Digital Commons Network^™

Variables Governing The Initial Stages Of The Synergisms Of Ultrasonic Treatment Of Biochar In Water Saturated With Carbon Dioxide, Adedapo Reuben Adeniyi

Electronic Theses and Dissertations

This work investigates the initial stage of the synergistic processes of acoustic treatment of biochar in water saturated with CO2 (AIChE Journal, 2014;60:1054-1065). Treatments with switchgrass and miscanthus biochars have been conducted to examine the effects of acoustic intensity, biochar/H2O ratio, CO2 concentrations of the solution, and that in the headspace above the solution. The changes in biochars’ heating values, carbon and hydrogen contents, internal surface area, and pore size distribution have significant technological implications and are the focal points of this study. The miscanthus and switchgrass biochars were produced via pyrolysis process at 700 oC and 550 oC, respectively. …

Effect Of Pyrolysis On The Removal Of Antibiotic Resistance Genes And Class I Integrons From Municipal Wastewater Biosolids, Lee Kimbell, Anthony D. Kappell, Patrick J. Mcnamara

Civil and Environmental Engineering Faculty Research and Publications

Wastewater biosolids represent a significant reservoir of antibiotic resistance genes (ARGs). While current biosolids treatment technologies can reduce ARG levels in residual wastewater biosolids, observed removal rates vary substantially. Pyrolysis is an anoxic thermal degradation process that can be used to convert biosolids into energy rich products including py-gas and py-oil, and a beneficial soil amendment, biochar. Batch pyrolysis experiments conducted on municipal biosolids revealed that the 16S rRNA gene, the ARGs erm(B), sul1, tet(L), tet(O), and the integrase gene of class 1 integrons (intI1) were significantly reduced at pyrolysis temperatures ranging from 300–700 …

Effects Of Co-Product Uses On Environmental And Economic Sustainability Of Hydrocarbon Biofuel From One- And Two-Step Pyrolysis Of Poplar, Daniel G. Kulas

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

This study investigated the environmental and economic sustainability of liquid hydrocarbon biofuel production via fast pyrolysis of poplar biomass through two pathways: a one-step pathway that converted poplar via fast pyrolysis only, and a twostep pathway that includes a torrefaction step prior to fast pyrolysis. Optimization of these fast pyrolysis-based biofuel processes were investigated through heat integration and alternative uses of the co-product biochar, which can be sold as an energy source to displace coal, soil amendment or processed into activated carbon. The impacts of optimization on the cost of hydrocarbon biofuel production as well as the environmental impacts were …

Beef Cattle Effluent Treatment In A Denitrifying Bioreactor., Bethani Chambers

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports

Excess nutrient runoff, nitrates and phosphates, has led to the development of algal blooms and hypoxic zones worldwide. Based on a report from the Chesapeake Bay Foundation nearly half of all nutrient sources originate from agricultural production with a quarter of this resulting from improper management of manures. This project focuses on a novel adaption of a denitrifying bioreactor, which has demonstrated removals of agricultural nutrients, which may have implications on the treatment of manure nutrients. These subsurface bioreactors work by providing a substrate, usually wood based, to act as a carbon source to support denitrifying bacteria which in turn …

Louisiana Agriculture Winter, 2018, Lsu Agcenter

Louisiana Agriculture

No abstract provided.

Development And Evaluation Of Post-Production Oxygenation Techniques For The Augmentation Of Biochar, Matthew David Huff

Chemistry & Biochemistry Theses & Dissertations

Biochar is the carbon rich solid by-product of biomass pyrolysis. Interest in biochar can be broken down to several main categories: use as a carbon sequestration agent, use as a medium for the removal via adsorption of unwanted materials in wastewater, and as a soil amendment for the increase of cation exchange capacity (CEC). In order to generate a biochar which is stable enough for carbon sequestration, higher temperature pyrolysis must be used in order to ensure a lower O:C ratio in order to increase the half-life of biochar in soil. This dissertation addresses the evaluation of biochars made from …

Value Added Products From Lignin And Biomass Derivatives, Chen Li

Civil & Environmental Engineering Theses & Dissertations

Pyrolysis is one of the traditional lignin and biomass utilization methods. The liquid products bio-oil and solid products bio-char are the main value-added products from lignin pyrolysis. Due to the narrow application and low quality, using the pyrolysis method to produce bio-oil and bio-char cannot bring sufficient economic benefits. In this dissertation, two methods were investigated to improve the quality of lignin bio-products.

Instead of direct pyrolysis, chemical activation (pyrolysis) was introduced in this dissertation. Compared to bio-char, the lignin chemical activation product lignin-activated-carbon has better economic value. With the best activation conditions, the lignin-activated-carbon produced a surface area of …

Evaluation Of White Rot Fungus As A Pretreatment For Thermochemical Processing Of Switchgrass, Melody Embry

Theses and Dissertations--Biosystems and Agricultural Engineering

Hydrothermal liquefaction is a thermochemical technique for obtaining crude bio-oil from lignocellulosic biomass with moderate temperature and pressure. The crude bio-oil can then be upgraded to various biofuels and bioproducts. Hydrothermal liquefaction is amenable to use of biomass feedstocks that have high-moisture. The overall goal of this research is to demonstrate the effectiveness of white rot fungus (WRF) as a pretreatment option in the production of bio-oil from switchgrass through hydrothermal liquefaction. If WRF is an effective pretreatment, it could be a cost-effective option for commercialization, allowing hydrothermal liquefaction to be used on an industrial scale to produce high quality …

Using Renewable Energy To Increase Tribal Sovereignty: A Feasibility Study For A Biomass Energy Plant On The Cocopah Reservation, Lauren Katrina D'Souza

CMC Senior Theses

Native American reservations in the United States are often located on mineral-rich lands, making them a target for fossil fuel development in already socioeconomically disadvantaged areas. As environmentally damaging as they are, coal and oil industries can bring invaluable jobs and money to isolated reservations, causing tribes to rely on fossil fuels for mere economic survival. In these instances of corporations or the federal government exploiting Native American labor and land, tribes lose the most fundamental principle of tribal governance: tribal sovereignty. Replacing fossil fuels and securing energy independence with a stable, renewable energy source is key to reclaiming that …

Surface Oxygenation Of Biochar Through Ozonization For Dramatically Enhancing Cation Exchange Capacity, Matthew D. Huff, Sarah Marshall, Haitham A. Saeed, James Weifu Lee

Chemistry & Biochemistry Faculty Publications

Background

Biochar cation exchange capacity (CEC) is a key property that is central to biochar environmental applications including the retention of soil nutrients in soil amendment and removal of certain pollutants in water-filtration applications.

Results

This study reports an innovative biochar-ozonization process that dramatically increases the CEC value of biochars by a factor of 2. The ozonized biochars also show great improvement on adsorption of methylene blue by as much as a factor of about 5. In this study, biochar samples treated with and without ozone were analyzed by means of pH and CEC assays, water field capacity measurement, elemental …

การดูดซับสารพาราควอตโดยไบโอชาร์ที่มีสมบัติแม่เหล็กซึ่งได้จากเปลือกข้าวโพด, สกลสุภา ดำดิบ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ในงานวิจัยนี้ศึกษาการนำเปลือกข้าวโพดมาใช้เป็นวัสดุคาร์บอนตั้งต้นในการสังเคราะห์เป็นตัวดูดซับไบโอชาร์ที่มีสมบัติแม่เหล็กเพื่อใช้ในการกำจัดสารละลายพาราควอต ออกจากน้ำปนเปื้อน ไบโอชาร์ที่มีสมบัติแม่เหล็กถูกสังเคราะห์โดยนำสารละลายเฟอร์ริก (III) ไนเตรตความเข้มข้น 0.10 M มาตรึงรูปบนเปลือกข้าวโพด และนำมาผ่านกระบวนการคาร์บอนไนเซชัน โดยวัสดุดูดซับที่สังเคราะห์ได้จะถูกทดสอบคุณลักษณะด้วยวิธีต่างๆ เช่น การดูดซับและการคายซับไนโตรเจน กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด การวิเคราะห์ทางความร้อน เอกซ์เรยดิฟแฟรกชัน และไวเบรทติ้งแซมเปิลแมกนีโตมิเตอร์ เปลือกข้าวโพดที่ถูกตรึงรูปด้วยสารละลายเฟอร์ริก (III) ไนเตรตแสดงคุณสมบัติทางแม่เหล็กที่ดีเยี่ยมทำให้สามารถแยกออกจากสารละลายตัวกลางได้ง่าย การมีอยู่ของสารละลายเฟอร์ริก (III) ไนเตรตสนับสนุนการเกิดรูพรุนไมโครพอร์ (Vmeso = 0.30 cm3/g) มีพื้นที่ผิวจำเพาะที่มีค่าสูง (275 m2/g) ส่งผลให้ประสิทธิภาพในการดูดซับมีค่าสูงสุดเท่ากับ 34.22 mg/g และมีร้อยละการกำจัดมากกว่า 90% (ในช่วงความเข้มข้นเท่ากับ 5-20 ppm) ที่ปริมาณคาร์บอนเท่ากับ 2.0 g/L ภายใต้ pH ที่เป็นกลาง เมื่อทำการศึกษาแบบจำลองการดูดซับพบว่าไบโอชาร์ที่มีสมบัติแม่เหล็กสอดคล้องกับแบบจำลองไอโซเทอมของ Langmuir และ Temkin และแบบจำลองทางจลน์พลศาสตร์แบบ PSO นอกจากนี้การศึกษาแบบจำลองทางเทอร์โมไดนามิกส์พบว่ากระบวนเป็นแบบดูดความร้อน สามารถเกิดขึ้นได้เอง และกลไกการดูดซับเป็นแบบเคมี

Utilization Of Biochar Coupled With Coal Combustion Products For Degraded Soil Amendment, Thidphavanh Sengsingkham

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Low Salinity Waterflooding (LSWF) has been intensively studied worldwide as it is a low-cost technique. By injecting water with very low salinity compared to formation water in the reservoir, the method changes equilibrium between rock surface, oil and surrounding water, causing wettability alteration through Multi-component Ion Exchange (MIE) mechanism. In this study, ammonium ion is added into low salinity water to facilitate the MIE mechanism in shaly-sandstones reservoir. Experiments are performed with shaly-sandstone rock as it contains both calcium and magnesium ions as part of clays and ammonium ion can express its potential by triggering MIE mechanism. Stirring test, spontaneous …

การจับยึดคาร์บอนไดออกไซด์บนถ่านกัมมันต์ดัดแปรด้วยเอมีนจากไม้ไผ่, ภานุพงศ์ ประเสริฐสุข

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้ทำการศึกษาการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์บนตัวดูดซับถ่านกัมมันต์ที่ได้จากไม้ไผ่ และตัวดูดซับถ่านกัมมันต์ที่ถูกกระตุ้นและดัดแปรด้วยเตตระเอทิลีนเพนทามีนหรือพอลิเอทิลีนอิมไมด์ ตัวแปรที่ศึกษามีดังนี้ อุณหภูมิที่ใช้ในการกระตุ้นด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ อัตราส่วนน้ำหนักตัวดูดซับต่อน้ำหนักกรดฟอสฟอริก ชนิดของเอมีน ปริมาณเอมีนที่ใช้ และความชื้นในก๊าซขาเข้า ช่วงอุณหภูมิในการดูดซับตั้งแต่ 30 ถึง 110 องศาเซสเซียส ตัวดูดซับจะถูกวิเคราะห์ลักษณะพื้นที่ผิวจำเพาะด้วยเทคนิคดูดซับ/คายซับไนโตรเจนพบว่าการกระตุ้นด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ที่อุณหภูมิ 600 ถึง 800 องศาเซสเซียสจะทำให้ตัวดูดซับมีพื้นที่ผิวจำเพาะและปริมาตรรูพรุนมีค่าสูงขึ้นโดยจะมีค่าเท่ากับ 432.92 ตารางเมตรต่อกรัม 0.23 ลูกบาศก์เซนติเมตรต่อกรัม ตามลำดับ เมื่อใช้อัตราส่วนน้ำหนักตัวดูดซับต่อน้ำหนักกรดฟอสฟอริกสูงขึ้นจะทำให้มีปริมาตรูพรุนขนาดเมโสและมาโครมากขึ้น จากการวิเคราะห์ด้วยเทคนิควิเคราะห์องค์ประกอบขั้นสูงพบว่าเมื่อเพิ่มน้ำหนักกรดฟอสฟอริก ทำให้มีปริมาณธาตุออกซิเจนสูง เมื่อวิเคราะห์หมู่ฟังก์ชันด้วยเทคนิคฟูเรียร์ทรานฟอร์มอินฟราเรดสเปกโทรสโคปี พบว่าเมื่อกระตุ้นด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ที่อุณหภูมิสูงทำให้ตัวดูดซับเกิดการสลายตัว ส่วนการกระตุ้นด้วยกรดฟอสฟอริกจะพบหมู่ฟอสเฟสหลงเหลือที่พื้นผิวตัวดูดซับ จากการวิเคราะห์ความเป็นผลึกด้วยการเลี้ยวเบนของรังสีเอ๊กซ์ การกระตุ้นด้วยกรดฟอสฟอริกที่สัดส่วนสูงทำให้ระนาบ (001) (110) และ (002) เกิดจุดบกพร่อง จากผลการทดลอง พบว่าตัวดูดซับที่ถูกกระตุ้นด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ที่อุณหภูมิ 700 องศาเซสเซียสจะให้ความสามารถในการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์เท่ากับ 0.97 มิลลิโมลต่อกรัม เมื่อนำมากระตุ้นด้วยกรดฟอสฟอริกแล้วดัดแปรด้วยเตตระเอทิลีนเพนทามีนพบว่า ความสามารถในการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์สูงขึ้นเป็น 1.14 มิลลิโมลต่อกรัม เมื่อไม่มีความชื้นในกระแสก๊าซขาเข้าและมีค่าเป็น 1.31 มิลลิโมลต่อกรัม เมื่อมีความชื้นในกระแสก๊าซขาเข้า ในส่วนของการศึกษาการฟื้นฟูสภาพตัวดูดซับพบว่า ความสามารถในการดูดซับลดลงประมาณร้อยละ 1.82 ในรอบที่ 10 ของวัฏจักรการดูดซับ ในส่วนของการศึกษาจลหพลศาสตร์พบว่าแบบจำลองปฏิกิริยาอันดับหนึ่งเทียมสามารถอธิบายกลไลการเกิดการดูดซับได้เหมาะสมที่สุด จากสมการของอาร์เรเนียสพบว่าเมื่อดัดแปรด้วยเอมีนทำให้มีค่าพลังงานกระตุ้นลดลงเนื่องจากหมู่เอมีนมีความว่องไวต่อคาร์บอนไดออกไซด์

Biomass-Derived Nanoporous Carbon With High Surface Area For Practical Applications, Junayet Hossain Khan

University of Wollongong Thesis Collection 2017+

Porous materials especially nanoporous carbon, appear especially attractive due to their high specific surface area, well-defined pore structure, high thermal and chemical stability, intrinsic high electrical conductivity, low density and wide availability. In the search for renewable, environmental friendly, cheap, abundant precursors for nanoporous carbon, biomass has been the most promising material, and the nanoporous carbon derived from it has been implemented in energy storage devices and environmental applications, as well as in biomedical sites. Among the various types of biomass, jute fiber, being the world’s second most produced natural fiber, with a 2.8 million metric tons produced each year, …

Studies Of Carbonaceous Materials Using Raman Spectroscopy, Cameron L. Smith

Honors Theses

Various carbonaceous materials including graphene, treated biochar, and C60 were studied using Raman spectroscopy with particular attention given to the treatment process and the Raman enhancement methods. Such studies that focus on the treatment process are useful in determining the extent to which the species was affected via shifts in the Raman peaks. Previous collaborations have proven successful when multiple samples were studied and analyzed. The attempt to create a novel Raman enhancement technique via combination of two previously recorded techniques was ultimately unsuccessful but further work is necessary.

Catalytic Conversion Of Monosaccharides Into 5-(Hydroxymethyl)Furfural In Ionic Liquids Using Aluminum Complexes Bearing Bidentate (Aminomethyl)Phenolate Ligands, Daudi Sayialel Saang'onyo

Theses and Dissertations--Chemistry

Currently, the major sources of fuel, energy, and chemicals are nonrenewable fossil resources such as petroleum, natural gas, and coal. Additionally, petroleum is used for the production of most transportation fuels and for the production of about 95% of organic chemicals. However, the production and use of non-renewable fossil fuels are unsustainable. For economic and environmental sustainability, there is a need to search for new and/or renewable resources and technologies for energy, fuels, and chemicals production that have the potential of effectively substituting fossil resources. In this context, lignocellulosic biomass is one of the candidates that meet these requirements due …

Director's Report Of Research In Kansas 2017, J. E. Minton

Kansas Agricultural Experiment Station Research Reports

The 2017 Director’s Report of Research in Kansas includes a list of journal articles, station publications, and other published manuscripts from scientists in our departments, research-extension centers, and associated programs.

Adsorption Of Anionic And Cationic Dyes On Biochars, Produced By Hydrothermalcarbonization Of Waste Biomass: Effect Of Surface Functionalization And Ionicstrength, Ezgi̇ Çağlar, Yusuf Osman Donar, Ali̇ Sinağ, İbrahi̇m Bi̇roğul, Selva Bi̇lge, Kivanç Aydincak, Oleksii Pliekhov

Turkish Journal of Chemistry

In this work, surface-functionalization agents and various salts as auxiliaries were used to improve the adsorption capacity of biochars produced via hydrothermal carbonization of glucose, cellulose, and hazelnut shell. The effect of surface functionalization with different acids and bases as well as neutral salts on the adsorption of methylene blue and methyl orange was investigated using Boehm titration, Fourier transform infrared spectroscopy, and X-ray photoelectron spectroscopy techniques. Surface functionalization of biochars leads to an increase in the number of oxygen-containing functional groups on the surface, thus increasing the adsorption capacity. To probe the influence of ionic strength on the adsorption …

Greenhouse Gas Emissions From Beef Feedlot Surface Materials As Affected By Diet, Moisture, Temperature, And Time, Bryan L. Woodbury, John E. Gilley, David B. Parker, Bobbi S. Stomer

Biological Systems Engineering: Papers and Publications

A laboratory study was conducted to measure the effects of diet, moisture, temperature, and time on greenhouse gas (GHG) emissions from feedlot surface materials (FSM). The FSM were collected from open-lot pens where beef cattle were fed either a dry-rolled corn (DRC) diet containing no wet distillers grains with solubles (WDGS) or a DRC diet containing 35% WDGS. The FSM were collected, air-dried or mixed with 3.0 L of water to represent dry or wet conditions, and then incubated at temperatures of 5°C, 15°C, 25°C, or 35°C. Static flux chambers were used to quantify GHG emissions over a 14-day period. …

Ok-Youn Yu Handful.Jpg

Dr. Ok-Youn Yu

No abstract provided.