Iskanje po katalogu digitalne knjižnice

Opis: V tem magistrskem delu smo se osredotočili na študij in modeliranje visokotemperaturnega Fischer-Tropschevega procesa, s poudarkom na razumevanju procesnih pogojev, vloge katalizatorjev in mehanizmov kemijske reakcije. Fischer-Tropscheva sinteza je kemijski postopek za pretvorbo sinteznega plina, mešanice ogljikovega monoksida in vodika, v ogljikovodike. Osrednji del dela je bil razvoj kinetičnega modela in njegova implementacija v programih Aspen Plus in CRUISETM M. Glavni cilj študije je bil raziskati in primerjati izhodne rezultate obeh programov, opazovati vpliv parametrov, kot so temperatura, sestava vtoka in tlak, na presnovo reaktantov in proizvodnjo produktov, ter proučiti vpliv diskretizacije v programu CRUISETM M. Rezultati analize kažejo razlike v izračunanih vrednostih med obema programoma. V programu Aspen Plus smo opazili večjo presnovo reaktantov oziroma večji masni pretok nasičenih in nenasičenih ogljikovodikov. V obeh simulacijah smo med produkti opazili največji masni delež pentana. V nadaljevanju smo se posvetili primerjavi rezultatov z literaturo, s posebnim poudarkom na analizi parametra α (verjetnost rasti verige), ki vpliva na distribucijo ogljikovodikov na izhodu iz reaktorja. V študiji smo preučevali tudi vpliv različnih faktorjev, kot so temperatura, sestava vtoka in tlak na rezultate reakcije Fischer-Tropscheve sinteze. Rezultati kažejo, da temperatura, sestava vtoka in tlak občutno vplivajo na selektivnost in količino produktov. Študija predstavlja pomemben prispevek k boljšemu razumevanju Fischer-Tropschevega procesa, saj ponuja podrobno analizo vpliva različnih parametrov na reakcijski sistem. Poleg tega kinetični model, implementiran v dveh različnih programskih okoljih, predstavlja koristno orodje za nadaljnje študije in optimizacijo procesa Fischer-Tropsch.
Ključne besede: Fischer-Tropscheva sinteza, CRUISE TM M, Aspen Plus, sintezni plin, bencin, dizelsko gorivo
Objavljeno v DKUM: 11.09.2023; Ogledov: 44; Prenosov: 15
Celotno besedilo (2,64 MB)

Opis: V magistrskem delu smo primerjali dva pristopa pridobivanja toplotno integriranega vodnega omrežja. Prvi pristop je bil zaporedni pristop, katerega smo zasnovali s konstrukcijo vodnega omrežja v prvem koraku s pomočjo nelinearnega programiranja (NLP). Na podlagi pridobljenega vodnega omrežja smo sestavili niz različnih možnih toplotnih tokov, glede na možnosti mešanja tokov. Na podlagi pridobljenih tokov smo izvedli različne primere toplotne integracije s pomočjo mešano celoštevilskega nelinearnega programiranja (MINLP) in modela Synheat ter primerjali njihove skupne letne stroške. Drugi pristop je bil simultani pristop, kjer smo hkrati optimirali celotno toplotno integrirano vodno omrežje s pomočjo mešano celoštevilskega nelinearnega programiranja (MINLP). V obeh pristopih je bila namenska funkcija definirana kot minimiranje skupnih letnih stroškov toplotno integriranega vodnega omrežja. Pri zaporednem pristopu smo obravnavali štiri različne primere pridobivanja toplotnih tokov. Rešitev je bila toplotno integrirano vodno omrežje. Omrežje, ki je po optimizaciji doseglo najnižje skupne letne stroške (TAC) smo nato primerjali z rešitvijo simultanega omrežja. Pri primerjavi smo se osredotočili na postavitev omrežja, tokove, ki so določeni, količino izmenjane oz. oddane toplote, potrebne velikosti prenosnikov in grelcev ter investicijo in obratovalne stroške. Ugotovili smo, da simultani pristop zagotavlja nižje skupne letne stroške toplotno integriranega vodnega omrežja, saj omogoča optimalno razmerje cepitve tokov za zmanjšane površine prenosnikov, česar pri zaporednem pristopu ne moremo napovedati, saj obstaja neskončno mnogo možnosti za razmerje cepitve tokov.
Ključne besede: vodna omrežja, toplotna integracija, toplotno integrirana vodna omrežja, zaporedna sinteza, simultana sinteza, matematično programiranje
Objavljeno v DKUM: 03.04.2023; Ogledov: 217; Prenosov: 39
Celotno besedilo (1,92 MB)

Opis: Konvencionalne tehnologije čiščenja vode so v preteklih letih zelo pripomogle k čiščenju odpadnih voda, vendar so vedno večje potrebe po čisti pitni vodi te tehnologije potisnile do njihovih skrajnih meja. Ena izmed rešitev problema čiščenja vode je proces napredne osmoze, ki za svoje delovanje potrebuje gonilno raztopino, ki ustvarja ustrezen osmotski tlak. V sklopu diplomske naloge smo sintetizirali magnetne nanodelce (MND) v mikrovalovni pečici in jih uspešno funkcionalizirali s (poli)akrilno kislino. Preučevali smo, kako vplivata čas in temperatura sinteze na končni osmotski tlak pripravljenih raztopin. Potrdili smo, da tako daljši čas kot tudi višja temperatura pri sintezi pripomoreta k višjemu osmotskemu tlaku raztopine MND. Visoki osmotski tlaki sintetiziranih magentnih nanodelcev nakazujejo, da bi takšne raztopine lahko uporabili kot gonilne raztopine v procesu napredne osmoze. MND smo karakterizirali s Fourierovo transformacijsko infrardečo spektroskopijo (FTIR), termogravimetrično analizo (TGA), dinamičnim sipanjem svetlobe (DLS), rentgensko praškovno difrakcijo (RTG) ter z merjenjem osmotskega tlaka. S pomočjo karakterizacije smo ugotovili, da so sintetizirani nanodelci mešanica goetita in maghemita. V diplomski nalogi so predstavljeni rezultati in meritve vseh opravljenih sintez, kot tudi diskusija rezultatov.
Ključne besede: magnetni nanodelci, poli(akrilna kislina), mikrovalovna sinteza, napredna osmoza, osmotski tlak
Objavljeno v DKUM: 14.09.2022; Ogledov: 363; Prenosov: 96
Celotno besedilo (2,88 MB)

Opis: Zmanjšanje emisij toplogrednih plinov v ozračje je ključno za ohranitev stanja okolice. Obenem je za trajnostni razvoj potrebna uporaba obnovljivih surovin in energije, s čimer se lahko v prihodnosti izognemo pomanjkanju virov in finančni nestabilnosti. Namen doktorske disertacije je prispevati k hitrejšemu prehodu na uporabo trajnostnih tehnologij, še posebej na področju katalitske vezave ogljikovega dioksida v uporabnejše snovi, kot je metanol. Pri tem procesu bi uporabili vodik, primarno proizveden z elektrolizo vode iz spremenljive presežne vetrne oz. sončne energije, s čimer bi poskrbeli za stabilizacijo električnega omrežja. Pri tem je poznavanje obnašanja strukture in posledično aktivnosti katalizatorja zaradi zajema in obdelave velikih količin emisij ključnega pomena. Običajno so kinetični modeli izdelani prek predpostavke ene reakcijske poti in najpočasnejšega koraka pri pretvorbi. Z izdelavo mikrokinetičnega modela, ki vključuje posamezne korake pretvorbe na določenih aktivnih mestih površine, lahko povežemo strukturo in aktivnost katalizatorja. Tak model je robusten, saj temelji na manjšem številu predpostavk in ga lahko uporabimo za natančnejšo optimizacijo procesa. Disertacija vključuje preučevanje vpliva strukture in sestave katalizatorjev na hitrost pretvorbe ogljikovega dioksida za opis aktivnih mest pri pretvorbi za sintezo metanola. Na podlagi teh opažanj je bila izbrana in prilagojena ab initio kinetika (oz. kinetika iz prvih principov) določene strukture aktivnega mesta. Pri tem so bile za namen določitve strukture materialov uporabljene razne metode karakterizacije (N2O PSO-pulzna površinska oksidacija z N2O, STEM-EDS-vrstična elektronska mikroskopija z energijsko disperzivno spektroskopijo, XPS-rentgenska fotoelektronska spektroskopija, XRD-rentgenska praškovna difrakcija z Rietveldovo analizo, N2-fizisorpcija in številne druge). Glavna odkritja vključujejo prispevek k določitvi dinamike Zn oz. ZnO na industrijskem katalizatorju Cu/ZnO/Al2O3, ki narekuje aktivnost materiala. Določen je bil vpliv ključne razlike med pretvorbo mešanice CO2/H2 in komercialnega procesa pretvorbe sinteznega plina (v večji meri CO namesto CO2), ki je zdaj proizveden iz fosilnih surovin. Ta razlika je prisotnost nastale vode iz CO2, ki glede na to študijo povzroči deaktivacijo katalizatorja prek pospešenega sintranja faze Al2O3. Izdelan je bil model deaktivacije katalizatorja, ki kot prvi povezuje vpliv temperature, tlaka in časa na aktivnost sinteze metanola. Strukturno-aktivnostne povezave kažejo, da na aktivnost industrijskega katalizatorja vpliva več dejavnikov, najpomembnejša pa sta število bakrovih mest in število aktivnih cinkovih mest. Na podlagi tega je bil izdelan mikrokinetični model, temelječ na kinetiki pretvorbe na Zn/Cu (211) in eksperimentalno izmerjeni kinetiki adsorpcije H2 na Cu ter vključuje števili Cu in Zn mest kot parametra. Dodatno je bil preučevan mehanizem pretvorbe CO2 na Cu/SrTiO3. Material združuje pomembne lastnosti za učinkovito pretvorbo in odpira nove možnosti na področju razvoja katalizatorjev.
Ključne besede: pretvorba ogljikovega dioksida, sinteza metanola, strukturno-aktivnostne povezave, mikrokinetično modeliranje, Cu/ZnO/Al2O3, Cu/SrTiO3
Objavljeno v DKUM: 06.07.2022; Ogledov: 695; Prenosov: 53
Celotno besedilo (9,55 MB)

Opis: Diplomska naloga proučuje vpliv različnih parametrov na sintezo bakterijske celuloze (BC) iz bakterije Komagataeibacter hansenii. V časovnem obdobju šestih tednov smo sintetizirali BC na produkcijskih gojiščih, ki so bila izpostavljena različnim pogojem gojenja. Optimizirali smo naslednje pogoje gojenja: volumen inokuluma, različna produkcijska gojišča z različno koncentracijo vira ogljika, vpliv prisotnosti svetlobe in čas gojenja. BC smo izolirali po postopku čiščenja z NaOH s pomočjo centrifugiranja. Karakterizacija in čistost produkta sta bili določeni s FTIR analizo. Rezultati so pokazali, da je sinteza BC najučinkovitejša pri večjem volumnu dodanega inokuluma, višji koncentraciji vira ogljika v produkcijskem mediju in brez prisotnosti svetlobe. Po štirih tednih gojenja smo zaradi upočasnitve rasti produkta dodali sveže pripravljen gojitveni medij in s tem povečali produkcijo BC v 6 tednih gojenja.
Ključne besede: sinteza, optimizacija, gojenje, bakterijska celuloza, Komagataeibacter hansenii, FTIR
Objavljeno v DKUM: 30.03.2022; Ogledov: 632; Prenosov: 57
Celotno besedilo (3,46 MB)