Chemical Engineering Commons^™

A Novel Ultra-Low Interfacial Tension Nanofluid For Enhanced Oil Recovery In Super-Low Permeability Reservoirs, Derong Xu, Baojun Bai, Ziyu Meng, Qiong Zhou, Zhe Li, Yao Lu, Hairong Wu, Jirui Hou, Wanli Kang

Geosciences and Geological and Petroleum Engineering Faculty Research & Creative Works

The exploration and development of super-low permeability reservoirs have become a global focus in recent years. However, conventional flooding systems commonly face problems of high injection pressure and poor displacement efficiency in super-low permeability reservoirs. Thus, it is imperative to find new flooding agents that tackle such problems. In this study, a novel ultra-low interfacial tension (IFT) nanofluid was formulated, consisting of surfactants to achieve ultra-low IFT and silica nanoparticles to reduce injection pressure. The compatibility test between the surfactants and silica nanoparticles in 10,000 mg/L NaCl solution at 90 °C was conducted to ensure their adaption to harsh reservoir …

Testing And Evaluation Of Shale Stability For Zubair Shale Formation, Ahmed K. Abbas, Ralph E. Flori, Ahmed Al-Anssari, Mortadha Alsaba

Geosciences and Geological and Petroleum Engineering Faculty Research & Creative Works

Zubair Formation consists of approximately 55% shale, which causes almost 70% of wellbore problems due to incompatibilities of drilling fluids and shale formations. The most common and effective solution to shale instability is through the design and selection of drilling fluids. Understanding the interaction between drilling fluids and shale has been a challenge due to the complexity of both physical and chemical variations in shale formations. This paper presents some of the important laboratory and well-site testing techniques that are often used by mud engineers for characterizing and remediating drilling fluids and shale interaction. Well-preserved shale samples were analyzed to …

Reduced Exhaust Emissions Through Blending N-Butanol With Ultra Low Sulfur Diesel And Synthetic Paraffinic Kerosene In Reactivity Controlled Compression Ignition Combustion, Remi Gaubert

College of Graduate Studies: Theses & Dissertations

Increasing restrictions on the emitted exhaust emissions in diesel engines are becoming a more challenging task than in previous years. An electronic common rail fuel injection system and a port fuel injection (PFI) system were developed for an experimental engine to research dual fuel combustion. The experimental research was conducted at 1500 rpm and 4, 5, and 6 bar indicated mean effective pressure (IMEP). n-Butanol was port fuel injected at a 60% by mass fraction coupled with direct injection (DI) of three fuels, including ultra-low sulfur diesel (ULSD RCCI), a 50-50 wt-% blend of ULSD and butanol (ULSD-Bu RCCI), and …

Understanding Early Amyloid-Ss Aggregation To Engineer Polyacid-Functionalized Nanoparticles As An Inhibitor Design Platform, Nicholas Vander Munnik

Theses and Dissertations

Alzheimer’s disease (AD) is characterized by the presence of amyloid-ß (Aß) protein aggregates in the brains of those afflicted. This protein aggregates via a complex pathway to progress from monomers to soluble oligomers and ultimately insoluble fibrils. Due to the dynamic nature of aggregation, it has proven exceedingly difficult to determine the precise interactions that lead to the formation of transient oligomers. A statistical thermodynamic model has been developed to elucidate these interactions. Aß was simulated using fully-atomistic replica exchange molecular dynamics. We use an ensemble of 5 × 105 configurations taken from these simulations as input for a self-consistent …

A Novel Supercritical Co2-Based Decellularization Method For Maintaining Scaffold Hydration And Mechanical Properties, Michael A. Matthews, Tarek Shazly, Rachel M. Handleton, Dominic M. Casali

Faculty Publications

Decellularized tissues are commonly utilized as tissue engineering scaffolds. Decellularization by extended exposure to aqueous detergents can damage the microstructure or deposit cytotoxic residue. Supercritical carbon dioxide (scCO2) has been proposed for decellularization, but reportedly causes dehydration and scaffold embrittlement.

Presented herein is a novel decellularization method that preserves matrix hydration state and mechanical properties. Over 97% of the water in porcine aorta is maintained by presaturating scCO2 with water; however, complete decellularization was not attained by any process utilizing only scCO2. Instead, a novel hybrid method is presented that combines a brief (48 h) exposure of tissue to aqueous …

Sustainable Waste-To-Energy Technologies: Bioelectrochemical Systems, Rami Ziara, Bruce Dvorak, Jeyamkondan Subbiah

Department of Civil and Environmental Engineering: Faculty Publications

The food industry produces a large amount of waste and wastewater, of which most of the constituents are carbohydrates, proteins, lipids, and organic fibers. Therefore food wastes are highly biodegradable and energy rich. Bioelectrochemical systems (BESs) are systems that use microorganisms to biochemically catalyze complex substrates into useful energy products, in which the catalytic reactions take place on electrodes. Microbial fuel cells (MFCs) are a type of bioelectrochemical systems that oxidize substrates and generate electric current. Microbial electrolysis cells (MECs) are another type of bioelectrochemical systems that use an external power source to catalyze the substrate into by-products such as …

Investigation Of Mechanical, Electrical, And Thermal Properties Of Particulate/Fiber/Polymer Composites, Julie Tomasi

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Composites have many applications due to their high strength to weight ratio, chemical resistance, and the ability to tune properties like electrical resistivity (ER). In this work, polyetheretherketone (PEEK) and cycloaliphatic epoxy (CE) composites with different fillers were studied. PEEK composites contained up to 10 wt% Akzo Nobel Ketjenblack carbon black (CB), up to 15 wt% Asbury Carbons TC307 graphene nanoplatelets (GNP), up to 30 wt% Solvay carbon fiber (CF), and combinations of the three carbons. Formulations were developed for electrostatic dissipative and electrically conductive applications. The most conductive formulation was 7.5 wt% CB/30 wt% CF/PEEK, which had an electrical …

Hydrodynamics Related Performance Evaluation Of Upflow Moving Bed Hydrotreater Reactor (Mbr) Using Developed Experimental Methods And Cfd Simulation, Vineet Alexander

Doctoral Dissertations

"Upflow Moving Bed Hydrotreater (MBR) reactor is used for hydrotreating resid crude oil. It is a two-phase upflow reactor having a catalyst bed with conical bottom, and plena. At industrial conditions the reactor is not performing at its best and encountering issues such as hot spots, catalyst agglomeration inside the catalyst bed leading to frequent shutdown of the reactor. The root cause of these problems are linked to the improper hydrodynamics inside the catalyst bed. To investigate this, the industrial scale MBR is scaled down to a pilot scale and indicative and key hydrodynamic parameters are investigated using developed experimental …

Process Simulation And Experimental Investigation Of Biofuel Production In A High Rate Anaerobic Digestion Process, Haider Al-Rubaye

Doctoral Dissertations

"The non-hazardous waste management hierarchy of the US EPA calls for “Reduce, Reuse, and Recycle” (or the three R’s) of wastes. The anaerobic digestion process is one of the most important methods that used to treat the wastes and at the same time generate energy out of it. The anaerobic digestion process generates a mixture of methane and carbon dioxide gases which is known as biogas.

The biogas composition is about 50-70% methane and 10-30% of carbon dioxide and trace amount of other gases like hydrogen and hydrogen sulfide. This biogas can be used in power generation, heating systems and …

The Significance Of Grouping And Missed Bubbles On Interfacial Area Concentration And Void Fraction, Chandller Stephen-Leslie Mills

Doctoral Dissertations

"The two-fluid model is used in nuclear reactor safety codes. Two of the important constitutive relations will be discussed in this study, the interfacial area concentration and void fraction. The Interfacial area concentration is directly affected by the number of bubbles and how these bubbles are categorized into groups. In this study, a new algorithm was implemented to account for trailing bubbles, bubbles with short response times, and the categorization of bubbles based upon diameter for all group 1 bubbles. The optical and conductivity probes were used to determine the void fraction and interfacial area concentration in a bubble column. …

Dehydration And Dehydrogenation Of Ethanol Over Smectite Catalysts, Chadaporn Krutpijit

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

The research aimed to investigate the characteristics and catalytic properties of acid-activated montmorillonite catalyst and AgLi-modified montmorillonite catalyst. In the first part, the catalytic dehydration of ethanol to obtain ethylene over Al-pillared montmorillonite clays (MMT) with mineral acid activation including H2SO4 (SA-MMT), HCl (HA-MMT) and HNO3 (NA-MMT) was investigated. It revealed that HA-MMT exhibited the highest catalytic activity which can be attributed to an increase of weak acid sites and acid density by the activation of MMT with HCl. Upon the stability test for 72 h during the reaction, the MMT and HA-MMT showed only slight deactivation due to carbon …

Activated Carbon Derived From Bacterial Cellulose And Applications As Adsorbent And Solid Acid Catalyst, Arnon Khamkeaw

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

The aim of this research was to investigate the synthesis and characterization of activated carbon from bacterial cellulose (BC-AC) and its applications. The research was divided into three parts. The first part was the preparation of BC-AC and application of BC-AC as an adsorbent in methylene blue (MB) adsorption. Bacterial cellulose (BC) was carbonized with a chemical activation using phosphoric acid as an activating agent. It was found that BC-AC possesses mesoporous structures, high pore volume, high surface area, and high thermal stability. In MB adsorption application, BC-AC was a high effective adsorbent with a fast adsorption rate and high …

Deposition Of Rust Particles On Stainless Steel Surface, Taweechai Watcharapiboon

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

This research investigates deposition behavior of rust particles in ethylene glycol solution onto surface of stainless steel. The study includes effects of contact time of the solution on the surface, flow velocity, particles size and particle concentration in the solution, on the thickness of rust particle film on the surface. According to results, thickness of rust particle film increases as the immersing is prolonged. The film thickness becomes constant at about 100 day. The increased solution velocity, the decreased size of rust particles and the reduce in the particle concentration, cause the adhesion of the particles on the surface is …

ผลของปริมาณเยื่ออะรามิดและเส้นใยคาร์บอน ต่อสมบัติไทรโบโลยีในวัสดุพอลิเบนซอกซาซีนคอมพอสิทเสริมแรงด้วยเส้นใย, วิชชุกร เลิศวาสนา

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาวัสดุพอลิเบนซอกซาซีนคอมพอสิทที่เสริมแรงด้วยเยื่ออะรามิดและเส้นใยคาร์บอน เพื่อใช้เป็นวัสดุเสียดทานผ้าเบรกรถยนต์แทนการใช้แร่ใยหิน เนื่องจากแร่ใยหินส่งผลกระทบต่อสุขภาพในเชิงลบเมื่อมีการเข้าสู่ร่างกายผ่านระบบทางเดินหายใจ ดังนั้นงานวิจัยฉบับนี้จึงทำการศึกษาและนำเสนอการใช้เยื่ออะรามิดและเส้นใยคาร์บอน ทดแทนการใช้แร่ใยหิน อีกทั้งศึกษาผลของปริมาณเยื่ออะรามิดและเส้นใยคาร์บอนที่สัดส่วนเยื่ออะรามิดต่อเส้นใยคาร์บอนต่างๆ ดังนี้ 100:0 75:25 50:50 25:75 และ 0:100 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก ต่อสมบัติทางความร้อน สมบัติทางกลและสมบัติทางไทรโบโลยีของวัสดุพอลิเบนซอกซาซีนคอมพอสิท จากการศึกษาพบว่า วัสดุพอลิเบนซอกซาซีนคอมพอสิทเสริมแรงด้วยเยื่ออะรามิดและเส้นใยคาร์บอน ที่สัดส่วน 75:25 โดยน้ำหนัก มีค่าสัมประสิทธิ์ความเสียดทานอยู่ในช่วง 0.34−0.44 ซึ่งเป็นไปตามมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมผ้าเบรกสำหรับยานยนต์ (มอก. 97-2557) รวมทั้งมีอัตราการสึกหรอจากการใช้งานมีค่าต่ำอยู่ในช่วง 0.13x10-7 − 1.12x10-7 ลูกบาศก์เซนติเมตรต่อนิวตันเมตร ในช่วงอุณหภูมิ 100−350 องศาเซลเซียส ส่งผลให้วัสดุพอลิเบนซอกซาซีนคอมพอสิทนี้สามารถทนแรงเสียดทานและการสึกหรอได้ดีขึ้น นอกจากนี้วัสดุพอลิเบนซอกซาซีนคอมพอสิทยังมีเสถียรภาพทางความร้อนและทางกลที่โดดเด่น โดยมีอุณหภูมิการสลายตัวทางความร้อนที่การสูญเสีย 5 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก เท่ากับ 420 องศาเซลเซียส มีอุณหภูมิเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้ว มีค่าเท่ากับ 219 องศาเซลเซียส และค่าความแข็งแรงภายใต้แรงดัดโค้งสูงถึง 68.5 เมกกะปาสคาล ดังนั้นจากสมบัติทางไทรโบโลยีและความเสถียรภาพทางความร้อนและทางกลที่ดีจึงมีความเป็นไปได้อย่างยิ่งที่จะนำวัสดุพอลิเบนซอกซาซีนคอมพอสิทที่เสริมแรงด้วยเยื่ออะรามิดและเส้นใยคาร์บอน ที่สัดส่วน 75:25 โดยน้ำหนัก มาประยุกต์ใช้เป็นวัสดุเสียดทานผ้าเบรกรถยนต์ได้

แบตเตอรี่อะลูมิเนียม-อากาศแบบอิเล็กโทรไลต์คู่ไหลโดยใช้สารละลายเอทานอล/เอทิลีนไกลคอลเป็นอะโนไลต์, ธนวัฒน์ ภูษิตธนานันท์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

แบตเตอรี่อะลูมิเนียม-อากาศได้รับความสนใจอย่างมากในปัจจุบัน เนื่องจากมีความจุจำเพาะตามทฤษฎีสูงถึง 2,980 mAh/g ต้นทุนต่ำ เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม และมีปริมาณมากบนโลก แต่อย่างไรก็ตาม การกัดกร่อนตัวเองของอะลูมิเนียมในสารละลายแอลคาไลน์เป็นปัญหาสำคัญที่มีผลต่อข้อกำจัดในการนำไปประยุกต์ใช้งาน สารละลายเอทานอลสามารถยับยั้งการเกิดแก๊สไฮโดรเจนได้ เนื่องจากความว่องไวในการทำปฏิกิริยาของโปรตอนในเอทานอลมีค่าน้อยกว่าของน้ำ แต่ความว่องไวในการทำปฏิกิริยาของสารละลายเอทานอลยังต่ำเกินกว่าจะใช้งานในแบตเตอรี่อะลูมิเนียม-อากาศ สำหรับงานวิจัยนิ้ได้ศึกษาสารละลายอิเล็กโทรไลต์ของเอทิลีนไกลคอลต่อเอทานอลที่อัตราส่วนร้อยละ 0, 5, 10, 20 และ 30 โดยปริมาตร โดยมีโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์เข้มข้น 3 โมลาร์ ตลอดจนศึกษาการประยุกต์ใช้งานสารละลายอิเล็กโทรไลต์ในแบตเตอรี่อะลูมิเนียม-อากาศแบบอิเล็กโทรไลต์คู่ไหล การทดลองดำเนินการโดยใช้ระบบอิเล็กโทรไลต์คู่ที่มีการไหลของสารละลายแอโนไลต์ ซึ่งโครงสร้างของแบตเตอรี่ประกอบไปด้วย อะลูมิเนียมแอโนด | แอโนไลต์ || เยื่อแลกเปลี่ยนไอออน || แคโทไลต์ | ขั้วอากาศแคโทด จากผลการศึกษาพบว่าอัตราส่วนของเอทิลีนไกลคอลเป็นตัวกำหนดการกัดกร่อนตัวเองของอะลูมิเนียม เอทิลีนไกลคอลส่งผลดีต่อระบบแบตเตอรี่โดยลดการเกิดชั้นฟิล์มระหว่างอลูมิเนียมกับสารละลายแอโนไลต์ พร้อมกับลดค่าศักย์ไฟฟ้าส่วนเกินของขั้วแอโนด อย่างไรก็ตาม เอทิลีนไกลคอลเพิ่มการกัดกร่อนตัวเองของอะลูมิเนียม และเพิ่มการเกิดแก๊สไฮโดรเจน นอกจากนี้แบตเตอรี่อะลูมิเนียม-อากาศที่ประกอบด้วยเอทิลีนไกลคอลร้อยละศูยน์โดยปริมาตร มีอัตราการไหลของแอโนไลต์ 160 มิลลิลิตรต่อนาที ที่การคายประจุคงที่ 5 มิลลิแอมป์ต่อตารางเซนติเมตร ให้ค่าความจุจำเพาะสูงสุดอยู่ที่ 2,100 มิลลิแอมป์ชั่วโมงต่อกรัม คิดเป็นร้อยละการใช้อะลูมิเนียมที่ 70.5 อย่างไรก็ตาม ค่าศักย์ไฟฟ้าของแบตเตอรี่มีค่าต่ำ เนื่องจาการเกิดชั้นออกไซด์ฟิล์มบนผิวหน้าของอะลูมิเนียม ค่าความจุจำเพาะของแบตเตอรี่ลดลงเมื่อเพิ่มปริมาณของเอทิลีนไกลคอล แต่ค่าศักย์ไฟฟ้าของแบตเตอรี่นั้นเพิ่มสูงขึ้น นอกจากนี้ค่าศักย์ไฟฟ้าของแบตเตอรี่เพิ่มขึ้น เมื่ออัตราการไหลของแอโนไลต์เพิ่มขึ้นอีกด้วย

Effect Of Different Alumina Supports On Performance Of Cobalt Fischer-Tropsch Catalysts, Thomas H. Fletcher

Faculty Publications

Four identically-prepared 20 wt% cobalt/0.15 wt% ruthenium Fischer-Tropsch catalysts, supported on different aluminas, were synthesized by incipient wetness impregnation, characterized, and compared based on their performance under standard Fischer-Tropsch synthesis conditions. Three alumina supports were obtained from commercial sources (Sasol, St. Gobain, and Alfa Aesar), while the fourth was made using a published technique that included 5 wt% silica. The silica-stabilized alumina catalyst produced superior Fischer-Tropsch rates of 49 mmol CO/gcat h, compared to the other catalysts on the commercial supports with rates of 26–39 mmol CO/gcat h. The improved performance of the silica-stabilized alumina support compared to the commercially …

The Surface Modification Of Zeolite Y In Composite Selective Layer Of Hollow Fiber Membrane For Separation Of Co2/Ch4 Mixture, Thakorn Wichaidit

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

This work focused on the fabrication and evaluation of composing hollow fiber mixed matrix membranes (MMMs) incorporated by zeolite Y for CO2/CH4 separation. The effects of surface modification of zeolite Y to improve compatibility of filler and polymer dispersibility of the filler in the polymer matrix on properties and separation performance of the membrane were investigated. A polysulfone (PSF) was used as a support hollow fiber and a selective layer composing of polyether-block-amide (Pebax) and zeolite Y (ZeY) and surface modification of zeolite Y (mo-ZeY) was coated on support. A [3-(2-Aminoethylamino)propyl]trimethoxysilane (AEAPTMS) was used to grafted on surface of pristine …

The Effect Of Mcm-41 Addition To Pva/Pan/Pvp Polymer Electrolyte For Zinc-Air Batteries, Sirinuch Nanthapong

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

A membrane separator is one of the main components in zinc-air batteries playing an important role in controlling the mass transfer for the electrochemical reaction in the battery which determines the battery performance. This work aimed to develop a new membrane separator for the zinc-air battery. Polyvinyl alcohol (PVA), polyacrylonitrile (PAN), polyvinylpyrrolidone (PVP), and their blends were used for the fabrication of separator in this work. In addition, an inorganic nanoparticle with high hydroxide content such as MCM-41 was also applied as the filler for the polymers. The results revealed that the addition of PAN in PVA enhanced the electrolyte …

The Surface Modification Of Zeolite Y In Composite Selective Layer Of Hollow Fiber Membrane For Separation Of Co2/Ch4 Mixture, Thakorn Wichaidit

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

This work focused on the fabrication and evaluation of composing hollow fiber mixed matrix membranes (MMMs) incorporated by zeolite Y for CO2/CH4 separation. The effects of surface modification of zeolite Y to improve compatibility of filler and polymer dispersibility of the filler in the polymer matrix on properties and separation performance of the membrane were investigated. A polysulfone (PSF) was used as a support hollow fiber and a selective layer composing of polyether-block-amide (Pebax) and zeolite Y (ZeY) and surface modification of zeolite Y (mo-ZeY) was coated on support. A [3-(2-Aminoethylamino)propyl]trimethoxysilane (AEAPTMS) was used to grafted on surface of pristine …

Simulation Of Water Effect On Biodiesel Production Using Waste Cooking Oil Via Ester-Transesterification In A Reactive Distillation Column, Ajala Anantapinitwatna

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

This research investigated the effect of water content in waste cooking oil (WCO) on the performance of a reactive distillation column for biodiesel production via ester-transesterification. A mixture of triolein and oleic acid was used as a WCO model compound. Amberlyst-15 was used to catalyze esterification while CaO was used for transesterification. From Langmuir-Hinshelwood-Hougen-Watson (LHHW) kinetic model taking into account water absorption for esterification of oleic acid (FFA), biodiesel yield was decreased with increasing of water content in WCO feedstocks. On the other hand, the initial rate of transesterification was increased with increase of amount of water in WCO feedstocks …