Extraction Of Melanin From Black Knot Fungus: Optimization And Applications, Amara Davis

Williams Honors College, Honors Research Projects

The goal of this research project was to optimize the extraction of melanin from black knot fungus and to analyze possible applications of the extracted melanin. An extraction method that was previously created was examined for possible improvements. Improvements that were studied include the elimination of steps in the extraction process while obtaining the same quality of product, examining options for machinery that could be used to increase production rate when moved to a production plant setting, and optimize the concentrations of the raw materials that are used in the extraction for possible reduction of cost without compromising yield or …

Retaining Thermoresponsive Poly(Vinyl Methyl Ether) To Cellulose Via (3-Aminopropyl)Triethoxylsilane Network, Grace Tolhurst

Williams Honors College, Honors Research Projects

Stimuli-responsive supports and devices that are fabricated from inexpensive materials are attractive candidates for a variety of applications, such as environmental protection, and regenerative medicine. Poly(vinyl methyl ether) (PVME), a thermoresponsive polymer (TRP), has recently been used as thermoresponsive cell culture supports for cell growth/proliferation followed with cell/cell sheet harvesting by simply switching temperature. Cellulose is an attractive candidate to replace glass/silicone supports as it is inexpensive and environmentally friendly. This project focuses on retaining PVME to the cellulose membrane via 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES) network to generate TR membranes and flexible liners that can be incorporated into bioreactors for producing cells …

Mimicking The Namib Desert Beetle With Hydrophilic And Hydrophobic Surfaces, Tyler Bracewell

Williams Honors College, Honors Research Projects

The Namib Desert beetle, Stenocara gracilipes, condenses fog that rolls in off the west coast of Namibia to provide itself with the water it needs for the day. By lifting its abdomen into the air to collect the water vapor, it condenses on hydrophilic bumps that are about 500μm in diameter and are spaced apart about 500-1500μm. Once the water reaches a critical size, the droplet rolls off the hydrophilic bump and onto the flat hydrophobic surface of the elytra. Since the beetle is angled with its abdomen in the air, the water rolls down to its mouth. A …

Evaluation Of Recrosslinkable Preformed Particle Gel (Rppg) As A Fluid Loss Control Material During Drilling Operations, Mohamed Saad M. Ahdaya

Doctoral Dissertations

"One of the most intense, expensive, and time-consuming problems during drilling operations is the loss of circulation, which could result in several consequences, including wellbore collapse, fluid inflow, formation damage, environmental issues, and nonproductive time. This research aims to evaluate novel materials that can mitigate lost circulation and overcome the limitation of other materials. In this research, a comprehensive evaluation of a re-crosslinkable preformed particle gel (RPPG) has been conducted to determine the extent to which it can be used to control drilling fluid losses during drilling operations. The RPPG consists of swellable gel particles that can self-crosslink to form …

Repurposing Human Α-Defensin 6, An Antimicrobial Peptide, As A Beta Amyloid Inhibitor, Eleanor Plaster

Williams Honors College, Honors Research Projects

Amyloid aggregation and microbial infection have been identified as the two main pathological risk factors that can result in amyloid diseases such as Alzheimer’s disease (AD), type II diabetes, and Parkinson’s disease. These two risk factors have been well studied separately, however only targeting one of these risk factors has shown to not be successful in preclinical trials since amyloid diseases are multifactorial. In this study, a new approach has been proposed to determine the effects of an antimicrobial and anti-amyloid aggregation approach by looking at the inhibition abilities of a heterocomplex of human α-defensin 6 (HD-6), whose secondary structure …

Design Project: 3d Printer/Injection Molder Hybrid, Lee Paolucci, Luke Everhart, Brandon Leap, Karson Lorey

Williams Honors College, Honors Research Projects

In the realm of rapid, small-scale prototyping, there are a few main factors that drive decisions to invest resources in technology to make that prototyping possible. Cost and ease of use are two of the most influential when looking at most SMEs (Small to Medium-sized Enterprises). The U.S. Small Business Administration defines an SME as smaller than 1,250 employees. According to An Assessment of Implementation of Entry-Level 3D Printers from the Perspective of Small Businesses, 59% of small manufacturers had implemented 3D printers as of 2014. However, no matter what technology is used in rapid prototyping, there are common …

Study Guide Generation In Chemical Engineering Thermodynamics: A Comparison Between Individual And Group Preparation, William Brown

Williams Honors College, Honors Research Projects

Thermodynamics is an essential course in the chemical engineering curriculum. Thermodynamics requires the use of many equations and rules that use subtle concepts from math, physics, and chemistry. To assist students with using these equations and recalling rules on exams, students are often permitted a “study guide” to use on the exams to help avoid rote memorization. Study guide construction is an environment in which students learn, and learning has been shown to improve when collaboration is involved. In this research, students will construct study guides individually for one exam, and in teams for one exam. Students will answer questions …

Matlab Model To Predict Liquid Hydrogen Spill Characteristics And Safety, Amy Gravenstein

Williams Honors College, Honors Research Projects

The potential of using liquid hydrogen for propulsion is often undermined due to its perilous nature. Hydrogen has a wide flammability range when mixed with air (4.0 - 75.0% hydrogen) and a low ignition energy (0.019 mJ). Liquid hydrogen adds to this high risk as a cryogenic fluid that is to be maintained below -22 K. A liquid hydrogen model has been created in MATLAB that can model various spill scenarios from cryogenic liquid hydrogen vessels. This model takes into consideration the spill rate, spill temperature, air temperature, duration of spill, and air flow conditions to calculate the mass accumulation, …

Development Of Co2 Capture Method Via Polyurethane-Amine Sorbent In Vsa, Samantha Starkey, David S. Rinehart

Williams Honors College, Honors Research Projects

With increases in extreme weather and global temperatures, research is delving into CO₂ capture to help reverse climate change. This project explored utilizing vacuum swing adsorption (VSA) for CO₂ capture and release. VSA uses a sorbent, in this case amine sorbents, to capture CO­­₂ from air and subsequently removes it via vacuum. Polyurethane (PU) foam was investigated as a potential matrix for amine sorbents to increase exposure of CO₂ capturing amines to air by utilizing its porous structure. PU mixing studies were conducted to determine the feasibility of mixing PU foam with amines and coating foams …

A Novel Pulsed-Plasma Catalytic Reactor For Dry Reforming Of Methane, Benjamin F. Caithamer

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Concerns over greenhouse gases have led to an increased interest in the Dry Reforming of Methane (DRM) which produces hydrogen and carbon monoxide from the reaction of two greenhouse gases (CO₂ and CH₄) over a catalyst. Currently, DRM is primarily a catalytic process which operates at temperatures between 700°C - 900°C, and 10 to 20 bar using a 1–1.5 ratio of CH₄/CO₂. Unfortunately, these conditions also promote the water-gas shift reaction, which produces additional CO₂. Catalyst coking and sintering can also be significant problems at these harsh conditions. We have developed …

Highway Stormwater Runoff On-Site Treatment Using Bioslope With New Media Of Biochar Amended Topsoils, Ahmed I. Yunus

College of Graduate Studies: Theses & Dissertations

Georgia Department of Transportation (GDOT) has constructed various treatment facilities on its right-of-way (ROW) to collect and treat highway stormwater runoff, emphasizing total suspended solids (TSS) removal. The permit performance goal set by the Georgia Environmental Protection Division (EPD) is 80% TSS removal. Current stormwater best management practice (BMP) treatment facilities include complex and permanent infrastructures such as bioslope, bioretention basins, sand filters, infiltration trenches, and grass channels. Among these BMPs, bioslope has been becoming more popular due to its applicability for roadway embankments and areas with limited ROW constraints. It removes pollutants effectively by physical filtration and chemical adsorption …

Understanding Structure/Process-Property Relationships To Optimize Development Lifecycle In Yttria-Stabilized Zirconia Aerogels For Thermal Management, Rebecca C. Walker

Theses and Dissertations

Aerogels are mesoporous materials with unique properties, including high specific surface area, high porosity, low thermal conductivity, and low density, increasing these materials’ effectiveness in applications such as catalyst supports, sorption media, and electrodes in solid oxide fuel cells. Zirconia (ZrO₂) aerogels have special interest for high-temperature applications due to the high melting point of ZrO₂ (2715°C) and stability between 600°C and 1000°C, where other aerogel systems often begin to sinter and densify. These properties and unique pore structure make zirconia aerogels advantageous as thermal management systems, especially in aeronautics and aerospace applications. However, to be effective …

Effect Of Reduction Methods On The Properties Of Composite Films Of Bacterial Cellulose-Silver Nanoparticles, Ratchanon Jenkhongkarn

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Composite films of bacterial cellulose-silver nanoparticles (BC-Ag) were prepared by different methods of in-situ reduction of silver, using sodium hydroxide, ascorbic acid, chitosan, and UV irradiation. The effects of the reduction methods on their properties were investigated. The chitosan-reduced composite exhibited dispersed silver nanoparticles (AgNPs) within the nanocellulose matrix with the smallest size, while the ascorbic-reduced composite displayed the largest size. The incorporation of AgNPs tended to reduce the crystallinity of the composites, except for the ascorbic-reduced composite which exhibited an increase in crystallinity. Mechanical testing revealed that the ascorbic-reduced composite had the highest Young's modulus of 8960 MPa, whereas …

Understanding And Controlling Failure Mechanisms Of The Zinc Anode For Rechargeable Alkaline Batteries, Michael J. D'Ambrose

Dissertations and Theses

In the coming years, the transformation of the electric grid will be in part enabled by safe, low-cost, and reliable large-scale rechargeable battery energy storage systems. Zinc (Zn) alkaline electrodes hold great importance and promise in the battery technology community as they satisfy the safety and cost requirements, yet their behavior in real world application is still poorly understood.

Two experimental studies were carried out, the first of which investigates failure mechanisms and material evolution during cycling of 27 zinc-manganese dioxide (Zn-MnO₂) cells in 37 wt% potassium hydroxide (KOH) electrolyte wherein the percent utilization of the theoretical capacity …

Fundamentals Of Microgel Flooding And Nanoparticles-Stabilized Foams In Enhanced Oil Recovery, Shuaijun Li

Dissertations and Theses

For centuries oil has remained a critical energy source for human civilization. After years of extraction, many oil fields have reached or are reaching a decline stage of production, even though up to a half of the total crude oil reserves in these fields has not been recovered yet. One reason is due to the structural heterogeneity of the oil reservoirs—reservoirs may consist of regions of higher permeability with larger pore size and regions of lower permeability with smaller pore size. Displacing fluids tend to flow through large permeability zones only without reaching the oil trapped in low permeability region; …

Droplets In An Electric Field: Surface Rheology, Coalescence And Rebound, Yu Han

Dissertations and Theses

Electrocoalescence is the process in which pairs of conducting droplets suspended in a continuous dielectric (nonconducting) liquid phase are drawn together and merge upon the application of an electric field. The electric field polarizes each of the droplets in the field direction. The polarization causes the drops to deform and drives a dipolar attraction which forces them to approach each other and coalesce. Many technologies use electric fields to manipulate fluid dispersions. Electrocoalescence is an essential unit operation for separating water droplets in a crude oil. This water in oil emulsion is stabilized by surfactants, such as asphaltenes, resins and …

Investigation Of Reactions Occurring In Municipal Solid Waste Residues, Tasnuva T. Moutushi

Dissertations and Theses

Each year more than 290 million tons of municipal solid waste (MSW) is generated in the U.S. Understanding the reactions occurring in waste during disposal, transport, and storage is important to move towards an integrated waste management strategy. Recently some landfills in the U.S. have been reported to exceed the regulatory temperature range, causing numerous regulatory challenges. The reason for this phenomenon is still unidentified. In addition, the co-disposal of the MSW ash in landfills lead to various reactions which can impact the landfill environment. Understanding the reactions occurring in the MSW and in ash is essential to minimize and …

Investigation Of Recyclable And Renewable Crude Oil From Biomass And Plastics, Golam Chowdhury

Dissertations and Theses

In the present world, the nonrenewable source of petroleum crude oil is suspected to cause irreversible climate impacts. So, refinery companies are looking for renewable and recyclable crude oil (RCOs). Biomass and Plastics are a great sources of RCOs. The goal of this work is to design, build and operate a pyrolysis reactor which is capable of converting different solid feedstock derived from waste to pyrolysis oil. The oils are characterized by GC-MS and sent to BASF Corporation in Iselin, NJ for catalytic upgrading potential. In this study, the feedstock ranged from virgin plastic resins (LDPE, HDPE, PS, PP), recycled …

Investigations Of The Therman Treatment Of Sodium Thiosulfate In Gas Streams For The Removal Of I2, Anjeza Arapi

Dissertations and Theses

The aim of this work was to study the performance of sodium thiosulfate in several systems. Sodium thiosulfate decomposition and SO2 conversion were analyzed using thermogravimetric analysis combined with chromatographic techniques. Thermogravimetric analysis (TGA) measurements determined the decomposition of the acidification reaction of 30% sodium thiosulfate solution in a 14% carbon dioxide (CO2) atmosphere and 1% hydrochloric acid (HCl) solution in the temperature regime of 300 - 750 K. Sodium thiosulfate and sulfur dioxide (SO2) are considered effective methods for removing iodine (I2) from air and flue-gas streams respectively. In acid containing gas-streams where the SO2 content is determined by …

Shear Thickening In Dense Bidisperse Suspensions By Dynamic Simulation, Nelya Malbranche

Dissertations and Theses

Shear thickening, which corresponds to an increase of viscosity with shear rate, is ubiquitously observed in many concentrated suspensions and, as such, has implications for many industrial materials and geological phenomena. Controlling shear thickening is of significant importance, and many studies have been devoted to it. Recent works link shear thickening to the shear-induced transition from a lubricated particle interaction at low shear stress to a predominantly frictional interaction at high stress. In this dissertation, we investigate bidispersity and focus on mechanisms contributing to the viscosity evolution in rate-dependent suspensions, something that has not been addressed before. We perform detailed …

Therapeutic Injectable Iron-Chelating Hydrogels, Debbie Campbell-Rance

Theses and Dissertations

ABSTRACT

Therapeutic Injectable Iron-Chelating Hydrogels for Improved Central Nervous System Regeneration

By

Debbie S. Campbell-Rance

A dissertation submitted in partial fulfillment of the requirements of the degree of Doctor of Philosophy at Virginia Commonwealth University 2021.

Director: Xuejun Wen, M.D., Ph.D., AIMBE Fellow, Alice T. and William H. Goodwin Jr. Endowed Chair Professor in Regenerative Medicine, Institute for Engineering and Medicine, Department of Chemical and Life Science Engineering

Severe traumatic brain and spinal cord injuries are major global public health and socioeconomic problems in terms of mortality and morbidity. Currently there are two main lines of treatment under development for …

Versatile Functionalization Strategy For The Capture Of Antibodies Using Silica Nanoparticles, Sayma Afrin

Theses and Dissertations--Chemical and Materials Engineering

In this work, the synthesis of protein-functionalized nonporous silica nanoparticles and their application to capture antibodies was demonstrated. Silica nanoparticles were chosen as they offered particle and pore size tunability, low toxicity, thermal stability, ease of synthesis and ease of surface functionalization. A biotin-streptavidin-biotin bridge was constructed on the surface of the particles and used to attach biotinylated Protein A/G (PAG), which has high affinity for antibodies. The biotin-streptavidin-biotin bridge is hypothesized to orient the PAG in a favorable manner for efficient antibody capture. Nonporous silica nanoparticles (approximately 270 nm in diameter) were synthesized via the Stöber method. Following amine …

Development Of Soluble Bioactive Poly(Beta Amino Esters) (Pβaes) For Post-Synthesis Processing, Kelley Wiegman

Theses and Dissertations--Chemical and Materials Engineering

Polymers have proven to be a viable platform to facilitate the controlled and targeted release for a variety of therapeutic agents. Polymeric prodrugs are a growing area of drug delivery in which active pharmaceutical ingredients are covalently linked to a polymeric form in an effort to enhance stability, delivery, and pharmacology. One naturally occurring class of active ingredients, known as polyphenols, can potentially offer a vast array of beneficial therapeutic properties. However, the therapeutic efficacy of these compounds is severely limited due to poor solubility and bioavailability as well as an oxidative and thermal instability. To improve the efficacy of …

Photocatalytic Degradation Of Lignin By Supported Silver Nanoparticles, Ning Wei

Theses and Dissertations--Chemical and Materials Engineering

Lignin is the second most abundant form of biomass on earth. The phenolic structure and high carbon to oxygen ratio make lignin an attractive renewable source of fuel and chemicals. However, its recalcitrance and heterogeneous nature prove difficult for decomposing lignin’s polymer structure and separation of the products. This work has focused on the use of low-energy catalytic approaches to overcome these barriers. A mimic of the lignin degrading enzyme laccase, consisting of a copper cluster Cu4Py4I4 modified with AgNO3, was developed to function similarly to the laccase active site. The prepared copper complex solution was found to be active …

มาส์กจากแผ่นเซลลูโลสแบคทีเรียและทอรีน, โชติกา จักษุกรรฐ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อผลิตมาสก์หน้าจากแผ่นเซลลูโลสแบคทีเรีย (BC) และสารออกฤทธิ์ในเครื่องสำอาง (ทอรีน)เตรียมแผ่นมาสก์โดยนำแผ่นแบคทีเรียเซลลูโลสจุ่มลงในสารออกฤทธิ์ในเครื่องสำอางทอรีน โดยใช้คุณสมบัติการบวมตัว ศึกษาผลของวิธีการทำแห้งของแผ่นฟิมล์แบคทีเรียเซลลูโลสโดยใช้การทำแห้งสองวิธี ทำแห้งแบบปั่นเหวี่ยงที่ความเร็วรอบ 1900 rpmและการทำแห้งแบบแช่เยือกแข็ง จากนั้นนำไปวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของแผ่นมาส์กโดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM), สเปกโตรสโคปีแบบฟูเรียร์ทรานส์ฟอร์มอินฟราเรด (ATR FT-IR), เครื่องวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงความร้อนของสาร (DSC) และเครื่องวิเคราะห์เชิงอุณหภูมิความร้อน (TGA) พบว่า แผ่นแบคทีเรียเซลลูโลสหลังการทำแห้งมีเปอร์เซ็นต์สูญเสียน้ำสูงจากทั้ง 2 เทคนิค แสดงให้เห็นว่าการทำแห้งด้วยวิธีแช่เยือกแข็งลดความสามารถในการบวมตัวของพอลิเมอร์ของแผ่นแบคทีเรียเซลลูโลส ทำการทดลองโดยนำแผ่นมาส์กที่ผ่านการทำแห้งแช่ในสารละลายทอรีนปริมาณ 10 มิลลิลิตร ความเข้มข้น 50 มิลลิโมลาร์ เป็นเวลา 1 และ 3 ชั่วโมง พบว่า ความเข้มข้นของทอรีนมีผลต่อความแข็งแรงเชิงกลต่อแผ่นแบคทีเรียเซลลูโลส วัดการปลดปล่อยทอรีนบนแผ่นมาส์กโดยใช้เทคนิคโครมาโตกราฟีของเหลวกับแมสสเปคโตรมิเตอร์ (Liquid Chromatography - Mass Spectrometry; LC–MS) . พบว่า โมเลกุลของทอรีนถูกปลดปล่อยทีละน้อยจากแผ่นแบคทีเรียเซลลูโลสแห้งภายในเวลา 1 ชั่วโมง โดยมีการปลดปล่อยทอรีนอยู่ที่ 21.42 % หลังจากผ่านไป 1 ชั่วโมง ผลจากการศึกษาครั้งนี้แสดงให้เห็นว่าแผ่นแบคทีเรียเซลลูโลสมีศักยภาพในการนำมาประยุกต์ใช้ในเครื่องสำอางได้

การเตรียมเมล็ดไฮโดรเจลสำหรับบรรจุน้ำมันเมล็ดชา, คุณานนต์ สุรัสวดี

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการเตรียมเม็ดบีดส์ไฮโดรเจลเพื่อเก็บกักน้ำมันเมล็ดชาด้วยอัลจิเนตเเละเพคตินด้วยเทคนิคการเกิดเจลแบบไอออนิก (ionic-gelation) ทำการศึกษาผลของอัตราส่วนอัลจิเนตต่อเพคตินที่มีผลต่อประสิทธิภาพการกักเก็บน้ำมันเมล็ดชา อัตราส่วนที่เหมาะสมของอัลจิเนตและเพคตินที่มีค่า 0.5:2.0 มีประสิทธิภาพการกักเก็บอยู่ที่ 99.36 ± 0.15% ค่าความหนืดอยู่ที่ 0.833 cP ถึง 119.4 cP สามารถผลิตเม็ดบีดส์ทรงกลมเเละมีความเรียบเนียนขนาดเฉลี่ยเส้นผ่านศูนย์กลางอยู่ที่ 2.61 – 4.04 มิลลิเมตร สามารถรองรับแรงกดในช่วง 0.11 – 4.03 นิวตัน เมื่อนำตัวอย่างเม็ดบีดส์มาทดสอบในผลิตภัณฑ์ไฮโดรเจล,สารละลายบัฟเฟอร์ pH 5.5,น้ำมันขาวและในน้ำกลั่น พบว่ามีความคงตัวสูงและมีศักยภาพสำหรับการจัดเก็บน้ำมันเมล็ดชาเป็นเวลา 45 วัน ความสามารถการขยายตัวของเม็ดบีดส์ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของอัลจิเนตและเพคติน เมื่อเพิ่มความเข้มข้นของเพคตินของเพคตินช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการกักเก็บน้ำมันเมล็ดชาสูงขึ้น เเละ FTIR spectroscopy ทำการยืนยันโครงสร้างภายในมีการขึ้นรูปเเละการเชื่อมขวางจากอัลจิเนตเเละเพคติน

การศึกษาการผลิตและคุณลักษณะของผลึกโพแทสเซียมลอเรตสำหรับผลิตภัณฑ์โฟมล้างหน้า, จิดาภา เฟื่องฟู

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ผลิตภัณฑ์ประเภทโฟมล้างหน้า ผลิตผ่านปฏิกิริยาสะปอนนิฟิเคชันระหว่างกรดลอริกและโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่เป็นผลึกโพแทสเซียมลอเรต โดยทำปฏิกริยาที่อุณหภูมิ 90ºC เป็นเวลา 60 นาทีและเก็บตัวอย่างตามเวลา 0, 10, 20, 30, 40, 50 และ 60 นาที พบว่าค่าการเปลี่ยนมีค่าเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว โดยที่เวลา 60 นาที ค่าการเปลี่ยนอยู่ที่ 94.77% โดยเวลาไม่มีผลต่อการเกิดปฏิกริยา สำหรับการศึกษาผลของอัตราการทำให้เย็นตัวลงที่มีผลต่อการเกิดผลึกของโพแทสเซียมลอเรตพบว่าการผลิตโฟมล้างหน้าควรใช้อัตราทำให้เย็นตัวลงที่ 1-2 ºC/นาที เพื่อให้ได้ผลึกที่เรียงตัวอย่างสวยงาม เนื้อผลิตภัณฑ์มีความมันวาว และเป็นอัตราการควบคุมที่เหมาะสมในการทำให้ผลิตภัณฑ์เย็นตัวลงและเกิดการตกผลึกที่สมบูรณ์ การศึกษาการเปลี่ยนแปลงปริมาณของโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์เพื่อสังเกตการเปลี่ยนแปลงของเนื้อผลิตภัณฑ์และการเกิดประกายมุกในเนื้อผลิตภัณฑ์พบว่า KOH 7%, KOH 15% ได้ลักษณะเนื้อที่แข็งร่วน เป็นเจลทึบแสง เกิดประกายมุกชัดเจนในทันที ดังนั้นการลดปริมาณโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์อาจทำให้เหลือปริมาณสารตั้งต้นที่ใช้ในปฏิกริยามากขึ้น และศึกษาการเพิ่มปริมาณของกรดลอริกเพื่อสังเกตการเปลี่ยนแปลงของเนื้อผลิตภัณฑ์ โดยศึกษาการเปลี่ยนวัฏภาคด้วยเครื่อง Differential Scanning Calorimetry (DSC) พบว่าอุณหภูมิในการตกผลึกมีความใกล้เคียงกันซึ่งเห็นได้ชัดจากเนื้อผลิตภัณฑ์ที่ประกายมุกนั้นเกิดขึ้นคล้ายคลึงกัน โดยผลึกเกิดขึ้นทันทีหลังจากทำการลดอุณหภูมิ

การผลิตสารเคมีมูลค่าเพิ่มและแก๊สไฮโดรเจนผ่านกระบวนการไฮโดรเทอร์มัลลิควิแฟกชันแบบบูรณาการของมูลไก่ไข่, ณิรินทร์ญา กิตติ์จิรวิชญ์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ฟาร์มไก่ไข่เป็นหนึ่งในธุรกิจที่มีจำนวนมากที่สุดในประเทศไทยซึ่งทำให้มีศักยภาพในการผลิตก๊าซชีวภาพที่สูงเนื่องจากมูลไก่สามารถเก็บรวบรวมได้ง่ายและสามารถลำเลียงมูลไก่โดยใช้สายพานลำเลียงและไม่มีวัสดุรองพื้นมาเจือปนมากับมูล งานวิจัยนี้จึงมุ่งศึกษาการแปรรูปมูลไก่ไข่เป็นน้ำมันดิบชีวภาพ (Biocrude) ด้วยเทคโนโลยีที่เหมาะสมกับมูลที่มีความชื้นสูงอย่างเทคโนโลยี Hydrothermal liquefaction (HTL) และผลิตภัณฑ์น้ำมันดิบชีวภาพจะถูกนำมาแปรรูปเป็นสารเคมีมูลค่าเพิ่ม ในส่วนของผลิตภัณฑ์ของเหลวที่เหลือ (HTL-AQ) จะถูกนำมาการปรับปรุงคุณภาพด้วย Wet Oxidation (WO) และแปรรูปเป็นแก๊สไฮโดรเจนด้วยเทคโนโลยี Aqueous Phase Reforming (APR) ผ่านการจำลองกระบวนการด้วยโปรแกรม Aspen Plus และนำมาวิเคราะห์เพื่อหาสภาพวะที่เหมาะสมและการปรับปรุงคุณภาพของกระบวนการรวมถึงผลิตภัณฑ์และการลดการปลดปล่อยของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ โดยจากผลการจำลองพบว่าที่การดำเนินการของการะบวนการ HTL ที่อุณหภูมิ 340 ͦ C และความดัน 18 MPa มูลไก่ไข่ส่วนใหญ่จะเปลี่ยนเป็นผลิตภัณฑ์สามชนิด ได้แก่ HTL-AQ ร้อยละ 67.21 โดยมวล biocrude ผลิตภัณฑ์น้ำมันชีวภาพ ร้อยละ 22.46 โดยมวล และก๊าซอื่นๆ ร้อยละ 10.33 โดยมวล นอกจากนี้ช่วงของอัตราส่วนการป้อนแก๊สไฮโดรเจนต่อผลิตภัณฑ์น้ำมันดิบชีวภาพที่เหมาะสมของกระบวนการ hydrotreating จะอยู่ที่ 1:60 – 1:30 ส่วนอัตราส่วนการป้อน HTL-AQ ต่อแก๊สออกซิเจนที่เหมาะสมต่อกระบวนการ WO คือช่วง 1:9 ถึง 1:10 สำหรับกระบวนการ APR อุณหภูมิที่เหมาะสมคือ 270 °C ซึ่งเป็นอุณหภูมิเริ่มต้นที่ทำให้ผลิตภัณฑ์แก๊สไฮโดรเจนมีแนวโน้มสูงขึ้นและความดันที่เหมาะสมอยู่ที่ 15-20 bar ซึ่งทำให้ความบริสุทธิ์ของไฮโดรเจนอยู่ที่ร้อยละ 64.89 โดยมวลและมีการปลดปล่อยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์น้อยลง ร้อยละ 21.35 หลังจากปรับปรุงกระบวนการ

จลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยาทรานเอสเทอริฟิเคชันของน้ำมันปาล์มโอเลอิน โดยใช้อะซิโตนหรือน้ำมันไบโอดีเซลเป็นตัวทำละลายร่วม, ธีรภัทร หรูปานวงษ์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ปฏิกิริยาทรานเอสเทอริฟิเคชันระหว่างน้ำมันพืชและเมทานอลเป็นปฏิกิริยาที่ใช้สำหรับผลิตน้ำมันไบโอดีเซล ซึ่งเป็นหนึ่งในพลังงานทดแทนสำหรับเครื่องยนต์ดีเซล แต่เนื่องจากน้ำมันพืชและเมทานอลละลายเข้าด้วยกันได้น้อย การใส่ตัวทำละลายร่วม (co-solvent) เพื่อทำให้สารตั้งต้นสามารถละลายกันได้ดีขึ้นจึงถูกนำมาศึกษา และจากงานวิจัยในอดีต ผลกระทบของการใช้ตัวทำละลายร่วมต่อปฏิกิริยาทรานเอสเทอริฟิเคชันจะถูกศึกษาจากปริมาณน้ำมันไบโอดีเซลที่เกิดขึ้น แต่ในงานวิทยานิพนธ์ฉบับนี้ การเกิดปฏิกิริยาของมอนอกลีเซอร์ไรด์ ไดกลีเซอร์ไรด์ และไตรกลีเซอร์ไรด์จะถูกศึกษาด้วย งานวิจัยฉบับนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาจลนพลศาสตร์เคมีของปฏิกิริยาทรานเอสเทอริฟิเคชันของน้ำมันปาล์มโอเลอิน เมื่อใช้อะซิโตนหรือน้ำมันไบโอดีเซลเป็นตัวทำละลายร่วม การทำปฏิกิริยาเกิดขึ้นในเครื่องปฏิกรณ์แบบกะ (batch reactor) ในช่วงอุณหภูมิระหว่าง 40 ถึง 60 องศาเซลเซียส ที่ปริมาณตัวทำละลายร่วมตั้งแต่ร้อยละ 0 ถึง 20 โดยมวลของน้ำมันปาล์ม อัตราส่วนโดยโมลของเมทานอลต่อน้ำมันปาล์ม 3:1 4:1 5:1 และ 6:1 โดยใช้โซเดียมเมทอกไซด์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่น้ำหนักร้อยละ 1 โดยมวลของน้ำมันปาล์ม ผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่า มอนอกลีเซอร์ไรด์มีความว่องไวต่อการทำปฏิกิริยากับเมทานอลสูงที่สุดในบรรดาเหล่ากลีเซอร์ไรด์ และการใช้อะซิโตนเป็นตัวทำละลายร่วมจะทำให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาเริ่มต้นและร้อยละผลได้ของไบโอดีเซลที่เวลา 60 นาทีสูงขึ้น เนื่องจากอะซิโตนสามารถทำให้สารในระบบละลายเป็นเนื้อเดียวกันมากขึ้น ขณะที่การใช้น้ำมันไบโอดีเซลเป็นตัวทำละลายร่วมจะทำให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาเริ่มต้นต่ำลงจากการเจือจางความเข้มข้นของสาร อย่างไรก็ตาม ตัวทำละลายร่วมแทบจะไม่ส่งผลต่อปฏิกิริยาที่อุณหภูมิสูง และหากปริมาณตัวทำละลายร่วมต่ำกว่าร้อยละ 10 โดยมวลของน้ำมันพืช การใช้ตัวทำละลายร่วมแทบจะไม่ส่งผลต่ออัตราการเกิดไบโอดีเซลเริ่มต้น อีกทั้งยังทำให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาเริ่มต้นระหว่างมอนอกลีเซอร์ไรด์และเมทานอลต่ำลง

ผลกระทบของเมทิลเอสเทอร์ของน้ำมันปาล์มในปฏิกิริยาทรานเอสเทอริฟิเคชันของน้ำมันปาล์มโอเลอิน ในเครื่องปฏิกรณ์แบบกะ โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาโซเดียมฟอสเฟต, ธนาธิป ธนานิธิกร

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ในวิทยานิพนธ์ฉบับนี้ได้ทำการศึกษาผลกระทบของเมทิลเอสเทอร์ของน้ำมันปาล์มในปฏิกิริยาทรานเอสเทอริฟิเคชันของน้ำมันปาล์มโอเลอิน ในเครื่องปฏิกรณ์แบบกะ โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาโซเดียมฟอสเฟต สำหรับผลิตไบโอดีเซล ซึ่งเป็นหนึ่งในพลังงานทดแทน โดยกำหนดความเร็วรอบในการปั่นกวนอยู่ที่ 600 รอบต่อนาที ความดัน 900 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาร้อยละ 0.5 โดยมวลของน้ำมันปาล์มโอเลอิน และใช้เมทิลเอสเทอร์ของน้ำมันปาล์มเป็นตัวทำละลายร่วม อันเนื่องมาจากน้ำมันและเมทานอลที่เป็นสารตั้งต้นในการทำปฏิกิริยาละลายเข้าด้วยกันได้น้อยมาก จึงต้องใส่ตัวทำละลายร่วม เพื่อทำให้สารตั้งต้นสามารถละลายเข้ากันได้ดีขึ้น ซึ่งการทำปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นจะทำในช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ 60 ถึง 190 องศาเซลเซียส ใช้อัตราส่วนโดยโมลของเมทานอลต่อน้ำมันปาล์มโอเลอินที่ 6:1 12:1 และ 18:1 และใช้ตัวทำละลายร่วมตั้งแต่ร้อยละ 0 ถึง 20 โดยมวลของน้ำมันปาล์มโอเลอิน โดยผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่า อุณหภูมิและอัตราส่วนโดยโมลของเมทานอลต่อน้ำมันปาล์มโอเลอิน เป็นตัวแปรสำคัญต่อปฏิกิริยาทรานเอสเทอริฟิเคชัน กล่าวคือ การเพิ่มตัวแปรเหล่านี้จะทำให้ปฏิกิริยาเกิดได้ดีขึ้น และที่สภาวะการทำปฏิกิริยาสูง การใส่ตัวทำละลายร่วมลงไปจะทำให้เกิดปรากฏการณ์เจือจางส่งผลให้ปฏิกิริยาเกิดได้ช้าลง แต่ที่สภาวะการทำปฏิกิริยาต่ำ การใส่ตัวทำละลายร่วมลงไปจะทำให้ปฏิกิริยาเกิดได้ดีขึ้นในช่วงปฏิกิริยาเริ่มต้น เนื่องมาจากการใส่ตัวทำละลายร่วมช่วยชดเชยเรื่องปริมาณเมทานอลที่ลดลง ในขณะที่ช่วงท้ายปฏิกิริยา การใส่ปริมาณตัวทำละลายร่วมเพิ่มจะส่งผลให้ปฏิกิริยาเกิดได้ดีขึ้น แต่หากใช้ปริมาณตัวทำละลายร่วมมากเกินไป จะทำให้เกิดปรากฏการณ์เจือจางขึ้นจนทำให้ปฏิกิริยาเกิดช้าลง