Chemical Engineering Commons^™

Computational Fluid Dynamics Techniques For Multiphase Flow Systems, Jose Sebastian Uribe Lopez

Doctoral Dissertations

"Mathematical modelling of multiphase flow systems has been a major and persistent challenge over the last decades. Vast attempts to obtain predictive models can be found reported in literature, where major advances can be recognized in recent years, paired to enhancements in computer science and engineering. Notwithstanding, universally valid models with a mechanistic development are far from being achieved. The current status of modelling any multiphase flow system relies on the model order reduction of purely theoretical models. Such reductions and simplifications become the source of deviations in the predictions of the experimentally measured parameters and will constrain the applicability …

Removal Of Emerging Contaminants From Wastewater Streams Using Membrane Bioreactors: A Review, Arijit Sengupta, Mahmood Jebur, Mohanad Kamaz, Sumith R. Wickramasinghe

Chemical Engineering Faculty Publications and Presentations

Water is a very valuable natural resource. As the demand for water increases the presence of emerging contaminants in wastewater has become a growing concern. This is particularly true when one considers direct reuse of wastewater. Obtaining sufficient removal of emerging contaminants will require determining the level of removal for the various unit operations in the wastewater treatment process. Membrane bioreactors are attractive as they combine an activated sludge process with a membrane separation step. They are frequently used in a wastewater treatment process and can operate at higher solid loadings than conventional activated sludge processes. Determining the level of …

ผลของชนิดกรดที่มีต่อระยะเวลาเข้าสู่สมดุลของการผลิตและการเจือจางกรดเปอร์อะซีติก, ธนาภรณ์ จอกลอย

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้ทำการศึกษาผลของชนิดและความเข้มข้นกรดที่มีต่อระยะเวลาเข้าสู่สมดุลของการผลิตและการเจือจางกรดเปอร์อะซีติก โดยกรดที่นำมาศึกษามีจำนวน 3 ชนิด ได้แก่ กรดไฮโดรคลอริก (HCl), กรดฟอสฟอริก (H3PO4) และกรดซัลฟิวริก (H2SO4) ที่ความเข้นข้น 0.05 และ 0.1 M โดยการทำปฏิกิริยาจะทำที่อุณหภูมิห้อง และติดตามการเปลี่ยนแปลงของกรดทั้งหมดในปฏิกิริยาโดยการไทเทรตด้วยเครื่อง Auto Titrator ด้วยสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ และหาปริมาณของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่เหลือโดยการไทเทรตกับสารละลายโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต จากผลการทดลองพบว่าการมีกรดในปฏิกิริยาสามารถเร่งปฏิกิริยาให้เข้าสู่สมดุลได้เร็วขึ้น ยกเว้นกรดไฮโดรคลอริกที่ไปเร่งการสลายตัวของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ จนทำให้ปฏิกิริยาแทบไม่เกิด และในส่วนของการเจือจางกรดเปอร์อะซีติกก่อนการใช้งาน พบว่าหลังจากเจือจางแล้วควรใช้ทันทีภายใน 1 วัน

Synthesis Of Iron Phosphide Catalyst On Nanoporous Carbon Derived From Vinasse Waste For Green Diesel Production, Phetcharat Nenyoo

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Nanoporous carbon was successfully synthesized from vinasse waste, using pyrolysis carbonization and potassium hydroxide (KOH) activation. The nanoporous carbon (NPC) exhibited a maximum surface area of 1,018 m2/g and was used as a catalyst support for the conversion of palm oil into green diesel fuel. The NPC consolidated with well-dispersed iron phosphide (FeP) particle, was synthesized by simple wet impregnation. The physicochemical properties of the synthesized FeP/NPC catalyst were evaluated by various techniques including XRD, nitrogen sorption, and TEM with EDS mapping. The effect of deoxygenation reaction temperatures of 280-360 °C was studied in the palm oil conversion. The FeP/NPC …

Comparison Of Sensitivity On Operation Condition Of Fe2o3/Sio2 And V2o5/Tio2 Catalysts In The Selective Oxidation Of Hydrogen Sulfide To Sulfur, Artittaya Suksri

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Currently, hydrogen sulfide removal through selective oxidation of H2S has attracted significant attention due to the direct converting of hydrogen sulfide to elemental sulfur. This research aims to investigate and compare the effects of different reaction conditions, including temperature, O2/H2S ratios, and moisture content, on the catalytic performance of Fe2O3/SiO2 and V2O5/TiO2 catalysts. The study focuses on evaluating the catalysts' response to changes in temperature, O2/H2S ratios, and moisture content, and their impact on the catalytic activity, selectivity, and stability. The catalysts to be tested are iron oxide-supported silica prepared by the incipient wetness impregnation method and vanadium oxide-supported titania …

Computational Modeling Of Benzyl Alcohol Oxidation Coupled With Hydrogen Production In A Photoelectrochemical Reactor, Thorfhan Hanamorn

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

In photoelectrochemical (PEC) cells, hydrogen production at the cathode must be coupled with the oxidation reaction at the anode. Selective oxidation of benzyl alcohol into benzaldehyde is an attractive alternative pathway due to its lower overpotential than the traditional oxygen evolution reaction (OER). In this work, simulation of selective oxidation of benzyl alcohol into benzaldehyde paired with hydrogen production in 2 chambers of 2-dimensional PEC reactor was studied using COMSOL Multiphysics (5.6). Charge transport and electrochemical kinetics were simulated using Nernst Planck’s and Butler Volmer's equations, respectively. The results have showed that hydrogen and benzaldehyde concentrations on electrode surfaces increased …

การศึกษาการเปรียบเทียบความต้านทานต่อการโจมตีของกรดเปอร์ฟอร์มิกของภาชนะบรรจุที่ทำจาก แก้วไพเร็กซ์, พอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูง และพอลิโพรพิลีน, นลพรรณ หน่อนิล

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้ทำการศึกษาเปรียบเทียบความต้านทานต่อการโจมตีของกรดเปอร์ฟอร์มิกของวัสดุ 3 ชนิดได้แก่ แก้วไพเร็กซ์, พอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูง และพอลิโพรพิลีน การทดลองเริ่มด้วยการเตรียมสารละลายกรดเปอร์ฟอร์มิกโดยมีอัตราส่วนโดยโมลระหว่างกรดฟอร์มิกและไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่แตกต่างกัน 3 อัตราส่วนได้แก่ 1:0.8, 1:1.6 และ 1:3.2 จากนั้นทำการแบ่งสารละลายที่เตรียมขึ้นออกเป็น 3 ส่วนแยกบรรจุในภาชนะที่ทำจาก แก้วไพเร็กซ์, พอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูง และพอลิโพรพิลีน สารตัวอย่างถูกเก็บไว้ที่อุณหภูมิห้องและทำการวัดความเข้มข้นของ กรดฟอร์มิกและกรดเปอร์ฟอร์มิกด้วยการไทเทรตกับสารละลายมาตรฐานโซเดียมไฮดรอกไซด์ วัดความเข้มข้นของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ด้วยการไเทรตกับสารละลายมาตรฐานโพแตสเซียมเปอร์แมงกาเนต ผลการทดลองพบว่าอัตราส่วนโดยโมลที่แตกต่างกัน ซึ่งส่งผลต่อความเข้มข้นของกรดเปอร์ฟอร์มิกที่เกิดขึ้นที่แตกต่างกัน ทำให้เห็นผลของการโจมตีของกรดเปอร์ฟอร์มิกที่แตกต่างกัน โดยลำดับความต้านทานต่อการโจมตีของกรดเปอร์ฟอร์มิกเรียงลำดับดังนี้คือ พอลิโพรพิลีน < พอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูง < แก้วไพเร็กซ์

การเพิ่มผลผลิตลูทีนในจุลสาหร่ายสีเขียว Chlorococcum Sp. Tistr 8266, โยษิตา สวนแก้ว

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้มุ่งเน้นการเพิ่มประสิทธิภาพระบบการเพาะเลี้ยงจุลสาหร่ายสีเขียว Chlorococcum sp. TISTR 8266 แบบแบทซ์ในถังปฏิกรณ์ชีวภาพเชิงแสงแบบถังกวนขนาด 1 ลิตร ให้มีผลผลิตลูทีนมากที่สุด โดยศึกษาปัจจัยที่มีผลกระทบต่อผลผลิตลูทีน ได้แก่ ความเข้มข้นของไนโตรเจนและแหล่งของไนโตรเจนในอาหารเลี้ยงเชื้อ ความเข้มแสง ความยาวคลื่นแสง และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ผลการทดลองพบว่าการเพาะเลี้ยงจุลสาหร่ายด้วยอาหารเลี้ยงเชื้อสูตร BG-11 ที่ปรับความเข้มข้นของ NaNO3 เป็น 25% (62 มิลลิกรัม-ไนโตรเจน/ลิตร) เป็นสภาวะที่ให้ความเข้มข้นของลูทีนสูงที่สุดเมื่อเปรียบเทียบกับชุดทดลองอื่น จากนั้นศึกษาแหล่งของไนโตรเจนที่สามารถเพิ่มผลผลิตลูทีน โดยในแต่ละชุดทดลองใช้ความเข้มข้นของไนโตรเจนเท่ากับผลการทดลองที่ได้รับก่อนหน้า ผลการศึกษาพบว่าจุลสาหร่ายที่เพาะเลี้ยงในอาหารเลี้ยงเชื้อที่ใช้ NaNO3 เป็นแหล่งไนโตรเจนสามารถผลิตลูทีนได้มากที่สุด เมื่อได้สภาวะของอาหารเลี้ยงเชื้อที่เหมาะสมแล้วจึงดำเนินการศึกษาในเรื่องของการให้แสง จากผลการศึกษาพบว่าการให้แสงสีขาวจากหลอดไฟแอลอีดีที่ความเข้มแสง 201 ไมโครโมลโฟตอน/ตารางเมตร/วินาที เป็นสภาวะที่ได้รับความเข้มข้นของลูทีนสูงที่สุด ในส่วนสุดท้ายของงานวิจัยนี้เป็นการศึกษาผลของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์โดยในการทดลองจะใช้สภาวะการเพาะเลี้ยงที่ดีที่สุดที่ได้รับจากผลการทดลองตามที่ได้กล่าวไปข้างต้น อีกทั้งยังมีการเพิ่มชุดทดลองที่ใช้อาหารเลี้ยงเชื้อสูตร BG-11 ปกติ เพื่อลดข้อจำกัดเรื่องธาตุอาหารไนโตรเจน จากผลการทดลองชี้ให้เห็นว่าการเพาะเลี้ยงด้วยอากาศผสมก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 0.3% โดยปริมาตร ให้ความเข้มข้นของลูทีนสูงกว่าการเพาะเลี้ยงด้วยอากาศที่ผสมก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 2.5% โดยปริมาตร และยังพบว่าชุดทดลองที่มีการจำกัดไนโตรเจน (25% NaNO3) มีบทบาทสำคัญในการกระตุ้นการสะสมของลูทีนในชีวมวล แต่สภาวะดังกล่าวได้รับความเข้มข้นของลูทีนที่ต่ำกว่าชุดทดลองที่ใช้อาหารเลี้ยงเชื้อสูตร BG-11 ปกติ ดังนั้นสภาวะการเพาะเลี้ยงด้วยอาหารเลี้ยงเชื้อสูตร BG-11 ปกติร่วมกับการให้อากาศผสมกับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 0.3% โดยปริมาตร จึงเป็นสภาวะที่สามารถเพิ่มประสิทธิภาพให้กับภาพรวมของระบบ โดยสภาวะนี้ให้ความเข้มข้นลูทีนมากกว่าชุดควบคุมสูงถึง 3 เท่า

A Computational Fluid Dynamics Analysis Of The Temperature And Impurity Profiles In The Protodune-Sp Neutrino Detector, Jenna Harrison

Electronic Theses and Dissertations

Computational fluid dynamics (CFD) models of the ProtoDUNE single-phase detector were developed, refined, and analyzed. The ProtoDUNE single-phase detector is a prototype detector that is part of the Deep Underground Neutrino Experiment, an international research collaboration aimed at better understanding neutrinos and the role they play in our universe. The ProtoDUNE single-phase detector is used to gather data and inform design changes for the full-sized far detector prior to its construction. The effects of certain geometric features and heat sources on the thermal profiles within the liquid region of the detector were investigated in a set of parametric studies. The …

Design And Analysis Of Marangoni-Driven Robotic Surfers, Mitchel L. Timm

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

We designed and experimentally studied the dynamics of two robotic systems that surf along the water-air interface. The robots were self-propelled by means of creating and maintaining a surface tension gradient resulting from an asymmetric release of isopropyl alcohol (IPA). The imbalance in the distribution of surface tension surrounding the robots generates a propulsive force commonly referred to as Marangoni propulsion. First, we considered a single surfer, which was custom-made with novel control mechanisms that allow for both forward motion and steering to be remotely adjusted solely through the manipulation of local surface stresses. We analyzed the performance of this …

Hydrogen Diffusion In Coal: Implications For Hydrogen Geo‐Storage, Alireza Keshavarz, Hussein R. Abid, Muhammad Ali, Sefan Iglauer

Research outputs 2014 to 2021

Hypothesis

Hydrogen geo-storage is considered as an option for large scale hydrogen storage in a full-scale hydrogen economy. Among different types of subsurface formations, coal seams look to be one of the best suitable options as coal’s micro/nano pore structure can adsorb a huge amount of gas (e.g. hydrogen) which can be withdrawn again once needed. However, literature lacks fundamental data regarding H₂ diffusion in coal.

Experiments

In this study, we measured H₂ adsorption rate in an Australian anthracite coal sample at isothermal conditions for four different temperatures (20 °C, 30 °C, 45 °C and 60 °C), at …

Whitening Of Calcium Carbonate Tailings Using Attrition Process: A Case Study Of Khar Toum Deposit, Lopburi Province, Thailand, Bancha Wongkaewphothong

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Calcium carbonate (CaCO3) is one of the industrial minerals that usually use in various applications in many industries (e.g., plastic, rubber, paint, paper). However, salable CaCO3 products need to meet the requirement for each application. Whiteness is one of property that really important especially the application that concern about the color like paint and paper industries. In this study, to recover and utilize out of spec ores, the effects of attrition scrubbing process (i.e., retention time and solid in pulp) on the whiteness of the CaCO3 tailings were investigated. The CaCO3 samples were screened to obtain –300, +300–600, +600–1000, +1000–2360, …

Comprehensive Evaluation Of Novel Medium-Temperature And High-Temperature Resistant Re-Crosslinkable Preformed Particle Gels For Conformance Control, Zhanmiao Zhai

Masters Theses

"Gel treatment has been widely used to control excessive water production and improve oil recovery in mature oilfields. In comparison to traditional preformed particle gel (PPG), re-cross linkable preformed particle gel (RPPG) has a significant advantage in treating abnormal features such as open fractures, fracture-like channels, and void space conduits (VSC). This research provides a comprehensive evaluation of two novel RPPG products developed in our lab: medium-temperature resistant RPPG (MT-RPPG) for a Middle East reservoir and a high-temperature resistant RPPG (HT-RPPG) for North Sea reservoirs (130 ^oC).

We assessed the effect of the monomer types and concentration, pH, salinity, …

Simulation Study On Co2 Enhanced Oil Recovery For Offshore Area In Thailand, Pariwat Wongsriraksa

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Fossil fuels are widely used all over the world. It generates carbon dioxide (CO2) which is one of the main causes for climate change and global warming. One practical technology to reduce CO2 emission is carbon capture, utilization, and storage (CCUS) which includes the use of CO2 for enhanced oil recovery (CO2EOR) and storage in the geological reservoir. In Thailand, there are some potential geological reservoirs for CO2EOR due to crude properties, depth of the reservoir and oil saturation, especially in the Gulf of Thailand. However, the high temperatures gradient in the Gulf of Thailand can lead to higher minimum …

Effect Of Salinity Contrast Between Formation Water And Injected Low Salinity Water On Low Salinity Waterflooding In Shaly-Sandstone Formation, Sarun Phuenghansaporn

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Low salinity waterflooding is an improving oil recovery technique that is highly mentioned nowadays as it is cost-efficient and environmentally friendly. The technique involves injecting water with lower salinity compared to formation salinity to shift the surface equilibrium toward the liberation of oil from the rock surface. Nevertheless, successful of this technique depends on many parameters especially the presence of clays. Several types of clays can be found in oil reservoirs, and they may react to different cations in inject low salinity in different ways, resulting in different magnitudes of oil recovery. Moreover, the contrast of salinity between formation water …

Pore Pressure Prediction Using Combination Drilling Efficiency And Hydro-Mechanical Specific Energy Methods, Munawir Arge Pratama Otolomo

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Several methods of pore pressure prediction using drilling parameters were introduced and improved to meet the challenges of accurate prediction at a relatively low cost. Knowledge of pore pressure is essential for safe well planning, cost-effective drilling, and operational decision-making. Conventional methods in pore pressure prediction using drilling parameters have limitations on its application of making the normal compaction trendline that is only applicable in clean shale intervals. In this work, the concept of drilling efficiency (DE) and hydro-mechanical specific energy (HMSE) for predicting formation pore pressure is proposed. This method, termed DE-HMSE, is based on the theory that the …

Techno-Economic And Environmental Assessment For Enhancementbiodiesel Production Process Using Rotating Tube Reactor And Dry Washing, Arthit Jarungwongsathien

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

The study aims at exploring the potential use of rotating tube reactor (RTR) and performing economic analysis as wells as addressing the challenges associated with the utilization of different feedstocks including of refined palm oil (RPO) and waste cooking oil (WCO) for biodiesel production. The type of feedstock strongly influenced the optimum reaction temperature. For instance, RPO can produce biodiesel in the RTR at room temperature while WCO required the external heat source for biodiesel production at 65°C. In addition, two transesterification steps of WCO were required to achieve 95.16%. Simulation results found that the process intensification using RTR and …

Glycerol Carbonate Production From Glycerol And Diethyl Carbonate: A Comparative Study Between A Separated Reaction/Distillation (Srd) Process And A Reactive Distillation (Rd) Process, Chayanin Sriharuethai

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Glycerol carbonate is one of the valuable products that can be converted from glycerol produced in the biodiesel industry. In this work, the continuous process of glycerol carbonate production via transesterification from crude glycerol and diethyl carbonate will be developed using Aspen Plus simulation. There are two processes to be considered. First, the separated reaction/distillation (SRD) process consists of a continuously stirred tank reactor for the reaction section and a distillation column for the purification section. Second, the reactive distillation (RD) process consists of a reactive distillation column that can accommodate both the reaction and purification in a single column, …

Dual-Ligand Zinc Metal Organic Frameworks-Derived Solid-Electrolyte Interphase For Stable Zinc Anode In Aqueous Electrolytes, Penwuanna Arin

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Rechargeable aqueous zinc-ion batteries (ZIBs) have attracted attention for energy storage systems because of their high specific capacity, low cost, and safety. However, in mildly acidic aqueous electrolytes, several issues of zinc anodes such as dendrite formation, and corrosion, limit the practical deployment and performance of ZIBs. Metal-organic frameworks (MOFs) is ultrahigh porosity and high internal surface areas. MOFs layer as the solid-electrolyte interphase layer to prevent the zinc anode from attaching directly to the separator. MOFs is used in batteries as the SEI layer because the pores of MOFs efficiently facilitate the diffusion and transport of zinc-ions. In this …

Characteristics And Catalytic Properties Of Copper On Mcf-Si And Sba-15 For Hydrogenation Of Carbon Dioxide, Sirimas Suelueam

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

At present, the production of methanol from the hydrogenation of carbon dioxide is widespread. The current popular catalysts include copper oxide, zinc oxide and aluminum oxide (CZA) catalysts. As the reaction progresses, the catalyst forms coke. This causes the efficiency of the catalyst to decrease. In this study, the copper catalyst on the mesoporus silica support was investigated. This type of support has high thermal stability. Cu catalysts were synthesized on MCF-Si and SBA-15 supports with different pore morphology such as spherical and hexagonal shape, respectively, by wetness impregnation (W) method and incipient wetness impregnation (IW) with a copper loading …