利用环己烷/乙醇废液制备凝胶燃料

2014年第5期广东化工第41卷总第271期www.gdchem.com利用环己烷/乙醇废液制备凝胶燃料何亮,丁彬,王利华*,范利沙(中南民族大学催化材料科学湖北省暨国家民委教育部共建重点实验室,湖北武汉430074)[摘要]采用固体酒精的三种典型制备方法,尝试将相图实验的环己烷乙醇混合废液制成类似固体酒精的凝胶燃料,实验结果表明:(1)醋酸钙法不适用:(2)硬脂酸氢氧化钠法可用;(3)溶胶凝胶法中使用羟丙基甲基纤维素(HPMO较合适:(4)在硬脂酸氢氧化钠法中加入HPMC(羟丙基甲基纤维素)得到的凝胶燃料性能最好;(5)与固体酒精相比,环己烷/乙醇凝胶燃料优点是火大、耐烧、热值高,缺点是久燃锅底易黑,久放罐中味重。提出了使用消烟剂、加厚工业酒精凝胶包覆层等改进设想[关键词]环己烷;乙醇;凝胶;燃料[中图分类号TQ153;TQ2.12[文献标识码]A[文章编号]1007-1865(2014)050035-01Using Liquid Waste of Ethyl Alcohol and Cyclohexane to Prepare Gel FuelLiang, Ding Bin, Wang Lihua, Fang LiKey laboratory of Catalysis and Materials Science of the State Ethnic Affair Commission &Ministry of Education, South-Central Universityfor Nationalities, Wuhan 430074, China)indicated, that calcium acetate method is not applicable, stearic acid-sodium hydroxide method is applicable, sol-gel method is applicable, hydroxypropyl methylellulose(HPMC)is applicable. HPMC was used in stearic acid-sodium hydroxide method, the best gel fuel of liquid waste was prepared. The new gel fuel has bigflame, high quantity of heat, slight carbon blank and smell. The improvement design was proposed, including adding antismoke agent and industrial alcohol gelKeywords: cyclohexane: ethyl alcohol: gel: fuel物理化学实验中的“双液系相图”是一个经典实验,其产生完全;将得到的溶液灌装到金属模具中冷却得环己烷/乙醇凝胶,的环己烷/乙醇混合废液不能随便倒入下水道,需要收集后交给专密封包装业公司花钱处理。尽管有人提出分离回收方法12,但是只有专业此法得到的凝胶燃料主要缺点是有明显黑烟,通过燃烧少量纯的乙醇和纯的环己烷,对比发现,黑烟主要来自于环己烷们的设想是:参考现有固体酒精的生产方法,将物理化2.3高分子溶胶凝胶法学相图实验的废液用作胶体化学实验或者综合试验的原材料,而大分子在溶剂中吸收良性小分子溶剂即亲和性好的溶剂)溶胀,最后分散、溶解成为溶液。此时通过改变温度或者加入亲和循环利用,变废为宝。性差的小分子溶剂,可以使大分子相互靠拢形成不能流动的空间1实验部分网络结构,小分子溶剂被包裹在内,即得到凝胶。所有大分子在硬脂酸、氢氧化钠、乙醇、环己烷、醋酸钙等,均为分析纯溶剂中的溶解,都需要加热并且长时间搅拌分散后,才能慢慢溶国药公司提供。热溶型HPMC(羟丙基甲基纤维素,粘均分子量0万),石家庄泽旭纤维素有限公司;环己烷/乙醇废液,来自物取10mL环己烷乙醇废液(摩尔比约为5:5)置于100mL烧化实验室,可能含少量水等杂质:固体酒精及配套火锅,市售商上将5mL到60,取热水加入到上述混合液中并不断快速搅拌FA2004电子天平,上海舜宇恒平科学仪器有限公司;DzTW即形成白色半透明环己烷/乙醇凝胶,待固体冷却即可用基本性状:表观为白色微黄的半透明胶体,有弹性,有粘度调温电热套,北京永光明医疗仪器厂;DF-1015集热恒温磁力搅拌器,巩义市英峪子华仪器厂久置后环己烷等易挥发失重。燃烧时火焰呈淡蓝色,无黑烟,易熄灭,残渣含量多。取12.lg燃烧9分48秒,可以将200mL水凝胶燃料性能与评价:(1)外观及气味,久置是否挥发失重(2)火焰颜色,有无黑烟,是否熄灭,燃烧是否充分,残渣含量从28℃加热到88℃(3)发热量,取10-20g固体燃料,记录燃烧持续时间以及200-50024综合法mL水的升温幅度。系“硬脂酸氢氧化钠法”和“高分子溶胶-凝胶法”的综合体。典型方法是:取环己烷/乙醇废液(摩尔比约为5:5)40mL并2实验与讨论加入1.5克硬脂酸,加热溶解后加入1.5克HPMC,充分搅拌使之2.1醋酸钙法混合、溶解;在7mL水中加入0.25克氢氧化钠,溶解后加热至取环已烷/乙醇废液摩尔比约为5:540m置于50mL烧6℃:将7mL氢氧化钠热水溶液加入前液中搅拌均匀,室温静杯中加热到45℃,加入4mL饱和醋酸钙搅拌均匀,瞬间凝胶。置6小时置有浓体流,燃烧不体优且表街有自色图体产生,淡焰黄色,大焰较大锅底有少量黑烟取20克产品做燃烧实验,在黄色火焰,火焰较大,略有黑烟环己烷极性小且不溶于水,酒精环己烷混和液的性能与酒精较小,易清理相差较大,也许不能使用经典的醋酸钙法。在上述配方中添加适量工业乙醇,黑烟更少。将最终得到的22硬脂酸氢氧化钠法凝胶燃料命名为“民大2号”,与商品固体酒精的比较见表1,缺点在一个装有回流冷凝管的250mL的三口圆底烧瓶中加入适是仍有少量黑烟。已在此基础上提出使用超细氧化铁消烟剂、外量硬脂酸和适量环己烷乙醇废液(摩尔比约为5:5),置于一定温加厚工业酒精凝胶包覆层等几种改进方法,目前正在加紧研制。度的恒温水浴中加热搅拌至固体溶解为止;另一个烧杯中加入适量氢氧化钠,加入适量环己烷/乙醇混合液搅拌溶解后,对于氢氧中,可能使废液轻微浑浊,此时可以加入适量工业酒精。化钠在环己烷乙醇混合液中的溶解性未知,如果溶解效果不佳,3小结可适当加入少量水或者乙醇:60℃恒温下,将氢氧化钠的环己烷中国煤化工体酒精的凝胶燃料,/乙醇混合溶液通过恒压滴液漏斗慢慢滴入到装有硬脂酸的环己但是仍需烷/乙醇混合溶液的圆底烧瓶中;在水浴上加热回流15min使反应CNMH(下转第18页)[收稿日期]2013-12-14作者简介何亮(92,男,湖南永州人,本科生,主要研究方向有机废液处理。”为通讯作者东化工2014年第5期www.gdchem.com第41卷总第271期空间格局没有出现在固定区域和某一点位上。许巧倩等研究发现,在蟹苗放养强度约1kghm2的条件下,底栖23基于大型底栖动物的水质生物指数评价军山湖一水文年底栖动物的监测数据,计算各监测点位致使水体富营养化,致使大型底栖动物的物种多样性降低。吉晓三种生物学指数(表3)。结果显示:10个监测点位的燕研究发现,水产养殖是军山湖年入湖TN、TP的不同污染源中Shannon- Wiener多样性指数值在0.34~1.58之间,均值为0.94,全贡献率最大的污染源明。本次调查全湖各点位的TN、TP浓度的湖水质总体评价结果为重污染,其中4#、5#、7#、9号点的H平均值分别为1054mgL、0.081mgL,远远超过了国际上承认的值大于1,处于中污染状态; Margalef多样性指数值在048-1.08水体富营养化的发生浓度,即TN浓度为0.2mgL、TP浓度为002之间,均值为0.74,全湖水质总体评价结果为重污染,其中5#7#的d值大于1,处于中污染状态; Simpson多样性指数值mg/L,说明军山湖水体已经富营养化。富营养化可能是导致底栖动物群落变化的主要原因,富营养化可显着改变底栖动物栖息的040.76之间,均值为047,全湖水质总体评价结果为重污染理化环境,如溶氧、有机质、沉积物粒径大小。富营养化水体其中4#、5#、7#、9#、10#的值大于0.5,处于中污染或清洁状态。大量有机质的分解降低了水体底层的溶氧含量,这直接限制了那总的来说,湖泊上游因为河流的注入,水质好于中下游。些耐低氧能力较差种类的生存,即使是短时间的缺氧也可能对某表3各点的3种生物指数这也增加了其对底栖动物的潜在毒性。富营养化往往伴随着底栖Tab3 3 kinds of biological index of each sampling point动物优势种从大个体的种类(如腹足纲、双壳纲)转变为小个体的种类(如摇蚊幼虫、寡毛类),底栖动物的多样性也显着降低。龚0.650.690.29志军等研究武汉四个营养水平不同的湖区后发现,大型底栖动物025的物种多样性与营养水平呈相反趋势,富营养化导致多样性明显降低。第三,河蟹的养殖对水生植被破坏极大,严重影响了螺234567890.68类等软体动物的生存。水生植被的存在有利于螺类的生长,螺类L34088以水草或附着在水草上的着生藻类为食,又在水草的茎叶上产卵。1070.76经调査,养殖河蟹3年以上的水体,高等水生维管植物几乎被破0.98098047坏,沉水植物几乎灭绝,这就是螺类减少的原因之080.6603404914参考文献1.020057]高峰,尹洪斌,胡维平,等.巢湖流域春季大型底栖动物群落生态特征0.8648及与环境因子关系[应用生态学报,2010,21(8):2132-2139平均值0.74[2]程济生.黄海无脊椎动物资源结构及多样性门.中国水产科学,200512(1):68-753 Shannon C E, Weaver ww. The mathematical theory of3讨论communication[M]. Urbana: University of Illinois Press, 1963历史上,对军山湖大型底栖动物系统的调查并不多见,潘洪4 lanowiczRE, Information theory in ecolog. Computers& c chemistry超等2005~2006年间进行了周年调查,共发现37种7。自从20052001,25(4):393-399[S]马克平.试论生物多样性的概念生物多样性,1993,1(1):20-22.与潘洪超等调查的结果相比发现,军山湖大型底栖动物群落结构205情,湖不同利用方式对底动物群落的影华中农业大字调查只发现12种大型底栖动物,种类不及潘调查的1/3。二是密门]潘洪超,军山湖底栖动物群落结构及其生产量的研究[D],.南昌大学度和生物量发生变化。潘调查的大型底栖动物的平均密度和平均2007生物量分别为19772ind/m2和16429g/m2,而本次调查全湖大型[8]许巧情,王洪铸,张世萍.河蟹过度放养对湖泊底栖动物群落的影响门是软体动物数量的变化,潘调查的软体动物有21种,而本次调及多样性的影响,水生物学报,200,258):210号法学,m底栖动物的平均密度和平均生物量分别是3627ind/m2和91.09[9]吉晓燕军山湖入湖污染负荷及水环境[D].南昌[0龚志军,谢平,唐汇涓,等.水体富营养化对大型底栖动物群落结构造成军山湖大型底栖动物群落变化的原因有以下三点:第(本文文献格式:胡成龙,秦菲,李金轩.军山湖大型底栖动物群了竞争与捕食的关系,致使种群规模较小的底栖动物减少成灭绝。落结构及其水质生物学评价.广东化工,2014,416:16-18)(上接第35页)(2)在综合性大学,应该尽量将此试验的产物或者废物用作彼实验的原材料,真正实现绿色实验。表1两种凝胶燃料比较Tab 1 Comparing two kinds of gel fuel商品酒精民大2号外观白色近透明弹性体白色粘稠固体较小,淡蓝-黄大,淡蓝-黄燃烧无明显气味,固体块基本不熔融流淌,锅底基本无黑烟无明显气味,固体块基本不熔融流淌,锅底见少量黑烟发热量20克可燃烧100分钟,500毫升水升温39度控制火焰与左相当,20克可燃烧11.5分钟,500毫升水升温59度064克,3.2%1.08克,54%致谢:感谢中南民族大学专项基金(CZY13028和大学生创新[6程瑾宁,胡会利,王玲.固体酒精的可逆溶胶一凝胶过程研究[.中南计划的资助民族大学学报(自科版),2006,24(2):2023.7孔庆池,朱淑贞,固体酒精的生产技术适用技术市场,1992,(12)参考文献171[1]翁雅彤,胡国强.乙醇环己烷废液的回收[门辽宁城乡环境科技,199[8]贾长英,唐丽华,张晓娟.固体酒精的制备工艺与性能研究.沈阳工业大学学报,2007,019(6):4547[2]任桂兰,盖红辉,废液中环己烷的回收[门吉林化工学院学报,2006[9]郑静,汪敦佳中国煤化工北师范学院学报(自然科学版),2005,23(3):31-32CNMHGB3JUS Patent 1, 208, 265[4]钱晓春.固体酒精的研制[门化学世界,1991,(6):257-258(本文文献格式:何亮,丁彬,王利华,等.利用环己烷/乙醇废]董丽红,张淑香,王洪彦.醋酸钙和硬脂酸钠为固化剂研制固体酒精液制备凝胶燃料[J.广东化工,2014,41(5):35)化师范学院学报,2004,25(8):3336