生物质燃油碳烟颗粒的形貌、结构与组分表征

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柴油机燃用不同燃料颗粒微观形貌与氧化特性分析

㊀㊀收稿日期:２０１９Ｇ０６Ｇ２５;修回日期:２０１９Ｇ０７Ｇ１７㊀㊀基金项目:国家自然科学基金项目(５１７７６０８９);中国博士后科学基金项目(２０１９M ６５１７３２);江苏省教育厅自然科学研究项目(１８K J B ４７０００６)㊀㊀作者简介:张宇(１９９５ ),男,硕士,主要研究方向为内燃机燃烧过程及排放控制;５４９２８０９８２＠q q．c o m .柴油机燃用不同燃料颗粒微观形貌与氧化特性分析张宇,王忠,李瑞娜,刘帅(江苏大学汽车与交通工程学院,江苏镇江㊀２１２０１３)㊀㊀摘要:为研究柴油机燃用不同替代燃料排气颗粒的微观形貌和氧化特性,通过柴油机台架试验,采集了生物柴油㊁F ＧT 柴油㊁０号柴油的排气颗粒,运用透射电镜㊁热重分析仪对３种燃料燃烧产生的颗粒进行研究.结果表明:燃用生物柴油㊁F ＧT 柴油的颗粒粒径均小于０号柴油颗粒,生物柴油㊁F ＧT 柴油㊁０号柴油颗粒的平均粒径分别为２３．６５n m ,１９．３２n m ,２６．４７n m ;生物柴油㊁F ＧT 柴油㊁０号柴油颗粒的计盒维数分别为２．０１３９,１．９６７５,１．９９０２,生物柴油颗粒的计盒维数最大,颗粒堆叠严重;生物柴油㊁F ＧT 柴油㊁０号柴油的可溶有机物含量分别为２３．４％,１２．７％,１７．６％,炭烟含量依次为７３．４％,８４．６％,７９．５％.氧化特性的分析结果表明:与０号柴油相比,生物柴油颗粒的起燃温度㊁燃尽温度和活化能更小,F ＧT 柴油的氧化特性参数更大,表明生物柴油颗粒更易被氧化,而F ＧT 柴油颗粒不易被氧化.㊀㊀关键词:柴油机;颗粒;微观形貌;氧化特性D O I :１０．３９６９/j．i s s n ．１００１Ｇ２２２２．２０１９．０６．０１０中图分类号:T K ４２１．５㊀㊀文献标志码:B ㊀㊀文章编号:１００１Ｇ２２２２(２０１９)０６Ｇ００５８Ｇ０６㊀㊀柴油机排出的颗粒物是造成大气雾霾的主要原因之一,国六排放法规对柴油机排放的颗粒个数(P N )㊁颗粒质量(P M )提出更加严格的要求.加装颗粒捕集器(D P F )是目前减少汽车尾气中颗粒物最有效的方法[１],颗粒捕集器的再生效果与颗粒的组分㊁微观形貌和氧化特性等有关.生物柴油㊁F ＧT 柴油是替代矿物柴油的清洁燃料,由于燃料来源㊁理化特性与矿物柴油有一定的区别,燃料颗粒的微观形貌和氧化特性也存在差别.开展柴油机清洁替代燃料颗粒特征㊁组分㊁微观形貌和氧化特性的研究,可以为提高颗粒捕集器的再生效率提供依据.柴油机颗粒形成过程中,微小的碳粒子发生碰撞㊁凝并形成大的颗粒群.燃料不同,颗粒的微观形貌㊁氧化特性也不一样.评价颗粒微观形貌和氧化特性的主要指标有颗粒的粒径㊁微观结构㊁分形维㊁活化能等.国内外学者对柴油机颗粒的微观形貌和氧化特性进行了研究.董素荣等[２]对柴油机缸内颗粒的基本碳粒子粒径进行了测量,发现缸内颗粒物的基本碳粒子粒径分布呈高斯分布规律,基本碳粒子粒径在５~６０n m ,峰值在２０~３５n m .张许扬等[３]研究了柴油㊁生物柴油燃烧过程中颗粒粒径和质量的变化规律,得到燃烧过程中生物柴油颗粒的质量浓度㊁峰值粒径一般要小于柴油颗粒的结论.梅丛蔚等[４]应用了分形理论对１８８F 柴油机颗粒的分形维数进行了研究,结果表明,柴油颗粒物的分形维数在１．７~２．０范围内,颗粒的吸附可溶有机物越多,分形维数越大.顾世强等[５]运用电子显微镜对柴油㊁生物柴油颗粒的形貌进行了研究,结果表明,与柴油颗粒物相比,生物柴油颗粒物的整体排列更紧密,黏结程度更强.燃料的理化性质对颗粒的氧化特性存在一定影响.张健等[６]对生物柴油与柴油颗粒进行了研究,结果表明:相比柴油,生物柴油颗粒物的可溶有机物增多,平均粒径变小,活化能减小,氧化活性增强.李博[７]研究了燃料对颗粒表面含氧官能团的影响,结果表明:柴油㊁生物柴油㊁F ＧT 柴油颗粒的表观活化能在１３８．１~１７２．５k J /m o l 范围内,含氧燃料颗粒的含氧官能团含量高,氧化活性强.颗粒物的氧化特性与颗粒物的微观结构也存在一定联系.S h a r m a 等[８]对柴油颗粒物进行了热重试验和氧化动力学分析,并与颗粒物的S E M 图相结合,得出小粒径和高比表面积的颗粒物更易氧化的结论.国内外学者虽对颗粒的微观形貌和氧化特第６期(总第２４５期)２０１９年１２月车㊀用㊀发㊀动㊀机V E H I C L EE N G I N EN o ．６(S e r i a lN o ．２４５)D e c ．２０１９性进行了较多研究,然而,针对生物柴油和FＧT柴油这两种来源㊁理化特性不同的柴油机替代燃料进行的颗粒特性研究较少,有必要对生物柴油和FＧT 柴油燃烧后产生的颗粒进行研究.本研究在１８６F A柴油机标定工况下采用MO U D I对燃烧生物柴油㊁FＧT柴油㊁０号柴油的燃烧颗粒进行收集,通过J E MＧ２１００(H R)高分辨透射电镜和T G A/D S C１热重分析仪测量生物柴油㊁FＧT 柴油燃烧颗粒的微观形貌㊁失重速率,对不同燃料燃烧颗粒的微观结构㊁颗粒粒径㊁分形特性㊁颗粒氧化动力学参数进行了分析,为柴油机燃用不同燃料时提高颗粒捕集器捕集效率和适应性提供依据.１㊀燃料理化特性对颗粒形成的影响表１列出生物柴油㊁FＧT柴油㊁０号柴油的主要理化特性参数.生物柴油中含氧,其制备的原料多为动植物油,通过酯化反应和酯交换反应制成,属于可再生资源.生物柴油低热值小于０号柴油,运动黏度和密度相较于０号柴油较大,十六烷值高,着火性好.０号柴油的S质量比和芳香烃含量较多,会导致颗粒物增多,而生物柴油的S含量㊁芳香烃含量远低于０号柴油,因而产生的颗粒物减少.与柴油㊁FＧT柴油相比,生物柴油为含氧燃料,燃料本身含氧,燃烧时可以使柴油机内当量比减小,燃烧更加充分,排放污染物降低.方文等[９]对生物柴油燃烧特性与颗粒物进行研究,发现生物柴油颗粒物的排放数浓度㊁平均直径都明显小于柴油颗粒.表１㊀不同燃料的主要理化特性参数燃料生物柴油FＧT柴油０号柴油氧质量分数/％１１００十六烷值５８７５５１S质量比/m g k g－１＜１＜０．５１０芳香烃质量分数/％１０．１１１低热值/M J k g－１３９４７．３５４５．２４运动黏度(２０ħ)/mm２ s－１４．４２２．１３３．５２密度(２０ħ)/k g m－３８８６７６０８４３㊀㊀FＧT柴油是煤通过费托反应制成,由煤间接液化而成,其主要成分是饱和烃,S和芳香烃的含量极低,可以与普通柴油以任何比例互溶.FＧT柴油的十六烷值比０号柴油高,可以降低N O x排放[１０];低热值高于０号柴油,可以放出更多的热量.FＧT柴油的运动黏度仅为０号柴油运动黏度的３/５,密度小于０号柴油,因而具有更好的雾化效果,能够与空气混合得更加充分,燃烧充分,生成的颗粒物减少.燃油的S含量是影响颗粒物生成的因素之一,S含量越高生成的颗粒物越多[１１],而FＧT柴油S含量小于０．５m g/k g,远低于０号柴油,颗粒物生成量减少.芳香烃含量越低生成颗粒物越少[１２],FＧT柴油芳香烃含量仅为０号柴油的０．９１％,颗粒物的排放显著降低.原霞等[１３]对FＧT柴油的排放进行了研究,与０号柴油相比,FＧT柴油的炭烟和N O x排放都减少.２㊀颗粒采集与分析设备２．１㊀颗粒采集试验用机为四冲程㊁单缸㊁非道路用１８６F A柴油机,柴油机具体参数见表２.柴油机的标定工况是柴油机排放法规重要的考核工况之一,具有一定的代表性;此外,标定工况可以反映柴油机大负荷㊁高转速的燃烧情况.因此,本研究使用分级采样装置MO U D I,在标定转速(３６００r/m i n)㊁１００％负荷稳定运行时,分别收集燃用生物柴油㊁FＧT柴油㊁０号柴油时的颗粒物.表２㊀１８６F A柴油机主要参数缸径/mm８６行程/mm７２压缩比１９ʒ１排量/L０．４１８标定转速/r m i n－１３６００标定功率/k W６．３最大扭矩转速/r m i n－１２７００最大扭矩/N m２０喷油器喷孔数４喷油器喷孔直径/mm０．２４喷油正时(B T D C)/(ʎ)１７燃烧室形状ω型２．２㊀颗粒形貌分析试验采用J E MＧ２１００(H R)高分辨透射电镜(T E M)对柴油机燃用柴油㊁生物柴油及FＧT柴油排放颗粒的微观结构进行拍摄,J E MＧ２１００(H R)的放大倍数为２０００~１５０万倍,点分辨率为０．２３n m,晶格分辨率为０．１４n m.２．３㊀颗粒热重分析试验采用M E T T L E RＧT O L E D O T G A/D S C１热重分析仪,取２m g的颗粒物进行试验,测试时,９５２０１９年１２月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀张宇,等:柴油机燃用不同燃料颗粒微观形貌与氧化特性分析㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀以１０ħ/m i n的升温速率,使加热炉内温度从４０ħ加热至８００ħ.热重分析仪的进气流量设置为５０m L/m i n,使用的反应气为O２,保护气为N２,对颗粒物进行热重试验,获取颗粒质量随温度变化的曲线.３㊀结果与分析３．１㊀颗粒形貌分析颗粒的形成是复杂的物理化学过程,伴随着各种化学反应以及物理碰撞㊁吸附㊁凝并等过程.图１示出柴油机燃用０号柴油㊁生物柴油㊁FＧT 柴油所排图１㊀不同燃料颗粒的T E M图放颗粒物的T E M图,从图１可以看出,０号柴油㊁生物柴油㊁FＧT柴油燃烧颗粒的数目依次减少.图１a 中的０号柴油颗粒多而稀疏,柴油中含有S和芳香烃,S和芳香烃的含量增多会导致颗粒物增多.图１b中生物柴油颗粒物少而密集,生物柴油中含有氧,除了空气的氧之外,自身能够提供部分氧,减少了局部缺氧的状况,改善燃烧,同时颗粒表面吸附更多的含氧基团如羟基㊁甲酯官能团等,且生物柴油的芳香烃含量远小于柴油,而多环芳香烃是颗粒物形成的前驱体,前驱体的生成得到了控制,使颗粒物生成减少[１４].FＧT柴油的密度和运动黏度比生物柴油小,雾化效果好,且FＧT柴油的十六烷值远高于生物柴油,易于燃烧,生物柴油的燃烧效果不如FＧT 柴油,导致生物柴油颗粒的数量多于FＧT柴油,如图１c中FＧT柴油颗粒少而稀疏.３．２㊀颗粒粒径及分布从T E M图可以看出,柴油颗粒物由许多基本炭烟粒子堆积而成,生物柴油的基本炭烟粒子粒径小于柴油颗粒但颗粒堆积严重,FＧT柴油颗粒比较疏松且颗粒粒径小.图２示出使用N a n o M e a s u r e r 对单位面积内生物柴油㊁FＧT柴油㊁０号柴油颗粒物的T E M图进行测量统计得出的颗粒物粒径区间分布状况.由图２可以看出,不同燃料的颗粒粒径在１０~４０n m之间,且基本粒子的粒径分布都满足正态分布.生物柴油颗粒的平均粒径为２３．６５n m, FＧT柴油颗粒的平均粒径为１９．３２n m,柴油颗粒的平均粒径为２６．４７n m.FＧT柴油与生物柴油的芳香烃以及S含量远小于柴油,减少了颗粒物的生成. FＧT柴油和生物柴油颗粒平均粒径均小于０号柴油颗粒平均粒径的原因是:１)柴油S含量多,燃烧过程中硫酸盐的生成量变多,更多的硫酸盐吸附在颗粒物上,使得颗粒粒径增大;２)FＧT 柴油几乎不含芳香图２㊀不同燃料颗粒粒径分布０６㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀车㊀用㊀发㊀动㊀机㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１９年第６期烃和环烷烃,前驱体的生成量减少,颗粒粒径变小;３)生物柴油本身含氧,燃烧时可以提供更多的氧,缸内氧增多,减少缺氧区域,在富氧情况下,颗粒表面有机物氧化程度变高,从而减小了颗粒粒径.FＧT 柴油颗粒平均粒径小于生物柴油,主要是由于FＧT 柴油的密度和运动黏度低,挥发性好,雾化效果好,易于燃烧且十六烷值高于柴油,着火性能好,滞燃期短,扩散燃烧持续时间较长,颗粒物的氧化时间增长,颗粒物粒径减小.３．３㊀颗粒计盒维数排气颗粒由若干个粒径不等的类球形基本粒子碰撞㊁凝并㊁结合在一起形成颗粒群.为了进一步研究生物柴油㊁FＧT柴油㊁０号柴油颗粒物的结构特征,对３种燃料颗粒的T E M图进行处理分析,计算出二值化阈值,得到颗粒l g N(r)Ｇl g r的关系,对其进行拟合得到拟合曲线(见图３).从图３可以看出,拟合曲线的线性回归系数为０．９９８２,０号柴油燃烧颗粒的计盒维数为１．９９０２.用此方法继续对生物柴油㊁FＧT柴油燃烧颗粒的T E M图进行处理,计算出计盒维数㊁拟合方程以及线性回归系数,结果见表３.计盒维数从大到小依次为生物柴油㊁０号柴油㊁FＧT柴油.图３㊀０号柴油颗粒计盒维数的拟合曲线表３㊀生物柴油㊁FＧT柴油㊁０号柴油燃烧颗粒的计盒维数燃料拟合直线决定系数R２斜率D B生物柴油y＝－２．０１３９x＋１４．０９０２０．９９９４２．０１３９０号柴油y＝－１．９９０２x＋１３．８１５５０．９９８２１．９９０２FＧT柴油y＝－１．９６７５x＋１３．８２３１０．９９８５１．９６７５㊀㊀生物柴油燃烧颗粒的计盒维数最大,主要是因为生物柴油在缸内燃烧时,颗粒与颗粒之间发生碰撞㊁凝并,结合成颗粒群,一方面由于生物柴油是脂肪酸脂类化合物,含有大量的酯类,燃烧后产生的可溶有机物及其他液相物质增多,另一方面生物柴油含氧,在发动机缸内燃烧更充分,生物柴油颗粒物的粒径小,颗粒物比表面积大,颗粒物的粒径越小,吸附的可溶性有机物越多[２].生物柴油燃烧后颗粒物的比表面积增大,再加上生物柴油燃烧后生成的液相物质增多,从而导致生物柴油颗粒吸附更多的挥发性物质.液相物质越多,颗粒间的黏附力就越大,颗粒与颗粒之间发生碰撞㊁凝并的概率也随之增大,从而造成生物柴油颗粒与颗粒之间变得更加紧密,计盒维数增大.０号柴油由于不含氧,燃烧时部分区域缺氧,导致颗粒物氧化程度变低,颗粒物粒径增大,且０号柴油燃烧后产生的可溶有机物比生物柴油少,从而导致０号柴油颗粒之间的黏附力减小,颗粒间的黏度下降,颗粒变得松散,计盒维数减小. FＧT柴油有较好的蒸发㊁雾化效果和良好的燃烧性能,颗粒粒径小,颗粒物数量也少于０号柴油,降低了颗粒间的碰撞概率,同时FＧT柴油生成可溶有机物少,颗粒相互间的黏附力变小,降低了颗粒物相互碰撞之后凝并的概率,FＧT柴油颗粒物变得稀疏,计盒维数减小.３．４㊀颗粒氧化特性图４a示出O２作为反应气,N２作为保护气下生物柴油㊁FＧT柴油㊁０号柴油颗粒物的T G曲线.从图４a可以看出颗粒物的T G曲线有两个明显的失重阶段.第一阶段的失重主要是因为颗粒物中的部分挥发性有机物在O２氛围下发生氧化反应,同时也有部分可溶有机物在受热后蒸发析出,其发生温度一般为１２０~３００ħ;第二阶段失重是由于颗粒物中的炭烟氧化,发生燃烧,质量发生变化,其对应的温度在４００~６５０ħ.在第一阶段中,生物柴油㊁FＧT柴油㊁０号柴油颗粒物质量损失的百分比分别为２３．４％,１２．７％,１７．６％,第二阶段中生物柴油㊁FＧT 柴油㊁０号柴油颗粒物质量损失百分比为７３．４％,８４．６％,７９．５％.不同颗粒物的可溶有机物含量由大到小依次为生物柴油㊁０号柴油㊁FＧT柴油,FＧT 柴油颗粒所含的干炭烟最多,０号柴油颗粒次之,生物柴油颗粒的干炭烟含量最少.图４b示出颗粒物的D T G曲线,从图中可以获得颗粒物的特征温度.表４列出颗粒物的特征温度和活化能,T i为起燃温度,即颗粒炭烟燃烧失重阶段失重速率为－０．００１/ħ时的温度;T m为质量损失峰值温度,即颗粒炭烟燃烧失重阶段失重速率最大时的温度;T e１６２０１９年１２月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀张宇,等:柴油机燃用不同燃料颗粒微观形貌与氧化特性分析㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀为燃尽温度,即颗粒失重末期速率－０．００１/ħ时的温度.从表４中可以看出,生物柴油的起燃温度㊁质量损失峰值温度㊁燃尽温度都最低,F ＧT 柴油各项特征温度最大,０号柴油处于两者之间.活化能是颗粒物再生时的一项重要参数,是反应物分子到达活化分子所需的最小能量,反映了颗粒物再生时再次氧化的程度,活化能越小,表明颗粒越容易氧化,化学反应越容易发生.为研究生物柴油㊁F ＧT 柴油㊁０号柴油颗粒物的氧化特性,根据热重曲线,使用C o a t s ＧR e d f e r n 法对颗粒物的活化能进行计算.生物柴油颗粒的活化能最小,最易被氧化,F ＧT 柴油颗粒的活化能最大,氧化难度最高,０号柴油颗粒的活化能处于两者之间.图４㊀不同燃料颗粒物的T G /D T G 曲线表４㊀不同颗粒的特征温度和活化能燃料T i /ħT m /ħT e /ħ活化能/k J m o l－１生物柴油４２５．１５６４．６６０７．４１３９．６９０号柴油４９１．２６１７．３６５４．２１５０．３３F ＧT 柴油５１７．５６４４．２６７７．８１６６．３６㊀㊀结合表４中不同颗粒的特征温度对颗粒的氧化特性进行分析.生物柴油颗粒粒径比０号柴油颗粒明显降低,比表面积增大,颗粒物与氧气接触的区域更多,质量损失最大速率所对应的温度降低;柴油颗粒的粒径最大,比表面积最小,与氧接触的区域减少,导致质量损失峰值温度有所增大.研究表明,不同燃料在添加醇类后燃烧得到改善,且颗粒物排放降低,颗粒的可溶有机物增多,炭烟减少,反应活化能降低,说明氧含量增多可以降低颗粒的反应活化能[１５Ｇ１６].生物柴油含有１１％的氧,可以提高颗粒物的氧化活性,而F ＧT 柴油㊁０号柴油均不含氧,活化能大.F ＧT 柴油颗粒粒径最小,比表面积最大,质量损失峰值温度本应最小,但在图４中,F ＧT 柴油颗粒的质量损失峰值温度最大,主要是因为F ＧT 柴油主要由饱和烷烃构成,燃烧后产生的有机官能团少,需要较高的能量来进行反应,氧化所需温度提高.相较于F ＧT 柴油,生物柴油的主要成分为长链脂肪酸脂类化合物,含氧,燃烧后产生较多的脂肪族C H 和羧基C ＝O 等有机官能团,研究表明,具有羰基官能团的含碳物质需要较低的能量来生成C O 或C O ２[１７],而柴油含有较多的芳香烃,芳香烃的含量增多可以提高炭烟的氧化活性,使得活化能降低.所以F ＧT 柴油的质量损失峰值温度最高.４㊀结论a )０号柴油含有一定量的S 和芳香烃,生成颗粒物的平均粒径最大;生物柴油主要成分为酯类,且含氧,颗粒物平均粒径减小,平均粒径降低了约１０．８％;F ＧT 柴油颗粒粒径更小,相较于柴油颗粒降低了约２７％;生物柴油颗粒计盒维数最大,颗粒的堆叠最严重,０号柴油颗粒次之,F ＧT 柴油最小;b )生物柴油颗粒中可溶有机物最多,约为总质量的２３．２％,炭烟含量最少,约为７３．６％;F ＧT 柴油主要成分为饱和烃,可溶有机物少,颗粒物所含的可溶有机物占颗粒总质量比例最低,约为总质量的１２．７％,炭烟所占比例最高,约为７９．５％;０号柴油颗粒居于两者之间;c )生物柴油颗粒的起燃温度㊁质量损失峰值温度㊁燃尽温度和活化能较低,再生时反应所需能量少,再生所需的温度低,颗粒再生容易,０号柴油次之,F ＧT 柴油颗粒活化能最高,颗粒的热化学反应不易进行,再生时需要的温度高.参考文献:[１]㊀蒲云飞,孟忠伟．灰分沉积对D P F 内颗粒沉积影响的试验研究[J ]．车用发动机,２０１８(６):５０Ｇ５４,５９．[２]㊀董素荣,宋崇林,张国彬,等．柴油机缸内微粒粒数粒径２６㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀车㊀用㊀发㊀动㊀机㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１９年第６期分布规律的研究[J ]．内燃机学报,２００８(１):２４Ｇ２８．[３]㊀张许扬,卫将军,吕刚,等．柴油㊁生物柴油后喷燃烧过程中颗粒物粒数粒径及质量的变化规律[J ]．燃烧科学与技术,２０１７,２３(３):２６１Ｇ２６７．[４]㊀梅丛蔚,梅德清,陈鬃,等．基于分形理论与碳分析的柴油机颗粒物特性[J ]．内燃机学报,２０１７,３５(２):１３１Ｇ１３５．[５]㊀顾士强,王忠,毛功平,等．生物柴油的碳烟形貌及影响因素分析[J ]．环境科学与技术,２０１０,３３(３):１２７Ｇ１３０．[６]㊀张健,王忠,瞿磊．地沟油生物柴油排气颗粒氧化活性分析[J ]．石油学报(石油加工),２０１６,３２(４):８２３Ｇ８２９．[７]㊀李博．燃料特性对柴油机颗粒物表面官能团及氧化活性影响研究[D ]．天津:天津大学,２０１３．[８]㊀S h a r m a H N ,P a h a l a g e d a r aL ,J o s h iA ,e ta l ．E x pe r i Ｇm e n t a l s t u d y of c a r b o nb l a c k a n d d i e s e l e ng i n e s o o t o x Ｇi d a t i o nk i n e t i c su s i n g th e r m o g r a vi m e t r i ca n a l y s i s [J ]．E n e r g y Fu e l s 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s e l e n gi n e f u e l e d w i t hd i f f e r e n t a l t e r n a t i v e f u e l s ,e x h a u s t p a r t i c l e so fb i o d i e s e l ,F ＧTd i e s e l a n d０＃d i e s e lw e r ec o l l e c t e dt h r o u g hd i e s e l e n gi n e b e n c ht e s t ．T h e p a r t i c l e s o f t h o s e f u e l sw e r e a n a l y z e d b y m e a n s o f t r a n s m i s s i o n e l e c t r o nm i c r o s c o p y (T E M )a n d t h e r m o gr a v i m Ｇe t r i c a n a l y z e r ．T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t t h e p a r t i c l e s i z e o f b i o d i e s e l a n dF ＧTd i e s e lw a s s m a l l e r t h a n t h a t o f ０＃d i e s e l ．T h e a v Ｇe r a g e p a r t i c l e s i z e o f b i o d i e s e l ,F ＧTd i e s e l a n d０＃d i e s e lw a s ２３．６５n m ,１９．３２n ma n d２６．４７n ma n de a c hc o r r e s p o n d i n g bo x Ｇc o u n t i n g d i m e n s i o nw a s ２．０１３９,１．９６７５a n d１．９９０２r e s p e c t i v e l y ．T h eb i o d i e s e l p a r t i c l eb o x Ｇc o u n t i n g d i m e n s i o nw a s t h e l a r Ｇg e s t a n d s ot h e p a r t i c l es t a c k w a ss e r i o u s ．T h es o l u b l eo r ga n i c m a t t e rc o n t e n to fb i o d i e s e l ,F ＧT d i e s e la n d０＃d i e s e lw a s ２３．４％,１２．７％a n d１７．６％a n de ac hc o r r e s p o nd i n g s o o t c o n te n tw a s ７３．４％,８４．６％a n d７９．５％r e s p e c t i v e l y ．T h e a n a l y s i s r e Ｇs u l t s of o x i d a t i o nc h a r a c t e r i s t i c ss h o wt h a t t h e ig n i t i o nt e m p e r a t u r e ,b u r n o u t t e m p e r a t u r ea n da c t i v a t i o ne n e r g y o fb i o d i e s e l p a r t i c l e s a r e s m a l l e r a n d th eo xi d a t i o nc h a r a c t e r i s t i c p a r a m e t e r so fF ＧTd i e s e l a r e l a r g e r c o m p a r e dw i t h０＃d i e s e l ,i n d i c a t i n g t h a t t h e o r d e r o f o x i d a t i o n f r o me a s y tod i f f i c u l t i sb i o d i e s e l ,０＃d i e s e l a n dF ＧTd i e s e l ．K e y wo r d s :d i e s e l e n g i n e ;p a r t i c l e ;m i c r o Ｇm o r p h o l o g y ;o x i d a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s [编辑:李建新]３６２０１９年１２月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀张宇,等:柴油机燃用不同燃料颗粒微观形貌与氧化特性分析㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀。

碳烟的微观形貌及分析

Hans Journal of Chemical Engineering and Technology 化学工程与技术, 2018, 8(5), 297-300Published Online September 2018 in Hans. /journal/hjcethttps:///10.12677/hjcet.2018.85037Microstructure of Soot and Its AnalyzingFeifei LiChemistry Teaching and Research Office, Department of Basic Courses, Engineering University of CAPF,Xi’an ShaanxiReceived: Aug. 10th, 2018; accepted: Aug. 24th, 2018; published: Aug. 31st, 2018AbstractSoot is the main component of atmospheric fine particles, primarily comes from biomass and fos-sil fuel burning. By the observation of TEM, we analyzed microstructure of cotton straw and saw dust soot and configuration changes, and most of the soot particles are like capsule and sphere. So higher temperature and oxygen level are beneficial to the volatilization of organic carbon and dehy-drogenation reaction, which would make soot diameter smaller; the collision and coagulation of fin-er soot would turn the single particle into chains and nets, so the arrangement would be in order.KeywordsSoot, TEM, Microstructure碳烟的微观形貌及分析李斐斐武警工程大学基础部化学教研室，陕西西安收稿日期：2018年8月10日；录用日期：2018年8月24日；发布日期：2018年8月31日摘要碳烟是大气细颗粒物的主要成分，主要来源于生物质和化石燃料的燃烧。

生物柴油的碳烟形貌及影响因素分析

生物柴油的碳烟形貌及影响因素分析
顾士强;王忠;毛功平;许广举;黄慧龙
【期刊名称】《环境科学与技术》
【年(卷),期】2010(33)3
【摘要】使用热场发射扫描电子显微镜拍摄了5种生物柴油和0号柴油在常温常
压状态下燃烧产生的碳烟照片,分析了碳烟粒子的形貌及影响形貌和生成量的因素。

研究表明,碳烟粒子多呈球状,平均直径在35～75nm之间,粒径分布符合高斯分布,
总体排列呈现链状或者块状;碳烟形貌及生成量与火焰温度、燃料的氧含量、芳香
烃含量、硫含量以及十六烷值等因素有关,与柴油相比,生物柴油燃烧火焰温度高、
含氧量高、芳香烃和硫含量少,十六烷值高,使生物柴油的碳烟粒径普遍较小,整体排列更紧密,粘结程度更强。

【总页数】4页(P127-130)
【关键词】生物柴油;碳烟;电子显微镜
【作者】顾士强;王忠;毛功平;许广举;黄慧龙
【作者单位】江苏大学汽车与交通工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】X784;TK464
【相关文献】
1.丁醇柴油喷雾火焰碳烟颗粒采样与形貌分析 [J], 颜方沁;成晓北;黄荣华;邱亮;黄
胜
2.柴油-生物柴油混合燃烧对碳烟排放的影响 [J], 陈晖;黄豪中;梁源飞;王雪强
3.柴油高压喷雾燃烧火焰碳烟颗粒形貌及其纳观结构分析 [J], 韩笑; 王怡峰; 姜浩; 李铁; 贺鹏飞
4.EGR对不同生物柴油/柴油掺混比下碳烟前驱体形成的影响 [J], 吴旭东; 王忠; 刘帅; 李瑞娜; 瞿磊
5.进气压力对柴油机缸内碳烟颗粒微观形貌的影响 [J], 张荣鑫;范晨阳;吕刚;李亚松;张伟;宋崇林
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常见生物质颗粒燃料的规格参数及性能指标

生物质颗粒燃料的规格参数及性能指标根据外形尺寸，致密生物质颗粒可分成颗粒与压块两类。

颗粒是指压缩而成的圆柱状生物质小段，其最大直径一般是25mm。

压块可以是圆柱形的，也可以是方形的或者其他形状的，其直径应大于25mm，长度不能超过直径的5倍。

生物质颗粒燃料的介绍生物质能源指由植物的光合作用固定于地球上的太阳能，通过生物链转化为地球生物物质形态，经过加工为社会生活提供原料的能源。

生物质颗粒燃料是以木屑、竹屑、树枝等为原料，经过专业机械、特殊工艺，无任何化学添加剂，高压低温压缩成型的颗粒状燃料。

生物质颗粒燃料发热量高，清洁无污染，是替代化石能源的高科技环保产品。

生物质颗粒燃料在燃烧时所释放出的CO2大体上相当于其生长时通过光合作用所吸收的CO2，所以生物质颗粒的温室气体CO2为零排放。

生物质燃料属于可再生能源。

只要有阳光存在，绿色植物的光合作用就不会停止，生物质能源就不会枯竭，温室气体保持动态平衡。

没有任何的环境污染问题。

生物质颗粒燃料的加工程序如下：原料粉碎–原料筛选–烘干–高温压制成型–冷却–包装。

生物质颗粒燃料结合我公司研发的生物锅炉或燃烧器可替代现有煤、油、气、电等化石能源和二次能源，为工业蒸汽锅炉、热水锅炉、室内取暖壁炉等提供系统改造工程。

在现有最节能的前提下，为使用单位节约能源消耗成本30%以上。

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根据原材料不同，目前颗粒产品分为：杉木颗粒、松颗粒和秸杆颗粒。

经过国际权威检测机构SGS公司专业检测，木质颗粒燃料全部产品所有指标均达到欧洲生物质颗粒燃料行业最高标准。

DIN检测结果见表1：深圳市奥格林节能环保技术有限公司2014年7月1日如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！。

乙醇对丁酸甲酯扩散火焰碳烟颗粒形貌演变及微观结构的影响

乙醇对丁酸甲酯扩散火焰碳烟颗粒形貌演变及微观结构的影响刘春鹏;高展;朱磊;黄震【摘要】在层流扩散火焰燃烧器上探究掺混乙醇对生物柴油参比燃料丁酸甲酯火焰中碳烟颗粒形貌和微观结构的影响;在燃料路分别通入28.36 mL/h的纯丁酸甲酯燃料以及27.59 mL/h的乙醇-丁酸甲酯混合燃料,在氧化剂路通入14.8 L/min 的空气形成稳定的层流扩散火焰;利用热泳探针取样(thermophoretic sampling particle diagnostic,TSPD)和总体采样系统从不同高度火焰轴心处对碳烟颗粒样品进行采集;对碳烟颗粒进行透射电子显微镜(transmission electron microscope,TEM)检测和拉曼光谱检测.结果表明:在掺混乙醇可以使火焰中的碳烟颗粒基本粒径减小,抑制了碳烟的表面生长;掺混乙醇使得颗粒物的ID/IG值增大,说明掺混乙醇会使碳烟颗粒结构更加无序化,即石墨化程度更低,更有利于被氧化.【期刊名称】《内燃机与动力装置》【年(卷),期】2018(035)002【总页数】7页(P8-14)【关键词】扩散火焰;丁酸甲酯;乙醇添加;TEM;拉曼光谱【作者】刘春鹏;高展;朱磊;黄震【作者单位】上海交通大学动力机械与工程教育部重点实验室,上海200240;上海交通大学动力机械与工程教育部重点实验室,上海200240;上海交通大学动力机械与工程教育部重点实验室,上海200240;上海交通大学动力机械与工程教育部重点实验室,上海200240【正文语种】中文【中图分类】TK428.9随着科技的发展和文明的进步，能源危机和环境污染是目前亟待解决的两大问题。

大量使用石化燃料会导致诸多问题，例如气候变化。

联合国关于气候变化的呈文中表明，人类排放的CO2对于气候改变有很大的影响，对全世界的生态环境构成损害[1]。

这些CO2排放大部分来自于石化燃料的燃烧。

预计到2020年，全世界的能源消耗将达到180 TW·h/a[2]。

生物质燃烧碳烟的物化特性及生成机理研究

生物质燃烧碳烟的物化特性及生成机理研究吕建燚;石晓斌【摘要】以棉花秸秆和木屑为研究对象,设定不同的燃烧工况,在管式炉中进行燃烧并采集碳烟物质,采用TEM、EDS、GC-MS等检测方法对生物质燃烧过程中生成碳烟的物化特性进行研究,并根据检测结果对碳烟生成机理进行分析和推测.检测及分析结果表明,碳烟颗粒典型形貌有胶囊状、球状、链状、网状等.燃烧工况影响燃烧过程使碳烟颗粒表现出不同的微观形貌.碳烟生长过程中伴随着颗粒的碰撞和凝并,形成形貌复杂的链状或网状颗粒聚团.生物质燃烧中碳烟主要由纤维素热裂解生成,成分包括糠醛类、酚类、醛类、呋喃、烷烃、烯烃等含碳化合物.推测碳烟生成机理为,在生物质燃烧过程中,纤维素发生化学键的断裂与重排,生成CO、CO2和残炭分子碎片等,而残余碳基再通过重整、脱水、碳化、断键等反应生成各种醛类、酮类等产物,醛类、酮类化合物之间通过缩聚、环化反应生成苯环结构,再进一步转化为苯酚、甲苯等化合物.【期刊名称】《燃料化学学报》【年(卷),期】2013(041)010【总页数】7页(P1184-1190)【关键词】生物质燃烧;碳烟;物化特性;生成机理【作者】吕建燚;石晓斌【作者单位】华北电力大学环境科学与工程学院,河北保定071003;华北电力大学环境科学与工程学院,河北保定071003【正文语种】中文【中图分类】TK16;X513碳质颗粒物是大气细颗粒物的重要组成部分，主要来源于化石燃料和生物质燃料在燃烧过程中由于不完全燃烧而排放出来的碳烟［1］。

碳烟除了降低能源利用率之外，最主要的就是其不良的环境效应［2～5］。

尽管研究者对碳烟作了很多的研究，但对燃料燃烧过程中碳烟生成的环节却知之甚少，此过程表现出的大致特征为，碳烟颗粒首先是由燃料在热化学处理过程中断裂生成的脂肪族、芳香族小分子物质通过结合反应、加成反应等化学反应生成分子量较大的多环芳烃，多环芳烃气态前驱体在凯尔文效应下转变为粒径为1.0～2.0 nm的核态粒子，初生碳烟颗粒形成后通过与乙炔、多环芳烃及其一些自由基等的气相物质反应而进一步生长，在碳烟颗粒质量生长过程中，颗粒物质相互碰撞而进行凝并，进一步增加了颗粒物的尺寸并减少了其数量。

钙盐清净剂对生物质燃油碳烟的分散性影响

钙盐清净剂对生物质燃油碳烟的分散性影响刘天霞;宋汝鸿;刘一鸣;徐玉福;胡献国【摘要】Soot dispersity is one of the main functions of the detergent. It was investigated the influence of the three kinds of calcium salt detergents on the dispersity of the biofuel soot (BS) in liquid paraffin (LP, simulant of base stock) by means of viscosity, spot experiment, sedimentation and particle size distribution simulation method. The calcium salt detergent included higher total base number synthesis calcium sulfonate T106, alkyl calcium salicylate T109 and higher total base number sulfuration calcium alkylphenol T115B. The disperse mechanisms of calcium salt detergent to BS were investigated by means of X-ray photoelectron spectroscopy and Fourier transform infrared spectrometer. The results showed that the dispersed systems with high concentration of BS presented obvious phenomenon of shear thinning, which was similar to that of non-Newtonian fluid. Adding T109 to the LP contaminated with BS, the disperse system showed the minimal dynamic viscosity, the maximum sludge dispersion threshold, the largest drop ratio of supernatant liquid height, the minimum aggregate particle size range and the average particle size in n-heptane. T109 was the excellent additive to disperse BS in LP. The mechanisms analysis showed that the O-containing polar groups (such as carboxyl or hydroxyl) on the surface of BS were liable to adsorb calcium salt detergent through hydrogen bond or acid-base function. At the same time, the lipophilicity of non-polar chain alkane group of calciumsalt detergent formed steric hindrance in the oil and impeded BS particle aggregation. Consequently, the calcium salt detergent can disperse the BS particle in the oil.%碳烟分散性是清净剂的主要功能之一，采用黏度法、斑点实验法、沉降法及粒径分布法4种模拟实验考察3种钙盐清净剂（高碱值合成磺酸钙 T106、烷基水杨酸钙 T109、高碱值硫化烷基酚钙 T115B）对生物质燃油碳烟（BS）在液体石蜡（LP，基础油模拟物）中分散性能的影响，并借助 X 射线光电子能谱仪和傅里叶变换红外光谱仪分析钙盐清净剂对 BS 的分散机理。

常见生物质颗粒燃料的规格参数及性能指标

生物质颗粒燃料的规格参数及性能指标根据外形尺寸，致密生物质颗粒可分成颗粒与压块两类。

颗粒是指压缩而成的圆柱状生物质小段，其最大直径一般是25mm。

压块可以是圆柱形的，也可以是方形的或者其他形状的，其直径应大于25mm，长度不能超过直径的5倍。

根据瑞典的标准，生物质颗粒被分成3级，其中第1级最好。

生物质颗粒燃料是以木屑、竹屑、树枝等为原料，经过专业机械、特殊工艺，无任何化学添加剂，高压低温压缩成型的颗粒状燃料。

生物质颗粒燃料发热量高，清洁无污染，是替代化石能源的高科技环保产品。

生物质颗粒燃料在燃烧时所释放出的CO2大体上相当于其生长时通过光合作用所吸收的CO2，所以生物质颗粒的温室气体CO2为零排放。

生物质燃料属于可再生能源。

只要有阳光存在，绿色植物的光合作用就不会停止，生物质能源就不会枯竭，温室气体保持动态平衡。

没有任何的环境污染问题。

生物质颗粒燃料的加工程序如下：原料粉碎–原料筛选–烘干–高温压制成型–冷却–包装。

在现有最节能的前提下，为使用单位节约能源消耗成本30%以上。

根据原材料不同，目前颗粒产品分为：杉木颗粒、松颗粒和秸杆颗粒。

经过国际权威检测机构SGS公司专业检测，木质颗粒燃料全部产品所有指标均达2014年7月1日。

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生物质燃油碳烟颗粒的形貌、结构与组分表征张斌;胡恩柱;刘天霞;胡献国【摘要】通过微乳化工艺分别把不同含量的精制生物质裂解油与柴油进行混合(micro-emulsified biomass fuel, MEBF)，研究了该类燃油碳烟颗粒的形貌与结构，并对其组分进行了表征。

结果表明：该类燃油碳烟的一次颗粒形貌均为球形，而且一次颗粒之间互相连接构成链状团聚物。

同时，精制生物质裂解油含量为20%（质量）（BS20）的混合油碳烟颗粒的平均粒径最小，约为32 nm，其他含量混合油碳烟颗粒的平均粒径均在38 nm左右。

BS30石墨化程度高于其余碳烟，且BS20颗粒表面C O和C—O—C基团含量较高，可能归因于混合油燃烧过程中复杂含氧组分的氧化程度不同。

%Emulsified biomass fuels were prepared via micro-emulsified technology. The morphology, structure and composition of soot particles formed from combusting three kinds of micro-emulsified biomass fuel (MEBF) BS10, BS20 and BS30 in which the content of refined biomass oil were 10%(mass), 20%(mass) and 30%(mass) respectively were characterized using a series of surface analysis tools, and compared with diesel soot particles (DS). The results showed that the morphology of primary soot particles for all three kinds MEBF is spherical and their aggregates are all chain-likes. The average primary particle diameter is smaller for BS20 (32 nm) than for DS (38 nm), BS10 (39 nm) and BS30 (37 nm), while the graphitization degree of soot particles is higher for BS30 than for DS, BS10 and BS20. Besides, the contents of C O and C—O—C functional groups on the surfaces of BS20 particles are higher than thoseof others. These phenomena possibly were ascribed to the variances ofoxidization degree of fuels which involved different oxygen-rich components.【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】8页(P441-448)【关键词】生物质燃油;碳烟颗粒;显微结构;表面;组分【作者】张斌;胡恩柱;刘天霞;胡献国【作者单位】合肥工业大学化学与化工学院，安徽合肥 230009;合肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽合肥 230009;合肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽合肥 230009;合肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽合肥 230009【正文语种】中文【中图分类】TQ038.7引言面对能源和环境的双重压力，科学家们纷纷投入到新能源燃料的研究当中[1-5]。

生物质燃油作为清洁可再生能源，是化石燃料替代品之一。

快速热裂解获取的生物质原油因其含水量高、酸值大和热值低等缺陷，不能直接用于柴油机中，需经物理化学改性方可应用于柴油机当中[3-5]。

其中，微乳化生物质燃料是目前生物质原油应用于柴油机中最有效的方法之一。

众所周知，发动机碳烟是发动机工作当中不可避免的产物，绝大部分以尾气的形式排出；一小部分进入润滑系统中，引起润滑油变质，加剧摩擦部件的磨损。

发动机碳烟颗粒形貌、组分和结构与发动机中积炭、润滑油功效的发挥以及尾气排放特性存在着一定关联性。

为此，国内外已经开展了大量的研究。

Park等[6]考察了柴油机尾气中碳烟颗粒的团聚物，并测得其一次颗粒的平均直径约为 31.0 nm。

Clague等[7]指出尾气碳烟颗粒与发动机内部碳烟颗粒在化学成分、表面官能团和表面吸附的润滑油组分上有着明显差别。

但是，两者的初级粒子形貌有极高的相似性。

迄今为止，对于混合燃料碳烟的研究相对较少，尤其是对生物质裂解燃油制备的微乳化燃油碳烟颗粒的形貌、组分和结构的研究甚少。

本课题组已对 5%（质量）乳化生物质燃油碳烟的形貌、结构、组分及其摩擦学行为做了深入的研究[8-11]。

发现生物质燃油颗粒表面存在着C—OH，且生物质燃油碳烟表面酸碱位点明显多于发动机碳烟模拟物炭黑(R660)。

生物质燃料碳烟颗粒表面酸碱位点和官能团 C—OH易于吸附于摩擦副表面，参与润滑膜形成。

本文采用减压蒸馏的方法获取生物质裂解原油中轻质组分，采用微乳化的方法与市售0#柴油进行混合，配制出3种微乳化生物质燃油（其中精制生物质裂解油的质量分数分别为 10%、20%和30%）。

所得微乳化生物质燃油的理化性质几乎接近于0#柴油[12]。

微乳化油中精制生物质裂解油的配比上限为 30%（质量），主要考虑在尽量不影响燃烧效率的情况下，最大限度地掺混精制生物质裂解原油，以达到节约柴油的目的。

该研究不仅为微乳化精制生物质燃油在发动机中的应用做好辅垫，而且也为充分理解生物质燃油碳烟颗粒在润滑油中的摩擦学行为以及生物质燃油的尾气控制提供了理论指导，同时也为探究碳烟功能化转变提供了基础数据支撑。

1 实验部分1.1 实验原料及仪器生物质裂解原油（安徽省生物质洁净能源重点实验室提供），Span-80（AR，上海申宇医药化工有限公司），Tween-80（AR，无锡市展望化工试剂有限公司），庚烷（AR，国药集团化学试剂有限公司），0#柴油(市售，中国石化)。

高剪切实验室乳化机（SG400型，上海尚贵流体设备有限公司），电子天平（FA2104B，精度为0.1 mg），数显恒温水浴锅（HH-S2，金坛市金南仪器制造有限公司）。

1.2 乳化生物质燃油碳烟的制备采用实验室自搭建简易减压蒸馏装置进行精制生物质原油轻质组分的收集，工艺参数为：温度控制在78℃，压力为−0.1 MPa。

按照文献[12-13]中的方法，制备不同含量的微乳化精制生物质燃油。

乳化工艺参数为：温度65℃，搅拌速度 1500 r·min−1，时间为 60 min。

表1 油样物化参数Table 1 Physical and chemical properties of oil samples① RBO—refined biomass oil.Items 0# diesel 10%(mass)MEBF 20%(mass)MEBF 30%(mass)MEBF RBO① Test methods ash content/%(mass)copper corrosion(100℃,3 h)/grade water content/%(vol)acid number/mg KOH·g−1 mechanical impurity/%(mass)kinematic viscosity(40℃)/mm2·s−1 condensation point/℃density(20℃)/kg·m−3 closed-cup flashpoint/℃sulphur content/%(mass)calorific value/MJ·kg−1 0.022 1 trace0.12—2.58−6 737.8 55 0.05 42.18 0.016 1 trace 2.21 1.73 3.33−5 775.0 45 0.171 41.69 0.012 1 trace 2.68 1.78 3.91−5 818.5 48 0.372 39.50 0.01 2 trace 2.87 1.82 4.06−2 825.2 50 0.390 35.20 0.004 3 2.74 12.36 3.24 5.82−5 862.6 35 0.512 19.14 GB/T 508 GB/T 5096 GB/T 260 GB/T 258 GB/T 511 GB/T 265 GB/T 510 GB/T 1885 GB/T 261 GB/T 380 GB/T 384各种微乳化生物质燃油的基本理化性能如表1所示。

可以看出：微乳化生物质燃油的理化性质较精制生物质裂解油的多项性能均有提高，尤其是酸值、水分及热值均有明显改善，微乳化油基本物性已经与柴油相接近，但酸值、机械杂质和硫含量偏高。

取一定量0#柴油倒入空的酒精灯中，将酒精灯放在铁架台上，点燃酒精灯，燃烧1 h，待酒精灯不再燃烧灯芯后，在铁架台较高处夹一块表面洁净的玻璃板，使玻璃板中心位于火焰正上方约10 cm高度处，燃烧2 h后，用药勺将玻璃板上沉积的碳烟刮下，放入真空干燥箱中120℃烘干3 h，取出烘干后的碳烟，置于玛瑙碾钵中，碾磨成均匀粉末，制得0#柴油碳烟(DS)。

把3种不同的微乳化精制生物质燃油倒入空的酒精灯中，以同样方法分别制得BS10，BS20，BS30。

1.3 分析方法利用场发射扫描电子显微镜(FETEM，SU8020，日本日立)观察生物质燃油碳烟颗粒形貌。

通过全自动比表面积和孔径分析仪(TRISTAR Ⅱ 3020-M，美国Micromeritics)了解BET比表面积信息。

场发射透射电子显微镜(HRTEM，JEM-2100F，日本电子公司)观测碳烟一次颗粒形貌及其结构，随机选取50个颗粒测出其直径大小，求其平均值即为一次颗粒平均直径。

利用拉曼光谱(Raman，Evolution，HORIBA JOBIN YVON)对碳烟颗粒结构做进一步探究，分析碳烟颗粒的石墨化程度。

另外利用X射线衍射仪(XRD，D/MAX2500V，Rigaku)分析碳烟颗粒中存在的主要物相。

使用元素分析仪(Vario EL c，德国elementar)定量分析碳烟颗粒中各种元素。

傅里叶红外光谱仪(FTIR，Nicolet6700，Thermo Nicolet)结合X射线光电子能谱仪(XPS，ESCALAB250，Thermo)分析碳烟颗粒表面存在的官能团、元素原子含量以及元素化合价态。