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 / 88
Na začetekNa prejšnjo stran123456789Na naslednjo stranNa konec
71.
Synthesis of regional networks for biomass and biofuel production
Hon Loong Lam, 2010, doktorska disertacija

Opis: This thesis presents two different approaches to the synthesis of regional networks for biomass and biofuel production and supply: Mathematical Programming and Graph Theoretic approach. The optimisation criterion for both approaches is the maximisation of profit. The first approach is based on a generic optimisation model of biomass production and supply networks. This superstructure approach is based on a flexible number of network layers: plantation, collection using a pre-treatment, process, and consumption. A Mixed Integer Linear Programming (MILP) model has been successfully developed during this work. However, the solution of this biomass production network model is very challenging due to the large sizes of the networks and the number of interconnections. The huge number of redundant variables reduces model efficiency (time taken to solve the model and the interpretation of the results). This model when representing very large size networks cannot be solved over a reasonable time even by professional mathematical programming software tools. Several model-size reduction techniques are therefore proposed for the solution of large-scale networks. In particular, methods are proposed for (i) reducing the connectivity within a biomass supply chain network by setting the maximum allowable distance between the supply zones to the collection centres, (ii) eliminating unnecessary variables and constrains to reduce the zero-flows in the full model, and (iii) aggregating the network and hence the synthesis process by merging the collection centres. The network synthesis is also carried out by P-graph (Process Graph) tools. P-graph is a directed bipartite graph, having two types of vertices — one for operating units and another for those objects representing material or energy flows/quantities. In this procedure, firstly a maximum feasible superstructure for biomass production network is generated from which the optimal structure is then selected by the Branch and Bound method. This graph-based method clearly shows where, how, and what kind of material and energy carriers will be transferred from one supply chain layer to another. In order to test the efficiency of the model, a small regional renewable network problem was solved using both methods. Their performances were tested and the results confirmed the applicability on a regional scale. The proposed model-size reduction techniques were also tested. A large-scale regional case study was created to demonstrate these techniques. The results are very positive and some suggestions for future work are given in the conclusion.
Ključne besede: Biomass and bioenergy network synthesis, Model-size reduction techniques, Mathematical Programming, MILP, P-Graph
Objavljeno: 06.01.2011; Ogledov: 2140; Prenosov: 67
.pdf Polno besedilo (4,25 MB)

72.
PRIPRAVA IN KARAKTERIZACIJA SiO2 AEROGELOV MODIFICIRANIH Z ORGANSKIMI FUNKCIONALNIMI SKUPINAMI TER NJIHOVA UPORABA V ADSORPCIJSKIH PROCESIH
Suzana Štandeker, 2010, doktorska disertacija

Opis: Z inkorporacijo metiltrimetoksisilana (MTMS) in trimetiletoksisilana (TMES) v standardno sol-gel sintezo smo pripravili monolitne aerogele SiO2 z različno stopnjo hidrofobnosti. Odlične lastnosti aerogelov, dobljene s sol-gel sintezo, smo ohranili s sušenjem s superkritičnim CO2. Stopnjo hidrofobnosti aerogelov smo določili s pomočjo merjenja kontaktnega kota () med kapljico vode in površino aerogela. Karakterizacijo aerogelov smo izvedli tudi z infrardečo spektroskopijo s Fourier-evo transformacijo (FTIR), diferencialno dinamično kalorimetrijo (DSC) in termogravimetrično analizo (TGA), sorpcijo N2 ter vrstično elektronsko mikroskopijo (SEM). Tako smo opazovali vpliv modifikacije na lastnosti SiO2 aerogelov. Te modificirane aerogele je možno nadalje uporabiti v adsorpcijskih procesih in so dobra alternativa konvencionalnim adsorbentom, kot sta aktivno oglje (AC) in silika gel (SG). Super hidrofobna aerogela smo nadalje uporabili za odstranjevanje različnih toksičnih organskih spojin (toluen, benzen, klorobenzen, etilbenzen, ksilen, kloroform, 1,2-dikloroetan in trikloroetilen) iz vode. Adsorpcijske izoterme smo določili s pomočjo konvencionalne šaržne ekvilibracijske metode. Na podlagi rezultatov meritev adsorpcijske kapacitete lahko trdimo, da so takšni modificirani hidrofobni SiO2 aerogeli odlični adsorbenti in v primerjavi z granuliranim aktivnim ogljem (GAC) izkazujejo kapacitete, ki so 15 do 400-krat večje v primeru vseh testiranih organskih topil. Adsorpcijske lastnosti aerogelov so stabilne tudi po dvajsetih ciklih adsorpcije/desorpcije. Nadalje smo uporabili SiO2 aerogele različne stopnje hidrofobnosti za odstranjevanje in povrnitev hlapov organskih topil (benzen, toluen, etilbenzen in ksilen) iz zraka. Adsorpcijsko kapaciteto različnih aerogelov smo določili z uporabo mini-kolone. Kontinuirane meritve adsorpcije nam kažejo, da so SiO2 aerogeli odlični adsorbenti hlapov BTEX (benzen, toluen, etilbenzen in ksilen) iz zraka. V primerjavi z najbolj uporabljanimi adsorbenti, kot sta AC in SG, aerogeli izkazujejo kapacitete, ki zelo presegajo kapacitete obeh konvencionalnih adsorbentov. Z večanjem stopnje hidrofobnosti aerogeli postanejo manj učinkoviti, vendar je njihova prednost ta, da ne vežejo zračne vlage iz zraka. Izvedli smo tudi modifikacijo površine SiO2 aerogelov z amino (-NH2) ali merkapto (-SH) funkcionalnimi skupinami. V običajni sol-gel sintezi smo uporabili različne ko-prekurzorje, ki v svoji strukturi vsebujejo želeno funkcionalno skupino. Alkogele smo posušili z ekstrakcijo topila s superkritičnim (SC) CO2. Modificirane aerogele smo analizirali z uporabo FTIR-a, DSC/TGA-ja, sorpcijo N2 ter SEM-a ter tako preverili učinkovitost modifikacije ter vpliv le-te na lastnosti aerogelov. Za merkapto modificirane aerogele smo ugotovili, da so dobri adsorbenti Cu(II) in Hg(II) ionov iz vode. Sposobnost odstranjevanja Cu(II) in Hg(II) ionov iz vode teh aerogelov smo določili s šaržnimi adsorpcijskimi testi pri ravnotežnih pogojih. Aerogelni adsorbent z merkapto funkcionalnimi skupinami izkazuje velik adsorpcijski potencial za ione obeh težkih kovin in 99% učinkovitost adsorpcije je bila dosežena v pH območju med 4 in 6. Ravnotežne eksperimentalne podatke smo korelirali s Freundlich-ovim in Langmuir-jevim modelom adsorpcijskih izoterm ter jih primerjali z drugimi adsorbenti, ki se uporabljajo v te namene; ugotovili smo, da so naši adsorbenti zelo učinkoviti.
Ključne besede: sol-gel sinteza; aerogeli; sušenje s SC CO2; hidrofobnost; organska modifikacija; adsorpcija, VOCs (volatile organic compounds), BTEX, Cu(II) ioni; Hg(II) ioni;
Objavljeno: 08.11.2010; Ogledov: 2631; Prenosov: 280
.pdf Polno besedilo (5,33 MB)

73.
ENCIMSKO KATALIZIRANE REAKCIJE V IONSKIH TEKOČINAH IN V SUPERKRITIČNEM OGLJIKOVEM DIOKSIDU
Muzafera Paljevac, 2010, doktorska disertacija

Opis: Namen doktorske disertacije je bil razviti nove, alternativne metode encimsko katalizirane kinetične resolucije sekundarnih alkoholov v ne-konvencionalnih topilih, kot so ionske tekočine in superkritični ogljikov dioksid. Ionske tekočine predstavljajo zanimiv razred topil za encimsko katalizirane reakcije. Uvodoma smo sintetizirali tri različne ionske tekočine, in sicer 1-butil-3-metilimidazolijev klorid, 1-butil-3-metilimidazolijev heksafluorofosfat in 1-butil-3-metilimidazolijev tetrafluoro-borat, z namenom, da v ionskih tekočinah določimo aktivnost in stabilnost prostih in imobiliziranih encimov različnega izvora. Nadalje smo ionske tekočine uporabili kot reakcijski medij za encimsko katalizirano transesterifikacijo (R,S)-1-feniletanola z vinil acetatom, kjer smo pri atmosferskem tlaku določili 1-butil-3-metilimidazolijev tetrafluoroborat kot najprimernejši reakcijski medij in imobilizirano lipazo B iz Candida antarctica kot najprimernejši biokatalizator za omenjeno reakcijo. Za transesterifikacijo (R,S)-1-feniletanola z vinil acetatom, izvedeno v 1-butil-3-metilimidazolijevem tetrafluoro-boratu pri atmosferskem tlaku in katalizirano z imobilizirano lipazo B, smo optimirali reakcijske parametre, kot so koncentracija biokatalizatorja, substratov in topila, temperatura in hitrost mešanja reakcijske zmesi. Imobilizirano lipazo B iz Candida antarctica smo uspešno uporabili kot biokatalizator za encimsko katalizirano transesterifikacijo (R,S)-1-feniletanola tudi v superkritičnem ogljikovem dioksidu in v dvo-faznem sistemu superkritični ogljikov dioksid/ionska tekočina. V superkritičnem ogljikovem dioksidu smo proučili vpliv koncentracije lipaze, temperature, tlaka in vrste donorja acilne skupine na aktivnost lipaze. V dvo-faznem sistemu superkritični ogljikov dioksid/ionska tekočina pa smo proučili vpliv koncentracije ionske tekočine 1-butil-3-metilimidazolijevega tetrafluoroborata na potek reakcije.
Ključne besede: encimska sinteza, celulaza, lipaza, hidroliza, esterifikacija, transesterifikacija, kinetična resolucija, racemne zmesi, sekundarni alkoholi, ionske tekočine, superkritični ogljikov dioksid
Objavljeno: 25.10.2010; Ogledov: 2513; Prenosov: 238
.pdf Polno besedilo (4,60 MB)

74.
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: 1818; Prenosov: 154
.pdf Polno besedilo (1,55 MB)

75.
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: 2239; Prenosov: 148
.pdf Polno besedilo (15,93 MB)

76.
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: 2710; Prenosov: 156
.pdf Polno besedilo (9,34 MB)

77.
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: 2543; Prenosov: 272
.pdf Polno besedilo (5,18 MB)

78.
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: 2871; Prenosov: 301
.pdf Polno besedilo (6,12 MB)

79.
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: 2528; Prenosov: 144
.pdf Polno besedilo (2,32 MB)

80.
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: 2333; Prenosov: 168
.pdf Polno besedilo (2,36 MB)

Iskanje izvedeno v 0.09 sek.
Na vrh
Logotipi partnerjev Univerza v Mariboru Univerza v Ljubljani Univerza na Primorskem Univerza v Novi Gorici