Chemical Engineering Commons^™

Microfiltration Membrane Pore Functionalization Approaches For Chloro-Organic Remediation To Heavy Metal Sorption, Mohammad Saiful Islam

Theses and Dissertations--Chemical and Materials Engineering

Microfiltration polyvinylidene fluoride (PVDF) membranes have distinct advantage for open structure in terms of high internal surface area and ease of access in the pore domain. Functionalization of PVDF membranes with different functional groups (-COOH, -OH, -SH) enables responsive (pH, temperature) properties to membrane, tuning of effective pore size, controlling permeate flux. PVDF microfiltration membrane functionalization with suitable responsive polymer such as poly acrylic acid (PAA) to incorporate carboxyl (-COOH) group enables further modification of functionalized PAA-PVDF membranes for different application ranging from catalysis, bio reactor to heavy metal sorption platform. As a catalytic reactor bed, this PAA-PVDF membranes are …

The Development Of Temperature And Ph Responsive Hydrogels And Membranes For Selective Sorption Of Perfluoroorganics And Nanoparticle Integrated Catalytic Degradation Of Pcb, Anthony Saad

Theses and Dissertations--Chemical and Materials Engineering

The functionalization and use of responsive and catalytic polymeric membranes and materials were explored for contaminant capture and degradation. While membranes have a wide variety of uses across multiple industries, the inclusion of materials that are temperature and pH responsive in the membrane pore domain yields a wide range of applications and possibilities for water treatment. Temperature and pH responsive polymers, as well as controlled nanostructured materials, were synthesized in membrane pores for advanced adsorption-desorption and catalytic treatment of emerging organic contaminants in water. In this study, supported by the NIEHS, poly-N-isopropylacrylamide (PNIPAm) was used as a model thermo-responsive polymer, …

A Thermodynamic And Feasibility Study Of Green Solvents For The Fabrication Of Water Treatment Membranes, Xiaobo Dong

Theses and Dissertations--Chemical and Materials Engineering

Nonsolvent induced phase separation (NIPS) has been widely used to fabricate polymeric membranes. In NIPS, a polymer is dissolved in a solvent to form a dope solution, which is then cast on a substrate and immersed in a nonsolvent bath, where phase inversion occurs. Petroleum-derived organic solvents, such as N-Methyl-2-Pyrrolidone (NMP) and Dimethylacetamide (DMAc), have been traditionally used to fabricate polymeric membranes via NIPS. However, these solvents may have negative impacts on environmental and human health; therefore, using greener and less toxic solvents, preferably derived from biomass, is of great interest to make membrane fabrication sustainable. In this dissertation, two …

Heart Tissue Reconstruction By Light-Controlled Cell Adhesion, Patterning And Alignment On Decellularized Scaffolds, Cong Li

Theses and Dissertations--Chemical and Materials Engineering

There is an urgent demand for engineered tissues and organs because of extremely limited donor tissues available for transplant. The challenge of tissue rejection has motivated many researchers to try to remove all of the cells from a heart and then add back in patient matched cells. These recellularized hearts are a promising avenue towards a functional bioartifical heart that is less likely to be rejected. Decellularized extracellular matrix (ECM) scaffolds generated from animal hearts do not have the cellular components that elicit immune rejection in patient, and they also preserve the native heart tissue structure. While decellularization techniques are …

Polymeric Nanocomposite Membranes With Phosphorene Based Pore Fillers For Fouling Control, Joyner Eke

Theses and Dissertations--Chemical and Materials Engineering

Phosphorene is a two-dimensional material exfoliated from bulk phosphorus. Specifically, relevant to the field of membrane science, the band gap of phosphorene provides it with potential photocatalytic properties, which could be explored in making reactive membranes able to control the accumulation of compounds on the surface during filtration, or fouling. Another reason phosphorene is a promising candidate as a membrane material additive is due to its catalytic properties which can potentially destroy foulants on the membrane surface.

The first goal of this study was to develop an innovative and robust membrane able to control and reverse fouling with minimal changes …

Thermal / Structural Analysis Of The Hb 650 Thermal Shield, Gerald J. Smith

Graduate Research Theses & Dissertations

Fermilab’s PIP-II project’s superconducting linear accelerator (Linac) will drive the next generation of particle accelerators through a revolution in beam intensity. Key to beam intensification are the high efficiencies of niobium-tin superconducting radiofrequency (SRF) cavities operating at cryogenic temperatures near 5 Kelvin. A multifaceted approach is employed to achieve and maintain the extreme temperature. Vacuum provides the first barrier to thermal convection. Physical thermal intercept zones further isolate the exterior shell vacuum vessel at 300 Kelvin from the supercooled beamline. The first thermal intercept lies just inside the exterior vacuum vessel forming the 40 Kelvin zone. This 40K thermal shield …

Wastewater Treatment Fatty Acids For Biodiesel Production, Zachary Christman

Department of Agronomy and Horticulture: Dissertations, Theses, and Student Research

Wastewater scum is the thick oily substance that floats on top of the primary and secondary tanks within a wastewater treatment plant. Scum has a 30% to 60% lipid content making it an excellent resource for the biodiesel industry. Also the use of scum would reduce the cost of current management practices such as landfill disposal or incineration. In this article there is an overview of lipid byproducts currently being produced at wastewater treatment plants today. This is followed by a presentation showing a full length process for turning wastewater scum into biodiesel raw material.

Development Of Novel Materials And Processes For Direct Conversion Of Co₂ Flue Gas To Chemicals And Fuels, Ahmed Al-Mamoori

Doctoral Dissertations

“This research focused on addressing the pressing issues of greenhouse gas emissions that greatly contribute to climate change. Specifically, the focus was given to the reduction of anthropogenic CO₂ emission and its subsequent conversion to commodity chemicals and fuels. In the first part of the research, a series of novel high temperature CO₂ adsorbents including double salts (K-Ca and Na-Ca) and metal-doped calcium oxide (Fe_x@CaO and Ga_x@CaO) was developed and evaluated. Both sets of materials exhibited high CO₂ capacity, fast kinetics, and long-term stability. In particular, at 650 °C, the doped adsorbents comprising …

Pharmaceutical Manufacturing In The 21st Century: Identification And Analysis Of Key Elements, Robert N. Mills

Honors Program: Senior Projects (Public)

The availability of quality pharmaceutical products impacts the lives of the global population on a daily basis. The importance of product availability and quality within pharmaceutical manufacturing requires that quality systems put into place are capable of accurately and robustly capturing the quality compliance, or lack thereof, of the various stages of production. This review intends to analyze current expert-recommended best practices within key elements of a pharmaceutical manufacturing quality control system and provide recommendations throughout. The quality elements discussed include Quality by Design method validation, necessary equipment determination, and equipment qualification, followed by documentation control and data flow.

Biofuel Production From Spent Coffee Grounds By Supercritical Ethyl Acetate, Wirasinee Supang

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

In this work, spent coffee grounds (SCGs) was used as the feedstock for biofuel production by supercritical ethyl acetate. The SCGs is waste obtained from coffee industrial that is continuously increasing every year. To make SCGs becomes more valuable, utilization of ethyl acetate as the extracting and reacting solvents for biofuel production via interesterification reaction. The characterization of SCGs sample showed that the moisture content of fresh SCGs was around 56 wt%. After oven drying, the moisture of SCGs was reduced to 12.76 %wt. To prolong the shelf-life of the sample and to minimize impact of hydrolysis on interesterification reaction, …

The Deactivation Study Of Titanium Dioxide Catalyst In Thermochemical Processes Via Density Functional Theory, Chinanang Ngamlaor

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

In this study, the investigation of catalytic deactivation of TiO2 by coking was performed using DFT. The effect of the Hubbard U, which was varied as U equal 4 to 6 eV and Van der Waal corrections on electronic properties were also investigated. The effect of temperature in the range of 400-1000°C was also studied. This work aims to understand relatives of coke formation, oxygen vacancy, phase transformation. The increment of the Hubbard U values provide a more accurate quantitative cited by the energy gap from the experimental investigation, the appropriate U value of the A-TiO2 (101) is 4 eV, …

The Deactivation Of Gamma-Alumina Based Catalyst During Aqueous Phase Reaction Using Density Function Theory, Phakaorn Aphichoksiri

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Nowadays, biomass conversion has become a more attractive process to produce fuels and various high-value chemicals from biological materials. From many kinds of catalysts, the metal-supported gamma-alumina (γ-Al2O3) is a widely used catalyst for various transformation processes, especially in the aqueous phase reaction. Typically, coke formation on γ-Al2O3 causes catalyst deactivation in the thermal reaction process. Moreover, incorporation of aqueous phase medium initiates hydroxylation of γ-Al2O3 and phase transformation of γ-AlOOH, leading to the catalyst deactivation. Not only coke formation and phase transformation are the cause of catalytic deactivation, but the oxygen vacancy, changing the activity of the catalyst, should …

Deactivation Of Manganese Dioxide Electrocatalyst In Zinc-Air Batteries Studied Via Density Functional Theory, Puwit Buapin

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Manganese dioxide (MnO2) is the effective electrocatalysts used as a cathode for Zn-Air batteries (ZABs) accounted for the acceleration of the oxygen reduction reaction (ORR). There are various studies on the ORR activity of MnO2 rather than deactivation mechanisms. In this work, the deactivation mechanisms of α-MnO2 and β-MnO2 was investigated by density functional theory and computational hydrogen electrode. It was found that, the phase transformation from the α-MnO2 (211) to β-MnO2 (110) shows that the catalyst deactivation is due to the higher overpotential of β-MnO2 (110) making electrocatalyst efficiency low. For Ov surfaces, it illustrates that the performance is …

Pelletization Of Cao Catalyst For Biodiesel Production Via Transesterification Of Palm Oil, Warisara Vornuch

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

This thesis investigates biodiesel production from palm oil by transesterification using extruded CaO catalysts. The preparation parameters of extruded CaO catalysts were investigated including 1) binder type including activated alumina, diatomite and kaolin, 2) calcination temperature at 700, 800 and 900°C, 3) mass ratio of CaO to the binder at 1: 1, 3: 1 and 6: 1. The Effect of catalyst shape of the extruded CaO and the addition of pore forming (polyacrylamide) on the catalytic activity of extruded CaO were also studied using transesterification using methanol to palm oil. The ratio of methanol to palm oil was fixed at …

การประมาณค่าจลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยาการสังเคราะห์ดีเฟอราซิร็อกซ์จากค่าการไหลของความร้อนจากปฏิกิริยาเพื่อนำไปขยายขนาดในระดับเครื่องนำร่อง​, วสันต์ คงในขาว

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ดีเฟอราซิร็อก เป็นวัตถุดิบทางเภสัชกรรมได้ถูกนำมาใช้เป็นยารักษาโรค สำหรับผู้ป่วยที่มีสภาวะเหล็กในร่างกายเกิน เช่น ผู้ป่วยธาลัสซีเมีย หรือผู้ที่ร่างกายได้รับการถ่ายเลือดเป็นเวลานาน ดีเฟอราซิร็อกซ์เป็นสารตัวหนึ่งที่สามารถเข้าไปจับกับพันธะของเหล็กในร่างกายได้ โดยในปัจจุบันนี้ทางองค์การเภสัชกรรมได้มีการพัฒนาการการสังเคราะห์ยาดีเฟอราซิร็อกซ์ โดยใช้สารอนุพันธ์ Benzoxazinone เป็นสารตั้งต้นซึ่งมีสถานะเป็นของแข็ง ละลายในตัวทำละลายเอทานอล สำหรับในงานวิจัยนี้ได้ทำการศึกษาหาค่าตัวแปรทางจลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยาเคมีจากข้อมูลการไหลทางความร้อนของปฏิกิริยาซึ่งถูกวิเคราะห์ด้วยเครื่อง Reaction calorimeter โดยทำการทดลองเก็บข้อมูลที่สภาวะของการสังเคราะห์ในเครื่องปฎิกรณ์แบบกะที่อุณหภูมิ 65 ถึง 75 องศาเซลเซียส และความเร็วรอบของใบกวนที่ 50 ถึง 350 รอบต่อนาที การคายความร้อนของปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นจะถูกนำไปวิเคราะห์และเปรียบเทียบกับข้อมูลที่ได้ด้วยเทคนิคการวิเคราะห์เชิงถดถอยแบบไม่เป็นเส้นตรงโดยใช้โปรแกรมภาษาไพธอนในการเขียนชุดคำสั่งเพื่อหาค่าตัวแปรทางจลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยาจากผลการวิเคราะห์ที่ได้พบว่าค่าคงที่อัตราของปฏิกิริยามีค่าเท่ากับ 0.04029 ลิตรต่อวินาทีต่อโมล และให้ค่าพลังงานกระตุ้นเท่ากับ 181.7 กิโลจูลต่อโมล ซึ่งค่าจลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยานี้เป็นข้อมูลที่สำคัญที่สามารถนำไปใช้ในแบบจำลองทางคณิตศาสตร์สำหรับการทำนายอุณหภูมิของปฏิกิริยาที่มีการคายความร้อนในระดับนำร่องหรือระดับอุตสาหกรรมต่อไปได้

การประยุกต์พลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณเพื่อทำนายสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนออกซิเจนเชิงปริมาตรรวมของระบบ อากาศ-น้ำ ในถังกวนรัชทอนเทอร์ไบน์คู่แบบไม่มาตรฐาน, กรทรรศน์ สติตรึก

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

กระบวนการหมักเป็นกระบวนการที่พบได้มากในอุตสาหกรรม โดยทั่วไปแล้วนิยมใช้เครื่องปฏิกรณ์แบบถังกวนที่มีการป้อนออกซิเจนเข้าสู่ระบบเพื่อให้เซลล์ในระบบทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในการขยายขนาดของถังหมักนั้น นอกจากจะต้องคำนึงถึงสภาวะ well mixed แล้ว อัตราการถ่ายโอนออกซิเจนภายในระบบ เป็นอีกตัวแปรหนึ่งที่ต้องคำนึงถึง ในการทดลองขยายขนาดโดยการกำหนดอัตราการถ่ายโอนออกซิเจนคงที่ พบว่าผลิตภัณฑ์ที่ได้มีคุณภาพแย่ลง อย่างไรก็ตาม ในการขยายขนาดดังกล่าวมีการเปลี่ยนแปลงของระยะระหว่างใบปั่นกวน และความสูงของของไหลทำงานที่ใช้ งานวิจัยนี้จึงมีจุดประสงค์ที่จะศึกษาผลการเปลี่ยนแปลงของสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนออกซิเจนเชิงปริมาตรที่เกิดขึ้นภายในถังกวนระบบน้ำ-อากาศที่ติดตั้งใบปั่นกวนแบบรัชทอนเทอร์ไบน์คู่ โดยใช้พลศาสตร์การไหลเชิงคณนา (CFD) ในการทำนายพลศาสตร์ที่เกิดขึ้นภายในระบบ โดยใช้แบบจำลอง Eulerian และแบบจำลองความปั่นป่วน k-ϵ ร่วมกับสมการ population balance ผลการสอบเทียบสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนออกซิเจนเชิงปริมาตรรวมของระบบ จากแบบจำลองกับผลการทดลอง พบว่ามีแนวโน้มสอดคล้องกัน และมีความคลาดเคลื่อนไม่เกินร้อยละ 10 ผลการทำแบบจำลองพบว่าการเปลี่ยนแปลงระยะระหว่างใบปั่นกวนจะไม่ส่งผลต่อลักษณะการไหลของวัฏภาคน้ำ และอากาศภายในระบบ จะไม่ส่งผลให้สัมประสิทธิ์การถ่ายโอนออกซิเจนเชิงปริมาตรภายในระบบเปลี่ยนแปลง ในส่วนของการเปลี่ยนแปลงความสูงของของไหลในระบบ พบว่าไม่ส่งผลต่อค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนออกซิเจนเชิงปริมาตรเฉพาะที่ภายในระบบ แต่เนื่องจากระดับของใบปั่นกวนไม่เปลี่ยนแปลงตามความสูงน้ำที่เพิ่มขึ้น ส่งผลให้ระบบที่มีความสูงของน้ำอยู่ใกล้กับใบปั่นกวนมีแนวโน้มของสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนออกซิเจนเชิงปริมาตรรวมของระบบสูงกว่า นอกจากนี้ที่ระดับความสูงของน้ำใกล้กับใบปั่นกวนมาก ๆ จะส่งผลให้ลักษณะการไหลที่เกิดจากใบปั่นกวนเปลี่ยนไป ทำให้กำลังที่ใช้มีค่าลดน้อยลงด้วย

การประเมินค่าตัวแปรทางจลนศาสตร์ของปฏิกิริยาการออกซิไดซ์โทลูอีนบนตัวเร่งปฏิกิริยา V2o5/Tio2, นนทกิจ อนนทสีหะ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้ทำการประมาณค่าพารามิเตอร์ทางจลนศาสตร์ของปฏิกิริยาการออกซิไดซ์โทลูอีนบนตัวเร่งปฏิกิริยา V2O5/TiO2 โดยตัวเร่งปฏิกิริยาเตรียมด้วยวิธีการเคลือบฝังแบบเปียกและวิเคราะห์คุณลักษณะด้วยเทคนิค SEM-EDX, nitrogen physisorption, XRD และ NH3-TPD สำหรับการทดสอบความสามารถในการเร่งปฏิกิริยา ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา V2O5/TiO2 ปริมาณ 0.1 g กระทำในช่วงอุณหภูมิ 150oC – 300 oC ความดันบรรยากาศ อัตราการไหลรวมของแก๊สอยู่ในช่วง 180 – 200 ml/min ส่วนประกอบของแก๊สขาเข้าเครื่องปฏิกรณ์ประกอบด้วย โทลูอีน 800-1000 ppm และอากาศที่มีความเข้มข้นออกซิเจน 3, 12 และ 21 % นอกจากนี้ยังมีการเติม SO2 0, 25 และ 50 ppm และ NO 100 ppm ร่วมด้วยเพื่อดูผลต่อปฏิกิริยา ผลการทดลองพบว่า SO2 สามารถช่วยลดค่าพลังงานกระตุ้น Ea ของปฏิกิริยาได้เล็กน้อยทำให้ค่าการออกซิไดซ์โทลูอีนเพิ่มขึ้นแต่ผลที่ได้มีค่าไม่เด่นชัดเมื่อเทียบกับผลของการเพิ่มความเข้มข้น O2 โดยค่าพลังงานกระตุ้นของปฏิกิริยาที่คำนวณได้มีค่าอยู่ในช่วง 53-59 kJ/mol ณ 3 % O2, 44-46 kJ/mol ณ 12 % O2 and 40-42 kJ/mol ณ 21 % O2 นอกจากนี้ยังพบว่าเมื่อมี NO ในระบบค่าการออกซิไดซ์โทลูอีนจะเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัดและยังพบว่าเกิดปฏิกิริยาอื่นเกิดร่วมด้วยในช่วงอุณหภูมิต่ำ (150-250 oC) โดยปฏิกิริยาข้างเคียงที่เกิดขึ้นนี้ช่วยในการออกซิไดซ์โทลูอีนเหมือนกันและมีค่าพลังงานกระตุ้นต่ำกว่าปฏิกิริยาหลัก นอกจากนี้ยังตรวจไม่พบ CO2 ในระบบแสดงว่าปฏิกิริยาเกิดที่หมู่เมทิลเป็นหลัก นอกจากการทดลองแล้วยังได้ทำการใช้โปรแกรม GNU-Octave เพื่อคำนวณผลของค่า WHSV ต่อค่าการออกซิไดซ์โทลูอีนในระบบโดยใช้แบบจำลอง pseudo-homogeneous แบบหนึ่งมิติซึ่งได้ผลว่าเมื่อเพิ่มค่า WHSV จะส่งผลให้ค่าการออกซิไดซ์โทลูอีนลดลง

การพัฒนาสูตรตำรับยาแคลเซียมชนิดเม็ดด้วยวิธีการตอกตรง, อรรถพล ฮกเจริญ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยในครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาสูตรตำรับแคลเซียมชนิดเม็ดด้วยวิธีการตอกตรง โดยทุกวัตถุดิบจะผ่านการผสมให้เข้ากันเป็นเนื้อเดียว และตอกขึ้นรูปเม็ดด้วยเครื่องตอกเม็ดยาแบบสากเดี่ยว วัตถุดิบที่ทดสอบในงานนี้ ได้แก่ แคลเซียมคาร์บอเนต ไตรแคลเซียมซิเตรท และแคลเซียมคาร์บอเนตที่ได้มาจากเปลือกไข่ ใช้เป็นสารสำคัญหลัก ชนิดของสารช่วยตอกเม็ด ได้แก่ แลคโตสโมโนไฮเดรต, ไฮดรอกซีโพรพริลเมทิลเซลลูโลส, โคโพวิโดน, โซเดียมสตาร์ซไกลโคเลท, แมกนีเซียมสเตียเรท และคอลลอยดัลซิลิคอนไดออกไซด์ ที่อัตราส่วนต่างๆ ถูกนำมาทดสอบในเครื่องผสมแบบคิวบิก ผลของอัตราส่วนของสารสำคัญต่อคุณสมบัติทางกายภาพ คุณลักษณะของเม็ด และการขึ้นสูตรต้นตำรับได้ถูกศึกษา จากผลที่ได้ พบว่า ธาตุแคลเซียมที่วิเคราะห์ด้วยเครื่องอะตอมิกซ์แอบชอร์พชันสเปกโทรมิเตอร์ที่ความยาวคลื่น 422.7 นาโนเมตร มีค่าใกล้เคียงกับค่าที่คำนวณจากทฤษฎี เม็ดหลักที่เตรียมด้วยวิธีการตอกตรงที่อัตราส่วนต่างๆ มีลักษณะทางกายภาพที่ดี โดยเม็ดหลักมีสีขาวที่พื้นผิวเรียบ คุณสมบัติทางกายภาพ เช่น ความแข็ง ความกร่อน ความหนา และความแปรปรวนของน้ำหนักเม็ด ได้ยืนยันตามมาตรฐานเภสัชตำรับของอเมริกา นอกจากนี้ การศึกษาการละลายมีค่ามากกว่า 80% ในสารละลายฟอสเฟสบัพเฟอร์ ที่มีค่าความเป็นกรดด่าง 6.8 ในเวลา 1 ชั่วโมง ข้อมูลของการทดลองการละลายมีความสอดคล้องกับรูปแบบทางคณิตศาสตร์ของ Korsmeyer-Peppas ในสูตรตำรับ F 1 และสอดคล้องกับสมการจลนศาสตร์อันดับหนึ่ง ในสูตรตำรับ F02 และ F3 เม็ดหลักได้ถูกนำมาเก็บในภาชนะขวดสีชาฝาเกลียวปิดสนิทที่อุณหภูมิห้อง เป็นเวลา 8 สัปดาห์ พบว่า ไม่มีการเปลี่ยนแปลงในสมบัติทางกายภาพ ไม่พบความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญของความแข็ง ความกร่อน และความแปรปรวนของน้ำหนักเม็ดระหว่างการผลิตแบบกะขนาดเล็กและแบบขยายขนาด

การออกแบบและวิเคราะห์การผลิตไฮโดรเจนจากฟางข้าวผ่านกระบวนการเคมิคอลลูปปิงแก๊สซิฟิเคชันร่วมกับการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์, โศธิดา ไชยธานี

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้ได้นำเสนอกระบวนการเคมิคอลลูปปิงแก๊สซิฟิเคชันร่วมกับการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งเป็นการร่วมกันของกระบวนการแก๊สซิฟิเคชันชีวมวลที่มีการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์และกระบวนการไอน้ำ-เหล็ก สำหรับผลิตไฮโดรเจนจากฟางข้าว โดยใช้เหล็กออกไซด์ (Fe3O4) เป็นตัวพาออกซิเจน และแคลเซียมออกไซด์ (CaO) เป็นตัวดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ การสร้างแบบจำลองของกระบวนการที่นำเสนอจะอยู่บนพื้นฐานของวิธีการทางอุณหพลศาสตร์โดยใช้โปรแกรมแอสเพนพลัส (Aspen Plus) จากการศึกษาผลกระทบของตัวแปรที่สำคัญพบว่า สัดส่วนผลได้ของไฮโดรเจน และความบริสุทธิ์ของไฮโดรเจนในเตาปฏิกรณ์เชื้อเพลิงสามารถเพิ่มได้จากการเพิ่มอัตราส่วนของไอน้ำที่ป้อนเข้าสู่เตาปฏิกรณ์เชื้อเพลิงต่อคาร์บอนและอัตราส่วนของแคลเซียมออกไซด์ต่อคาร์บอน ความเข้มข้นของคาร์บอนมอนอกไซด์ในสายผลิตภัณฑ์ไฮโดรเจนบริสุทธิ์มีค่าน้อยกว่า 50 ppm เมื่ออุณหภูมิของเตาปฏิกรณ์ไอน้ำดำเนินการที่ 500 องศาเซลเซียส กระบวนการมีค่าประสิทธิภาพเชิงความร้อนเป็น 58.01% เมื่อกระบวนการดำเนินการที่สภาวะที่เหมาะสม ซึ่งเกิดขึ้นได้เมื่ออุณหภูมิของเตาปฏิกรณ์เชื้อเพลิงเท่ากับ 672.4 องศาเซลเซียส และอัตราส่วนของไอน้ำที่ป้อนเข้าสู่เตาปฏิกรณ์เชื้อเพลิงต่อคาร์บอน อัตราส่วนของเหล็กออกไซด์ต่อคาร์บอน อัตราส่วนของแคลเซียมออกไซด์ต่อคาร์บอน และอัตราส่วนของไอน้ำที่ป้อนเข้าสู่เตาปฏิกรณ์ไอน้ำต่อคาร์บอนเท่ากับ 1.63 0.5 0.8 และ 1.44 ตามลำดับ กระบวนเคมิคอลลูปปิงแก๊สซิฟิเคชันร่วมกับการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ได้ถูกปรับปรุงประสิทธิภาพเชิงความร้อนด้วยการออกแบบเครือข่ายแลกเปลี่ยนความร้อนด้วยการวิเคราะห์จุดพินช์ นอกจากนี้ยังได้ทำการวิเคราะห์เอกเซอร์จี เพื่อระบุว่าส่วนใดในกระบวนการที่ใช้พลังงานไม่มีประสิทธิภาพ จากผลการวิเคราะห์พบว่า เตาปฏิกรณ์ไอน้ำ (SR) มีการสูญเสียเอกเซอร์จีมากที่สุดในกระบวนการ โดยกระบวนการนี้มีประสิทธิภาพเชิงเอกเซอร์จี 83.89% และสูญเสียเอกเซอร์จี 81,356.39 วัตต์

การเตรียมคาร์บอนที่มีรูพรุนจากเรซินน้ำมันเปลือกเมล็ดมะม่วงหิมพานต์-ฟอร์มาลดีไฮด์, วรวรรณ จันทรา

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ในงานวิจัยนี้ได้ศึกษาการนำน้ำมันเปลือกเมล็ดมะม่วงหิมพานต์ มาใช้เป็นวัตถุดิบตั้งต้นสำหรับการสังเคราะห์เรซินน้ำมันเปลือกเมล็ดมะม่วงหิมพานต์-ฟอร์มาลดีไฮด์ผ่านทางกระบวนการพอลิเมอร์ไรเซชันโดยไม่มีการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา เพื่อทดแทนการใช้ฟีนอลซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ทางปิโตรเลียม และเพื่อเป็นการสร้างมูลค่าเพิ่มให้กับเรซิน จึงได้นำเรซินไปต่อยอดเป็นวัตถุดิบสำหรับการสังเคราะห์เป็นคาร์บอนที่มีรูพรุน ผ่านทางกระบวนการคาร์บอไนเซชันภายใต้แก๊สไนโตรเจน และเพื่อเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพของพื้นที่ผิวจำเพาะ และปริมาตรของรูพรุนให้กับคาร์บอนที่สังเคราะห์ได้ จึงได้มีการนำไปผ่านกระบวนการกระตุ้น 2 วิธี ได้แก่ การกระตุ้นทางกายภาพด้วยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ และการกระตุ้นทางเคมีด้วยสารละลายเหล็ก (III) ไนเตรต [Fe(NO3)3] ในส่วนของการวิเคราะห์ เรซินจะถูกทดสอบสมบัติเชิงความร้อน คาร์บอนจะถูกทดสอบสมบัติด้วยวิธี เอกซ์เรยดิฟแฟรกชัน การดูดซับและการคายซับไนโตรเจน และกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด จากการศึกษาพบว่าเรซินมีสมบัติเชิงความร้อนอยู่ในช่วงอุณหภูมิ 382-750 องศาเซลเซียส เมื่อนำเรซินไปผ่านกระบวนการคาร์บอไนเซชันภายใต้แก๊สไนโตรเจน คาร์บอนที่ได้มีค่าพื้นที่ผิวจำเพาะ ปริมาตรรูพรุนแบบไมโครพอร์และมีโซพอร์น้อยมากจนถือว่าไม่มีรูพรุนเกิดขึ้น ในทางกลับกันเมื่อทำการกระตุ้นทางกายภาพด้วยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ คาร์บอนที่ได้มีประสิทธิภาพที่ดีขึ้น โดยช่วยเสริมสร้างการเกิดของรูพรุนแบบไมโครพอร์ ส่งผลให้ค่าพื้นที่ผิวจำเพาะสูงที่สุดมีค่าเท่ากับ 291 ตารางเมตรต่อกรัม โดยมีปริมาตรรูพรุนแบบไมโครพอร์เท่ากับ 0.1104 ลูกบาศก์เซนติเมตรต่อกรัม นอกจากนี้เมื่อนำไปกระตุ้นทางเคมีด้วยสารละลายเหล็ก (III) ไนเตรต สามารถช่วยก่อให้เกิดการสร้างของรูพรุนแบบมีโซพอร์ ที่มีพื้นที่ผิวจำเพาะสูงมีค่าเท่ากับ 153 ตารางเมตรต่อกรัม และมีปริมาตรรูพรุนแบบมีโซพอร์เท่ากับ 0.0928 ลูกบาศก์เซนติเมตรต่อกรัม อีกทั้งคาร์บอนที่ได้ยังแสดงคุณสมบัติทางแม่เหล็ก สามารถแยกออกจากตัวกลางได้ง่ายด้วยแรงแม่เหล็กภายนอก