铜纳米流体的分散与液体石蜡的乳化研究

【摘要】纳米流体是指以一定的方式和比例在液体中添加纳米级金属或金属氧化物粒子,制备成均匀、稳定、高导热的新型换热介质。多年来由于纳米流体在提高流体热导率方面拥有巨大的潜力而引起人们的广泛关注,但是由于颗粒的布朗运动和颗粒表面的吸附作用又使纳米颗粒在基液中很容易团聚,导致分散性变差。因此,如何制备稳定的纳米流体己成为纳米流体强化传热前期工作的首要问题,也是将纳米流体应用于传热过程所必需的技术。淀粉基烷基多苷(简称淀粉糖苷)是非离子表面活性剂,其在界面化学中具有两个重要特征：在不同条件下形成的分子聚集体使其作用不同；在不同界面上的物理化学吸附具有趋向性。本文采用萃取和蒸馏的工艺从副产物中回收乙二醇和高碳醇并合成淀粉糖苷,探讨淀粉糖苷与Tween60表面活性剂复配的二元体系对液体石蜡的分散乳化效果和原理。本文实验研究工作主要包括三个方面：(1)使用两步法在超声的作用下合成铜纳米流体,基液为水,并对合成工艺进行了研究。首先对多种表面活性剂进行了筛选,分析其分散机理,通过单因素实验确定合成工艺,利用透射电镜表征其分散效果和铜纳米流体稳定性。(2)采用液相还原法合成铜纳米流体,基液为水。首先选出合适的还原剂,以沉降时间,吸光度,离心速度为评价方法,研究其反应原理；其次通过单因素实验确定了合适的工艺。最后通过TEM,激光光散射仪对其分散效果和粒度进行了表征,利用XRD对其颗粒成分进行表征,通过HotDiskTPS2500对其导热系数进行测定。(3)采用蒸馏水萃取和减压蒸馏的方式提取了转糖苷法合成淀粉糖苷过程中产生的副产物的碳八碳十醇和乙二醇,研究了萃取碳八碳十醇的最佳工艺条件。回收醇合成的淀粉糖苷产品采用国家标准检测其理化性能指标,通过GC,IR表征其产品结构。淀粉糖苷与’rween60采用机械分散的方法进行复配,探讨二元体系乳化剂对液体石蜡乳化的条件和机理,评价其乳化效果。实验结果表明：(1)柠檬酸钠对Cu-水纳米流体的分散性较STPP、PAM、GA分散剂效果要好；柠檬酸钠对Cu-水纳米流体的分散较佳条件为：pH值为3-4,纳米Cu的含量为1%,分散剂柠檬酸钠的用量为1.5%。Cu-水纳米流体随放置天数的增加吸光度变化不大。(2)采用液相还原法,制备出了稳定性良好的铜纳米流体。其最佳工艺条件为：n(CuSO4·5H2O):n(KBH4)=2.5,柠檬酸钠的用量为0.7mol/L温度为40℃,反应时间为100min。铜纳米流体的颗粒粒径分布范围窄,平均尺寸为1.1nm,导热系数比纯水提高了30%。(3)蒸馏水萃取碳八碳十醇的最佳工艺条件是：m(蒸馏水)：m(副产物Ⅱ)=1：1,转速为200r/min,转时30min,静止时间为48h,C8C10回收率74%。通过GC,IR分析,理化性质的测定,回收脂肪醇合成的淀粉糖苷表面活性剂理化指标符合国家标准。APG与Tween60复配,对液体石蜡的乳化效果最好,其乳化液的制备工艺条件为：高剪切转速9000rmin-1:高剪切时间60min；产品用量为2%；含油率为60％；m(APG):m(Tween60)=2.5:1,72h稳定前没有出现分层。
【作者】佀慧娜；
【导师】王青宁；张飞龙；
【作者基本信息】兰州理工大学，化学工程，2014，硕士
【关键词】纳米流体；纳米铜颗粒；分散稳定性；液体石蜡；乳化；

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