Chemical Engineering Commons^™

การเตรียมพิกเคอริงอิมัลชันโดยใช้ควอเทอร์ไนซ์ไซโคลเดกซ์ทรินเชื่อมไคโตซานและไตรโพลีฟอสเฟต, ศุภกร ลักษณะกุลบุตร

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การกักเก็บสารสำคัญที่ไม่ชอบน้ำในรูปอิมัลชันแบบน้ำมันในน้ำ (Oil-in-water emulsion) โดยใช้อนุภาคของแข็งที่มาจากธรรมชาติ เป็นอิมัลซิฟายเออร์ ที่เรียกว่า พิกเคอริงอิมัลชัน (Pickering emulsion) ได้เข้ามาทดแทนการใช้สารลดแรงตึงผิวซึ่งเป็นสารสังเคราะห์ที่ก่อให้เกิดการระคายเคือง ควอเทอร์ไนซ์ไซโคลเดกซ์ทรินเชื่อมไคโตซานซึ่งเป็นพอลิเมอร์ประจุบวกบนโมเลกุล ถูกนำมาใช้เป็นสารที่ให้ความคงตัวแก่พิกเคอริงอิมัลชัน ทำให้ต้องมีการสร้างอนุภาคโดยใช้สารที่มีประจุเป็นลบซึ่งก็คือไตรโพลีฟอสเฟต ด้วยเทคนิค Ionic gelation ซึ่งในงานวิจัยนี้ได้จำลองพลวัตเชิงโมเลกุลเพื่อศึกษาการเปลี่ยนแปลงพลวัตในการสร้างอนุภาคที่จำนวนไตรโพลีฟอสเฟตแตกต่างกัน รวมทั้งเปรียบเทียบการเกิดพิกเคอริงอิมัลชันระหว่างอนุภาคที่มีและไม่มีไตรโพลีฟอสเฟต จากการศึกษาพบว่า กลไกการสร้างอนุภาคระหว่างโมเลกุลควอเทอร์ไนซ์ไซโคลเดกซ์ทรินเชื่อมไคโตซาน และโมเลกุลไตรโพลีฟอสเฟต เกิดขึ้นจาก 2 ส่วน ได้แก่ การเชื่อมโยง (Cross-linking) ระหว่างหน่วย Quaternized D-glucosamine กับโมเลกุลไตรโพลีฟอสเฟต และการรวมกลุ่มของวงเบตาไซโคลเดกซ์ทริน สำหรับการวิเคราะห์อนุภาค พบว่า ที่อัตราส่วนระหว่างหน่วย Quaternized D-glucosamine กับโมเลกุลไตรโพลีฟอสเฟต เป็น 1:1 ให้อนุภาคที่มีขนาดและพื้นที่ผิวที่น้ำเข้าถึงได้น้อยที่สุด ส่วนการจำลองพิกเคอริงอิมัลชันของอนุภาคที่มีและไม่มีไตรโพลีฟอสเฟต พบว่า ทั้งสองระบบสามารถเกิดพิกเคอริงอิมัลชันได้ในลักษณะเดียวกัน โดยมีการจัดเรียงตัวโมเลกุลควอเทอร์ไนซ์ไซโคลเดกซ์ทรินเชื่อมไคโตซานที่แตกต่างกัน โดยพบว่า อนุภาคในระบบพิกเคอริงอิมัลชันที่ไม่มีไตรโพลีฟอสเฟตมีการจัดเรียงตัวใหม่ของโมเลกุลควอเทอร์ไนซ์ไซโคลเดกซ์ทรินเชื่อมไคโตซานอยู่ตลอดเวลา ในขณะที่ระบบพิกเคอริงอิมัลชันที่มีไตรโพลีฟอสเฟต อนุภาคจะคงที่ ดังนั้นระบบพิกเคอริงอิมัลชันที่มีการเติมไตรโพลีฟอสเฟต สามารถทำให้พิกเคอริงอิมัลชันมีความเสถียรมากขึ้น

การเพาะเลี้ยงไดอะตอม Thalassiosira Sp. เพื่อผลิตฟูโคแซนทินโดยใช้ถังปฏิกรณ์เชิงแสงชนิดแผ่นแบน, สุชานันท์ ขวัญเจริญ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้ศึกษาสภาวะการเพาะเลี้ยงไดอะตอม Thalassiosira sp. เพื่อผลิตฟูโคแซนทิน โดยใช้ถังปฎิกรณ์ชีวภาพเชิงแสงชนิดแผ่นแบน การปรับความเข้มข้นของปริมาณไนโตรเจนในอาหารเลี้ยงเชื้อพบว่าพบว่าความเข้มข้นของไนโตรเจน 75% ของปริมาณในอาหารสูตร F/2 สามารถให้ผลผลิตฟูโคแซนทินได้ไม่แตกต่างจากชุดการใช้อาหารสูตรปกติและได้รับปริมาณฟูโคแซนทินสูงสุดเท่ากับ 3.718 ± 0.4138 มิลลิกรัม/กรัม การทดลองปรับความเข้มแสงส่องผ่านที่ด้านหลังถังปฏิกรณ์ชีวภาพในระหว่างการเพาะเลี้ยงไดอะตอม พบว่าความเข้มแสงส่องผ่านที่ด้านหลังของถังปฏิกรณ์ชีวภาพเชิงแสงที่ 2000 ลักซ์ ให้ผลการเพาะเลี้ยงดีที่สุดโดยมีค่าน้ำหนักแห้ง อัตราการเจริญเติบโตจำเพาะสูงสุด ผลผลิตชีวมวล และผลผลิตฟูโคแซนทินเท่ากับ 0.23 ± 0.001 กรัม/ลิตร 0.72 ± 0.008 วัน-1 21.01 ± 0.454 มิลลิกรัม/ลิตร·วัน และ 0.048 ± 0.003 มิลลิกรัม/ลิตร·วัน ตามลำดับ ในส่วนการทดลองปรับคุณภาพแสง พบว่าการเพาะเลี้ยงด้วยแสงสีน้ำเงินที่ความเข้มแสง 2000 ลักซ์ สามารถช่วยกระตุ้นการสะสมฟูโคแซนทินในเซลล์ไดอะตอมได้มากกว่าแสงสีขาวและแสงสีแดง และในการทดลองเพื่อศึกษาความจำเป็นในการให้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ พบว่าการให้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ไม่ได้ช่วยเพิ่มผลผลิตชีวมวลและฟูโคแซนทิน และพบว่าการเติมธาตุอาหารเพิ่มเติมระหว่างการเพาะเลี้ยงสามารถลดข้อจำกัดในการเจริญเติบโตของไดอะตอมได้ ในการทดลองส่วนสุดท้ายได้เพาะเลี้ยงไดอะตอมโดยใช้สภาวะเหมาะสมจากผลการทดลองก่อนหน้านี้ ผลการทดลองพบว่าการเพาะเลี้ยงโดยใช้ไนโตรเจน 75% ของปริมาณในอาหารสูตร F/2 ควบคุมความเข้มแสงส่องผ่านที่ด้านหลังของถังปฎิกรณ์ชีวภาพที่ 2000 ลักซ์ ในวันที่ 0–4 ร่วมกับการให้แสงสีน้ำเงินในวันที่ 5-8 ของการทดลอง ควบคู่ไปกับการเติมธาตุอาหาร เป็นสภาวะที่ดีที่สุด โดยให้ผลผลิตชีวมวลและผลผลิตฟูโคแซนทินเท่ากับ 45.18 ± 5.870 มิลลิกรัม/ลิตร·วัน และ 0.127 ± 0.0040 มิลลิกรัม/ลิตร·วัน ซึ่งมากกว่าชุดควบคุมซึ่งเพาะเลี้ยงด้วยแสงสีขาว 5000 ลักซ์ 154% และ 28% ตามลำดับ

The Performance Of Tio2-Based Photocatalyst Coated Pet Films For Phi-X 174 Virus Inactivation, Purim Kusonsakul

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Catalyst coated films are of great interest due to their high performance, reuse, and facility in separation. TiO2 has shown high efficiency for photocatalytic reactions. In this work, the optimal coating condition and efficiencies of catalyst films on the photocatalytic oxidation reactions are shown. The results are shown that the %wt of Ti on PET film depends on the ratio of Si:Ti (amount of TEOS) resulting in the ratio of 0.14 is optimal for P25 coating due to the highest %wt Ti on film. N-doped TiO2 and 5% loading silica with TiO2 Film catalysts were coated on film, N-doped on …

Fabrication And Optimization Of Thin Film Composite Membrane Incorporated With Tio2 Nanoparticles To Enhance Anti-Fouling Property, Sasakorn Charoenyuenyao

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

The polyamide thin-film composite (PA-TFC) membranes containing the titanium dioxide nanoparticles (TiO2 NPs) were developed to improve the membrane performances, especially the anti-fouling properties such as normalized flux and flux recovery. The selective thin-film layer was fabricated over polysulfone (PSf) through the interfacial polymerization (IP) of m-phenylenediamine (MPD) and 1,3,5-benzenetricarbonyl chloride (TMC) monomers. The response surface methodology (RSM) with Box-Behnken strategy was applied to find the optimal fabrication condition of TiO2, pH, ethyl alcohol in MPD solution that could obtain the best overall performances for the synthesized membranes. The result indicated that the addition of TiO2 NPs together with ethyl …

Continuous Preparation And Application Of Novel Heterogeneous Catalysis, Michael B. Burkholder

Theses and Dissertations

Transition metal heterogeneous catalysts are widely used across many chemical industries to reduce waste and emissions and reduce production time while increasing rate. The prevalence of these materials results from the complex relationship between metal nanoparticles and supports affecting final catalytic performance. Rational catalyst synthesis describes the ability to precisely engineer structures through controlled preparation. Novel materials and continuous processing represent a promising approach for rational catalyst synthesis.

The application of these catalysts in continuous, multiphase processes, such as cross-coupling reactions, oxidation chemistry, and nitroreduction processes, are paramount to developing new commercial routes for high-value products. Pd/G catalysts synthesized by …

Characterization And Analysis Of Naturally Fractured Gas Reservoirs Based On Stimulated Reservoir Volume And Petro-Physical Parameters, Ali Al-Rubaye, Ahmed Al-Yaseri, Muhammad Ali, Hisham Ben Mahmud

Research outputs 2014 to 2021

© 2021, The Author(s). Fracture is one of the most important geological phenomena that affect the production of hydrocarbon compounds in broken carbonate reservoirs. However, fracture controlling factors must be combined with well data to achieve accurate fracture modeling. Therefore, structural data, drilling data, well flow diagrams, cores data, wells production data, and dynamic reservoir data have been considered here. Finally, by combining the above-mentioned information and through statistical and mathematical methods, the mechanism of fracture creation, general trends, and dominant fracture patterns are determined. These patterns are directly related to the tectonic regime and the stresses governing the region. …

Hydrogen Adsorption On Sub-Bituminous Coal: Implications For Hydrogen Geo-Storage, Sefan Iglauer, Hussein Abid, Ahmed Z. Al-Yaseri, Alireza Keshavarz

Research outputs 2014 to 2021

Hydrogen is a clean fuel that can potentially revolutionize the energy supply chain and decarbonize fuel consumption. However, a key hurdle that needs to be overcome before a full-scale hydrogen economy can be established is hydrogen storage which is currently the main limitation. Here, we propose that hydrogen gas can be stored in underground coal seams, where it adsorbs on the coal surface. However, currently, no hard data related to such a procedure exists. We, therefore, demonstrate experimentally that significant amounts of hydrogen gas can be stored via this route. Hydrogen adsorption capacities reached 0.6 moles H₂/kg of …

Extracting Metallurgy Contaminants And Hydrocarbons Removing From Water And Industrial Wastewater Using Enhanced Emulsion Liquid Membrane With Nanoparticles And Ionic Liquid, Qusay Al-Obaidi

Doctoral Dissertations

It is an uphill battle to extract pollutants such as heavy metals, hydrocarbons, and radioactive metals from water and industrial wastewater. Emulsion liquid membrane (ELM) is an emerging technology that combines extraction/recover and stripping in one stage to extract/recover heavy metals and/or hydrocarbons from water and wastewater. ELM devised a way to clean up heavy metals and/or hydrocarbons from the water and wastewater where its primary chemicals can be recycled and reused.

In this work, the Emulsion Liquid Membrane (ELM) has been enhanced by adding nanoparticles and ionic liquid to significantly improve the recovery of the water-based contaminants of heavy …

Process Modeling And Techno-Economic Analysis Of Micro- Encapsulated Carbon Sorbents (Mecs) For Co2 Capture In A Fixed Bed And Moving Bed Reactors, Goutham Kotamreddy

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

Carbon capture, utilization, and storage (CCUS) is seen as a suite of technologies to curb the carbon dioxide emissions from the atmosphere and plays a crucial role to meet the net zero emissions target for many countries by 2050. One of the major sources for CO₂ emissions is combustion of fossil fuels. Various innovative capture technologies are being explored because the state-of-the-art monoethanolamine (MEA) based carbon capture technology has drawbacks such as corrosion, energy penalty. There are several potential solvents that have lower energy penalty, but they are highly viscous or may turn into solid phase in the absorber …

Physicochemical Characterisation Of Zirconia Nanoparticles Based Sodium Alginate Polymer Suspension For Enhanced Oil Recovery, Udit S. Mohanty, Faisal Ur Rahman Awan, Muhammad Ali, Adnan Aftab, Alireza Keshavarz, Sefan Iglauer

Research outputs 2014 to 2021

Biopolymers have been employed in enhanced oil recovery (EOR) due to their high viscosity and significant effects on waterflooding performance. Sodium alginate (NaAlg) is an excellent biopolymer that is extracted primarily from brown algae. It has been used in the biotechnology industry as a thickening agent, colloidal stabilizer, and oil recovery application. In the present study, a series of sodium alginate/zirconium oxide nanoparticle suspensions were prepared via solution mixing, and the effect of nanoparticle content, polymer concentration, temperature, salinity was investigated on the rheological behavior using a concentric cylinder dynamic rheometer. The rheology results revealed that the lower concentration of …

Well Performance Analysis Of Mseel1 And Mseel2 Wellpads, Mohammad Faiq Adenan

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

MSEEL1 and MSEEL2 are wellpads that were developed as a means of conducting research into how a gas well being developed in the Marcellus shale can be optimized from the reservoir identification stage to the completions and operational stage. This thesis provides a report of the workflow performed to use the generated data from different sources and analyze them for optimization.

MIP-3H and Boggess 17H were designated as science wells, for which the majority of the well logging and coring experiments were conducted on. The data obtained from the experiments were used as a basis for petrophysical analysis, the results …

Modeling, Optimization And Uncertainty Quantification Of Solids-Based Co2 Capture Technologies, Anca Ostace

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

Solids-based carbon dioxide (CO₂)adsorption, where CO₂ is adsorbed under high pressure/low temperature and desorbed at low pressure/high temperature, is a low energy consumption capture technology with high carbon uptake efficiency. Chemical looping combustion (CLC), where a solid oxygen carrier (OC) transports oxygen between two high-temperature reactors – a fuel and an air reactor –, is a low energy penalty, fuel-flexible technology with inherent CO₂ capture for power/heat and syngas production.

In this work, state-of-the-art equation-oriented (EO) mathematical models of a fixed-bed (FxB) contactor for CO₂ adsorption and moving-bed (MB) reactors for gas-, and solid-fueled CLC …

Improving Performance And Durability Of Intermediate Temperature Proton‐Conducting Solid Oxide Electrolysis Cells Via Materials Design And Catalyst Surface Engineering, Hanchen Tian

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

Solid oxide steam electrolysis cell, a promising electrical-chemical conversion device for the next generation efficient hydrogen production and energy storage, has been actively studied because of their high energy conversion efficiencies and prospective applications as electrochemical reactors. After decades of research on protonic ceramic materials, remarkable advances have been made in the protonic ceramic electrochemical cells (PCECs) air electrode and electrolyte. However, the existing air electrodes are far from satisfying the requirements of practical applications, a series of issues, including the lack of active and durable electrodes, greatly limit the commercialization. To date, the systematic development of triple conducting catalysts …

Dynamic Modeling Of A Coal Mill For Simultaneous Dynamic Data Reconciliation And Parameter Estimation, Vinayak Dwivedy

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

In comparison with other gaseous and liquid fossil fuels used in power production, a coal fired power plants requires additional equipment for fuel preparation. A medium speed mill is usually a preferred equipment which serves in grinding and drying of the raw feed coal. Due to the high recycle of coal particles within a medium speed coal mill, the mill performance is sensitive to the efficiency of grinding and classification operations within mill. The goal of this research is to study the performance of the milling system and develop a method to estimate some of the unmeasured variables, which include …

Simultaneous Activation Of Stable Molecules- Methane And Nitrogen- Using Microwave Reactor With And Without Plasma- To Produce Ethylene And Ammonia, Sarojini Tiwari

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

The discovery of stranded natural gas around the world has made shale gas cheaper and widely accessible. This has driven the relevant research towards the direct utilization of Methane (CH4), a major component of natural gas. CH4 is a highly stable molecule, hence its activation and consequent formation of value-added chemicals in a direct and efficient manner is a relevant problem of the 21st century. All the commercial processes convert natural gas to chemicals indirectly, via the formation of syngas followed by several reactions. The conventional systems are energy intensive and one of the major contributors to green-house gas emissions. …

Microwave-Assisted Natural Gas Conversion To Value-Added Chemicals, Xinwei Bai

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

Stranded gas is a raw gas mixture of volatile hydrocarbons where the main composition is methane. The producers flare the stranded gas at the site because the cost of collecting and transporting the gas is higher than the value of the gas itself. To reduce the waste of this natural resource, it is worthwhile to utilize the on-site stranded natural gas as feedstock to produce value-added chemicals without emitting greenhouse gas. Direct natural gas conversion process is more desirable because of lower capital investment. Methane and ethane, the two major components of natural gas, are very stable molecules that usually …

Dynamic Optimization Algorithms For Baseload Power Plant Cycling Under Variable Renewable Energy, Rebecca Hyen Hae Kim

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

The growing deployment of variable renewable energy (VRE) sources, such as wind and solar, is mainly due to the decline in the cost of renewable technologies and the increase of societal and cultural pressures. Solar and wind power generation are also known to have zero marginal costs and fuel emissions during dispatch. Thereby, the VRE from these sources should be prioritized when available. However, the rapid deployment of VRE has heightened concerns regarding the challenges in the integration between fossil-fueled and renewable energy systems. The high variability introduced by the VRE as well as the limited alignment between demand and …

Dynamic Modelling And Control Of Grid-Level Energy Storage Systems, Sai Pushpitha Vudata

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

The focus of this work is on two energy storage technologies, namely pumped storage hydroelectricity (PHS) and secondary batteries. Under secondary battery technologies, two potential technologies for grid-scale storage, namely high-temperature sodium-sulfur (NaS) battery and vanadium redox flow battery (VRFB), are investigated. PHS is a largescale (>100 MW) technology that stores and generates energy by transporting water between two reservoirs at different elevations. The goal is to develop a detailed dynamic model of PHS and then design the controllers to follow the desired load trajectory accurately with high efficiency. The NaS battery and VRFB are advanced secondary batteries which …

Valorization Of Xylan In Agroforestry Waste Streams, Harrison Appiah

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

Valorization of Xylan in Agroforestry Waste Streams.

Harrison Appiah

Microwave-assisted deep eutectic solvent and gamma-valerolactone metallic chloride catalyzed conversion of xylan to furfural were investigated using a 2x3 factorial experimental design at two levels of percent microwave power, reaction time, and catalyst concentration. The levels of each factor studied were (20%, 60% microwave power, 2, 4 minutes, and 10, 20mg) respectively. The effect of three metallic chloride catalysts (LiCl, FeCl3.6H20, CuCl2) on the conversion of xylan to furfural was also investigated. The gamma-valerolactone-ferric chloride sent system exhibited the highest mean yield of furfural (56.50%). The next highest furfural yield of …

Natural Gas Conversion To Value-Added Chemicals By Microwave Catalytic Processes, Brandon Robinson

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

Ethane is the second-largest component in natural gas and is typically separated out to minimize condensation in the pipelines. The technical difficulties and cost associated with the transportation and the storage of ethane have led companies to start burning natural gas to produce power or flaring which attributes to the global CO₂ emission problem. The conversion of ethane to higher-value liquid products is of increasing importance so that the natural gas can be safely utilized and cost-effectively transported. Existing commercial technologies used to convert ethane to liquid chemical products are typically based on the indirect syngas route, such as …