地沟油生物柴油碳烟微粒排放及肺沉积表面积研究
《以地沟油为原料实验室制取生物柴油问题研究》
《以地沟油为原料实验室制取生物柴油问题研究》课堂要点：（1）物质分离方法及主要仪器的使用注意点（2）从文字、数据表、图形等获取信息解决问题的能力练习1：生物柴油完全燃烧只生成二氧化碳和水，燃烧性能与柴油基本一致，不用更换发动机。
根据莫菲的叙述和你的分析，写出制取生物柴油的主要原料；并写出地沟油转化为生物柴油的化学方程式；（高级脂肪酸烃基用R1、R2、R3表示）练习2：我们已学过哪些物质具有漂白性，漂白原理具有怎样的不同？练习3：为对比6%双氧水与饱和氯水对地沟油的脱色效果，某同学了做了以下比对实验，请在空格处填上正确数据表1方法，先把地沟油冷冻成固体，然后用滤纸包裹，放入如图装置进行提取。
另一个同学提出直接浸泡在提取溶剂中更方便，你认为这个装置有什么优点？还有同学提出，这种方法虽然省了一步过滤操作，但也增加了另种分离方法，这种分离方法是什么？所需玻璃仪器仪器有哪些？练习5常用食用油的脂肪酸组成与熔点数据表3从表3可知，常用食用油没有固定熔点，为什么？你能从表中的相关组成数据得出食用油间熔点高低与组成有怎样的规律？表2：反应体系中四种有机物的沸点、密度、溶解性练习6：(1)从图可知，醇油的最佳物质的量之比为多少？若取100mL 地沟油，约需多少体积的甲醇？(根据表2计算)(2)此反应最佳温度为多少,并说明理由;此反应为放热还是吸热反应，说明你的推测理由。
练习7：常温下低级醇在油脂中只具有一定的溶解度，却能与水以任意比相溶。
用地沟油制取得到的粗制生物柴油须经分离除杂才能使用，尤其是甲醇杂质的存在，会对柴油机产生较大的腐蚀。
研究小组制备生物柴油的路线图如下：（1）操作1的分离方法为，若分离操作不能顺利进行，而仪器完好，则操作的失误可能为: ; （2）操作2的分离方法为，必须用到的玻璃仪器;（3）对粗产品1加水清洗的作用是什么，（4）有机物A的结构简式为，写出其与氢氧化铜悬浊液反应的化学方程式（5）为什么说生物柴油中存在甲醇，在使用中会对柴油机内部构件（含铜、锰、铁等成分）产生腐蚀，根据我们所学的知识，用化学方程式和必要的文字进行说明（6）在最后的干燥过程中，你认为用碱石灰合适吗？为什么？练习8：生物柴油对比于柴油而作为能源应用，从环境角度分析它有哪此优点，请说出其中两点。
地沟油及动植物油脂加工生物柴油可研报告讲解
地沟油加工生物柴油技术可行性报告一、什么是生物柴油？顾名思义，所谓生物柴油就是以生物质为资源的一种柴油，具体地说，它以动物、植物油脂等天然原料为基础与有关化工原料复合加工而成的新型能源。
颜色与柴油一样清亮透明。
生物柴油含碳量18与柴油（16－18）基本一致，在酯化后，分子量约280左右，与柴油220接近，根据相似相溶的原理，它与柴油相溶性极佳。
二、生物柴油原料来源主要来源是植物油脂和动物油脂1．植物油脂植物油脂占油脂总量的70%，是生物柴油最为主要的原料油。
植物油脂又可以分为草本植物油和木本植物油。
草本植物油脂以油料作物油为主，从“九五”期间开始，我国油料作物生产得到快速发展，油籽年总产从1996年的4144.5万吨增加到4775.0万吨（未含芝麻等小油料），平均年增长率为3.5%左右。
大豆、油菜、花生三大作物是油料总产增长的主要来源，其中大豆平均占油籽总产的32.74%，油菜占21.69%，花生占25.79%。
我国油料年均种植面积达到约3.7亿亩，仅次于禾谷类粮食作物的种植面积。
这是生物柴油基本来源。
另外，我们还拟采用国外进口椰子油和棕榈油。
关于文光果油文光果在我国主要适宜生长在黄河以北地区。
文光果油作为一种植物油脂是加工生物柴油的优质原料。
2．动物油脂动物油脂主要是指牛脂、羊脂、猪脂、黄油，其产量占油脂总量的30%，是仅次于大豆油的第二大重要油脂资源。
3．废弃食用油脂废弃食用油脂即餐饮饭店和食品加工企业在生产、经营过程中产生的不能再食用的动、植物油脂。
据有关资料统计，目前我国每年产生的废弃食用油脂达食用油脂总量的8%以上，在100万吨左右。
北京市泔水油、地沟油源大约有五六万个。
麦当劳、肯德基等快餐店的剩油，烤鸭烧鸡产生的废油，剩饭残渣泔水油，餐饮企业下水道中隔油池里撇出来的地沟油等，全年合计大约几十万吨左右。
三、生物柴油生物柴油指标（参照国标柴油），主要技术指标如下：序号指标名称单位指标值特级1 色度号≤12 硫含量%(m/m) ≤0.053 酸值MgKOH/10 ≤455 凝点≤0，－56 闪点（闭口）℃≤707 10％蒸余物残碳％（m/m）≤0.58 铜片腐蚀级≤19 水分%(m/m) 痕迹10 机械杂质无11 十六烷值≥45四、生物柴油的优点1、柴油的关键指标十六烷值较高，大于45（石化柴油为45），抗爆性能优于石化柴油。
燃用生物柴油对采用CRPT技术的柴油机微粒粒子数浓度和PAHs排放的影响
ｗａｓ ｊｕｓｔ ｒｅｖｅｒｓｅｄ ｔｏ ｎｕｃｌｅａｒ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ. Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｔｏｔａｌ ｍａｓｓ ｄｅｃｌｉｎｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ ａｇｇｒｅｇａｔｅｄ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｗａｓ ９７ ０４％ ａｎｄ ｔｈｅ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｎｕｍｂｅｒ
第 ３１ 卷 第 ２ 期
环 境 科 学 研 究
２０１８ 年 ２ 月
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ
Ｖｏｌ.３１ꎬＮｏ.２
Ｆｅｂ.ꎬ２０１８
郑伟ꎬ于仙.燃用生物柴油对采用 ＣＲＰＴ 技术的柴油机微粒粒子数浓度和 ＰＡＨｓ 排放的影响[ Ｊ] .环境科学研究ꎬ２０１８ꎬ３１(２) :３９７￣４０８.
ｐｏｌｙｃｙｃｌｉｃ ａｒｏｍａｔｉｃ ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ.
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ: ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｔｒａｐ ( ＣＲＰＴ) ꎻ ｂｉｏｄｉｅｓｅｌꎻ ｎｕｃｌｅａｒ ｐａｒｔｉｃｌｅｓꎻ ａｇｇｒｅｇａｔｅｄ ｐａｒｔｉｃｌｅｓꎻ ｐｏｌｙｃｙｃｌｉｃ ａｒｏｍａｔｉｃ
Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｏｆ Ｄｉｅｓｅｌ Ｕｓｉｎｇ Ｂｉｏｄｉｅｓｅｌ ａｎｄ ｔｈｅ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ
ＲｅｇｅｎｅｒΒιβλιοθήκη ｔｉｏｎ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｔｒａｐｓ Ｓｙｓｔｅｍ
ＺＨＥＮＧ Ｗｅｉꎬ ＹＵ Ｘｉａｎ
地沟油制取生物柴油的效益分析
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２）酯交换反应的工艺流程 地沟油是腐败程度相当高的餐饮业废油脂，其成分比较复杂，由多种动植物油脂组成， 而且含有大量固体颗粒、胶体和水分等杂质，其中的游离脂肪酸的量更是严重超标。这些杂 质会对酯交换反应产生一定的影响，因此在酯交换反应前必须进行预处理，要经过除杂、水 化脱胶、除水等工艺。经预处理后的地沟油可用于酯交换反应。
法Ｉ卜７１。在化学法中，碱催化法工艺相对成剿８￣ｕ】，而酸催化法国内研究很少。据一些文献报
道，地沟油中含有较多的杂质和游离脂肪酸，当甘三酯中含有的水和游离脂肪酸量较多时， 更适合用酸性催化剂１１２￣”１。在我国，由于动植物油脂主要用途是食用，市场价格较高，因 此，目前还不具备赢接使用动物或植物油脂为原料进行生物柴油：’ｌ业化生产的可能。地沟油 是城市餐饮业废弃的由多种植物和动物油脂组成的混合物，我国每年大约有几百万吨的地沟 油白白浪费掉，对环境造成严重污染。因此，研究从地沟油制取生物柴油，则是变废为宝、 利国利民，节约能源和减少环境污染的有效途径。但是，由于地沟油是由多种植物和动物油 脂组成的混合物，并经过长时间的高温使用，其组成成分不同于普通的动物或植物油脂，用
出来，在进行工业化投产时，选用此方法会获得良好的收益。
５．结论
从以上分析可以看出，用酸作催化剂从地沟油制取的生物柴油不但工艺简单、产率高、 而且成本优于碱催化法。尤其是酸催化甲醇制取的生物柴油在产率方面要优于其他方法，而 且其主要物性达到美国生物柴油的标准，其成本核算中利润也是最高的。综上分析，可以得 出以下结论： １）无论酸作催化剂还是碱作催化剂，其反应原理均是酯交换反应，且预处理工艺相同。 但由于碱催化地沟油时需要进行预酯化，因而它的工艺比用酸催化复杂； ２）用酸作催化剂其产率要高于碱催化； ３）从生物柴油的物性、成本和利润等因素综合考虑，选用酸催化甲醇更适合从地沟油 制取生物柴油。 参考文献
柴油机燃用生物柴油排放颗粒物的微观特征研究现状及展望
2024（1）总第1494期技术探讨与推广柴油机燃用生物柴油排放颗粒物的微观特征研究现状及展望杨通云1，2刘学渊1，21.西南林业大学；2.云南省高原山区机动车环保与安全重点实验室摘要：柴油车辆排放的废气污染物是空气污染的重要组成部分。
近年来，柴油机颗粒物排放法规不断严格，而生物柴油因其对环境友好、可广泛获得和可再生性受到了极大关注，对缓解柴油发动机的能源危机和污染物排放也具有重要意义。
柴油机使用生物柴油燃料改变了燃烧过程，从而影响颗粒物的理化性质，最后影响颗粒物的氧化反应活性。
本文综述了生物柴油对碳烟颗粒形态、纳米结构和氧化反应性的影响。
在此基础上，讨论了颗粒物微观特性与颗粒氧化反应性之间的关系。
最后，总结了本文的研究结果，并对今后的研究工作提出了展望。
关键词：柴油机；生物柴油；颗粒物；微观形貌；纳米结构；氧化活性引言内燃机由于其高效、易用等优点，在交通运输领域中占据了重要地位。
然而，它们向大气中排放的大量气体和颗粒物（PM），造成全球空气污染严重，并影响整个社会的生态系统、人类健康和经济发展。
由于工业化、城市化、交通运输的蓬勃发展，空气污染对社会生活发起了严重挑战。
近年来，研究学者对使用生物柴油燃料代替柴油越来越感兴趣，并试图研究它们是否可以抑制发动机排出的污染排放物[1]。
研究发现，生物柴油的应用可以大幅减少PM以及一氧化碳（CO）和碳氢化合物（HC）排放，生物燃料已被证明是柴油机使用的巨大替代品。
在现代柴油车辆发动机中，大多数颗粒团聚物在柴油颗粒过滤器（DPF）中被捕获，并且由于它们的高氧化反应性被氧化。
颗粒氧化反应性取决于颗粒的物理化学性质，包括微观形态和内部纳米结构等，这些性质将随着所使用的燃料和发动机操作条件而改变。
本文对生物柴油燃料产生的碳烟颗粒的微观特性和氧化反应活性进行了分析和总结，并对今后的研究工作进行了展望。
一、柴油机燃用生物柴油的特性生物柴油生产燃料的便利性和较低的成本促进其发展和商业用途。
生物柴油发动机颗粒排放物粒径及其分布试验研究
生物柴油发动机颗粒排放物粒径及其分布试验研究陆小明;葛蕴珊;韩秀坤;吴思进;朱荣福;何超【期刊名称】《环境科学》【年(卷),期】2007(28)4【摘要】为获取燃用不同比例生物柴油的发动机排放颗粒物粒径及其分布特性，对1台增压直喷式车用柴油机进行了台架测试．用80L／min定量泵和装有直径90mm的玻纤滤膜采样器在排气管内采样10min，用激光粒度仪测量与分析颗粒粒径和分布．结果表明，随着发动机转速提高，排放颗粒粒径变小且分布更集中．干法众数对应的粒径级较大（约10～12μm）R较集中，湿法众数的较小（约4～10μm）且分散．用干法分析，发动机低速时，B100的Sauter平均直径d32最大，纯柴油最小，而B20的结果介于二者之间．而高速时B20的粒径最大，纯柴油次之，B100最小．中数粒径d（0．5）的结果也反映这一趋势．用湿法分析。
除了2000r／min点外，B20的d32最大，B100次之，柴油最小．湿法众数比干法分散，因而d32也较大．【总页数】5页(P701-705)【关键词】柴油机;生物柴油;颗粒物排放;粒径;分布【作者】陆小明;葛蕴珊;韩秀坤;吴思进;朱荣福;何超【作者单位】北京理工大学机械与车辆工程学院【正文语种】中文【中图分类】X382.1【相关文献】1.柴油机燃用添加DTBP的生物柴油时排放颗粒粒径分布的研究 [J], 李铭迪;王忠;许广举;赵洋;刘帅;李瑞娜;李立琳2.发动机燃用生物柴油稳态工况颗粒粒径分布 [J], 楼狄明;胡炜;谭丕强;胡志远;李博3.柴油机和LNG发动机排放颗粒物粒径分布特性研究 [J], 刘志华;葛蕴珊;丁焰;何超;谭建伟4.甲醇-调合生物柴油燃烧及排放微粒粒径分布特性试验 [J], 杜家益;李俊;张登攀;赵小明;吴培振;袁银男5.碘值对生物柴油燃烧颗粒物粒径分布和碳质组分的影响 [J], 杜家益;杨启航;张登攀;王益凡;蒋胜;袁银男因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
生物柴油氧化前后成分分析的研究
生物柴油氧化前后成分分析的研究李法社;倪梓皓;杜威;包桂蓉;王华;李明;苏成帅【摘要】分别以地沟油、橡胶籽油和小桐子油为原料制备生物柴油,测定了3种生物柴油的氧化稳定性,并采用傅里叶红外光谱及GC-MS分析氧化前后此3种生物柴油的成分。
结果表明,地沟油生物柴油、橡胶籽油生物柴油和小桐子生物柴油的氧化诱导时间分别为1.61、0.81、1.05 h,远不能达到我国生物柴油国家标准的6h；生物柴油主要成分是脂肪酸甲酯,氧化后脂肪酸甲酯中C—C—H基团基本消失；地沟油生物柴油、橡胶籽油生物柴油和小桐子生物柴油主要由棕榈酸甲酯、亚油酸甲酯、油酸甲酯及硬脂酸甲酯组成,氧化前3种生物柴油中此4种脂肪酸甲酯总含量分别为93.07%、95.82%和97.68%,氧化后分别降为77.23%、84.51%和63.66%。
氧化后生物柴油成分十分复杂,含有不同的醛、酸、酮、醇及小分子的酯等物质,且亚油酸甲酯的含量大大降低,证实了生物柴油氧化主要是含有不饱和双键或三键的脂肪酸甲酯的氧化。
%Biodiesels were prepared from swill-cooked dirty oil, rubber seed oil and Jatropha curcasl L. oil respectively, then their oxidative stabilities were detected,and the compositions of the biodiesels before and after oxidation were analyzed by FTIR and GC-MS. The results showed that the oxidative induction periods of swill-cooked dirty oil biodiesel, rubber seed oil biodiesel and Jatropha curcasl L. oil biodiesel were 1. 61 h, 0. 81 h and 1. 05 h, respectively, which could not reach 6 h of the national standard of biodiesel;the major component of biodiesel was fatty acid methyl ester, and the C—C—H group in fatty acid methyl ester disappeared after oxidation;the main fatty acid methyl esters in the three kinds of biodie-sels were methyl palmitate, methyl linoleate, methyl oleateand methyl stearate, and the total contents of fatty acid methyl esters in the three kinds of biodiesels after oxidation declined from 93. 07%,95. 82%, 97. 68% to 77. 23%,84. 51%,63. 66%;the composition of oxidated biodiesel was very complex containing different aldehydes, acids, ketones, alcohols and small molecular esters, and the content of methyl linole-ate reduced greatly,which demonstrated that the oxidation of biodiesel was mainly the oxidation of unsatu-rated fatty acid methyl esters with double bonds or triple bonds.【期刊名称】《中国油脂》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】5页(P64-68)【关键词】生物柴油;脂肪酸甲酯;氧化;成分组成【作者】李法社;倪梓皓;杜威;包桂蓉;王华;李明;苏成帅【作者单位】省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室，昆明650093; 昆明理工大学冶金与能源工程学院，昆明650093;省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室，昆明650093;昆明理工大学冶金与能源工程学院，昆明650093;省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室，昆明650093; 昆明理工大学冶金与能源工程学院，昆明650093;省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室，昆明650093;昆明理工大学津桥学院，昆明650106;省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室，昆明650093【正文语种】中文【中图分类】TQ645;TK63生物柴油是新型绿色可再生、环保、可替代石化柴油的清洁液体生物燃料，主要成分是含有饱和与不饱和键的长链脂肪酸的单烷基酯，其中含碳碳双键或三键的不饱和脂肪酸甲酯含量超过一半。
甲醇钠催化地沟油制备生物柴油研究_赵华-时间短,危险化学品
科研开发化工科技，２０１１，１９（６）：１９～２２ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ收稿日期：２０１１－０８－０２作者简介：赵 华（１９７３－），女，辽宁抚顺人，硕士，辽宁石油化工大学讲师，主要从事石油化学品的研制与开发。
＊基金项目：辽宁博士启动基金资助项目（２００８１１０４）。
甲醇钠催化地沟油制备生物柴油研究＊赵 华，李会鹏（辽宁石油化工大学石油化工学院，辽宁抚顺１１３００１）摘 要：以浓硫酸为催化剂，高酸值地沟油与甲醇酯化反应降酸的最优工艺条件为：ｎ（甲醇）∶ｎ（地沟油）＝９∶１，ｍ（浓硫酸）∶ｍ（地沟油）＝１．１％，反应温度６０℃，反应时间５ｈ。
制备生物柴油的最优工艺条件为：以甲醇钠为催化剂，反应时间２ｈ，反应温度６５℃，ｎ（甲醇）∶ｎ（地沟油）＝７∶１，ｍ（甲醇钠）∶ｍ（地沟油）＝０．８％。
制备的生物柴油达到ＡＳＴＭ标准，具有成本低、工艺简单等特点。
关键词：地沟油；甲醇钠；生物柴油；酯化反应中图分类号：ＴＳ ２２９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０５１１（２０１１）０６－００１９－０４ 随着日益严重的全球性能源短缺与环境恶化，控制汽车尾气排放，保护人类赖以生存的自然环境成为目前人类急需解决的问题［１］。
世界各国的能源研究人员从环境保护和资源战略的角度出发，积极探索发展替代燃料及可再生能源，生物柴油就是其中一种。
生物柴油作为优质的柴油代用品［２］，属环境友好型绿色燃料［３］，具有深远的经济效益与社会效益。
生物柴油产业在我国具有巨大的发展潜力，并将对保障石油安全、保护生态环境、减少温室效应［４］、促进农业和制造业发展、提高农民收入，产生相当重要的积极作用。
以高酸值地沟油为原料，经过脱酸处理后，制备生物柴油，研究剂油比、温度、时间、催化剂用量对产率的影响，并进行理化性质测定。
１ 实验部分１．１ 原材料和主要仪器地沟油：酸值（ＫＯＨ）６３．００ｍｇ／ｇ，沈阳某工厂；甲醇：分析纯，上海振兴化工厂；硫酸：分析纯，沈阳化学试剂厂；白土，工业级，抚顺石油二厂。
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第17卷第6期2017年2月1671 — 1815(2017)06-0061-06科学技术与工程Science Technology and EngineeringVol. 17 No. 6 Feb. 2017©2017 Sci. Tech. Engrg.地沟油生物柴油碳烟微粒排放及肺沉积表面积研究张子阳1郑安文1向立明2(武汉科技大学汽车与交通工程学院1,武汉430081;湖北文理学院机械与汽车工程学院2,襄阳441053)摘要在柴油机上分别燃烧纯地沟油生物柴油和纯石化柴油，在每一负荷工况下运用频粒物测试系统NanoMet3研究碳烟 微粒的排放及肺沉积表面积。
结果表明：各工况下，地沟油生物柴油碳烟微粒数量浓度及质量浓度均小于石化柴油。
小负荷 时，两种燃料的差距不大；大负荷时，地沟油生物柴油碳烟微粒数量浓度及质量浓度远小于石化柴油；但增幅高于石化柴油。
地沟油生物柴油碳烟微粒的平均粒径比石化柴油小，其肺沉积表面积小于石化柴油，对人体的危害值低于石化柴油。
碳烟微 粒肺沉积表面积受到平均粒径和数量浓度的共同作用，其增幅与数量浓度的增幅呈现出相同的变化趋势。
关键词地沟油生物柴油 碳烟微粒 排放特性 肺沉积表面积中图法分类号TK421.5; 文献标志码B随着汽车越来越多地走入寻常百姓家，不仅消耗 了有限的化石然料，而且造成了严重的环境污染。
众 所周知，柴油机排放的颗粒物不仅是大气污染物的重 要来源，而且会对人的身心健康造成极大的伤害。
颗 粒物携带大量的病毒、细菌、有毒重金属、有机污染物，进入人体呼吸系统后会诱发多种疾病[1’2]。
近年来，中国多次爆发大面积的雾霾事件，引起了社会的高度关 注。
雾霾的主要成分是细微颗粒物，这些细微颗粒物 能直接进入人体的呼吸道和肺叶，长期积淀会引起急 性鼻炎和急性支气管炎等病症，甚至诱发肺癌;此外雾 霾极易引发交通事故，影响人类的生活环境[3]〇为了更有效地控制柴油机的排气颗粒物，近年 来，生物柴油作为石化柴油的替代燃料，以其优越的 环保性和可再生性受到国内外学者的广泛关注[1]。
生物柴油是以油料作物、动植物油脂、餐饮废油等生 物质资源为原料，通过酯交换反应制成的一种柴油。
生物柴油与石化柴油相比，其含硫量极低，芳香烃含 量少，十六烷值高，分子中含氧量高，有助于燃烧[2]。
2016年8月23日收到“汽车零部件技术湖北省协同创新中心”和“汽车节能技术湖北省协同创新中心（培育）”研究平台资助项目、湖北省教育厅科学技术研究项目重点项目（D2*******)资助 第一作者简介:张子阳（1992—），女，硕士研究生。
研究方向：汽车 新能源与排放控制。
E-mail :4〇554l432@qq. com。
引用格式:张子阳，郑安文，向立明.地沟油生物柴油碳烟微粒排放 及肺沉积表面积研究[J] •科学技术与工程，2017, 17(6) : 61-66 Zhang Ziyang, Zheng Anwen,Xiang Liming. Study on the characteristics of soot particle emissions and lung deposited surface area from the waste cooking oil biodiesel [ J]. Science Technology and Engineering, 2017 , 17(6) ：61—66以地沟油为原料制备生物柴油，不仅可以防止地沟油 返回餐桌，危害人体健康，而且避免了地沟油流入水 体，污染生态环境，使地沟油脱胎换骨，变废为宝[4]。
国内外学者针对生物柴油颗粒物的理化特性进 行了大量台架试验和实际道路运行工况试验[5_8]，但对于其影响人体健康的重要指标一肺沉积表面 积的试验研究较少。
为了更深入地认识颗粒物的理化特性，特别是 其肺沉积表面积的变化趋势，本文运用便携式颗粒 物测试系统NanoMet3 ,对比测量在不同工况下，分 别燃烧地沟油生物柴油与石化柴油碳烟微粒排放的 数量浓度、质量浓度、平均粒径以及肺沉积表面积。
1试验设备与方法1.1试验装置连接示意图试验装置连接示意图如图1所示。
1.2试验用发动机试验用发动机为中国常柴EH36发动机，其主 要技术指标如表1所示。
表1试验用发动机主要技术指标Table 1 Main technical specifications for testing engine技术指标数值燃烧室型式直喷缸径X行程/( mm X mm)135 x125发动机排量/L 1. 789压缩比16.5最大扭矩/(N . m)為 121. 5最大扭矩点转速/( r • min _1 )^1 760额定功率/kW25额定转谏/(> _min_1 ) 2 20062科学技术与工程17卷图2 1 200 r • min _碳烟微粒及排气温度随转矩的变化Fig. 2 1 200 r • min- soot particle number concentration and exhaust gas temperaturechange with torque油箱图1试验装置连接示意图Fig. 1 The test apparatus connection schematic1.3颗粒物测试系统NanoMet 3颗粒物测试系统是由瑞士 MatterAerosol 公司研发，用于测量10〜700 nm 的纳米颗粒物浓度及粒径大小，其响应时间足够短，非常适合用于尾气颗粒物的采样、稀释、蒸发和计数，拥有单 独的尾气探头和控制单元，可以有效地稀释源排放 并进行精确测量，其主要技术指标如表2所示。
表2颗粒物测试系统主要技术指标Table 2 Main technical specifications forparticle testing system技术指标参数气溶胶包含介纳米颗粒物的稀释尾气颗粒物浓度/( pt • ccm _1 )1 xlO 3 〜3 xlO 8颗粒物大小/nm 10 〜700进气流丨i t /(丨"min _1 )4.0蒸发管温度/°c环境温度-300NanoMet 3颗粒物测试系统基于电荷充电原理，充电后的颗粒物通过扩散阶段并发生沉积，产生的 电流由静电计测量，剩下的颗粒物在第二阶段进行 收集，并再次测量电流。
每个颗粒物所带电荷是粒径的函数，则从总电流和流量可计算出颗粒物的 数量。
NanoMet 3颗粒物测试系统通过伴热管与柴油机排气管相连，采集的排气颗粒物样品在伴热管中 经高温蒸发，大部分挥发性有机物被蒸发掉，只剩下 固体颗粒物。
因此，本文研究的颗粒物主要是燃烧 室产生的纳米级碳烟微粒经过一段排气管后被收集 到NanoMet 3颗粒物测试系统中进行分析研究^1.4试验燃料试验燃料为市售〇#石化柴油和以地沟油为原 料经过酯交换反应生产的生物柴油，其主要理化指 标如表3所示[2]，地沟油的来源是餐饮废油。
表3试验燃料主要理化指标Table 3 Main physical and chemical indexes of test fuel主耍指标地沟油生物柴油石化柴油十六烷ff[60.651.420 °C 密度/(kg . m_3)874.2822.440 °C 运动黏度/(mm2 • S—M 4.5 3.4低热俏/(MJ • kg-1)38.333.2试质旧:分数/%11. 8—碳质量分数/%76.685.5质坩分数/%11.4813.391.5试验方案试验前先将测功机和Nan 〇Met 3颗粒物测试系统进行标定，然后在试验台架上燃烧纯地沟油生物 柴油，进行负荷特性试验，其转速范围为1 200〜 1 800 r /min 。
首先将发动机转速固定在低转速 1 200 r /min ，然后将发动机转矩从10 N • m 逐渐增 大到95 N • m ，在每一负荷工况下用NanoMet 3颗粒 物测试系统测量碳烟微粒的数量浓度、质量浓度、乎 均粒径以及肺沉积表面积。
接着将发动机转速分别 提升至 1 400 r /min、l 600 r /min、l 800 r /min ，在每 一转速下分别重复在1 200 r /m in 下的各种颗粒物 的测试过程Q 然后清洗油路和油箱，将燃油换成纯 石化柴油，重复上述试验步骤。
2结果分析2.1碳烟微粒数量浓度图2所示为1 200 i /min 转速下，随着转矩的改变，两种燃油的碳烟微粒数量浓度（P N)及排气温度 的变化趋势。
由图2可知，在1 200 r /min 转速下，地沟油生 物柴油与石化柴油的碳烟微粒数量浓度均呈增加趋+石化柴油PN 石化柴油排温/生物柴油<生物柴油排溫10.0X107-8.0〇x l 〇7-600550500…u 。
/姻Bl r #45(850—16090(一.義a /w张子阳，等:地沟油生物柴油碳烟微粒排放及肺沉积表面积研究63图41 200 r • min _碳烟微粒PM 及排气温度随转矩的变化Fig. 4 1 200 r • min- soot particle massconcentration and exhaust gas temperaturechange with torque转矩/(N .m )图31 400〜1 800 r • mirT 1碳烟微粒P N 随转矩的变化Fig. 3 1 400 〜1 800 r • min _ 1 soot particle number concentration changes with torqueN • m 后，不论是地沟油生物柴油还是石化柴油，碳烟微粒数量浓度均急剧增长。
对于地沟油生物柴 油，1 400 r /min、l 600 r /min、l 800 r/min 三种不同 转速下，90 N • m 处碳烟微粒数量浓度相对于70N • m 处碳烟微粒数量浓度的增幅分别为2. 29倍、2. 18倍和1. 89倍，而石化柴油在三种转速下的增 幅分别为1. 58倍、1. 98倍和1. 85倍[5’6\2.2碳烟微粒质量浓度图4所示为1 200 r /min 转速下，随着转矩的改 变，两种燃油的碳烟微粒质量浓度（P M )及排气温度 的变化趋势。
由图4可知，在1 200 r /min 转速下，地沟油生 物柴油与石化柴油的碳烟微粒质量浓度均呈增加趋 势，且地沟油生物柴油碳烟微粒质量浓度低于石化 柴油。
负荷较低时，气缸内燃烧温度较低，两种燃油6期势，且石化柴油的碳烟微粒数量浓度高于地沟油生 物柴油。
当负荷较低时，气缸内燃烧温度较低，空燃比较大，燃烧状况不佳，未燃碳氢化合物增多，需要 高温裂解产生的碳烟微粒数量浓度较少，因而通过 Nan 〇Met 3检测到的碳烟微粒数量浓度较少a 相比 于石化柴油，地沟油生物柴油较高的黏度和密度以 及低挥发性使得燃油颗粒从喷孔喷出时不宜扩散和 破碎，影响了雾化混合和燃烧过程，导致燃料燃烧不 够完全。