASTM D
130-88)
12
Khối
lượng
riêng ở 15
o
C,
kg/m

3
820 – 860 TCVN 6594:
2000 (ASTM D
1298)/ ASTM
4052
HV: Bùi Thanh Hải
Phụ Gia GVHD: TS. Nguyễn Hữu
Lương
13
Độ bôi trơn, µm, max.
460
ASTM D6079
14
Ngoại quan Sạch, trong ASTM D4176
 Nhu cầu sử dụng Diesel ở Việt Nam được biểu hiện trong biểu đồ sau :
>C VJKIJ
PWJK
X YTZJKJ LJ[ GHZ \Y\[F]H^_JF`JK)
Nói chung, nhiên liệu diesel truyền thống
được
sản xuất bằng
ph
ư
ơng
pháp
chưng
cất trực tiếp dầu thô từ các mỏ khóang dầu. Vì vậy, nguồn nhiên liệu
diesel sử dụng trên thế giới phải phụ thuộc vào nguồn cung cấp này. Tuy
nhiên, sản
lượng

dầu khai thác của thế giới đang giảm và không ổn định trong
tình hình chính trị của thế giới hiện nay. Vì vậy, giá dầu thô tăng rất cao (≅
USD 56/thùng) .
Mặt khác, việc sử dụng nhiên liệu có nguồn gốc từ dầu mỏ đã thải ra
môi
tr
ư
ờng
một
lượng
khí thải rất lớn. Trong thực tế, khi động cơ diesel hat
động, nó thải ra một
lượng
rất lớn các hợp chất độc hại
như
CO
x
, NO
x
, SO
2
, hơi
hydrocacbon, … Khi nhu cầu sử dụng các sản phẩm dầu mỏ nói chung và nhiên
liệu diesel nói riêng gia tăng, nạn ô nhiễm môi
trường
cũng gia tăng, dẫn đến thúc
đẩy hiện
tượng
nóng lên của bề mặt trái đất hay còn gi là hiệu ứng nhà kính.
Theo các nhà nghiên cứu trên thế giới thì cứ 1 kg nhiên liệu diesel truyền thống

khi cháy sẽ thải ra 3,2 kg CO
2
. Bảng 8 trình bày mức độ gia tăng của các chất
HV: Bùi Thanh Hải
Phụ Gia GVHD: TS. Nguyễn Hữu
Lương
gây ô nhiễm trong khí quyển.
HV: Bùi Thanh Hải
Phụ Gia GVHD: TS. Nguyễn Hữu Lương
IJK>)
Sự gia tăng các chất ô nhiễm trong khí quy
ể
n
aFbJ cd e XfF _JMbJK
JK GRBRRdC
 GJJ!^BRRdC `Mgh
FiJK
Bj
$
JidC
CO
2
270 340
0,
4
N
2
O
0,
28

0,
3
0,
25
CO
0,
05
0,
13 3
SO
2
0,
001
0,
002 2
Như vậy, có thể nói rằng, trong quá khứ, khi nguồn nhiên liệu hóa thạch
còn dồi dào thì việc sử dụng nhiên liệu diesel cũng như các sản phẩm nhiên liệu
khác đi từ nguồn nhiên liệu hóa thạch nhằm cung cấp năng
lượng
đã góp một phần
to lớn trong việc phát triển khoa hc kỹ thuật cũng
như
kinh tế của một quốc gia.
Tuy nhiên, trong bối cảnh hiện nay, nguồn cung cấp này đã trở nên không ổn định
và những tác hại xấu về môi
trường
từ việc sử dụng chúng đang là một vấn đề cần
được giảm thiểu. Do đó, việc tìm ra những nguồn nhiên liệu thay thế là hết sức
cấp bách.
?C VJKJ LJ[ GHMkXIJiJKF!^FlJ LJ[ GHZ \Y\[F]H^_JF`JK)

Ngay từ những năm cuối thế kỷ 19, thế giới đã bắt đầu nghiên cứu về các
nhiên liệu có thể thay thế cho nhiên liệu diesel truyền thống .Vấn đề này càng
được
phát triển mạnh trong những năm xảy ra chiến tranh thế giới, giai đan
khủng hỏang dầu mỏ và nhất là trong những năm gần đây. Các nhà nghiên cứu
đã tìm ra
hướng
giải quyết cho nhiên liệu diesel truyền thống
như
sau
• Dầu thực vật: Từ những năm thuộc thập kỷ 80 của thế kỷ trước, trên thế
giới đã có những thử nghiệm những nguồn thay thế cho nhiên liệu diesel truyền
thống như dầu cải, dầu lạc, dầu hướng
d
ư
ơng,
dầu đậu nành, dầu c, … do dầu
thực vật có khối
lượng
riêng, chỉ số cetane, nhiệt trị chỉ thấp hơn nhiên liệu diesel
một ít.
Ưu
điểm của lai nhiên liệu này là chất thải ít gây ô nhiễm môi
trường,
có
nguồn nguyên liệu vô tận, giảm thiểu được lượng nhập khẩu dầu từ nhiên liệu
HV: Bùi Thanh Hải
Phụ Gia GVHD: TS. Nguyễn Hữu Lương
khóang, vì vậy, giải quyết
được

vấn đề năng
lượng
đối với những
nước
không có
nguồn khóang mỏ. Những thử nghiệm về việc sử dụng dầu thực vật làm
nhiên liệu cho động cơ diesel
được
thực hiện bằng cách tiến hành sử dụng trực
tiếp dầu thực vật, hoặc hỗn hợp của dầu thực vật với dầu diesel theo một tỷ lệ
nhất định. Kết quả thử nghiệm cho thấy nếu sử dụng trực tiếp dầu thực vật thì
công suất động cơ giảm, suất tiêu hao nhiên liệu cao, hàm lượng oxít nitơ thải
ra cao hơn, hàm
lượng
oxít cacbon thấp hơn. Ngòai ra, khi sử dụng trực tiếp dầu
thực vật thì gặp khó khăn ở bộ phận phun nhiên liệu và hat động của động cơ do
dầu thực vật có độ nhớt cao hơn nhiều so với nhiên liệu diesel.
• Nhiên liệu nhũ tương DO/H
2
O: Đây là một dạng nhiên liệu mới kết hợp
giữa
nước
và dầu diesel, nhiên liệu nhũ
tương
có các
ưu
điểm nổi bật sau.
_Tiết kiệm nhiên liệu hơn so với sử dụng nhiên liệu truyền thống.
_Giảm
được

khí thải NOx trên cùng một
lượng
nhiên liệu.
• Nhiên liệu hòan nguyên: Đây là nguồn năng lượng chuyển hóa từ các
nguồn nhiên liệu có sẵn trong tự nhiên: năng
lượng
mặt trời, năng
lượng
thủy lực,
năng
lượng
gió, …; hay là nguồn năng
lượng
nhân tạo: năng
lượng
điện, …Hiện
nay,
người
ta còn đang thử nghiệm những nguồn năng lượng của hải dương và
nguồn năng
lượng
của trung tâm địa cầu.
Ưu
điểm của nguồn năng
lượng
này là:
nguồn năng
lượng
sạch, tận dụng
được

những lợi thế của tự nhiên, là nguồn năng
lượng vô tận. Tuy nhiên, việc ứng dụng các nguồn năng
lượng
này vẫn còn hạn
chế và chỉ mới ở mức độ thử nghiệm.
 89(:#
/0
3C S J GdGJmFPQJK)
Nhũ
tương
là hệ có pha phân tán và môi
trường
phân tán đều ở dạng lỏng.
Để tạo nhũ
tương
hai chất lỏng đó không tan vào nhau. Trong hai chất lỏng tạo
thành nhũ tương, có một pha lỏng phân cực
thường
gi là pha “ nước” ký hiệu n
hay w (water)- pha lỏng kia không phân cực
thường
gi là “ dầu” ký hiệu d hay o
HV: Bùi Thanh Hải
Phụ Gia GVHD: TS. Nguyễn Hữu Lương
(oil).
>C nJ[op GJmFPQJK)
Nhũ
tương thường
được phân loại theo tính chất của pha phân tán và môi
trường

phân tán ( pha liên tục). Theo cách phân loại này
người
ta chia nhũ tương
ra làm hai loại:
• n/d (w/o: water in oil) gi là nhũ
tương nước
trong dầu gồm các git nước
phân tán trong dầu.
• d/n (o/w) gi là nhũ
tương
dầu trong
nước
gồm các git dầu phân tán trong
nước.
Nhũ
tương
n/d còn gi là nhũ
tương
loại 1 hay nhũ
tương
thuận. Nhũ tương
d/n còn gi là nhũ
tương
loại 2 hay nhũ
tương
nghịch.
Có thể nhận biết và phân biệt loại nhũ
tương
bằng các
phương

pháp sau:
• Thêm một ít
nước
vào hệ nhũ
tương, nước
chỉ trộn lẫn trong nhũ tương
d/n mà không trộn lẫn trong nhũ
tương
n/d.
• Thêm một ít chất màu chỉ có khả năng tan vào một loại chất lỏng:
nước hoặc dầu, nó sẽ nhuộm màu git chất lỏng hay môi
trường
phân tán, qua kính hiển vi điện tử có thể xác định
được
nhũ tương.
• Đo độ dẫn điện của nhũ tương: độ dẫn điện của nhũ tương d/n ( # độ
dẫn điện của
nước)
> n/d ( rất nhỏ)
Trong một số
trường
hợp,
người
ta phân loại nhũ
tương
theo nồng độ của
pha phân tán, theo cách này nhũ tương được phân làm ba loại: loãng, đặc và rất
đặc.
• Nhũ
tương

loãng: nồng độ pha phân tán < 0, 1 %. Nói nhũ
tương
loãng
không có nghĩa là đem pha loãng nhũ
tương
đậm đặc
được
nhũ tương
loãng mà nó có nhiều tính chất đặc
trưng như:
các hạt nhũ
tương
loãng
có kích
thước
rất khác với các hạt nhũ
tương
đặc và rất đặc, có đường
HV: Bùi Thanh Hải
Phụ Gia GVHD: TS. Nguyễn Hữu Lương
kính khoảng 10
-5
cm, có tích điện. Điện tích này là do sự hấp phụ các
ion của chất điện ly vô cơ có mặt trong môi
tr
ư
ờng.
Khi không có chất
điện ly thì bề mặt hạt nhũ
tương

hấp phụ OH- và H+ do
nước
phân ly.
• Nhũ
tương
đậm đặc: chứa một
lượng
lớn pha phân tán, có thể đến 74 %
thể tích.
Đường
kính hạt
tương
đối lớn > 1micromét, có thể
được
nhìn
thấy bằng kính hiển vi thường.
• Nhũ
tương
rất đậm đặc( ví dụ
như
nhũ
tương
gelatin hóa) có tỷ lệ pha
phân tán > 74% thể tích, các hạt không còn là hình cầu
như
hai loại kia
mà có hình đa diện ngăn cách nhau như tổ ong, có tính chất cơ hc
giống
như
gel ( có thể cắt bằng dao).

?C  E F GHq_MaFJmk!BMaFopFghJKr_dsFC)
!C S J GdMaFopFghJKr_dsF)
Các chất HDBM là những chất có khả năng làm giảm sức căng bề mặt của
dung môi chứa nó. Các chất này có khả năng hấp phụ lên lớp bề mặt, có độ tan
tương
đối nhỏ, nếu không chúng có xu
hướng
rời khỏi bề mặt vào trong lòng chất
lỏng.
1 phân tử chất HDBM gồm 2 phần.
+ Phần phân cực (ái nước,
ưa nước,
háo
nước)
thường chứa các nhóm
carboxylate, sulfonate, sulfate, amine bậc bốn…… Nhóm này làm cho phân tử
chất hat động bề mặt có ái lực lớn đối với
nước
và bị kéo vào lớp nước.
+ Phần không phân cực (kỵ
nước,
ghét
nước
hay ái dầu, háo dầu,
ưa
dầu) là
các gốc hydrocarbon không phân cực kỵ
nước,
không tan trong nước, tan trong
pha hữu cơ không phân cực nên bị đẩy đến pha không phân cực.

Sự cần thiết phải có chất nhũ hóa:
Với những lưu ý trên, có thể thấy rằng 2 yêu cầu cuối có liên quan đến bề
mặt git của pha phân tán. Trước đây khi những lý thuyết về hóa lý chưa được
phát triển, nhờ
phương
pháp thử đúng và sai
người
ta đã chứng tỏ tính hợp lý của
HV: Bùi Thanh Hải
Phụ Gia GVHD: TS. Nguyễn Hữu Lương
việc làm bền nhũ bằng sự tạo một hàng rào vật lý tại bề mặt, việc này không chỉ
làm mất khả năng lắng tụ mà còn có thể ngăn chặn sự va chạm giữa các git
trong quá trình hình thành nhũ. Đó là biện pháp làm giảm sức căng bề mặt. Chất
thích hợp có thể di chuyển và tồn tại trong bề mặt giữa hai pha dầu và nước,
điều này chỉ có
được
khi chất đó có một phần thể hiện ái lực với
nước
và phần còn
lại sẽ thể hiện ái lực với dầu (dù ái lực không đủ mạnh để chìm vào chất đó).
Những chất có khả năng liên kết hai pha trên bề mặt theo bản chất của
chúng
được
gi là chất hoạt động bề mặt. Với đặc
trưng
này chúng có thể làm bền
nhũ. Chất HDBM còn
được
liên nhiều trong các ngành công nghiệp khác
như

chất
làm tan, làm ẩm hay chất thấm ứơt. Những chức năng liên quan đến vai trò trong
sự tạo nhủ đã chứng minh tính phổ biến của chúng đối với sản phẩm về nhũ
rC nJ[op MaFJmk!)
Theo tính chất của phần kỵ nước:
- Sự đa dạng trong chiều dài gốc hydrocarbon.
- Độ bất bão hòa của gốc hydrocarbon
- Sự phân nhánh của gốc hydrocarbon
- Sự có mặt và vị trí của nhóm aryl trong gốc hydrocarbon
Theo loại điện tích
- Anionic:
-
+ stearate glyceryl SE.
+ glycol stearate và nguyên liệu khác.
+ glycol stearate + hexylene glycol + SLES.
- Nonionic:
HV: Bùi Thanh Hải
Phụ Gia GVHD: TS. Nguyễn Hữu Lương
+ glyceril stearate + laureth_23
+ PED-20 stearate
+ stearamide MEA stearate
+
- Cationic:
+ diethylaminoethyl stearate
-
Lưỡng
tính:
+
-
MC NY`.B^Z]oR [\t. RoR [\t![!JM\C)

Các tính chất của các CHDBM liên quan đến mối
tương
quan giữa phần ái
nước và phần kỵ
nước.
Nếu phần ái nước tác dụng mạnh hơn phần kỵ nước thì
CHDBM dễ hòa tan trong
nước
hơn,
ngược
lại nếu phần kỵ
nước
tác dụng mạnh
hơn phần ái
nước
thì CHDBM dễ tan trong pha hữu cơ hơn. Từ đó dựa vào mối
tương
quan giữa phần kỵ
nước
và ái
nước
mà CHDBM
được
sử dụng vào các mục
đích khác nhau. Mối tương quan giữa phần ái nước và kỵ
nước
được đặc trưng
bằng giá trị HLB ( cân phần ái
nước-ái
dầu).

HLB cho biết tỷ lệ giữa tính ái nước so với tính kỵ nước, được biểu thị
bằng thang đo có giá trị từ 1-40. Các CHDBM có tính ái nước thấp sẽ có HLB
nhỏ, các CHDBM có tính ái dầu thấp sẽ có HLB lớn. Sự gia tăng HLB
tương
ứng
với sự gia tăng của tính ái nước.
Có thể
ước lượng
sơ bộ giá trị HLB dựa trên tính chất hòa tan trong nước
hay tính phân tán của chất hat động bề mặt trong nước. Ứng với độ phân tán
HV: Bùi Thanh Hải
Phụ Gia GVHD: TS. Nguyễn Hữu Lương
khác nhau thì giá trị HLB khác nhau.
IJK?)
/EM
tính HLB dựa trên mức độ phân tán của chất hoạt động bề mặt trong nước
Mức độ phân tán HLB
- Không phân tán trong nước 1-4
- Phân tán kém 3-6
- Phân tán
như
sữa sau khi lắc 6-8
- Phân tán
như
sữa bền 8-10
- Phân tán trong mờ đến trong 10-13
- Dung dịch trong > 13
 =(:;.#/0

$

>

3C S J Gd)
Nhiên liệu nhũ
tương
DO/H
2
O là hệ nhũ tương giữa DO và H
2
O trong đó
H
2
O là pha phân tán.
Nhiên liệu nhũ tương DO/H
2
O được tạo thành bằng phương pháp khuấy
đồng thể giữa DO, H
2
O và chất hoạt động bề mặt.
Tỷ lệ giữa H
2
O trong nhiên liệu có thể thay đổi nhưng thường dao động
trong khoảng từ 10% đến 25% về thể tích.
HV: Bùi Thanh Hải
Phụ Gia GVHD: TS. Nguyễn Hữu Lương
uJ3)Mẫu nhiên liệu nhũ
tương
W/O (water in o
il
)

>C SMMaFJmk!FPeJKZvJK)
Yêu cầu đối với chất nhũ hóa là:
+ Khả năng tạo nhũ tốt
+ Tạo nhũ bền và ổn định
+ Có chỉ số HLB thích hợp để tạo nhũ, chỉ số HLB phù hợp để tạo nhũ
DO/H
2
O là từ 3 đến 6
• H Ethoxylates: Nonylphenol Ethoxylates, Octylphenol

Ethoxylate s

, S econd a

ry A lco h

ol Ethoxylate s
• sorbitan monooleate, sorbitan dioleate, sorbitan trioleate,
• Polysorbate 20 (T20), Polysorbate 40 ( T40),
?C /Hg wdMx!J LJ[ GHJm
FPQJK
YoqE J LJ[ GHF]H^_JF`JK)
+
Rẻ hơn so với nhiên liệu truyền thống.
+
Khí thải từ nhiên liệu nhũ
tương
sạch hơn so voi nhiên liệu truyền thống:
ít NO
x

và CO
x
hơn.
+
Sự phun sương tốt hơn bảo đảm sự đốt cháy nhiên liệu tốt hơn.
Hình 2 : Sự đốt cháy của nhũ DO/Nước trong buồng đốt
HV: Bùi Thanh Hải
Phụ Gia GVHD: TS. Nguyễn Hữu Lương
5C hFY`gsMFyJMx!J LJ[ GHJmFPQJK$PEM)
!C hJEF)
Ta thấy độ nhớt của các mẫu nhiên liệu nhũ
tương
(4 ~ 5, 5 cSt) cao hơn so
với chỉ tiêu về độ nhớt của nhiên liệu diesel truyền thống ( 2 ~ 4, 5 cSt). Điều
này có thể giải thích là do sự pha trộn thêm với
nước
làm cho độ nhớt của nhiên
liệu tăng tùy theo hàm
lượng nước được
pha vào.
Độ nhớt của nhiên liệu nhũ
tương
phụ thuộc vào thời gian tồn trữ, tỷ lệ
nước
pha trong dầu, nồng độ và loại CHDBM sử dụng.
rC  wdMERMS^M`MXyJ)
Điểm chớp cháy của các mẫu nhũ
tương
( ~70
o

C) cao hơn so với điểm chớp
cháy của dầu diesel theo TCVN 5689: 2005 ( 55
o
C) vì điểm chớp cháy phụ thuộc
vào độ nhớt của nhiên liệu nên độ nhớt của nhiên liệu nhũ
tương
cao hơn dầu
diesel sẽ dẫn đến điểm chớp cháy của nhiên liệu nhũ
tương
cao hơn của dầu diesel.
Sau khoảng 20 ngày tồn trữ thì điểm chớp cháy của nhiên liệu nhũ t
ư
ơng
giảm (từ 3~4
o
C) vì tính chất của hệ nhũ
tương
giảm theo thời gian ( độ phân tán,
kích thước hạt nhũ, …) và có xu hướng trở về gần giống với nhiên liệu truyền
thống.
Vì vậy điểm chớp cháy cốc kín của nhiên liệu nhũ tương cũng phụ thuộc
vào thời gian tồn trữ, loại CHDBM sử dụng, nồng độ CHDBM và tỷ lệ giữa các
CHDBM.
MC  wdgbJKgsM)
Điểm đông đặc của dầu diesel theo TCVN 5689: 2005 là 6
o
C, nước đông
đặc ở 0
o
C nên khi dầu diesel và

nước
pha trộn với nhau tạo hệ nhũ
tương
sẽ làm
điểm đông đặc của hệ nhũ
tương
giảm xuống
dưới
0
o
C. Điều này giải thích vì sao
điểm đông đặc của các mẫu nhũ tương ta khảo sát <-15
o
C và tùy theo tỷ lệ
H
2
O/DO mà điểm đông đặc của hệ nhũ
tương
sẽ là bao nhiêu.
ZC  GFF]z)
Nhiệt trị của dầu diesel là 43, 80 MJ/kg nên nhiệt trị tính toán của nhiên
HV: Bùi Thanh Hải
Phụ Gia GVHD: TS. Nguyễn Hữu Lương
liệu nhũ
tương
DO/H
2
O với tỷ lệ 20% H
2
O theo thể tích là: 0, 8*43, 80 = 35, 04

MJ/kg
o Nhiệt trị khoảng 37-40 MJ/kg thấp hơn so với nhiệt trị dầu Diesel truyền thống
43,8 MJ/kg.
o Nhiệt trị phụ thuộc vào hàm lượng nước đưa vào, ít phụ thuộc vào CHDBM sử
dụng.
\C yM
FPEM
Jm)
Kích thước nhũ sau khi tạo thành khoảng 2µm và sau 20 ngày tồn trữ tăng lên
khoảng 5 µm .
( @:ABC)
Ở đây ta sử dụng các chất hoạt động bề mặt sau:
3C *<4)Có cấu trúc phân tử
như
sau
uJ?)Mẫu chất hoạt động bề mặt SPAN 80
Công thức phân tử của S80:
C
24
H
44
O
6
Khối
lượng
phân tử: 428, 61 g/mol
Các tính chất cơ bản của S80:
• Là chất lỏng
như
dầu, màu nâu vàng, không độc hại

HV: Bùi Thanh Hải
Phụ Gia GVHD: TS. Nguyễn Hữu Lương
• Chỉ số OH: 190~220 (mg KOH/g)
• Tỷ trng: 0, 994 g/ml ở 20
o
C
• Điểm chớp cháy: >110
o
C
• Chỉ số Iot: 60~75 (mg Iot/g)
• Chỉ số HLB: 4, 3
• Chỉ số xà phòng hóa: 140~160 (mg KOH/g)
• Hàm
lượng nước:
0, 5% max
• Chỉ số acid: 8, 0 max (mg KOH/g)
>C *<4)Có cấu trúc phân tử
như
sau

uJ5)Mẫu chất hoạt động bề mặt SPAN 80
Mẫu chất hoạt động bề mặt SPAN 80.
o Công thức phân tử của S80: C
24
H
44
O
6

o Khối lượng phân tử: 428, 61 g/mol

Các tính chất cơ bản của S85:
 Là chất lỏng như dầu, màu nâu vàng, không độc hại
 Chỉ số OH: 190~220 (mg KOH/g)
 Tỷ trng: 0, 994 g/ml ở 20
0
C
HV: Bùi Thanh Hải
Phụ Gia GVHD: TS. Nguyễn Hữu Lương
 Điểm chớp cháy: >110
0
C
 Chỉ số Iot: 60~75 (mg Iot/g)
 Chỉ số HLB: 4, 3
 Chỉ số xà phòng hóa: 140~160 (mg KOH/g)
 Hàm lượng nước: 0, 5% max
 Chỉ số acid: 8, 0 max (mg KOH/g)
HV: Bùi Thanh Hải
Phụ Gia GVHD: TS. Nguyễn Hữu Lương
?C %&&>4)Có cấu trúc phân tử sau
uJU)Mẫu chất hoạt động bề mặt TWEEN 20
Công thức phân tử của T20: C
58
H
114
O
26
(với n=20)
Khối
lượng
phân tử: 1227. 54 g/mol

Các tính chất cơ bản của T20:
• Là chất lỏng màu vàng, không độc
• Nhiệt độ sôi: 100
o
C
• Tỷ trng: 1, 11 g/ml ở 20
o
C
• Chỉ số HLB: 16, 7
• Điểm chớp cháy: >110
o
C
• Chỉ số xà phòng hóa: 40 ~ 55 (mg KOH/g)
• Chỉ số OH: 90 ~ 110 (mg KOH/g)
• Điểm vẩn đục: 95
o
C
• Chỉ số acid: 2, 0 max (mg KOH/g)
• Hàm
lượng nước:
3% max
HV: Bùi Thanh Hải
Phụ Gia GVHD: TS. Nguyễn Hữu Lương
5C %&&<4)Có cấu trúc phân tử
sau
uJ7)Mẫu chất hoạt động bề mặt TWEEN 80
Công thức phân tử của T80: C
64
H
124

O
26
(với n=20)
Khối
lượng
phân tử: 1310 g/mol
Các tính chất cơ bản của T80:
• Là chất lỏng màu vàng nhạt, không độc hại
• Nhiệt độ sôi: 100
o
C
• Tỷ trng: 1, 08 g/ml
• Chỉ số HLB: 15
• Điểm chớp cháy: >110
o
C
• Chỉ số xà phòng hóa: 45 ~ 55 (mg KOH/g)
• Chỉ số OH: 65 ~ 80 (mg KOH/g)
• Điểm vẩn đục: 93
o
C
• Hàm
lượng nước:
3% max
• Chỉ số acid: 2, 0 max (mg KOH/g)
 \odhFJK LJMOHMx!n^!J!)
Những hỗn hợp cho độ hòa tan nước cao và ổn định :
o S20 : T80 = 62 : 38
o S80 : T80 = 49 : 51
HV: Bùi Thanh Hải 19

Phụ Gia GVHD: TS. Nguyễn Hữu Lương
o S20 : T20 = 60 : 40
Để tạo hệ nhũ bền người ta cho thêm Decane vào hỗn hợp chất hoạt động bề mặt
với tỷ lệ 15% CHDBM, 85% Decane. Thu được hệ CHDBM S80/T80 cho nhũ hạt mịn và
ổnđịnh.
HV: Bùi Thanh Hải 20
Phụ Gia GVHD: TS. Nguyễn Hữu Lương
D.2
[1]
Trương
Hữu Trì, Giáo trình sản phẩm thương phẩm dầu mỏ.
[2] Hiroki Ishida, Emulsion Fuel Technology in Combustion Furnaces, Nagaoka
National College of Technology
[3]C.Alan Canfield, Effects of Diesel-Water emulsion combustion on diesel
engine NO
x
emissions.
[4] M.Porass, C.Solans, C.Gonzalez, A.Matinez, A.Guinart, J.M.Gutierrez,
Studies of informationof W/O nano-emulsions, Spain.
HV: Bùi Thanh Hải 21