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小桐子生物柴油是在催化剂的作用下由小桐子油经过甲醇或乙醇的酯交换反应而得到的。它可代替石化柴油作为燃料,是一种可再生和绿色能源。由于其成分主要是不饱和脂肪酸甲酯,导致小桐子生物柴油储藏稳定性降低而难以长期保存,直接影响小桐子生物柴油的推广应用。因此,本文针对这一亟待解决的问题展开研究。
本论文的研究内容如下:
1、依据生物柴油的国家标准,测定了小桐子生物柴油的一些基本性质,例如:密度(GB/T2540)、运动黏度(GB/T265)、酸值(GB/T264)、氧化安定性(EN14112)。另外,按照油脂的国家标准(GB/T5009.37-2003)测定小桐子生物柴油的过氧化值。
2、在前期试验的基础上,选择了7种抗氧化剂及增效剂,通过单因素、双因素和三因素试验,优化并最终确定了小桐子生物柴油的抗氧化稳定性的复合配方。(1)抗氧化剂PG(没食子酸正丙酯)、BHA(叔丁基羟基茴香醚)的添加量分别为油重的0.06%和0.08%时,小桐子生物柴油的氧化诱导期分别达到6.5小时和4.05小时,而空白样品仅为1.9小时。(2)当在小桐子生物柴油中添加一定量的PG和CA时,其氧化诱导期可增加到7小时,而添加同等数量的PG和SC时,其氧化诱导期仅为6小时。试验结果显示,对小桐子生物柴油而言,增效剂CA(柠檬酸)的抗氧化增效效果优于SC(柠檬酸三钠)。(3)试验显示,抗氧化剂HQ(对苯二酚)、PA(焦性没食子酸)与PG、BHA混配使用时,对小桐子生物柴油显现出较好的抗氧化效果,可使小桐子生物柴油的氧化诱导期可达到7-11小时。经过正交试验分析,当加入HF-1时,小桐子生物柴油的氧化诱导期为7小时;当加入HF-9、HF-19时,其氧化诱导期可达20小时;当加入上述复合配方时,其氧化诱导期的范围为7.4-20小时,以上实验结果均可满足国家标准EN14112对小桐子生物柴油的稳定性的要求。其中,HF-9和HF-19有较好的抗氧化效果,将其加入小桐子生物柴油时,其氧化诱导期可达到20个小时。
3、针对小桐子生物柴油的实际应用的需要,开展了常温条件下的长期储藏试验研究。选择组分简单成本较低的较优的复合配方,并进行了以抗氧化剂PG(用量0.06%)和增效剂SC(用量0.02%)为添加剂的时间长达一年的小桐子生物柴油的储藏实验。通过定期、连续跟踪检测其氧化诱导期和过氧化值,来对其抗氧化稳定性进行评价。为了便于对比分析,设计了光照和避光两组实验,并同时加入了两组空白样品。
结果显示:(1)在光照的条件下,无论是空白还是含添加剂的样品,都很快的变质。当实验进行到第30天时,空白样已完全变质,其氧化诱导期已经无法测定。而避光储藏的空白样,第30天时其氧化诱导期仍为1.7小时。(2)两组加入了添加剂的小桐子生物柴油的样品,其起始的氧化诱导期分别为10小时和11小时;在连续12个月的试验周期中,对含有PG的小桐子生物柴油样品而言,有光照的样品,在实验进行到3个月时,样品出现浑浊,其氧化诱导期已从开始时10小时变到3.8小时,到第四个月的时候,已经测定不出其氧化诱导期。加入PG和SC的样品,氧化诱导期从11小时降低到2.8小时,到第五个月的时候,已经测定不出其氧化诱导期,观察发现,油样出现浑浊。但避光条件下储藏的样品,含有添加剂的油样都是澄清的。如加入PG的样品的氧化诱导期从最初的10小时到4.8小时,而加入PG和SC的样品,其氧化诱导期的变化范围为11-6.1小时。因此,在小桐子生物柴油中加入适当的添加剂PG和SC并同时避光储藏,在12个月内其氧化诱导期仍可达到6小时以上,完全可以满足其长期储藏的需要。
4.选择添加量较少、抗氧化性能较佳的复合配方HF-12、HF-16,开展了小桐子生物柴油与石化0#柴油混配燃料油的抗氧化稳定性的试验研究。试验结果显示:加入HF-12的样品氧化诱导期的变化范围为30-75小时,加入HF-16的B40、B30、B20、B10的氧化诱导期分别为30.1小时,36.1小时,36.2小时和42.2小时。其结果表明,在混配小桐子生物柴油中只要添加一定量的抗氧化稳定剂即可满足其储藏和使用的要求。
5.BHA作为阳性对照,添加量都为0.05%时,研究去氢枞酸衍生物在小桐子生物柴油中的抗氧化性质,添加BHA的样品的氧化诱导期为2.7小时,添加6b、6d和6e的样品的氧化诱导期为2.9h、3.4h和3.15h。6c和6f的样品的氧化诱导期为2.45h和2.3h,结果显示,6b、6d和6e的抗氧化性比BHA要好。