To find a suitable metal component in oxygen carrier particles for chemical-looping hydrogen generation system(CLH), oxygen transfer capacities of metal components were compared and Ni has been selected as the best metal component. The proper operating conditions to achieve high hydrogen generation rate have been investigated based on the chemical-equilibrium composition analysis for water splitting reactor. Moreover, suitable compositions of syngas from gasifier of heavy residue to achieve high energy efficiency have been investigated by calculation of heat of reaction. Based on the selected operating conditions, the best configuration of two interconnected fluidized beds system for the chemical-looping hydrogen generator has been investigated as well.
$La_{0.6}Sr_{0.4}Ti_{0.3}Fe_{0.7}O_{3-{\delta}}$(LSTF) coated $Ba_{0.5}Sr_{0.5}Co_{0.8}Fe_{0.2}O_{3-{\delta}}$(BSCF) membranes which has properties of high oxygen permeability and stability to $CO_2$ were applied to a bench scale apparatus to conduct oxygen permeation experiments. Also, the membranes of the laboratory and the bench scale device were divided into three regions according to the temperature gradient in the membrane reactor for comparative analysis. While oxygen permeation experiment were conducted up to $900^{\circ}C$, temperature dependence of Cr deposition was investigated. As a result, it was confirmed that the oxygen permeability was $2.37ml/min{\cdot}cm^2$, which was significantly lower than $3.79ml/min{\cdot}cm^2$ measured in the laboratory apparatus. It was found through XRD and SEM/EDS analysis that the decrease in oxygen permeability was originated from the deposition of gaseous Cr on the membrane surface released from the alloy material of the housing. In particular, a large amount of Cr was found in the medium temperature region.
Ekaterina V. Galeeva;Roman R. Galeev;Prachi Sharma;Alexander l. Khokhlov;Dmitry V. Somov;Dmitry A. Semanov;Ilshat R. Aryslanov;Natalia А. Lezhnina;Vladimir Platonov;Nishant Tripathi
Analytical Science and Technology
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v.37
no.5
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pp.261-270
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2024
This study examines portable Gas Chromatography (GC) for the quantitative analysis of oxygen and impurities, focusing on the development and validation of a method to determine oxygen, carbon monoxide, carbon dioxide, methane, and nitrogen in medical compressed oxygen gas. The goal is to ensure the quality of medicalgrade oxygen. The method's validation assessed its metrological characteristics, demonstrating specificity through clear chromatographic separation of the target gases and the absence of these peaks in the carrier gas chromatogram. It exhibited linearity within the designated concentration ranges, while precision met permissible standards, with the relative standard deviation for intermediate precision being less than 4% for carbon monoxide (0.00025 - 0.00099 %), less than 3 % for methane (0.0005 - 0.00246%) and carbon dioxide (0.0050 - 0.0150 %), less than 2% for nitrogen (0.1 - 0.7 %), and less than 0.01% for oxygen (99.27 - 99.98%). Overall, the validation results confirm the suitability of this analytical method for the quantitative determination of the aforementioned gases in medical compressed oxygen using portable GC with microchromatographic columns and detectors.
In order to solve the global warming and reduce greenhouse gas emissions, $CO_2$ capture technology was developed by applying oxy-fuel combustion. But there has been such a problem that its economic efficiency is low due to the high price of oxygen gases. ASU is known to be most suitable method to produce large quantity of oxygen, to reduce the oxygen production cost, the efficiency of ASU need to be improved. To improve the efficiency of ASU, exergy analysis can be used. The exergy analysis provides the information of used energy in the process, the location and size of exergy destruction. In this study, the exergy analysis was used for process developing and optimization of large scale ASU. The process simulation of ASU was conducted, the results were used to calculate the exergy. As a result, to reduce the exergy loss in the cold box of ASU, a lower operating pressure process was suggested. It was confirmed the importance of heat leak and heat loss reduction of cold box. Also, the unit process of ASU which requires thermal integration was confirmed.
For gaseous fuel combustion with inherent $CO_2$ capture and low NOx emission, chemical-looping combustion(CLC) may yield great advantages of savings of energy to $CO_2$ separation and suppressing the effect on environment. In chemical-looping combustor, fuel is oxidized by metal oxide medium (oxygen carrier particle) 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. The purpose of this study is to demonstrate inherent $CO_2$ separation and no NOx emission and to confirm high $CO_2$ selectivity, no side reaction (i.e., carbon deposition, hydrogen generation) by continuous reduction and oxidation experiment in a 50kWtb chemical-looping combustor. NiO/bentonite particle was used as a bed material and $CH_4$ and air were used as reacting gases for reduction and oxidation respectively.
Operation characteristics of the sequencing batch reactor (SBR) process with electro-flotation (EF) as a solid liquid separation method (EF-SBR) were investigated. EF-SBR process showed excellent solid-liquid separation performance which enabled to separate biosolids from liquid phase within 30 min and to extend cyclic reaction time. Although influent organic loading rate was increased stepwise from 5 to 15 g COD/day, food to microorganisms (F/M) ratio could be maintained about 0.3 g COD/g VSS/day in EF-SBR because biomass concentration could be easily controlled at desired level by EF. However, it was impossible to increase biomass concentration at the same level in control SBR (C-SBR) process because solid-liquid separation by gravity settling showed a limitation at higher mixed liquor suspended solids (MLSS) concentration with 60 min of settling time. Total chemical oxygen demand (TCOD) removal efficiency of EF-SBR process was not decreased although influent organic loading rate became 3 times higher than initial value. However, it was seriously deteriorated in C-SBR process after increasing the rate over 10 g COD/day, which was accounted for insufficient organic removal by relatively higher food to microorganisms (F/M) ratio as well as biosolids wash-out by a limitation of gravity sedimentation.
Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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2016.11a
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pp.201.2-201.2
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2016
$Mg_xNi_yZn_{1-x-y}Fe_2O_4$ ferrite powders were prepared by self-propagating high temperature synthesis followed by classified by ultrasonic wet-magnetic separation method to get nano-sized particles with high purity. The $Mg_xNi_yZn_{1-x-y}Fe_2O_4$ ferrites were well formed by using several powders like iron, nickel oxide, zinc oxide and magnesium oxide at 0.1 MPa of oxygen pressure. The ultrasonic wet-magnetic separation of pre-mechanical milled ferrite powders produced the powders with average size of $3.7-0.8{\mu}m$. The addition of a surfactant during the separation process improved productivity more than twice. The coercive force, maximum magnetization and residual magnetization of the $Mg_xNi_yZn_{1-x-y}Fe_2O_4$ nano-powders with 810 nm size were 45.89 Oe, 53.92 emu/gOe, 0.4 emu/Oe, respectively.
The process of separating oxygen and nitrogen from the air is mainly performed by electric liquefaction, which consumes a lot of electricity, resulting in higher operating costs. On the other hand, when used for cold energy of LNG, electric power can be reduced compared to the electric Linde cycle. Currently, LNG cold energy is used in the cold refrigeration warehouse, separation of air-liquefaction, and LNG cold energy generation in Japan. In this study, the system using LNG cold energy and the Linde cycle process system were simulated by PRO/II simulators, respectively, to cool the elevated air temperature from the compressor to about $-183^{\circ}C$ in the air liquefaction separation process. The required amount of electricity was compared with the latent heat utilization fraction of LNG, the LNG supply pressure, and the LNG cold energy usage. At the air flow rate of $17,600m^3/h$, the power source unit of the Linde cycle system was $0.77kWh/m^3$, compared with $0.3kWh/m^3$.
A continuous foam separator has been used to remove TSS, $NH_3\;and\;NO_2^-$ from the recirculating water in aquaculture. Experimental runs were carried out to determine the foam separation variables, such as, hydraulic retention time, superficial air velocity and foam .height. The removal efficiency of TSS, $NH_3\;and\;NO_2^-$ was increased with hydraulic retention time and superficial air velocity, and removal efficiency of $NH_3$ was increased steadily with foam height. As DO concentration was increased with superficial air velocity and foam height, foam separator is also used for oxygen addition. It was concluded that foam separator might offer better perspective for removal of harmful components in fish culture water.
Polyanilines were prepared by the oxidative polymerization in the presence of ammonium persulfate as an oxidant. After dehydration, a doping was carried out by mixing the polymer solution with dopants and immersing into aqueous dopant solutions. Using various riopants, the d-spacing of polyanilines can be controlled from $3.72{\AA}$ to $4.844{\AA}$. The d-spacing of polyanilines with polymeric or bulky dopants was larger than that of as-cast polyaniline. The characterization of the physical properties were confirmed by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), differential scanning calorimetry (DSC), dielectric analyzer (DEA) etc. Annealed polyaniline membrane exhibited the oxygen permeability of 0.072 barrer and the oxygen selectivity to nitrogen was 6.87. For the gas separation of polyanilines with polymeric or bulky riopants, the permeability increased while the selectivity detereased. Permeability can be readily controlled by the use of bulky dopants.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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