Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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v.14
no.1
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pp.24-34
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2003
For gaseous fuel combustion with inherent $CO_2$ capture and low NOx emission, chemical-looping combustion may yield great advantages for the savings of energy to $CO_2$ separation and suppressing the effect on environment, In chemical-looping combustor, fuel is oxidized by metal oxide medium in a reduction reactor. Reduced particles are transported to oxidation reactor and oxidized by air and recycled to reduction reactor. The fuel and the air are never mixed, and the gases from reduction reactor, $CO_2$ and $H_2O$, leave the system as separate stream. The $H_2O$ can be easily separated by condensation and pure $CO_2$ is obtained without any loss of energy for separation. In this study, five oxygen carrier particles such as NiO/bentonite, NiO/YSZ, $(NiO+Fe_2O_3)VYSZ$, $NiO/NiAl_2O_4$, and $Co_{\chi}O_y/CoAl_2O_4$ were examined &om the viewpoints of reaction kinetics, oxygen transfer capacity, and carbon deposition characteristics. Among five oxygen particles, NiO/YSZ particle is superior in reaction rate, oxygen carrier capacity, and carbon deposition to other particles. However, at high temperature ($>900^{\circ}C$), NiO/bentonite particle also shows enough reactivity and oxygen carrier capacity to be applied in a practical system.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.20
no.5
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pp.1671-1678
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1996
In external chemical vapor deposition processes including VAD and OVD the distribution of flame-synthesized silica particles is determined by heat and mass transfer limitations to particle formation. Combustion gas flow velocities are such that the particle diffusion time scale is longer than that of gas flow convection in the zone of particle formation. The consequence of these effects is that the particles formed tend to remain along straight smooth flow stream lines. Silica particles are formed due to oxidation and hydrolysis. In the hydrolysis, the particles are formed in diffuse bands and particle formation thus requires the diffusion of SiCl$\_$4/ toward CH$\_$4//O$\_$2/ combustion zone to react with H$\_$2/O diffusing away from these same zones on the torch face. The conversion kinetics of hydrolysis is fast compared to diffusion and the rate of conversion is thus diffusion-limited. In the language of combustion, the hydrolysis occurs as a Burke-Schumann process. In selected conditions, reaction zone shape and temperature distributions predicted by the Burke-Schumann analysis are introduced and compared with experimental data available. The calculated centerline temperatures inside the reaction zone agree well with the data, but the calculated values outside the reaction zone are a little higher than the data since the analysis does not consider diffusion in the axial direction and mixing of the combustion products with ambient air. The temperatures along the radial direction agree with the data near the centerline, but gradually diverge from the data as the distance is away from the centerline. This is caused by the convection in the radial direction, which is not considered in the analysis. Spatial distribution of silica particles are affected by convection and diffusion, resulting in a Gaussian form in the radial direction.
Aromatic pollutants(benzene, toluene, ethylbenzene and xylenes) were photodegraded by using a UV oxidation and the rates of degradation were investigated under various reaction conditions. Each of the solution containing 50 ppm benzene, 150 ppm ethylbenzene and 250 ppm xylenes was found UV-photodegraded over 90% in 1 hour of reaction time, wheras the only was 43 % degradation was obtained with 350 ppm toluene solution. A single component solution was more degradable than a mixed component solution and benzene was almost photodegraded at a pH 4.0, 6.4 and 10.0 after reaction time is 1 hr, ehtylbenzene was photodegraded about 92%(pH 4.0), 90%(pH 6.4) and 91%(pH 10.0), xylenes was photodegraded about 95%(pH 4.0), 90%(pH 6.4) and 92%(pH 10.0), but toluene was photodegraded about 80%(pH 4.0), 43%(pH 6.4) and 70%(pH 10.0), respectively. Kinetics studies show that the rate of decay in TOC(total organic carbon) were pseudo first-order rate except ethylbenzene, and then we could evaluate mineralization rate constants(k) of aromatics.
Thermal decomposition of ammonium metavanadate has been investigated by using the quartz spring balance and differential thermal analysis. It showed that the decomposition of ammonium metavanadate is proceeded at two stages which correspond to $180^{\circ}C-220^{\circ}C$ and $310^{\circ}C-330^{\circ}C$ decomposition temperatures, respectively. Evolved ammonia gas in thermal decomposition has been analyzed quantitatively by titration. And the constituents of gases evolved have been evaluated by gas chromatography and omegatron spectrometer. From these results, it was concluded that the gases evolved in the first step decomposition were $NH_3$ and $H_2O$ with 2:1 ratio and the second step decomposition corresponded to the formation of $NH_3$, $H_2O$ and $N_2O$ which was produced in oxidation of $NH_3$ by $V_2O_5$. The decomposition products were identified by means of X-ray diffraction method. The decomposition product in air was V_2O_5 and the product in vacuum $V_3O_7.$ The kinetics of the thermal decomposition was studied, giving the values of the activation energy of 41.4 kcal/mole and 64.4 (kcal/mole) respectively.
This study investigated the TNT decomposition by the treatment of alkaline hydrolysis. To obtain this objecitive, spectrum shift characteristics, pH effect, kinetics, and product analysis were examined during the alkaline hydrolysis by means of hydroxide ions. At pH = 12, an aqueous solution of TNT was changed into yellow-brown coloring, in which its absorbances were newly increased in a range of wavelength 400-600 nm. From the kinetic data, pseudo-first-order rate constant in a excess of hydroxide ion, in contrast to TNT concentration, was $0.0022min^{-1}$, which means that the reaction rate between TNT and hydroxide ion can be very slow, and that 1,047 min is necessary to achieve a 90% reduction of the initial TNT. In products analyses, nitrite ions and formic acid were mainly produced by the alkaline hydrolysis, nitrate ions and oxalic acid as minor products were generated.
This paper analyzed the behavior of fixed-bed catalytic reactor (FBCR) which synthesizing maleic anhydride(MA) from the selective oxidation of n-butane. The behavior of FBCR describing convection-diffusion-reaction mechanism is examined by using two-dimensional pseudohomogeneous plug-flow transient model, with the kinetics of Langmuir-Hinshelwood type. Prediction model is composed by optimum parameter estimation from temperature profile, yield and conversion of single FBCR on operating condition variations of Sharma's pilot-plant experiment. A double FBCR with same yield and conversion for single FBCR generated a $8.96^{\circ}C$ lower hot spot temperature than a single FBCR. We could predict parametric sensitivity according to the variation of possible operating condition (temperature, concentration, volumetric flow of feed reactant and coolant flow rate) of single and double FBCR. Double FBCR showed the behavior of more operating range than single FBCR. Double FBCR with nonuniform activities could assure safety operation condition for the possible variation of operating condition. Also, double FBCR had slightly higher than the single FBCR in conversion and yield.
Kim, Eun-Ji;Kim, Kee-Hyuk;Jung, Seung-Won;Chung, Ku-Young;Lee, Seung-Ju
Food Science of Animal Resources
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v.32
no.5
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pp.598-603
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2012
Beef qualities which can be properly predicted by time-temperature integrator (TTI), a chromatic indicator, were selected in terms of its similarity of temperature dependence between beef qualities and TTI, denoted by Arrhenius activation energy ($E_a$). The high similarity is required to afford accurate prediction. A devised enzymatic TTI based on laccase (an oxidase), which catalyses the oxidation on 2,2'-azino-bis-(3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid) producing color development, was applied. The factors of beef quality, such as volatile basic nitrogen (VBN), pH, color (CIE $L^*$, $a^*$), Warner-Bratzler shear force (WBSF), Pseudomonas spp. count, and lactic acid bacteria (LAB) count were considered for the selection. $E_a$ (55.48 kJ/mol) of the TTI was found to be similar to those of the beef qualities (all referred) in the order of LAB count (53.54 kJ/mol), CIE $a^*$ value (61.86 kJ/mol), pH (65.51 kJ/mol), Pseudomonas spp. Count (44.54 kJ/mol), VBN (67.98 kJ/mol), WBSF (40.67 kJ/mol), and CIE $L^*$ value (33.72 kJ/mol). The beef qualities with more similar $E_a$ to that of the TTI showed less difference between real and TTI predicted levels. In conclusion, it was found out that when applying TTI to food packages, their $E_a$ similarity should be checked to assure accurate estimation of food quality levels from TTI response.
Aromatic hydrocarbons are known to be recalcitrant, so that they have been concerned as pollutant chemicals. Microorganisms play a major role in the breakdown and mineralization of these compounds. However, the kinetics of the biodegradation process may be much slower than desired from environmental consideration. The biodegradation of aromatic hydrocarbons is conducted by oxidation to produce catechol as a common intermediate which is metabolized for carbon and energy sources. In this study, a bacterial isolate capable of degrading several aromatic hydrocarbons was isolated from the contaminated wastewater of Yeocheon industrial complex. On the basis of biochemical characteristics and major cellular fatty acids, the isolate was identified as Pseudomonas putida Z104. The strain Z104 can utilize benzoate and catechol as the sole carbon and energy sources via a serial degradative pathway. The strain degraded actively 0.5 mM catechol in MM2 medium at pH 7.0 and 3$0^{\circ}C$.
Park, Seon-Ha;Kang, Ji-Yeon;Kim, Dong-Hyun;Ahn, Taeho;Yun, Chul-Ho
Biomolecules & Therapeutics
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v.20
no.6
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pp.562-568
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2012
Cytochrome P450 BM3 (CYP102A1) from Bacillus megaterium is a self-sufficient monooxygenase that consists of a heme domain and FAD/FMN-containing reductase domain (BMR). In this report, the reduction of 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) and 5-cyano-2,3-ditolyl tetrazolium chloride (CTC) by BMR was evaluated as a method for monitoring BMR activity. The electron transfer proceeds from NADPH to BMR and then to BMR substrates, MTT and CTC. MTT and CTC are monotetrazolium salts that form formazans upon reduction. The reduction of MTT and CTC followed classical Michaelis-Menten kinetics ($k_{cat}=4120\;min^{-1}$, $K_m=77{\mu}M$ for MTT and $k_{cat}=6580\;min^{-1}$, $K_m=51{\mu}M$ for CTC). Our continuous assay using MTT and CTC allows the simple, rapid measurement of BMR activity. The BMR was able to metabolize mitomycin C and doxorubicin, which are anticancer drug substrates for CPR, producing the same metabolites as those produced by CPR. Moreover, the BMR was able to interact with CYP1A2 and transfer electrons to promote the oxidation reactions of substrates by CYP1A2 and CYP2E1 in humans. The results of this study suggest the possibility of the utilization of BMR as a surrogate for mammalian CPR.
The solubility and physicochemical stability of caroverine hydrochloride (CRV), an antispasmodic, in buffered aqueous solutions were studied using a reverse phase high performance liquid chromatography. The solubilty of the drug at pH 2.76-5.40 was similar at the range 31.9-36.2 mg/ml $(34^{circ}C)$, but, at the pH higher than 6.0, markedly decreased. The use of polyethylene glycol 400 as a cosolvent did not increase the solubility at any compositions examined. Moreover. increasing molar concentration of aqueous phosphate buffer from 0 to 0.5 M remarkably decreased the solubility. The degradation of CRY followed the apparent first-order kinetics. The degradation was accelerated with decreasing pH and increasing storage temperature. The half-lives for the degradation of CRY (1.0 mg/ml) at pH 1.28. 4.01 and 5.93 $(45^{\circ}C)$ were 2.8, 31.4 and 124 hr. respectively. The pHs of incubated solutions were to some extent lowered perhaps due to the formation of acidic degradation products. The addition of disodium edetate (0.01%) to the CRY solution (pH 4.95) retarded 2.5 times the degradation rate at $45^{\circ}C$, but the use of sodium bisulfite (0.1%) accelerated 2.9 times the rate. The activation energy for the CRY solution (20 mg/ml. pH 5.4) containing 0.01% EDTA was calculated to be 5.98 kcal/mole. When the solution was stored under nitrogen displacement in ampoule, there was no significant degradation even after 3 months at $40^{\circ}C$, indicating that protection from oxidation by air (oxygen) is essential for the complete stabilization of CRY solution.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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