25 июля 2003 года Химико-технологическим департаменом Гонг-Конгского Университета Науки и Технологии было проведено исследование по определению распределения по размерам частиц капель воды в топливной добавке “F2-21 eeFuel”.

Целью исследования являлось определение распределения водных частиц, подвешенных в разбавленной топливной присадке “F2-21 eeFuel”, которая представляет собой водо-масляную микро-эмульсию.

Работа проводилась в следующем порядке:

  • Сконцентрированная топливная присадка была разбавлена моторным маслом (Caltex Havoline Energy) до измерения распределения частиц по размерам (дисперсного состава);
  • 0.5 миллилитра концентрированной присадки было смешано с 2,000 мл моторного масла;
  • Топливная присадка в концентрации 1:4000 к смеси моторного масла была залита в контрольную камеру измерительного устройства Coulter Delsa 440SX и анализировалось распределение водных частиц по размерам.

Как известно, из-за броуновского движения, распределенные водные частицы находятся в подвешенном состоянии. Диффузность каждой частицы зависело от размера частицы (как показано в модальном уравнении 1). В устройстве Coulter Delsa 440SX подвешенные частицы были освещены лазерным лучом и лазерный свет был рассеянный. Лазерный свет, рассеянный от частиц, варьировался по степени интенсивности с их диффузностью. Уровень вариативности характеризовался с помощью данного инструмента измерения и был «само-соотнесенный» (математический процесс) для получения информации о распределении частиц по размерам. Частицы с одинаковым сферическим диаметром, варьирующиеся от 3 нанометров до 30 μm, могли определяться анализатором.

D = k8T / 3 πηd   (Уравнение 1)

где

k8 = константа Больцмана

Т = температура

η = вязкость растворителя

d= эквивалентный сферический диаметр

Показатель преломления (RI) и динамическая вязкость (Vis) растворителя (т.е. моторного масла) требовались для измерения распределения. Применялись - показатель преломления, варьирующийся в пределах 1.3974-1.4300 и динамическая вязкость, варьирующая в пределах 0.392-0.448 пауз, которые рассчитывались на основании величин бензина. С теми же значениями показателя преломления и динамической вязкости делались повторные измерения (запуск Run 1 и запуск Run 2). Инструмент позволял производить одновременный многоугольный анализ. Измерения производились с углом падения лазерного луча 24.4º и 32.7º.

В идеале, результаты, измеренные с обоими углами должны быть одинаковыми, но на практике они могут варьироваться.

Результаты проведенной работы:

Результаты измерения дисперсного состава показаны на рисунке 2а-b. Схожесть результатов повторных замеров (запуск 1 и запуск 2) показывает, что замеры являются достаточно воспроизводимыми. По измерению анализатора, подвешенные водные частицы в основном имеют размер от 3 до 9 нанометров. Среди них в большом количестве присутствуют частицы размером менее 4 нанометров. Так как диапазон измерительного устройства составляет от 3 нанометров до30 μm, частицы размером менее 3 нанометров не могут быть обнаружены, там, где они есть. Сравнение распределений частиц, полученных с разными значениями показателями преломления и динамической вязкости, показывает, что разное входное значение может привести к разным результатам измерения. При этом появляющиеся вариации не значительны.

Отчет о проведенной работе был подготовлен Алексом Х.К.Чан, Эмили С.М.Лай и профессором К.М. Нг (консорциум химпродуктов и процессов, химико-технологический департамент, HKUST)