SLO | ENG

Večja pisava | Manjša pisava

Iskanje po katalogu digitalne knjižnice Pomoč

Iskalni niz: išči po
išči po
išči po
išči po
* po starem in bolonjskem študiju

Opcije:
  Ponastavi


71 - 80 / 85
Na začetekNa prejšnjo stran123456789Na naslednjo stranNa konec
71.
Nacrtovanje visokotlacnih separacijskih procesov
Ljiljana Ilić, 2010, doktorska disertacija

Opis: Tehnologija superkritčnih fluidov je bila obširneje uporabljena ter prenesena v industrijske obrate ekstrakcije, frakcioniranja in čiščenja. Superkritični fluidi so postali zanimivi s stališča razvoja alternativnih separacijskih tehnologij kot rezultat specifičnih lastnosti fluidov v superkritičnem stanju. Fizikalnokemijske lastnosti superkritičnih fluidov združujejo lastnosti tekočin in plinov. Poleg tega pa dodatek druge komponente, imenovane sotopilo modificira lastnosti superkritičnih fluidov kot separacijskih medijev, kar omogoča ustvariti topila, s katerimi je mogoče doseći posebne cilje, tako za namene separacije kot tudi za reakcije. Prav zaradi tega dejstva je prvi del raziskovalnega dela bil usmerjen predvsem v študij faznih ravnotežjih za sisteme CO2-organska topila, npr. etanol in tetrahidrofuran ki se lahko uporabljajo kot sotopila, ki vplivajo na selektivnost. Nadalje smo raziskali možnosti za separacijo treh izomer ksilenov: orto, meta in para. Znano je, da so kubične enačbe stanja (EOS) pomembno orodje za korelacijo in predikcijo faznega obnašanja čistih substanc in mešanic. Kubične enačbe stanja se rutinsko uporabljajo v kemijski in petrokemijski industriji za izračun termo fizikalnih lastnosti in faznih ravnotežij. Raziskave obsegajo Peng-Robinsonovo enačbo stanja v kombinaciji z van der Wallsovim mešalnim pravilom z dvema binarnima parametroma. Drugi del doktorske naloge je usmerjen predvsem na fazna ravnotežja sistemov propan-rastlinska olja ter sistemov žveplov heksafluorid-rastlinska olja, predvsem zaradi dejstva, da je superkritična ekstrakcija vedno bolj pomembna tehnologija kot alternativa rafinaciji in frakcioniranju v industriji rastlinskih olj. Poleg tega pa omenjene separacijske tehnike dovoljujejo zamenjavo tradicionalnih topil, kot npr. metilen klorid in heksan z nestrupenimi, okolju prijaznimi topili kot npr. ogljikov dioksid. To ima še posebe pomen v prehrambeni in farmacevtski industriji, kjer je uporaba strupenih topil omejena z zakonodajo. Prav s tem namenom smo v tretjem delu doktorske disertacije raziskali možnosti uporabe separacijskih procesov pri viskoh tlakih, npr. ekstakcije in mikronizacije z namenom odstranitve preostanka topil iz produktov. Iz rastlinskih ekstraktov, ki so bili pridobljeni s konvencionalno ekstrakcijo z acetonom, smo s temi tehnikami odstranili preostanke organskega topila.
Ključne besede: ravnotežje para-tekoče, ogljikov dioksid, etanol, tetrahidrofuran, ksilen, PR enačba stanja, topnost, sončnično olje, vrelne krivulje mešanic, propan, žveplov heksaflorid, čiščenje, preostanek topil.
Objavljeno: 01.07.2010; Ogledov: 1802; Prenosov: 153
.pdf Polno besedilo (1,55 MB)

72.
MINLP SINTEZA VODNIH OMREŽIJ IN OMREŽIJ TOPLOTNIH PRENOSNIKOV
Miloš Bogataj, 2010, doktorska disertacija

Opis: V doktorski disertaciji obravnavamo dve tematiki s področja sinteze procesov. Prva je sinteza toplotno integriranih vodnih omrežij. Vodna omrežja so v takšni ali drugačni obliki integralni del praktično vseh kemijskih procesov. Zaradi relativno nizkih cen vode, nezavedanja o omejenosti vodnih virov in ohlapne okoljske zakonodaje so bila pogosto deležna premajhne pozornosti. Poleg same porabe vode in problematike, ki jo prinese njeno onesnaževanje z vrsto različnih onesnaževal, je enako problematična tudi spremljajoča poraba energije. V preteklosti se je izkazalo, da so rešitve sinteznih problemov, kadar obravnavamo snovne in energijske bilance ter investicijska sredstva in obratovalne stroške hkrati, v večini primerov boljše od tistih, ki jih dobimo na osnovi sekvenčnega pristopa. Iz tega razloga predlagamo simultan pristop k reševanju problematike toplotno integriranih vodnih omrežij. Sintezni problem zapišemo na osnovi matematičnega zapisa dveh med seboj povezanih superstruktur v obliki mešano celoštevilskega nelinearnega problema (MINLP). Prva je superstruktura vodnega omrežja, kjer so procesne enote med seboj povezane s tokovnicami preko mešalnikov in razdelivcev tokov. Druga je nadgrajena stopenjska superstruktura omrežja toplotnih prenosnikov, v kateri je omogočeno mešanje procesnih tokov. Predlagani pristop omogoča sintezo toplotno integriranih vodnih omrežij, v katerih je učinkovitost izrabe vode zasnovana na izkoriščanju možnosti njene ponovne uporabe in regeneracije. Energijsko učinkovitost dosegamo z izkoriščanjem posrednega prenosa toplote (v toplotnih prenosnikih) in neposrednega prenosa toplote (mešanje procesnih tokov). Strukture toplotno integriranih vodnih omrežij, ki jih dobimo z uporabo predlaganega pristopa, so topološko enostavne in ekonomsko učinkovite. Druga tematika je globalno optimiranje omrežij toplotnih prenosnikov. Ekonomsko ugodne rešitve problema sinteze omrežij toplotnih prenosnikov zagotovimo, kadar hkrati optimiramo investicijska sredstva, ki so vezana na ploščino toplotnih prenosnikov in obratovalne stroške, ki nastanejo zaradi porabe pogonskih sredstev. To zahteva formulacijo v obliki problema MINLP, ki je zaradi prisotnih nelinearnih funkcij nekonveksen. Posledično so dobljene rešitve lokalno optimalne. Za zagotavljanje globalne optimalnosti rešitev predlagamo formulacijo modela MINLP na osnovi stopenjske superstrukture in pridružene agregirane podstrukture, ki vsebuje število toplotnih prenosnikov in je blizu teoretičnega minimuma. Stopenjska superstruktura služi zgolj kot matrica za določanje termodinamsko dopustnih toplotnih stikov. Vse nekonveksnosti so prenesene v agregirano podstrukturo, kar močno zmanjša njihovo število. Konveksifikacijo nekonveksnih izrazov izvedemo z uporabo večnivojskih odsekovnih podcenitvenih funkcij, s katerimi zamenjamo vire nekonveksnosti. Konveksni model nato uporabimo za določevanje veljavne spodnje meje originalnemu nekonveksnemu problemu. Vrzel med veljavno spodnjo mejo in zgornjo mejo zmanjšamo do zadostitve tolerančnega kriterija z uporabo v ta namen razvitega večnivojskega algoritma, s katerim rešujemo konveksni problem MINLP.
Ključne besede: sinteza procesov, toplotno integrirana vodna omrežja, globalno optimiranje, omrežje toplotnih prenosnikov, mešano celoštevilsko nelinearno programiranje.
Objavljeno: 01.07.2010; Ogledov: 2212; Prenosov: 146
.pdf Polno besedilo (15,93 MB)

73.
VISOKOTLAČNA MIKRONIZACIJA SISTEMOV VIŠJE VISKOZNOSTI
Zoran Mandžuka, 2010, doktorska disertacija

Opis: Namen raziskave je določiti vpliv obratovalnih parametrov PGSSTM mikronizacije na fizikalno-kemijske lastnosti praškastih delcev modelnih substanc estrov maščobnih kislin (monostearat in tristearat) in praškastih lakov. Uspešna izvedba PGSSTM mikronizacije temelji na poznavanju faznih ravnotežij. Določili smo potek talilnih krivulj (S — L faznih prehodov) v p,T diagramu za sistema monostearat/CO2 in tristearat/CO2. Pod tlakom CO2 se obema substancama zniža tališče oziroma ima S — L krivulja temperaturni minimum v p,T diagramu. Znižanje tališča ob prisotnosti plina, ki je posledica raztapljanja plina v substanci, je izrazitejše za sistem tristearat/CO2. Pri tlaku 500 bar smo opazili tudi fazno inverzijo za sistem tristearat/CO2, ki je nastopila zaradi spremembe gostote faz pod vplivom visokega tlaka. Prav tako smo za oba sistema določili ravnotežne sestave L — G faz s statično analitično metodo v tlačnem območju od 0 bar do 450 bar in pri temperaturah 70 °C in 90 °C. Topnosti CO2 v maščobi so visoke, in sicer do 85 mol.% za monostearat (400 bar in 70 °C) ter do 96 mol.% za tristearat (400 bar in 70 °C). Topnosti maščob v CO2 so nizke, do 1 mol.% v obeh primerih. Na osnovi pridobljenih podatkov o tališču in topnosti smo izvedli šaržne mikronizacije v območju tlakov med 60 in 215 bar pri 64, 70 in 80 °C za monostearat in pri 54, 60 in 70 °C za tristearat. Mikronizirane vzorce smo analizirali glede na stopnjo kristaliničnosti in kristalno obliko, na velikost in morfologijo delcev po mikronizaciji in po 3 mesecih skladiščenja pri 20 °C za monostearat in pri 5 in 20 °C za tristearat. Na osnovi DSC termogramov smo ugotovili zmanjšano stopnjo kristaliničnosti, 20 — 40 % pri različnih obratovalnih pogojih glede na izhodiščno substanco. Po 3 mesecih se je kristaliničnost mikroniziranih delcev povečala in v primeru tristearata dosegla tudi kristaliničnost izhodiščnega vzorca. Po procesiranju so delci ohranili kristalno obliko. Monostearat, ki je bil hranjen 3 mesece pri 20 °C, še vedno ohrani najstabilnejšo β obliko, medtem ko se pri tristearatu pod istimi pogoji pojavi transformacija iz β' v β obliko. Povprečna velikost delcev, izmerjena z granulometrično lasersko metodo po mikronizaciji, se zmanjša na 7 — 40 µm glede na obratovalne pogoje. S časom delci aglomerirajo. SEM analiza je pokazala, da delci po mikronizaciji postanejo porozni in nepravilnih oblik. Rekristalizacija delcev s časom je očitnejša za vzorce tristearata, skladiščenih pri 20 °C, kjer se na površini pojavijo igličasti kristali. Zaradi očitnejših sprememb s časom zgoraj omenjenih fizikalno-kemijskih lastnosti smo mikronizirane delce tristearata hranili tudi pri 5 °C. Rezultat je pokazal upočasnitev rekristalizacije in aglomeracije, ohranitev srednje stabilne β' kristalne oblike ter spremembo površine delcev le zaradi nižje temperature. Razvoj novega procesa pridobivanja praškastih lakov je obsegal eksperimente visokotlačne mikronizacije po PGSSTM postopku. Izvedli smo šaržne in kontinuirne mikronizacije posamičnih komponent zmesi, kontinuirne mikronizacije zmesi brez polnil in pigmentov in nato še mikronizacije zmesi s polnili in pigmenti. Pri mikronizacijah zmesi brez pigmentov in polnil smo opazovali vpliv procesnih parametrov, in sicer koncentracijo suspenzije (2, 4, 6 % w/v), tlak CO2 (110 — 160 bar) in tip šobe (premer in kot pršenja), na velikostno porazdelitev delcev proizvedenega prahu. Na osnovi rezultatov aplikacije premazov smo dodatno izvedli mikronizacije pri različnih temperaturah (120 — 160 °C). Posamezne vzorce smo analizirali na elektronskem mikroskopu (prerez delcev z ionsko puško) ter izvedli termično analizo (Mettler Toledo). Pri mikronizacijah s pigmenti in polnili je delo obsegalo načrtovanje postopka visokotlačne mikronizacije in pripravo procesne sheme, mikronizacijo zmesi s pigmenti na osnovi danih receptur iz osnovnih surovin, pripravo dodatne recepture s povečano količino odplinjevalca, dodatek končnemu vzorcu snovi zaradi
Ključne besede: superkritični CO2, S – L fazni prehodi, ravnotežne topnosti, difuzijski koeficient, PGSSTM, fizikalno-kemijske lastnosti, gliceridi, praškasti premazi
Objavljeno: 03.05.2010; Ogledov: 2691; Prenosov: 154
.pdf Polno besedilo (9,34 MB)

74.
Superparamagnetni nanokompoziti na osnovi nanodelcev superparamagnetnega železovega oksida in polimetil metakrilata
Sašo Gyergyek, 2010, doktorska disertacija

Opis: V pričujočem delu sem se ukvarjal s sintezo superparamagnetnih nanokompozitov na osnovi nanodelcev γ-Fe2O3 in PMMA. Nanodelce sem sintetiziral s koprecipitacijo Fe2+/Fe3+ ionov v vodni raztopini. Nanodelce prevlečene z oleinsko ali ricinolejsko kislino sem sintetiziral s koprecipitacijo Fe2+/Fe3+ ionov v vodni raztopini v prisotnosti oleinske oz. ricinolejske kisline. Preliminarne raziskave so jasno pokazale, da je nemogoče pripraviti superparamagnetne nanokompozite γ-Fe2O3 v PMMA matrici brez ustrezne funkcionalizacije površine magnetnih nanodelcev. Iz slik s presevnega elektronskega mikroskopa (TEM) sem zaključil, da je vzorec pripravljen z mešanje nanodelcev γ-Fe2O3 s PMMA v acetonu in kasnejšim obarjanjem polimera v vodi, fazno separiran. Vzorec je sestavljen iz aglomeratov nanodelcev γ-Fe2O3, ki niso vgrajeni v polimerno matrico. Nanokompozite sem pripravil z obarjalno polimerizacijo PMMA v prisotnosti nanodelcev prevlečenih z oleinsko kislino. Koloidno stabilni suspenziji nanodelcev prevlečenih z oleinsko kislino v n-dekanu sem dodal monomer metil metakrilat. Polimerizacijo monomera sem izvedel pri povišani temperaturi. Delež nanodelcev v nanokompozitu sem kontroliral preko razmerja nanodelci/monomer. S pomočjo TEM analize sem ugotovil, da so nanodelci homogeno porazdeljeni v polimerni matrici. Z višanjem razmerja prehaja mehanizem nastanka polimernih zrn preko homogene v heterogeno nukleacijo. Nanokompozit ohrani superparamagnetno naravo tudi ob vgradnji relativno velikega deleža vgrajenih nanodelcev, do 48 ut. %. Vgradnja velikega deleža magnetnih nanodelcev je razlog za visoko nasičeno magnetizacijo nanokompozitov, do 31 emu/g. Nanokompozitne delce sem pripravil s polimerizacijo monomera metil metakrilata v prisotnosti nanodelcev v miniemulziji. Koloidno stabilno suspenzijo sestavljeno iz nanodelcev prevlečenih z ricinolejsko kislino, ultrahidrofoba in iniciatorja v monomeru, sem dodal k vodni raztopini surfaktanta. Miniemulzijo sem pripravil s pomočjo ultrazvoka. Polimerizacijo sem izvajala pri povišani temperaturi. S spreminjanjem deleža surfaktanta sem prilagajal povprečni premer nanokompozitnih delcev v razponu med ~25 nm in ~50 nm. Zaradi visokega ζ-potenciala je suspenzija nanokompozitnih delcev v vodi koloidno stabilna. S TEM slik nanokompozitnih delcev sem ugotovil, da so nanokompozitni delci sestavljeni iz nanodelcev, ki tvorijo jedro delca in tankega sloja polimera okrog jedra. V nanokompozitne delce sem uspel vgraditi do 39 ut. % magnetnih nanodelcev, ne glede na velikost nanokompozitnih delcev. Nasičena magnetizacija nanokompozitnih delcev znaša 27 emu/g.
Ključne besede: Superparamagnetizem, magnetni nanodelci, nanokompoziti, koloidi, polimerizacija
Objavljeno: 07.04.2010; Ogledov: 2515; Prenosov: 271
.pdf Polno besedilo (5,18 MB)

75.
VREDNOTENJE PROTIKOROZIJSKE ZAŠČITE Z EPOKSI PREMAZI S POMOČJO ELEKTROKEMIJSKE IMPEDANČNE SPEKTROSKOPIJE
Saša Skale, 2009, doktorska disertacija

Opis: Elektrokemijsko impedančno spektroskopijo (EIS) smo uporabili za preučevanje zaščitnih lastnosti različnih sistemov protikorozijske zaščite z epoksi premazi. Pripravili smo dve seriji vzorcev z epoksi sisitemi zaščite v intervalu med približno 150µm in 250µm. Pri prvi seriji vzorcev smo na površine peskane do stopnje Sa 21/2 po ISO 8501-1 nanesli epoksi cink fosfatni temelj, epoksi vmesni premaz z železovim luskavcem (MIOX) in običajni epoksi pokrivni premaz. Druga serija je imela navaden barierni epoksi temelj. Vmesni in pokrivni premaz pa sta ostala ista kot pri prvi seriji vzorcev. Prvi trije vzorci druge serije, so bili nanešeni na površine peskane do stopnje Sa 21/2 po ISO 8501-1. Preostanek druge serije pa je bil nanešen na ročno očiščene površine do stopnje St 2 po ISO 8501-1. Pripravljene vzorce smo izpostavili v vlažni komori (ISO 6270-1) in jih preučili z elektrokemijsko impedančno sprektroskopijo. Vrednotenje začetnih EIS meritev vzorcev je pokazalo pomembna odstopanja od običajnih modelov nadomestnih vezij. Na kompeksni ranini smo ugotovili, pred razvojem prevodnih por v premaznem sistemu, precejšen obseg realne komponente impedance, kasneje pa širjenje oziroma sploščitev polkroga. Preučitev začetnih meritev je pokazala, da njihovo slabo ujemanje s nadomestnimi vezji ne more biti posledica hrapavosti kovinske podlage ali pa nehomogenosti premaznega filma. Predlagali smo izboljšan model nadomestnega vezja, ki dodatno upšteva neposreden prenos — difuzijo ionov skozi premazni film. Izboljšan model uveljavi dodatni neskončni Warburgov element, ki premošča dosedanja elementa za kapacitvnost premaza in upornost por. Neskončni Warburgov element je rezultat rešitve drugega Fick-ovega zakona v primeru difuzije ionov skozi premazni film. Izboljšan model bolje razlaga EIS meritve, tudi v primerjavi s nadomestnim vezjem, ko namesto kapacitivnosti premaza uporabimo empirični konstantni fazni element (CPE). Vrednosti elementov nadomestnega vezja, ki jih določimo s primerjavo z EIS meritvami odražajo mehanizme transporta ionov skozi premazni film. Predlagali smo, da se vrednosti elementov nadomestnega vezja uporabijo za razvrščanje oziroma kvalitativno vrednotenje površinske zaščite s premazi. Rezultati razvrščanja se v veliki meri ujemajo z rezultati konvencionalnega ocenjevanja sistemov zaščite v vlažni komori. Primerjava aktivne inhibicije korozije zaradi cink fosfatnega temelja z bariranimi lastnostmi premaznega filma pokaže, da so slednje prevladujoče pri opredelitvi kvalitete sistema zaščite. Izkaže se tudi, da uporaba cink fosfatnega temelja pri debelinah sisteme zaščite nad 200µm ni potrebna. Obseg prenosa naboja skozi premazni sistem je pri prvi seriji vzorcev bistveno večji kot pri drugi seriji. To posredno potrjujejo rezultati konvencionalnega staranja premazov v vlažni komori. Ocenjevanje vzorcev druge serije pokaže bistveno slabše zaščitne lastnosti sistemov nanešenih na ročno očiščeno podlago (St 2 po ISO 8501-1). Ti kažejo večje obsege difuzije in prenosa ionov skozi pore v primerjavi z vzorci s sistemom zaščite na peskani podlagi. Rezultate ocenjevanja s pomočjo elementov nadomestnih vezij potrjujejejo tudi rezultati staranja v vlažni komori. Ob koncu staranja v vlažni komori so imeli vzorci druge serije, s sistemom zaščite na ročno očiščeni podlagi, poslabšano adhezijo,. Vzorci s sistemi na peskani podlagi pa so ohranili začetno popolno adhezijo. To je v skladu z uveljavljenimi konvencijami za pripravo površin v industriji protikorozijske zaščite s premazi.
Ključne besede: elektrokemijska impedančna spektroskopija, protikorozijski premazi, vlažna komora, nadomestna vezja, CPE, Warburgova impedanca, vrednotenje epoksi premazov, cink fosfat, železov luskavec, priprava površin, epoksi poliamino amidni premazi, ISO 12944
Objavljeno: 11.01.2010; Ogledov: 2841; Prenosov: 298
.pdf Polno besedilo (6,12 MB)

76.
Uporaba računalniško podprte procesne tehnike za integracijo industrijskih procesov
Hela Tokoš, 2009, doktorska disertacija

Opis: Procesna integracija je učinkovito orodje, ki omogoča podjetjem, da obstoječo proizvodnjo prilagodijo načelom trajnostnega razvoja, saj lahko z integracijo znižajo porabo sveže vode, toplote, električne energije in drugih virov ter zmanjšajo okoljske obremenitve. Orodja računalniško podprte procesne tehnike, ki temeljijo na matematičnem programiranju, omogočajo sistematično in simultano obravnavanje procesnih problemov. Uporaba v realnih industrijskih primerih pogosto zahteva različne modifikacije modelov, da bi jih prilagodili dejanskem stanju v proizvodnji in dobili uporabne rezultate za podjetje. V doktorski disertaciji smo se osredotočili na znižanje porabe treh najpomembnejših virov, tj. vode, toplote in električne energije, ter na kvantitativno oceno trajnostnih kazalcev. V primeru integracije vodnega sistema smo izhajali iz mešanega celoštevilskega nelinearnega problema (MINLP), ki sta ga razvila Kim in Smith (2004) za načrtovanje šaržnih vodnih sistemov. Njuno matematično formulacijo smo nadgradili za potrebe študijskega primera z možnostmi za: a) ponovno uporabo vode med kontinuirnimi in šaržnimi pocesi, b) namestitev zbiralnika za neizkoriščen odpadni koninuirni tok, ki se lahko ponovno uporabi v časovnih intervalih, ko kontinuirni proces ne obratuje in c) namestitev lokalnih čistilnih naprav na mestu nastajanja odpadne vode. Model omogoča izbiro med šaržnimi in kontinuirnimi čistilnimi napravami ter simultano določi časovni načrt obratovanja šaržnih čistilnih naprav glede na nespremenljiv časovni načrt proizvodnje. Za integracijo vodnih sistemov več obratov smo v doktorski disertaciji predlagali večnivojski pristop, ki temelji na uporabi razvitih modelov. Pristop smo preizkusili pri integraciji vodnih porabnikov proizvodnega in polnilnega sektorja na realnem industrijskem primeru pivovarne. V primeru toplotne integracije šaržnih procesov smo izhajali iz mešanega celoštevilskega linearnega problema (MILP), ki sta ga razvila Lee in Reklaitis (1995) za integracijo cikličnih šaržnih procesov. Privzeti model iz literature smo spremenili v treh korakih z namenom, da ga prilagodimo dejanskem stanju v proizvodnji: a) v časovni načrt smo poleg toplih in hladnih tokov vključili tudi procese brez temperaturnih sprememb, b) omogočili smo cepljenje tokov oz. večkratne stike in c) definirali ekonomsko namensko funkcijo namesto relativnega prihranka kot v osnovni formulaciji. Razširjeni problem MILP smo preizkusili na primeru varilnice v pivovarni. Poligeneracijski sistemi omogočajo hkratno pridobivanje električne in/ali mehanske energije ter toplote in hladu iz istega goriva. Za primer pivovarne smo razvili poenostavljen matematični model MILP za študijo možnosti različnih poligeneracijskih sistemov in izbor optimalnega. V superstrukturo smo vključili kogeneracijske in trigeneracijske sisteme s protitlačno parno turbino in kogeneracijski sistem s plinsko turbino. Podjetja nadzirajo svoj napredek k trajnostni proizvodnji in celotnemu poslovanju s spremljanjem okoljskih, družbenih in ekonomskih kazalcev ter sestavljenega kazalca trajnostnega razvoja. Zato smo poleg ekonomskih učinkov rezultatov procesne integracije analizirali tudi njihov vpliv na trajnostne indikatorje. V študijskem primeru obrata pivovarne bi s predlaganimi integracijskimi ukrepi znižali specifično porabo vode za 25 % in specifično porabo toplote za 3,2 %. Z namestitivijo kogeneracijskega sistema s protitlačno parno turbino bi znižali strošek nakupa električne energije za 42 % in emisijo CO2 za 45 %. Ekonomska upravičenost vseh projektov je pozitivna. Izboljšal bi se tudi indeks trajnostnega razvoja in sicer za 2 %.
Ključne besede: integracija vodnih sistemov, toplotna integracija, poligeneracija, šaržni procesi, kontinuirni procesi, retrofit, industrijska aplikacija
Objavljeno: 22.12.2009; Ogledov: 2501; Prenosov: 143
.pdf Polno besedilo (2,32 MB)

77.
NAČRTOVANJE IN SINTEZA KEMIJSKIH PROCESOV Z UPORABO UČINKOVITIH MODELNIH TEHNIK IN REŠITVENIH STRATEGIJ
Marcel Ropotar, 2009, doktorska disertacija

Opis: V doktorski disertaciji obravnavamo modelne tehnike in strategije za reševanje sinteznih problemov, kjer nastanejo zapleteni modeli, ki so težko rešljivi. Modeli so kombinatorično zahtevni, nelinearni in/ali nekonveksni, zato se kljub že razvitim metodam in algoritmom pogosto pojavijo potrebe po novih, učinkovitejših strategijah in metodah. V prvem delu predstavljamo alternativno formulacijo konveksne lupine, ki temelji na mešano celoštevilski transformaciji spremenljivk. Transformacija spremenljivk transformira spremenljivke z ničelno spodnjo mejo v spremenljivke z ne-ničelno spodnjo mejo. Tako izvajamo optimiranje v ožjem preslikanem dopustnem prostoru lokalnih spremenljivk, to je spremenljivk, ki pripadajo alternativnim procesnim enotam. To nam pri reševanju mešano celoštevilskih linearnih in nelinearnih optimizacijskih primerov (MILP in MINLP) omogoča uporabo ne-ničelnih spodnjih mej. Z uporabo ne-ničelnih spodnjih mej se izognemo deljenju z nič in drugim matematičnim singularnostim. Pogosto pa so ne-ničelne spodnje meje uporabne, kadar imamo opravka s spremenljivkami, kot sta temperatura in pretok, ki morata imeti ne-ničelne vrednosti tudi kadar procesna enota ni izbrana. S transformacijo spremenljivk smo i) pretvorili konvencionalno formulacijo konveksne lupine v alternativno formulacijo in ii) konvencionalni algoritem zunanje poenostavitve spremenili v alternativni algoritem OA. Alternativno formulacijo konveksne lupine smo primerjali s formulacijo veliki-M in konvencionalno formulacijo na treh sinteznih primerih in izvedli več različnih eksperimentov. Rezultati kažejo, da je alternativna formulacija v večini primerov najbolj učinkovita glede računalniškega časa, števila iteracij in vozlišč. Ugotovili smo, da izbor vrednosti spremenljivk, ko alternativa ni izbrana, zelo vpliva na učinkovitost alternativne formulacije; in da je najprimernejša in najenostavnejša izbira kar spodnja ne-ničelna meja. Alternativno formulacijo in alternativni algoritem smo vnesli v procesni sintetizer MIPSYN in pri tem zmodelirali nove logične povezovalne člene in sprogramirali nov preprocesor za zunanje poenostavitve. Pogosto je dolg čas reševanja procesnih sinteznih problemov posledica zapletenih modelov reaktorjev. Zato smo za reaktorje, ki so opisani z diferencialnimi enačbami (šaržni, cevni) in jih rešujemo z metodo ortogonalne kolokacije končnih elementov, predlagali učinkovito numerično proceduro za reševanje. V sklopu procedure smo razvili model za dinamično optimiranje šaržnega reaktorja in preizkušali različne strategije in sheme, s katerimi smo povečevali robustnost modela. Nazadnje smo razvili še model za načrtovanje fleksibilnega šaržnega reaktorja, s katerim je mogoče tolerirati odstopanja procesnih parametrov. Pri reševanju motivacijskega primera šaržnega reaktorja se je kot najučinkovitejši izkazal model NLP s pomičnimi končnimi elementi. Ta model smo nato uporabili tudi za modeliranje niza elementov v cevnem reaktorju in izvedli sintezo MINLP študijske procesne sheme za proizvodnjo alilklorida ter z eno-parametričnim optimiranjem iz najboljših rešitev določili še ekonomsko območje. S predlagano alternativno formulacijo, novimi strategijami in robustnimi modeli za optimiranje reaktorjev je mogoče lažje reševati zapletene sintezne probleme, procesni sintetizer MIPSYN pa je tako postal še učinkovitejše programsko orodje za sintezo procesov in reševanje drugih tehniških problemov.
Ključne besede: procesna sinteza, procesni sintetizer, konveksna lupina, transformacija spremenljivk, splošno disjunktno programiranje, zunanje poenostavite, NLP, MINLP, šaržni reaktor, cevni reaktor, ortogonalna kolokacija, diferencialno-algebrski sistem enačb
Objavljeno: 02.12.2009; Ogledov: 2319; Prenosov: 165
.pdf Polno besedilo (2,36 MB)

78.
Vpliv funkcionalizacij in struktur metakrilatnih monolitov na pretočnosti in kapacitete za različno velike molekule
Vida Frankovič, 2009, doktorska disertacija

Opis: V zadnjih desetletjih je bilo veliko narejeno na področju priprave in izboljšave kromatografskih nosilcev za doseganje čim boljše ločbe biomolekul. Convection Interaction Media (CIM) ionsko-izmenjevalni metakrilatni monolitni kromatografski nosilci vedno bolj pridobivajo na pomenu pri hitrih ločbah in čiščenju velikih biomolekul, kot so večji proteini, DNA, virusi, bakteriofagi, itd. Zaradi njihove posebne odprto-porozne strukture, ki omogoča hitro izmenjavo molekul med mobilno in stacionarno fazo na osnovi konvektivnega prenosa, izkazujejo pretočno neodvisno ločbo in dinamično vezno kapaciteto. Velikost por monolitnih nosilcev igra zelo pomembno vlogo pri ločevanju različno velikih molekul. Pore morajo biti dovolj velike, da omogočajo neovirano vezavo in ločbo biomolekul določene velikosti. Velike molekule se lahko v premajhnih porah ujamejo in zamašijo pretočne kanale, kar se lahko odrazi v manjših izkoristkih pri ločevanju in čiščenju. Poleg tega lahko zaradi zamašitve tlak na nosilcu močno naraste in pride do fizičnih poškodb le tega. Pri izbiri nosilca z določeno velikostjo por je potrebno biti pazljiv, saj se lahko vezna kapaciteta zmanjša na račun večjih por, zaradi zmanjšanja specifične površine. Predmet mojega doktorskega dela je bil najti ustrezen način funkcionalizacije površine por monolita, ki bo zagotavljala zvišanje kapacitete biomolekul ob čim nižjem padcu tlaka. Najpogostje se v ta namen uporablja uvajanje polimernih verig (lovk) s tehniko pripajanja (graftiranje). Rezultati doktorske disertacije so pokazali najmanj dva do tri kratno povišanje dinamične vezne kapacitete za številne različno velike molekule, vključno s plazmidno DNA na graftiranih monolitnih nosilcih. Čeprav graftiranje na površino metakrilatnih monolitov povzroča nižjo prepustnost, je njihova kapaciteta mnogo višja od ne-graftiranih monolitov, ki imajo isto prepustnost pri enakih pogojih. Zaradi dokazanih pretočno neodvisnih lastnosti, lahko graftirani metakrilatni monoliti postanejo primerna izbira za čiščenje različno velikih molekul. Izboljšanje procesov čiščenja biomolekul je mogoče na področju produktivnosti, selektivnosti in enostavnejše uporabe. Idealno so vse tri karakteristike zajete v enem samem kromatografskem nosilcu, kar omogoča čiščenje v enem samem kromatografskem koraku. Z graftiranjem hidrofobnih linearnih verig in naknadno pretvorbo preostalih epoksi v anionske skupine nam je uspelo pripraviti monolit z mešanimi adsorpcijskimi lastnostmi, ki se je izkazal kot učinkovit v procesu čiščenja pDNA.
Ključne besede: graftiranje (pripajanje), funkcionalizacija, CIM monoliti, anionsko-izmenjevalni kromatografski nosilci, DEAE, padec tlaka, prepustnost, dinamična vezna kapaciteta, proteini, pDNA, število veznih mest (z-faktor), kombinirani monoliti
Objavljeno: 01.12.2009; Ogledov: 2847; Prenosov: 239
.pdf Polno besedilo (1,37 MB)

79.
PROCESIRANJE POLIMEROV Z UPORABO SUPERKRITIČNIH FLUIDOV
Elena Aionicesei, 2009, doktorska disertacija

Opis: Tradicionalne metode za procesiranje polimerov uporabljajo nevarna hlapna organska topila in kloro-floro-ogljikovodike. Zaradi povečanih izpustov nevarnih topil se pojavlja potreba po uporabi čistejših metod za procesiranje polimerov. Eno možnost predstavlja superkritični ogljikov dioksid (scCO2) kot mehčalo pri procesiranju polimerov. Velika uporabnost superkritičnih fluidov se kaže pri procesiranju polimerov za potrebe biomedicinskih pripomočkov (kot so mikrodelci, mikrokapsule, pene, membrane, kompoziti). Prednosti metode so predvsem v odsotnosti nevarnih organskih topil, učinkoviti ekstrakciji topil in nečistoč, procesnih pogojih, nižji temperaturi, nadzorovanemu oblikovanju delcev in pen z enostavnim reguliranjem tlaka in temperature. Navkljub velikemu potencialu scCO2 kot “zelenemu” topilu za procesiranje biokompatibilnih in biorazgradljivih polimerov, je podaktov o faznih ravnotežjih, ki so potrebni za načrtovanje postopka, dokaj malo. Nadaljnje raziskave so potrebne za optimiranje procesnih tehnik in parametrov (tlak, temperatura). Podatkov o uporabi scCO2 za procesiranje kompozitov polimer/keramika za biomedicinske aplikacije je še posebej malo na razpologo. Cilj te disertacije je uporaba scCO2 kot “zelenega” topila za procesiranje biorazgradljivih polimerov in kompozitov, ki se uporabljajo kot biomateriali. V raziskavah smo uporabili dva biorazgradljiva polimera, poli(L-laktid) (PLLA) in poli(D,L-laktid-ko-glikolid) (PLGA). Raziskali smo tudi kompozite polimerov z bioaktivnim keramičnim prahom, hidroksiapatitom (HA). Glavni cilj raziskav je bil pridobiti porozen polimer ali kompozit, primeren za tkivni inženiring, pri nizki temperaturi in brez uporabe dodatnih organskih topil. Študirali in razložili smo obnašanje obeh polimerov v zmesi s CO2. Z določitvijo topnosti in difuzijskega koeficienta CO2 v polimerih pri določeni temperaturi in tlaku, smo pridobili več podatkov o faznem ravnotežju polimer-plin, ki so pomembni za razumevanje vpliva in optimiranje procesnih parametrov. Topnost CO2 v polimerih smo izmerili pri treh različnih temperaturah (308, 313 in 323 K) in v območju tlaka 10 – 30 MPa. Izbrane temperature so bile višje od kritične temperature za CO2, vendar še vedno dovolj nizke, da ne bi vplivale na bioaktivnost spojin ali proteinov dodanih v sistem med procesiranjem. Pri testiranju poimerov in kompozitnih materialov smo uporabili enako temperaturno in tlačno območje. Raziskali smo učinkovitost mešanja v prisotnosti scCO2 za pridobivanje kompozitnega materiala iz PLLA in HA ter PLGA in HA in postopek primerjali s postopkom koprecipitacijie. Nadalje smo določili topnost in difuzijski koeficient CO2 v kompozitnih materialih ter jih primerjali z rezultati pridobljenimi za čiste polimere. Tako smo lahko določili vpliv keramičnega polnila na absorpcijo plina. Ocenili smo možnosti pridobivanja poroznih struktur z uporabo visokotlačne tehnike s CO2 kot vpihovalnim medijem brez oziroma z dodanim porogenom. Raziskali smo vpliv tlaka, temperature, ekspanzijske hitrosti in prisotnost porogena na končno porozno strukturo. Eksperimentalne rezultate smo primerjali s podatki iz literature in z rezultati dobljenimi z matematičnim modeliranjem. Rezultati kažejo, da postopek plinskega penjenja biorazgradljivih polimerov predstavlja obetavno tehniko pridobivanja opornih tkiv z željeno strukturo. V prihodnjih raziskovah bodo potrebne nadaljnje študije in optimiranje procesnih parametrov glede na naravo substrata in željen končni produkt.
Ključne besede: Polimerni biomateriali, procesiranje superkritičnih fluidov, poli(L-laktid), poli(D, L-laktid-ko-glikolid), hidroksiapatit, kompozitni materiali, topnost, difuzivnost, Sanchez-Lacombe EOS, PC SAFT, plinsko penjenje.
Objavljeno: 07.05.2009; Ogledov: 3061; Prenosov: 261
.pdf Polno besedilo (14,32 MB)

80.
POROZNI POLIAKRILATI IN POLI(VINILBENZIL KLORID) ZA IMOBILIZACIJO ORGANSKIH MOLEKUL
Irena Pulko, 2009, doktorska disertacija

Opis: V okviru doktorske disertacije smo proučili vpliv pogojev na pripravo akrilatnih ter vinibenzil kloridnih tipov poroznih netopnih polimernih nosilcev. Proučili smo vpliv polimerizacijskih pogojev na supramolekularno strukturo in morfologijo ter reaktivnost polimernih nosilcev. Nove polimerne nosilce v monolitni, zrnati in membranski obliki smo uporabili pri procesih separacij in čiščenja ter pri procesih katalize. Aktiven polimerni nosilec, primeren za nadaljnje vezave in funkcionalizacije lahko pripravimo iz različnih monomerov, ki pa so pogosto dragi ali komercialno nedostopni. Zato smo v začetnem delu doktorata pripravili nosilce poli(akrilne kisline) in jih pretvorili v poli(akriloil klorid). Zaradi dobro izstopajoče kloridne skupine je možna enostavna funkcionalizacija. Proučili smo vpliv polimerizacijskih pogojev, stopnje zamreženja, dodatka porogena in komonomera ter vrste in količine stabilizatorja na omenjeno pretvorbo. Za uspešno aplikacijo je pomembna združljivost matrike in topila; običajno je matrika združljiva zgolj s polarnimi ali nepolarnimi topili. Zato smo se odločili, da v naslednji stopnji pripravimo matriko, ki bo združljiva s širokim spektrom topil. V ta namen smo pripravili zrnate in poliHIPE nosilce na osnovi vinilbenzil klorida in jih hiperzamrežili s Friedel-Craftsovo reakcijo. Med hiperzamreženjem se tvori fino porozna struktura, ki se obdrži tudi po odstranitvi topila. Polimer ima visoko specifično površino in je združljiv tako s termodinamsko ugodnimi kot neugodnimi topili. 4-metilaminopiridin smo kovalentno vezali na izhodne in hiperzamrežene nosilce ter spremljali katalitsko aktivnost imobiliziranega katalizatorja pri reakciji aciliranja in Baylis-Hillmanovi reakciji. Učinkovitost katalizatorja je močno odvisna od matrike, na katero je imobiliziran; hiperzamrežena matrika se je domala v vseh primerih izkazala kot učinkovitejša. Združljivost matrike in termodinamsko ugodnega ter neugodnega topila smo študirali z izvedbo reakcije v toluenu in dietiletru. Smotrnost imobilizacije katalizatorja smo potrdili z večkratno zaporedno uporabo imobiliziranega katalizatorja, brez bistvenega zmanjšanja učinkovitosti. Pri olefinsko metateznih reakcijah se pogosto uporabljajo katalizatorji tipa Grubbs, ki jih je potrebno po reakciji ločiti iz produktne mešanice. Zato smo pripravili nosilce na osnovi 4-nitrofenil akrilata, jih hidrolizirali, pretvorili v kislinski klorid in funkcionalizirali z 1,4-butandiolviniletrom, ter študirali vpliv morfologije in kemijske strukture nosilca na učinkovitost kovalentne vezave rutenijevega katalizatorja iz produktne mešanice. Nadalje smo študirali vpliv morfologije in kemijske strukture na odstanitev atrazina iz raztopine z nosilcem, funkcionaliziranim s piperazinom. Za odstranitev smo uporabili nosilca na osnovi 4-nitrofenil akrilata in 4-vinilbenzil klorida; slednjega smo pred funkcionalizacijo hiperzamrežili. Najučinkovitejši je bil hiperzamrežen nosilec, ki je atrazin odstranil v petnajstih minutah. Glede na to, da je aktivnost kazal tudi hiperzamrežen nefunkcionaliziran nosilec, predvidevamo da odstranitev ni posledica zgolj kovalentne vezave, ampak tudi adsorpcije. Z namenom uporabe membran v separacijske namene v obliki membranskih modulov smo pripravili zamrežene poliHIPE membrane na osnovi glicidil metakrilata. Študirali smo vpliv dodatka etilheksil akrilata, stopnje zamreženja in dodatka interne faze na njihovo morfologijo, pretočnost in mehanske lastnosti. Vezana kapaciteta proteina bovin serum albumin je znašala 45 mg/mL, kar je več kot v primerih analognih monolitnih nosilcev.
Ključne besede: polimeri, makroporozni polimeri, poliHIPE, emulzija, organski katalizatorji, monoliti, membrane, poliakrilati, poli(vinilbenzil klorid)
Objavljeno: 07.05.2009; Ogledov: 3579; Prenosov: 310
.pdf Polno besedilo (15,34 MB)

Iskanje izvedeno v 0.13 sek.
Na vrh
Logotipi partnerjev Univerza v Mariboru Univerza v Ljubljani Univerza na Primorskem Univerza v Novi Gorici