不同类型表面活性剂促进HCFC-141b水合物生成的热力学研究

制冷剂水合物蓄冷是实现电网负荷侧调峰、提高空调经济性的一种新型节能技术。提出使用阴离子表面活性剂SDS、非离子型表面活性剂Tween80和Span80、助表面活性剂正丁醇(n-BA)促进静态条件下HCFC-141b水合物生成,基于等容定温法获得5种配比的水合物生成温度曲线,并利用6组平行实验判定水合物平均生成时间、水合体系稳定性;基于图像观察法确定水合物生成位置与质地。结果表明,不同类型表面活性剂均可在不同程度上促进水合物生成,但是水合体系稳定性均较差;其中浓度分别为2wt%、0.1wt%、0.1wt%的Tween80+Span80+n-BA体系效果最佳,诱导时间(纯水体系16 h)缩短至17.5 min,水合物溶液最为均匀,能够实现HCFC-141b水合物快速成核目标。     

HCFC141b乳液及微乳液体系水合物生成过程实验研究

为促进制冷剂快速生成水合物,首先利用高剪切混合乳化机制备HCFC141b乳液来增大两相界面,考察了剪切乳化时间、环境浴温度、HCFC141b浓度、"记忆效应"和高浓度表面活性剂对HCFC141b乳液水合反应过程的诱导时间和过冷度的影响.以此为基础,由T20/卵磷脂复配表面活性剂和T80研制热力学稳定的HCFC141b微乳液来提高两相相容性,揭示了HCFC141b微乳液水合反应过程中的晶体生长特征.微乳液中HCFC141水合物晶体均匀快速生长,与乳液水合反应相比,其诱导时间和过冷度大大减小.该研究为有效促进水合物结晶开辟了新途径.     

表面活性剂对气体水合物界面张力的影响

表面活性剂能够减小液体的表面张力以及两相液体间的界面张力,界面张力的减小有利于促进气体水合物快速形成和提高水合物储气能力.为定量研究两相液体间界面张力对气体水合物形成的影响,用界面张力仪实测不同温度时蒸馏水、HCFC-141b的表面张力以及HCFC-141b/蒸馏水、HCFC-141b/十二烷基硫酸钠溶液(0.247%)、HCFC-141b/十二烷基磺酸钠溶液(0.245%)、HCFC-141b/十二烷基苯磺酸钠溶液(0.057 6%)的界面张力,测试结果表明,表面活性剂对降低两相液体间界面张力的作用十分明显,其中十二烷基苯磺酸钠溶液对降低界面张力最为突出,降到HCFC-141b/蒸馏水界面张力值的9%左右,为定量研究气体水合物等优选表面活性剂提供了科学的依据.     

铁丝对HCFC-141b气体水合物生成过程的显著影响

在试管内对HCFC-141b(CH3CCl2F,R141b)气体水合物的静态生成过程进行了可视化观察实验,发现穿过阴离子表面活性剂水溶液和制冷剂液体两相界面、且与试管侧壁面相接触的铁丝改变了制冷剂气体水合物的静态生长区域,大大缩短了制冷剂气体水合物静态生成的引导时间,加速了水合反应的完成.大量的重复实验表明:把盛有26 17g、质量分数为0 038%的十二烷基苯磺酸钠水溶液和10 00g的R141b的试管(直径为20mm,长为200mm)放入1℃的恒温槽中,穿过两相界面与试管侧壁面相接触的铁丝可以诱导R141b气体水合物在10min以内在铁丝与侧壁面接触处首先生成水合物,水合反应在100min完成.在铁丝的影响下,整个水合反应都在R141b液体内进行.近期实验中发现,铝丝、铜丝、不锈钢丝等对R141b气体水合物生成过程的影响与铁丝对R141b气体水合物生成过程的影响基本相同.     

表面活性剂对气体水合物生成过程的影响

在玻璃试管中就添加物和铁丝对HCFC141b（CH3CCl2F,R141b）水合物生成过程的影响进行了观察研究.首次发现铁丝与十二烷基苯磺酸钠的适当组合可以促使R141b水合物快速结晶成核和生长,并就它们对R141b水合物生成过程的影响机理作了进一步探索,发现：在恒温槽温度一定时,阴离子表面活性剂种类和铁丝与试管壁面的接触点共同决定了R141b水合物的最初结晶成核位置;阴离子表面活性剂种类决定了结晶成核后水合物的生长区域;十二烷基苯磺酸钠水溶液浓度越高,R141b水合物的生长越快;一水合草酸钾对R141b水合物的生成过程则没有明显影响.     

微乳中甲烷水合物的生成反应

以辛烷、十二烷或十六烷为油相,非离子表面活性剂Tween80和Span80按1:1质量比复配的复合型表面活性剂为乳化剂,PEG-400为助乳化剂制备高分散的油包水型(W/O)微乳,并在其静态体系中生成甲烷水合物,把它和纯水体系以及表面活性剂体系(含等量的乳化剂)进行了对比.结果表明:在微乳中甲烷水合物的诱导时间缩短,生成速率和耗气量明显增加,生成的水合物成粒状,含水率低.另外,选择油相时应选取不生成水合物,在水中溶解度小而且对甲烷溶解度尽量大的有机溶剂,并对微乳液中甲烷水合物的生成机理进行了探讨.     

Span20促进甲烷水合物生成的实验研究

在已有的天然气水合物储气实验台上,利用带磁力搅拌的141 mL高压反应釜,采用定压法,在温度为(274.15±0.10)K、压力为(8.30±0.10)MPa的条件下,从诱导时间、生成速率和储气密度等方面研究了非离子表面活性剂失水山梨醇单月桂酸酯(Span20)的质量分数为0～3%范围内对甲烷水合物生成的影响.结果发现:Span20的质量分数为0.2%时诱导时间最短,为53～167 min;在0.4%时的生成速率最大,是纯水的10倍以上,同时其储气密度V/V0最大,达到145.2.通过分析Span20的分子结构,对表面活性剂促进甲烷水合物形成机理进行了研究,认为可能是Span20分子中带有2个羟基的类四氢呋喃结构的诱导作用以及假六元环的模板作用共同促进了甲烷水合物的形成.     

反向微乳法制备单分散纳米二氧化硅

制备了以Span80和Tween60为混合表面活性剂的反向微乳液,研究了不同配比的Span80-Tween60混合表面活性剂对微乳液最大增溶水量的影响,利用Span80-Tween60/环己烷/水(HCl)反胶束微乳体系水解正硅酸乙酯制备出单分散性好、平均粒径15~40nm的二氧化硅粒子,探讨了水与表面活性剂的摩尔比(R)、水与正硅酸乙酯的摩尔比(H)对SiO2粒子粒径的影响.结果表明:Span80和Tween60质量比为2∶5时,微乳体系有较大的溶水能力;SiO2纳米粒子粒径随着R和H的增大而增大.     

油包水微乳液体系的稳定性分析

将表面活性剂Tween80和Span80复配,以环己烷为油相制备高度分散、液滴均匀的油包水(W/O)型微乳液.以最大增溶水量为指标,通过目测及测定体系电导率,研究了表面活性剂复配、四种醇类助表面活性剂、温度和盐度等因素对微乳液体系稳定性的影响,探索该微乳液形成的适宜条件.实验结果表明:当复配表面活性剂中Tween80的含量为60%、乙醇作助表面活性剂、助表面活性剂与复配表面活性剂质量比Km=1.0时,可得到作为微反应器的理想微乳液体系;随温度升高,W/O微乳液体系相图的稳定区域减小,盐度对微乳液稳定性的影响减小.     

金属离子及表面活性剂对纤维素酶水解预处理玉米秸秆的影响

研究了不同的金属离子及表面活性剂对纤维素酶水解的影响,试验表明添加某些金属离子及表面活性剂能够促进纤维素酶的水解,其中Cu2 和Tween80促进效果最佳。50g反应体系在pH 5.0、温度50℃、预处理玉米秸秆（PCS）10 wt%、1300纤维素酶(泽生科技)加入量1g条件水解3 h,添加20 mg/L Tween80的水解液中还原糖浓度比不加Tween80时提高21.3%;添加0.13 mmol/LCu2 的水解液中还原糖浓度比不加金属离子时提高38.2%。     

纳米流体中气体水合物生成过程的实验研究

提出了制冷剂气体水合物在纳米流体中快速生成的设想，并通过HCFC141b气体水合物在纳米铜流体（由质量分数为0．049／6的十二烷基苯磺酸钠-6（SDBS）溶液和名义直径为25nm的纳米铜粒子组成）中的生成实验验证了此设想．实验结果表明：与去离子水中HCFC141b气体水合物的生成过程相比，纳米铜流体中的SDBS是造成HCFC141b气体水合物诱导时间明显缩短的主要原因，而纳米铜粒子对诱导时间的影响不大；纳米铜流体中汹的乳化作用和纳米铜粒子大的比表面积大大促进了HCFC141b在水中的溶解；纳米铜粒子的加入明显加强了HCFC141b气体水合物生成过程中的传热传质，随着纳米铜粒子粒子数的增加，HCFC141b气体水合物生成过程明显缩短．     

表面活性剂对支撑液膜体系提取柠檬酸的影响

利用支撑液膜从柠檬酸水溶液中提取柠檬酸，研究了Span类和Tween类非离子表面活性剂对支撑液膜体系的分离效率和稳定性的影响．实验结果表明，此种表面活性剂被引入体系后未对其提取效率和稳定性起到提高和加强的作用．     

二氧化碳气体水合物生成特性的实验研究

在小型高压水合物反应装置上研究了二氧化碳水合物的生成特性.实验结果表明,静态系统下,二氧化碳气体在纯水体系中的生成速率非常缓慢,只在气-液界面处有一薄层浆状水合物生成.通过添加适当的表面活性剂可以有效改善气-水体系的传质阻力,增加气-水接触面,显著提高水合物的生成速率.     

混合表面活性剂分散纳米CeO2颗粒的协同效应

选用CTAB阳离子型和SDBS阴离子型分别与Tween80非离子型表面活性剂进行复配，通过Zeta电位、吸附等温线以及沉降性能测定，研究了混合表面活性剂对水相介质中纳米CeO2颗粒分散稳定性能影响的协同效应。结果表明：不同混合表面活性剂体系中纳米CeO2颗粒表现出不同的表面电性，从而影响其分散稳定行为；纳米CeO2颗粒对两种混合表面活性剂均有良好的吸附性能，但其吸附等温线形式有所不同；碱性条件下，混合表面活性剂能显著改善纳米CeO2颗粒的分散稳定性，其中SDBS与Tween 80的协同作用更为明显。     

表面活性剂对茶多酚脂质体的制备及透皮性能的影响

采用司盘80(Span 80)和吐温20(Tween 20)对茶多酚(TP)脂质体进行修饰,优化TP脂质体的制备条件,考察不同性质的表面活性剂对TP脂质体的制备及透皮性能的影响.试验表明:用大豆卵磷脂制备的TP脂质体优于蛋黄卵磷脂制备的TP脂质体;以120mg大豆卵磷脂、30mg胆固醇、20mg Span 80和20mg Tween 20的配方制备的TP脂质体粒径最小(247.2nm),且稳定性良好.增大Span 80的用量会使TP脂质体制备困难,同时使TP脂质体的粒径变大,但能显著提高TP脂质体的透皮吸收性能;增大Tween 20用量使制备容易,同时可以显著减小脂质体的粒径,但当Tween 20用量超过20mg或用量超过Span 80用量时,制备的TP脂质体不够稳定,且TP脂质体的透皮性能下降.     

W/O型木犀草素微乳液的制备

制备W/O型木犀草素微乳.以大豆油为油相,选择适当的表面活性剂和助表面活性剂,利用伪三元相图筛选微乳配方,测定了木犀草素在油相和微乳中的溶解度,并考察了木犀草素微乳的初步稳定性.微乳的最佳质量配比为司班∶吐温∶乙醇∶油∶水为4.2∶1.4∶1.4∶3∶1.测定的木犀草素在大豆油、微乳中的溶解度分别为18.127、55.03μg/mL.木犀草素微乳提高了其在油中的溶解度.