地沟油燃烧热的测定

胡万鹏，郁亚娟(.嘉兴学院化学工程研究所，浙江嘉兴3400;.嘉兴市绿能环保科技有限公司，浙江嘉兴3403)

地沟油是一种重要的可再生资源。目前，我国每年回收的地沟油达到300万～600万t。地沟油的燃烧热(热值、发热量)是在地沟油向燃料方向研究开发过程中一个重要的物性参数。固体试样燃烧热的测定是采用将固体粉末压片的方法，压片内部置入点火电热丝。但是，对于液体而言，由于液体具有流动性，无固定形状又易挥发，不能采用压片的方法。迄今为止，有关液态物质的燃烧热测定方法的报道相对较少。目前，已报道的有填装法和引燃法。

闫学海等［1］采用药用胶囊装取液体试样，实现了油水煤浆燃烧热的直接测定。粟智等［2］采用医用胶囊作为装样容器，测定了蜂蜜和食用花生油的热值，获得良好试验结果。邬蓓蕾等［3］利用正癸烷作助燃剂诱发奥里油燃烧，解决了奥里油不易直接被点燃的问题，使奥里油在氧弹中完全燃烧，在量热仪上准确测定了奥里油的热值。矫常命等［4］利用无水乙醇作为助燃剂，诱发玉米秸秆热解液体燃烧，在量热仪上准确测定了玉米秸秆热解油的热值。靳福泉［5］以苯甲酸作为引燃剂，测定了蓖麻油的燃烧热。莫晓树等［6］采用适量苯甲酸作助燃剂，将片状苯甲酸直接压在浓黑液的样品上引燃样品，用氧弹法直接测定蔗渣造纸的有机物废液——浓黑液的发热量。王运华等［7］采用苯甲酸引燃法测定了重油等高燃点物质的燃烧热。韩民乐等［8］把有机物液体吸附于脱脂棉中，用点火电热丝引燃，成功测定了环己烷和丙三醇的燃烧热。这些方法都引入助燃剂或胶囊、脱脂棉等容器作用的物质。在核对测量结果时，必须扣除这些物质对待测物质燃烧热的贡献。针对上述测量方法的不足，笔者对点火电热丝的形状和放置方式做出改进，并且利用改进后的氧弹法测定地沟油的燃烧热，具有设备简单、测量速度快、操作简单的特点，测定结果的重现性较好。

1 材料与方法

1.1 试验材料 地沟油样品600 ml，采自嘉兴市绿能环保科技有限公司1#成品罐，含水率0.05%。

1.2 试验设备 AC08HL微机自动量热仪，配置氧弹，自动点火系统，上海华吕仪器设备有限公司。点火丝热值25.00 J;氧气99.99%;高压充气阀。

1.3 试验方法 准确称取地沟油样品0.400 0～0.700 0 g，置入氧弹的小坩埚内，弹筒内加入10 ml蒸馏水。点火电热丝弯曲成U型或绕成螺旋状(图1)，与氧弹的电极连接后，浸入坩埚的油品中，安装点火电热丝时注意不能接触到坩埚壁或底部。密封氧弹，充入3.0 MPa纯氧，充氧时间大于30 s。将氧弹放入微机自动量热仪，仪器中储有一定量(4.2～5.0 L)的蒸馏水，以吸收氧弹放出的热量，温度精度0.000 1 K。计算机程序控制量热仪，自动点火，采集测量数据。

数据采集后，取出氧弹，减压放气。旋下氧弹盖，检查样品燃烧结果，计量残余的点火电热丝的质量。测定一个样品仪器耗时15～21 min。

仪器的操作软件能够在测定发热量的过程中自动给出燃烧曲线(图2)。

图1 氧弹中点火电热丝浸入坩埚示意

1.4 测定原理 根据盖斯定律，测定燃烧热的原理如下:

式中，Qsamp为样品燃烧热，kJ/kg;msamp为样品质量，kg;Q'为添加物的燃烧热，kJ/kg;m'为添加物质量，kg;Qign为点火电热丝的燃烧热，kJ/kg;mign为点火电热丝质量，kg;Cca为量热计热容，kJ/(kg·K);ΔT样品燃烧前后体系的温升，K。

图2 地沟油样品燃烧后温度－时间曲线

由于量热计热容已经使用苯甲酸等标准物质进行标定，即Cca已知;该方法没有使用胶囊、药棉等添加物，即m'=0;点火电热丝的质量和燃烧热均为已知，并且仪器测量软件可以扣除该值，则测得体系温升，即可测算出样品的燃烧热值。

2 结果与分析

地沟油和不同油类物质的燃烧热值见表1、2。对点火电热丝作适当改进，使之适用于测定液态样品，扩展了量热仪的应用范围，并以此测定了地沟油的热值。同时，测定过程不需要添加引燃助剂，减少了繁琐的计算;不需要使用药用胶囊盛装油样，减少了实验步骤，降低实验成本。在微电脑自动量热仪中使用本方法，操作简便、测量速度快，测定结果的重现性较好。

表1 地沟油的燃烧热值

表2 不同油类物质的燃烧热值［2－13］ kJ/kg

［1］闫学海，朱红.液体试样燃烧热的测定方法［J］.化学研究，2000，11(4):50－51.

［2］粟智，申重，刘丛.食用花生油热值的测定［J］.生命科学仪器，2006(4):34－36.

［3］邬蓓蕾，林振兴，於雷.氧弹法测定奥里油的热值［J］.理化检验－化学分册，2004，40(12):700 －701.

［4］矫常命，何芳.玉米秸秆热解液体产物热值的测定［J］.山东理工大学学报:自然科学版，2006，20(2):11 －14.

［5］靳福泉，邹丽君，卢培丰.蓖麻油燃烧热的测定及其生成焓的转换［J］.科技情报开发与经济，2003，13(7):118 －119.

［6］莫晓树，罗平.苯甲酸作助燃剂氧弹法测定浓黑液的发热量［J］.化学世界，1999(3):153－156.

［7］王运华，孙传庆，梁鸿.苯甲酸助燃氧弹量热法测定高燃点物质的燃烧热［J］.石河子大学学报:自然科学版，2002，20(2):168 －170.

［8］韩民乐，吴海霞，邹丁艳.液体试样燃烧热的测定［J］.洛阳师范学院学报，2010(2):208－209.

［9］刘迎春，曹卫彬，孙传庆.棉籽油及其调和油的热值测定与分析［J］.石河子大学学报:自然科学版，2008，26(3):366 －370.

［10］粟智，申重，刘丛.食用大豆油热值的测定［J］.大豆科学，2006，25(4):458 －460.

［11］刘建平，杨新丽，闫向阳.氧弹卡计测定食用大豆油热值［J］.广东化工，2008，35(5):110 －112

［12］黄锦成，刘海峰，张全长.柴油机燃用生物柴油和柴油混合燃料的试验研究［J］.广西大学学报:自然科学版，2006，31(3):185 －189.

［13］张全国，徐国强，杨群发，等.生物质焦油热物理特性研究［J］.华中农业大学学报，2001，20(5):493 －496.