Chemistry Commons^™

Boosting The Microbial Electrosynthesis Of Formate By Shewanella Oneidensis Mr-1 With An Ionic Liquid Cosolvent, Ashwini Dantanarayana, Wassim El Housseini, Kevin Beaver, Monica Brachi, Timothy P. Mcfadden, Shelley D. Minteer

Chemistry Faculty Research & Creative Works

Microbial electrosynthesis (MES) is a rapidly growing technology at the forefront of sustainable chemistry, leveraging the ability of microorganisms to catalyze electrochemical reactions to synthesize valuable compounds from renewable energy sources. The reduction of CO₂ is a major target application for MES, but research in this area has been stifled, especially with the use of direct electron transfer (DET)-based microbial systems. The major fundamental hurdle that needs to be overcome is the low efficiency of CO₂ reduction largely attributed to minimal microbial access to CO₂ owing to its low solubility in the electrolyte. With their tunable physical …

Selected Trace Element Uptake By Rice Grain As Affected By Soil Arsenic, Water Management And Cultivar -A Field Investigation, Eric M. Farrow, Jianmin Wang, Honglan Shi, John Yang, Bin Hua, Baolin Deng

Chemistry Faculty Research & Creative Works

Accumulation of arsenic (As) in rice grain was reported in many regions of the world, including the United States, which has been a threat to human health. This field research investigated the grain as accumulation and its relationship with the uptake of selenium (Se), molybdenum (Mo), and cadmium (Cd) in soils with and without monosodium methane arsonate (MSMA) amended, as effects of selected rice cultivars and water management. Results indicated that MSMA increased the accumulation of as and Se but decreased Mo for all six cultivars under four irrigation management. MSMA also increased grain-Cd in some cultivars. in no MSMA-amended …

Impact Of Solar Radiation On Perchlorate Formation In The Atmosphere: Evidence From Ice Core Measurements, Bishnu Kunwar

Electronic Theses and Dissertations

Perchlorate, which derives from both anthropogenic and natural sources in the current environment, poses a substantial health hazard to humans as it competes with iodine uptake in the thyroid gland. Consequently, there has been considerable concern about minimizing human exposure to environmental perchlorate by restricting its release from man-made sources. However, the absence of a clear understanding regarding the respective contributions of man-made and natural sources has hindered widespread regulation efforts. A 300-year (1700–2007) Summit, Greenland ice core record from a previous study showed relatively stable perchlorate concentrations in Greenland snow prior to 1980, with some elevated perchlorate levels associated …

A Comparative Study Of Cationic Copper(I) Reagents Supported By Bipodal Tetramethylguanidinyl-Containing Ligands As Nitrene-Transfer Catalysts, Suraj Kumar Sahoo, Brent Harfmann, Himanshu Bhatia, Harish Singh, Srikanth Balijapelly, Amitava Choudhury, Pericles Stavropoulos

Chemistry Faculty Research & Creative Works

The Bipodal Compounds [(TMG2biphenN-R)CuI-NCMe](PF6) (R = Me, Ar (4-CF3Ph-)) And [(TMG2biphenN-Me)CuI-I] Have Been Synthesized With Ligands That Feature A Diarylmethyl- And Triaryl-Amine Framework And Superbasic Tetramethylguanidinyl Residues (TMG). The Cationic Cu(I) Sites Mediate Catalytic Nitrene-Transfer Reactions Between The Imidoiodinane PhI = NTs (Ts = Tosyl) And A Panel Of Styrenes In MeCN, To Afford Aziridines, Demonstrating Comparable Reactivity Profiles. The Copper Reagents Have Been Further Explored To Execute C-H Amination Reactions With A Variety Of Aliphatic And Aromatic Hydrocarbons And Two Distinct Nitrene Sources PhI = NTs And PhI = NTces (Tces = 2,2,2-Trichloroethylsulfamate) In Benzene/HFIP (10:2 V/v). Good Yields …

Solar Enhanced Oxygen Evolution Reaction With Transition Metal Telluride, Harish Singh, Taishi Higuchi-Roos, Fabrice Roncoroni, David Prendergast, Manashi Nath

Chemistry Faculty Research & Creative Works

The Photo-Enhanced Electrocatalytic Method of Oxygen Evolution Reaction (OER) Shows Promise for Enhancing the Effectiveness of Clear Energy Generation through Water Splitting by using Renewable and Sustainable Source of Energy. However, Despite Benefits of Photo electrocatalytic (PEC) Water Splitting, its Uses Are Constrained by its Low Efficiency as a Result of Charge Carrier Recombination, a Large overpotential, and Sluggish Reaction Kinetics. Here, We Illustrate that Nickel Telluride (NiTe) Synthesized by Hydrothermal Methods Can Function as an Extremely Effective Photo-Coupled Electrochemical Oxygen Evolution Reaction (POER) Catalyst. in This Study, NiTe Was Synthesized by Hydrothermal Method at 145°C within Just an Hour …

Tailored (La0.2pr0.2nd0.2tb0.2dy0.2)2ce2o7 As A Highly Active And Stable Nanocatalyst For The Oxygen Evolution Reaction, Sreya Paladugu, Ibrahim Munkaila Abdullahi, Palani Raja Jothi, Bo Jiang, Manashi Nath, Katharine Page

Chemistry Faculty Research & Creative Works

Designing highly active and robust catalysts for the oxygen evolution reaction is key to improving the overall efficiency of the water splitting reaction. It has been previously demonstrated that evaporation induced self-assembly (EISA) can be used to synthesize highly porous and high surface area cerate-based fluorite nano catalysts, and that substitution of Ce with 50% rare earth (RE) cations significantly improves electrocatalyst activity. Herein, the defect structure of the best performing nano catalyst in the series are further explored, Nd₂Ce₂O₇, with a combination of neutron diffraction and neutron pair distribution function analysis. It is …

Perfect Polar Alignment Of Parallel Beloamphiphile Layers: Improved Structural Design Bias Realized In Ferroelectric Crystals Of The Novel “Methoxyphenyl Series Of Acetophenone Azines”, Harmeet Bhoday, Nathan Knotts, Rainer Glaser

Chemistry Faculty Research & Creative Works

An Improved Design Is Described For Ferroelectric Crystals And Implemented With The "Methoxyphenyl Series" Of Acetophenone Azines, (MeO−Ph, Y)-Azines With Y=F (1), Cl (2), Br (3), Or I (4). The Crystal Structures Of These Azines Exhibit Polar Stacking Of Parallel Beloamphiphile Monolayers (PBAMs). Azines 1, 3, And 4 Form True Racemates Whereas Chloroazine 2 Crystallizes As A Kryptoracemate. Azines 1–4 Are Helical Because Of The N−N Bond Conformation. In True Racemates The Molecules Of Opposite Helicity (M And P) Are Enantiomers A(M) And A*(P) While In Kryptoracemates They Are Diastereomers A(M) And B*(P). The Stacking Mode Of PBAMs Is Influenced …

The Effect Of Nanomorphology As Quantified Via The K-Index On The Drug Delivery Properties Of Isocyanate-Derived Aerogels, Stephen Y. Owusu, A. B.M.Shaheen Ud Doulah, Vaibhav A. Edlabadkar, Kamden J. George, Chariklia Sotiriou-Leventis

Chemistry Faculty Research & Creative Works

This study explores the potential to predict the drug-loading and release profiles of aerogels based on their morphologies: a milestone in drug delivery research, which can help save time and cost in formulating new aerogel drug carriers and cut-down evaluation of the drug delivery capabilities of aerogels to a few experimental runs. Polyurea (PUA) and poly(isocyanurate-urethane) (PIR-PUR) aerogels were used as model systems, while 5-fluorouracil (5-FU) and paracetamol (PM) were used as model drugs. These model systems were chosen because they can be synthesized into different morphologies, which can be quantified by the so-called K-index (water contact angle divided by …

Selected Trace Element Uptake By Rice Grain As Affected By Soil Arsenic, Water Management And Cultivar -A Field Investigation, Eric M. Farrow, Jianmin Wang, Honglan Shi, John Yang, Bin Hua, Baolin Deng

Chemistry Faculty Research & Creative Works

Accumulation of arsenic (As) in rice grain was reported in many regions of the world, including the United States, which has been a threat to human health. This field research investigated the grain As accumulation and its relationship with the uptake of selenium (Se), molybdenum (Mo), and cadmium (Cd) in soils with and without monosodium methane arsonate (MSMA) amended, as effects of selected rice cultivars and water management. Results indicated that MSMA increased the accumulation of As and Se but decreased Mo for all six cultivars under four irrigation management. MSMA also increased grain-Cd in some cultivars. In no MSMA-amended …

High-Capacity Anode For Sodium-Ion Batteries Using Hard Carbons Derived From Polyurea-Cross-Linked Silica Xerogel Powders, Santhoshkumar Sundaramoorthy, Rushi U. Soni, Stephen Yaw Owusu, Sutapa Bhattacharya, A. B.M.Shaheen Ud Doulah, Vaibhav A. Edlabadkar, Chariklia Sotiriou-Leventis, Amitava Choudhury

Chemistry Faculty Research & Creative Works

In this article, we demonstrated carbon aerogel-silica composites derived from polyurea-cross-linked silica xerogel powders (C-PUA@silica) as anodes for Na-ion batteries. These xerogel-derived hard carbons with embedded silica showed a stable high capacity. Of the several hard carbon samples derived at different temperatures, the pyrolyzed sample at 800 °C (C-PUA@silica-800) showed a high capacity of 236 mAh/g at a current density of 10 mA/g and a stable cycle-life at 200 mAh/g. The galvanostatic charge-discharge curves displayed a sloping voltage profile reminiscent of the adsorption mechanism of Na+ storage. On the other hand, higher temperature-pyrolyzed samples at 1300 °C (C-PUA@silica-1300) displayed a …

Studies Towards High Surface Area Porous Polymers Via Cross-Coupling Methodology, Anthony Lybrand

Wayne State University Theses

Porous polymers, known for their high internal surface area and robust chemical stability, are promising candidates for applications in gas storage, water purification, energy storage, and catalysis. The Yamamoto-type Ullmann reaction, known for yielding high porosity polymers, serves as a benchmark in this study. However, its limitations as a homocoupling reaction restricts the synthesis of ordered A-B type copolymers. This research addresses this challenge by investigating the use of cross-coupling reactions, particularly the Negishi reaction, to synthesize A-B type copolymers with reduced defectivity and enhanced surface area. The synthesis of fully-metalated intermediates and their subsequent polymerization are discussed in detail. …

Probing Microscopic Properties Of Next Generation Materials Using Coherent Vibrational And Electronic Spectroscopy, S Mudiyanselage Sachithra Tikiri Kumara Wanasinghe

Wayne State University Dissertations

The dissertation research focused on understanding the relationship between the chemical structure of organic molecules and their photophysical properties, particularly examining coherent electronic and vibrational coupling within and between molecules, with implications for next-generation energy technologies. In Chapter 2, we employed both steady-state and transient optical and magnetic spectroscopic techniques to understand the electronic delocalization in both singlet and triplet exciton delocalization in weakly bound porphyrin dimeric molecules. Our results highlight that the delocalization of singlet exciton delocalization does not guarantee the delocalization of triplet excitons between weakly bound porphyrin macromolecules. Our studies demonstrate how one can access the electronic …

Design, Synthesis, And Evaluation Of Class Iia Histone Deacetylase (Hdac) Inhibitors, Lauren Nicole Kotsull

Wayne State University Dissertations

Histone deacetylase (HDAC) proteins are linked to disease states, including cancer, and have become important targets for therapeutic development. Many inhibitors have been developed to target HDAC proteins, including FDA-approved inhibitors Vorinostat (SAHA), Belinostat, Romidepsin, and Panobinostat. These inhibitors non-specifically influence most of the 11 metal-dependent HDAC isoforms, which might contribute to the side effects that patients experience during treatment. The lack of selectivity also diminishes the use of HDAC inhibitors as biomedical research tools. To address these drawbacks, the development of selective inhibitors has been heavily studied. Yet, reported inhibitors are predominantly selective for class I HDAC isoforms (HDACs …

Supply And Consumption Of Dissolved Organic Phosphorus Across The Subtropical Indian Ocean, Corinne Richard

Honors Theses and Capstones

The Indian Ocean is an understudied region for marine phosphorus (P) biogeochemistry. Emerging evidence indicates marine phytoplankton can adapt to decreasing supplies of inorganic P, a required nutrient for growth, by alternatively utilizing organic forms of P. Here we investigate the dissolved organic phosphorus concentration ([DOP]) distribution across the southern Indian Ocean using observations collected on the I05 US GO-SHIP Cruise (2023) across ~33ºS latitude. We quantify the longitudinal variability of [DOP] in the upper 350 m of the Indian Ocean and infer its rate of biological consumption from surface waters, contributing as an organic nutrient to sustain marine autotrophs …

Discovery Of Dna Aptamers As Probes For Detecting Ranavirus Mcp, Corbin Hudson

Theses, Dissertations and Culminating Projects

Global amphibian populations have been declining since the late 20th century; one of the most significant contributors to these declines is a genus of viral pathogens known as Ranavirus (Rv). Frog virus 3 is one of these viral agents and is currently found affecting frog populations throughout NJ, MD, PA, DE, and VA. While Frog virus 3 is most known for afflicting frogs, the Ranavirus genus can also infect bony fish species as well as reptiles, allowing for a wide vector of transmission and making its spread a danger both locally and globally. In the absence of a cure, it …

Plasmid-Borne Biosynthetic Gene Clusters Within A Permanently Stratified Marine Water Column, Paraskevi Mara, David Geller-Mcgrath, Elizabeth A. Suter, Gordon T. Taylor, Maria G. Pachiadaki, Virginia P. Edgcomb

BCES: Faculty Publications

Plasmids are mobile genetic elements known to carry secondary metabolic genes that affect the fitness and survival of microbes in the environment. Well-studied cases of plasmidencoded secondary metabolic genes in marine habitats include toxin/antitoxin and antibiotic biosynthesis/resistance genes. Here, we examine metagenome-assembled genomes (MAGs) from the permanently-stratified water column of the Cariaco Basin for integrated plasmids that encode biosynthetic gene clusters of secondary metabolites (smBGCs). We identify 16 plasmid-borne smBGCs in MAGs associated primarily with Planctomycetota and Pseudomonadota that encode terpenesynthesizing genes, and genes for production of ribosomal and non-ribosomal peptides. These identified genes encode for secondary metabolites that are …

Development Of Small Ligands Targeting Pathogenic Rna Repeats In Neurodegenerative Diseases, Zhihua Chang

Legacy Theses & Dissertations (2009 - 2024)

Pathogenic microsatellite RNA expansions are toxic and can cause neuronal degeneration and dysfunction. Therapeutics that eliminate or neutralize these RNA repeats hold great promise for the treatment of many neurodegenerative diseases because they are uniformly fatal but there is no effective treatment available today. New compounds targeting these pathogenic RNA repeat sequences represent new hope to treat these diseases. The overall goal of my dissertation is to develop a high-throughput screening assay to identify small ligands as potential drug candidates against disease-associated RNA repeats and probe binding mechanisms to guide the design of optimized drug candidates, and eventually validate therapeutic …

Pharmacology Of Veratrum Californicum Alkaloids As Hedgehog Pathway Antagonists, Madison L. Dirks, Owen M. Mcdougal

Chemistry and Biochemistry Faculty Publications and Presentations

Veratrum californicum contains steroidal alkaloids that function as inhibitors of hedgehog (Hh) signaling, a pathway involved in the growth and differentiation of cells and normal tissue development. This same Hh pathway is abnormally active for cell proliferation in more than 20 types of cancer. In this current study, alkaloids have been extracted from the root and rhizome of V. californicum, followed by their separation into five fractions using high performance liquid chromatography. Mass spectrometry was used to identify the presence of twenty-five alkaloids, nine more than are commonly cited in literature reports, and the Bruker Compass Data Analysis software …

Developing Methods For Analysis Of Chiral Small Molecules And D-Amino Acid Containing Peptides, Joshua I. Putman

Chemistry & Biochemistry Dissertations - Archive

This dissertation covers the development of methods to analyze chiral small molecules and d-amino acid containing peptides. The first section covers the development of liquid chromatographic chiral screening approaches for newly synthesized chiral molecules. The next part of the dissertation covers methodologies for the analysis of d-amino acid containing peptides. Lastly the bacterial degradation of three commonly used pesticides by bacteria harvested from Colorado potato beetles (Leptinotarsa decemliniata) is presented.

Twelve new azole compounds and eleven racemic ethanolamine derivatives were synthesized. These twenty-three compounds were evaluated using eight chiral columns, four macrocylic glycopeptides, a cyclodextrin derivative …

Gemstone Identification By Raman Spectroscopy Combined With Chemometric Methods, Nontawat Sricharoen

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Accurate and reliable gemstone classification is critical in gemology for authentication and identification purposes. A one-class classifier using self-organizing maps (SOMs), combined with Monte Carlo permutation testing, was successfully developed for gemstone classification based on Raman spectroscopy data. The developed SOM model was optimized by adjusting the map size and training iteration counts, and Monte Carlo permutation tests were conducted to evaluate prediction score through empirical p-values by generating random permutations of the data, allowing for a statistically robust assessment of classification reliability. Using the Raman spectra of RRUFF database and certain garnet gemstones, the model demonstrated high classification accuracy …

การเพิ่มปริมาณของกรดโอเลอิกในน้ำมันปาล์มผ่านอินเทอร์เอสเทอริฟิเคชันเชิงเคมีเพื่อการประยุกต์เป็นน้ำมันหม้อแปลงไฟฟ้าชีวภาพ, ณฐพร อินคง

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

น้ำมันปาล์มเป็นพืชเศรษฐกิจสำคัญของไทยและได้รับการส่งเสริมจากรัฐบาลให้มีการเพิ่มมูลค่าโดยการใช้น้ำมันปาล์มเป็นวัตถุดิบสำหรับผลิตน้ำมันหม้อแปลงไฟฟ้าชีวภาพซึ่งเป็นทางเลือกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม โดยทั่วไปน้ำมันหม้อแปลงที่ใช้ในปัจจุบันทำจากน้ำมันแร่ซึ่งมีสมบัติทางไฟฟ้าและความร้อนที่ดี แต่มีจุดวาบไฟและจุดติดไฟต่ำ ไม่สามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพและเป็นพิษต่อสิ่งแวดล้อม ขณะที่น้ำมันปาล์มจุดเด่นเกี่ยวกับประเด็นด้านสิ่งแวดล้อม อีกทั้งมีจุดวาบไฟและจุดติดไฟสูงกว่าน้ำมันแร่ แต่มีค่าความหนืดและจุดไหลเทสูงไม่เหมาะกับการนำมาใช้งานเป็นน้ำมันหม้อแปลง ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงมุ่งเน้นการปรับปรุงโครงสร้างไตรเอซิลกลีเซอรอลของน้ำมันปาล์มโดยเพิ่มปริมาณกรดไขมันไม่อิ่มตัวในโครงสร้างด้วยปฏิกิริยาอินเทอร์เอสเทอริฟิเคชันเชิงเคมี (chemical interesterification, CIE) และกระบวนการแยกส่วนแบบแห้ง พบว่าเมื่อใช้อัตราส่วนปาล์มโอเลอีนต่อเมทิลโอลีเอตเท่ากับ 50:50 โดยน้ำหนัก ตัวเร่งปฏิกิริยาโซเดียมเมทอกไซด์ 0.5% โดยน้ำหนักเทียบกับสารตั้งต้น เวลาในการทำปฏิกิริยา 1.5 ชม. และอุณหภูมิในการทำปฏิกิริยาที่ 110 องศาเซลเซียส ให้ผลิตภัณฑ์ไตรเอซิลกลีเซอรอล (triacylglycerol, TAG) ที่มีหมู่เอซิลแบบไม่อิ่มตัวเพิ่มขึ้น ได้แก่ กลุ่มที่มีคาร์บอน 52 (TAG-C52) และ 54 (TAG-C54) มีปริมาณเพิ่มขึ้นจาก 43.45% เป็น 44.93% และจาก 10.74% เป็น 27.74% ตามลำดับ นอกจากนี้กระบวนการแยกส่วนแบบแห้งช่วยเพิ่มสัดส่วนความไม่อิ่มตัวในผลิตภัณฑ์จาก CIE โดยการแยกส่วนแบบแห้ง ณ อุณหภูมิ 0 องศาเซลเซียส เวลา 72 ชั่วโมง ให้ผลิตภัณฑ์ส่วนของเหลวที่มีปริมาณ TAG-C52 และ TAG-C54 เพิ่มขึ้นเป็น 49.90% และ 31.76% ตามลำดับ ส่งผลให้ค่าความหนืดและจุดไหลเทของผลิตภัณฑ์ลดลงจากก่อนทำปฏิกิริยา ที่ 13.59 เป็น 10.55 เซนติสโตกส์ และจุดไหลเทมีค่าลดลงจาก -5 องศาเซลเซียส เป็น -5.5 องศาเซลเซียส

Computational Fluid Dynamics And Artificial Neural Network Based Modeling Of Microplastics Seperation Using Hydrocyclone, Dulyapat Thiemsakul

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Microplastics represent a considerable environmental hazard, particularly to aquatic ecosystems. These particles can adversely impact marine organisms and infiltrate the food chain, potentially posing risks to human health. Due to their small size and ubiquitous distribution, the removal of microplastics from water presents a significant technical challenge. This study focuses on the separation of microplastics using hydrocyclones. A three-dimensional Eulerian–Eulerian computational fluid dynamics (CFD) model was used to investigate this process. The model showed strong agreement with experimental data in terms of pressure drop, water split, and axial velocity, confirming the reliability of the simulation results. In this work, design …

การสังเคราะห์คาร์บอนดอตจากยางธรรมชาติโดยใช้ไพโรไลซิสด้วยไมโครเวฟและการประยุกต์ในทางด้านการตรวจจับสีย้อม, ธนาธิป สิทธิโชติ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ในงานวิจัยนี้วัสดุเรืองแสงประเภทคาร์บอนดอต (CDs) ถูกสังเคราะห์จากยางธรรมชาติและแอมโมเนียมเปอร์ซัลเฟต ด้วยใช้การไพโรไลซิสด้วยไมโครเวฟ (microwave-assisted pyrolysis) CDs ที่สังเคราะห์ได้มีการเรืองแสงฟลูออเรสเซนต์สีฟ้าแกมเขียวภายใต้แสงยูวี การพิสูจน์เอกลักษณ์ของ CDs ถูกวิเคราะห์โดยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน เครื่องวิเคราะห์หาขนาดของอนุภาค เครื่องวิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ อินฟราเรดแบบฟูเรียร์ทรานส์ฟอร์มสเปกโตรมิเตอร์ ยูวี-วิสิเบิลสเปกโตรมิเตอร์ และฟลูออเรสเซนต์สเปกโตรมิเตอร์ โดยขนาดอนุภาคของ CDs ที่สังเคราะห์ได้มีขนาดเล็กกว่า 5 นาโนเมตร และแสดงสมบัติเชิงแสงที่ดี นอกจากนี้ศึกษาผลของตัวทำละลาย (ฟอร์มาไมด์และไดเมทิลฟอร์มาไมด์) และตัวเติมไนโตรเจน (ยูเรีย พอลีเอทิลีนอิมีน และ แอล-ทริปโตเฟน) ที่มีผลต่อการสังเคราะห์ CDs พบว่าการกระจายตัวของ CDs ในไดเมทิลฟอร์มาไมด์ดีกว่าฟอร์มาไมด์ จากผลการเติมไนโตรเจน 3 ประเภท ค่าการเรืองแสง และควอนตัมยิลด์สูงสุดของ CDs ได้มาจากการเติมยูเรีย จากนั้นนำ CDs ที่ได้มาประยุกต์ใช้ในการตรวจจับสีย้อมซูดาน I พบว่าการเรืองแสงฟลูออเรสเซนต์ของ CDs สามารถถูกยับยั้งได้ด้วยการเติมซูดาน I โดยมีขีดจำกัดการตรวจจับที่ 0.15 ไมโครโมลาร์ ดังนั้น CDs ที่เตรียมได้ในงานวิจัยนี้สามารถใช้เป็นเซนเซอร์สำหรับการตรวจจับซูดาน I ในพริกป่นได้

Nanofluid Flow Behavior And Heat Exchange In Polymer Based Microchannel Heat Exchanger Using Computational Fluid Dynamics And Fluid-Structure Interaction, Chaiyanan Kamsuwan

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Energy is the main factor that driving human society for century, but rapid growth of population tends to raise world energy demand. Many researchers suggest many ideas such as using new energy resources and alternative energies. However, an interested alternative is to utilize waste heat from flue gas. To utilize energy embedded in the flue gas, two challenges remaining include their low heat potential in 100 – 200 oC and corrosion risk in the equipment due to corrosive gas such as CO2 and H2S. To encounter the challenges polymer-based microchannel heat exchanger (PMHE) was developed for reutilizing waste heat in …

Dft Study Of H2 Adsorption On Graphitic Carbon Nitride Nanomaterials Decorated With Selected Elements, Kanthira Kaewsud

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

In this work, the hydrogen adsorption capabilities of graphitic carbon nitride (g-C3N4) nanomaterials in nanotube and nanosheet forms, decorated with selected elements from period 3 (Al, Si, P, and S) and period 4 (Ga, Ge, As, and Se), were investigated using periodic density functional theory (DFT) at the PBEPBE/6-31G(d) level. The results demonstrate that elemental decoration significantly enhances the hydrogen adsorption performance of both structural configurations. Among the heptazine-based nanotubes (hg−C3N4−NTs), the S-decorated (4,0) hg−C3N4−NT exhibited the most favorable physisorption, with an adsorption energy of −1.34 eV, while Al-decorated (5,0) and (6,0) hg−C3N4−NTs demonstrated strong chemisorption energies of −1.28 eV. …

Alkyl Levulinate Synthesis From Sugar And Agricultural Waste Using Acidic Heterogeneous Catalysts, Songkeid Kaewmuangphet

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

The novel combination of strong Brønsted acidity (B) from propyl sulfonic acid functionalized on H-Y zeolite (HY-PrSO3H) and a series of Lewis acidic (L) catalysts (SnO2, ZrO2, Cr2O3) demonstrated high potential as a catalyst for alkyl levulinate (AL) production from glucose, fructose, sucrose, cellulose, and empty palm fruit bunch (EFB) as agricultural waste. Unmodified zeolite was insufficient to provide the required Brønsted and Lewis acid sites necessary for enhancing AL yield. The catalytic solvothermal process was evaluated by studying the effects of various parameters on AL yield. The optimal catalyst for AL formation was achieved by combining the Faujasite (FAU) …

Biological Fluorescence Sensor Derived From Naphthalimide-Functionalized Pillar[5]Arene, Yanisa Sanguansap

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Lung cancer has unavoidably encountered the most substantial fatality rate in recent years worldwide. The development of efficient and accessible diagnostic methods is required to assess disease severity. Prior studies have discovered the highest levels of long-chain aldehyde compounds particularly octanal (C8), nonanal (C9), and L-glutathione (L-GSH) as potential biomarkers for lung cancer. Herein, the novel artificial fluorescence sensor HNP5A containing bis-hydrazine naphthalimide decorated pillar[5]arene and 1,2-bis(6-bromohexyl)disulfane (BS) containing a disulfide part linked to a terminal bromoalkane were designed for two conceptual approaches. The first concept, sensor HNP5A has been accomplished for sensitive and selective detection of long-chain aldehydes. This …

การดัดแปรคุณภาพของสตาร์ชมันสำปะหลังโดยการคัดแยกขนาดแกรนูลและการทำให้แกรนูลสตาร์ชเสียหาย, ภูมิพิทักษ์ รักเรือง

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลของการคัดแยกขนาดแกรนูลและการทำให้แกรนูลของ สตาร์ชมันสำปะหลังเสียหายด้วยวิธีทางกายภาพต่อสมบัติทางกายภาพและสมบัติเชิงหน้าที่ของสตาร์ช โดยไม่ใช้สารเคมี เพื่อพัฒนาแนวทางในการปรับปรุงคุณภาพของสตาร์ชให้เหมาะสมกับการใช้งานในอุตสาหกรรมอาหาร ซึ่งให้ความสำคัญต่อความปลอดภัยและความยั่งยืนของวัตถุดิบ การทดลองเริ่มต้นด้วยการคัดแยกขนาดแกรนูลโดยใช้วิธีตกตะกอนด้วยแรงโน้มถ่วง การเหวี่ยงแยก และการร่อนแห้ง ซึ่งส่งผลให้ได้แกรนูลขนาดเล็กลงและมีการกระจายตัวที่แคบลง โดยลักษณะของแกรนูลยังคงมีรูปทรงกลมหรือรี ผิวเรียบ และมีความสม่ำเสมอ ตัวอย่างขนาด 25 – 44 ไมโครเมตร มีพื้นที่ผิวต่อปริมาตรสูง ช่วยส่งเสริมการดูดซึมน้ำและการพองตัวได้ดี ส่งผลให้ค่าความหนืดสูงสุด (PV) และค่าความหนืดลดลง (BD) เพิ่มขึ้น ขณะที่อุณหภูมิการเกิดเพสต์ (PT) ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ สำหรับการดัดแปรแกรนูลโดยการบดด้วยเครื่องบดแบบล้อและแบบลูกบอล พบว่าแกรนูลมีการแตกหักและมีขนาดลดลง ส่งผลให้ค่า PV, BD, FV และ PT ลดลง ขณะที่ค่าการพองตัวและการละลายน้ำเพิ่มขึ้น ผลการวิเคราะห์ด้วย X-ray Diffraction (XRD) และการวิเคราะห์สมบัติทางความร้อนด้วยเทคนิค Differential Scanning Calorimetry (DSC) พบว่าความเป็นผลึกและเอนทัลปีของการเกิดเจลาติไนซ์ลดลงตามระดับ ความเสียหายของแกรนูล โดยตัวอย่างที่ผ่านการบดด้วยเครื่องบดแบบลูกบอลที่ความเร็วและเวลาสูงสุด (BM590) มีปริมาณสตาร์ชเสียหายสูงสุดถึงร้อยละ 18.17 และอุณหภูมิการเกิดเจลาติไนซ์ต่ำสุดที่ 56.55 องศาเซลเซียส อีกทั้งยังพบปริมาณแอมิโลสเพิ่มขึ้นสูงสุดถึงร้อยละ 26.52 จากการวิเคราะห์โครงสร้างโมเลกุลโดยเทคนิค Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) พบว่าอัตราส่วนค่าการดูดกลืนแสง 1022/995 และ 1045/1022 cm-1 เปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยและไม่แตกต่างอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ สะท้อนว่าโครงสร้างระดับโมเลกุลระยะสั้นของสตาร์ชยังคงมีเสถียรภาพ โดยสรุป การดัดแปรด้วยวิธีทางกายภาพสามารถเพิ่มประสิทธิภาพของสตาร์ชมันสำปะหลังให้เหมาะสมกับผลิตภัณฑ์ที่มีความซับซ้อนเพิ่มมากขึ้น สามารถแปรรูปที่อุณหภูมิต่ำได้ง่าย และละลายน้ำดี เช่น ซอส ผลิตภัณฑ์เบเกอรี่ และฟิล์มชีวภาพ อีกทั้งยังเป็นทางเลือกที่ปลอดภัยและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม พร้อมต่อยอดสู่การใช้งานในระดับอุตสาหกรรมต่อไป

การประยุกต์ใช้พลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณและปัญญาประดิษฐ์สำหรับการออกแบบถังผสมของเหลวอุตสาหกรรม, ปฏิพล คล่องยุทธ์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การผสมของเหลวในถังกวนอุตสาหกรรมเป็นกระบวนการสำคัญของหลายอุตสาหกรรมโดยเฉพาะอุตสาหกรรมเคมี อาหาร และกระบวนการทางชีวภาพ ที่มีความต้องการความเป็นเนื้อเดียวกันของสารผสมอย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งมีความท้าทายในเรื่องของเวลาการผสมที่นาน ถึงแม้จะเพิ่มความปั่นป่วน (turbulent) ก็อาจทำให้เกิดบริเวณโซนตาย (dead zone) หรือบริเวณที่สารไม่เกิดการเป็นเนื้อเดียวกัน เนื่องจากกระแสวน สาเหตุมาจากการขาดการออกแบบที่ไม่เหมาะสม งานวิจัยนี้ศึกษาการประเมินวิธีการออกแบบถังผสมโดยอาศัย การจำลองพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ (Computational Fluid Dynamics: CFD) ควบคู่กับการประยุกต์ใช้ปัญญาประดิษฐ์ (Artificial Intelligence: AI) ด้วยการผสมแบบไม่ต่อเนื่อง (batch) ของของเหลวกับของเหลวโดยได้ใช้แบบจำลอง Large Eddy Simulation (LES) ในการจำลองพฤติกรรมการไหลภายในถังผสมที่ติดตั้ง ใบกวนใช้ใบกวน VISCOPROP ที่ใช้ในเชิงพาณิชย์ และตรวจสอบผลกระทบของพารามิเตอร์ได้แก่ ความเร็วรอบของใบกวน จำนวนแผ่นกั้น จำนวนใบและชั้นของใบกวน ระยะห่างระหว่างใบกวนกับก้นถัง เส้นผ่านศูนย์กลางถังและใบกวน ระดับของเหลว และคุณสมบัติของของเหลว ต่อเวลาในการผสมให้ได้ความเป็นเนื้อเดียวกันที่ระดับ 95% การวิเคราะห์ความแปรปรวน (ANOVA) พบว่า ความเร็วรอบของใบกวนเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญ (p = 0.0026) ปัจจัยรองลงมาคือจำนวนชั้นของใบกวน (p = 0.0223) ในขณะที่ปัจจัยอื่นมีที่ไม่แตกต่างอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (p > 0.05) ในขั้นต่อมา ผลการจำลอง CFD ถูกนำไปใช้เป็นข้อมูลฝึกสำหรับแบบจำลองโครงข่ายประสาทเทียม (Artificial Neural Network: ANN) เพื่อทำนายเวลาในการผสม โดยเปรียบเทียบประสิทธิภาพของอัลกอริทึม Levenberg-Marquardt และ Scaled Conjugate Gradient ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่า ANN สามารถทำนายค่าการผสมได้อย่างแม่นยำ และมีศักยภาพในการใช้เป็นเครื่องมือช่วยออกแบบถังผสมได้อย่างมีประสิทธิภาพ งานวิจัยนี้แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ในการใช้ CFD ร่วมกับ AI เพื่อออกแบบและพัฒนาถังผสมในระดับอุตสาหกรรมอย่างแม่นยำและประหยัดทรัพยากรการทดลองในระยะยาว

Thermoplastic Polyurethane Filled With Carbon From Bacterial Cellulose For Electric Heating Pad, Anawil Naksomsong

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Bacterial cellulose-based carbon/TPU (BC-C/TPU) electric heating pads were prepared and properties evaluated. Firstly, humic acid dyed BC was carbonized at 900 °C for 2 h to obtain BC-C which subsequently was underwent size reduction and H2SO4 treatment process to obtain fine sulphonated carbon particles (BC-C-SO₃⁻) with good dispersibility in hydrophilic medium. To improve its compatibility with hydrophobic TPU, complexation with cationic surfactant (CTAB) was carried out to obtain BC-C-SO₃⁻+CTAB complex. Then, a flexible BC-C-SO₃⁻+CTAB/TPU heating pad containing up to 14, 25 and 33 wt% BC-C-SO₃⁻+CTAB/TPU was preparable using solvent casting technique. The electrothermal performance was evaluated by applying voltages of …