McLean, Shannon H.;Chenier, Jeff;Muinonen, Sari;Laamanen, Corey A.;Scott, John A.
Advances in Energy Research
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제7권2호
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pp.147-166
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2020
Industrial cooling towers are often ageing infrastructure that is expensive to maintain and operate. A novel approach is introduced in which a heat pump circuit is incorporated to reduce the load upon the towers by extracting low-grade energy from the stream sent to the towers and repurposing in on-site processing operations. To demonstrate the concept, a model was constructed, which uses industrial data on cooling towers linked to a smelter's sulphuric acid plant, to allow direct economic and environmental impact comparison between different heat recovery and repurposing scenarios. The model's results showed that implementing a heat pump system would significantly decrease annual operating costs and achieve a payback period of 3 years. In addition, overall CO2 emissions could be reduced by 42% (430,000 kg/year) and a 5% heat load reduction on the cooling towers achieved. The concept is significant as the outcomes introduce a new way for energy intensive industrial sectors, such as mineral processing, to reduce energy consumption and improve long-term sustainable performance.
The preconcentration and determination of trace Cd(Ⅱ), Cu(Ⅱ), Pb(Ⅱ), Mn(Ⅱ) and Zn(Ⅱ) in water samples were studied by the precipitate flotation using La(OH)3 as a coprecipitant. The analytes were quantitatively coprecipitated by adding 3.0 mL of 0.1 M La(Ⅲ) solution in a 1,000 mL water sample and adjusting the pH to 9.5 with NaOH solution. After the addition of the 1:8 mixed surfactant solution of each 0.1% sodium oleate and sodium lauryl sulfate, the solution was stirred with a magnetic stirrer for 10 minutes. The precipitates were floated to the surface by bubbling with nitrogen gas and collected in a small sampling bottle. The precipitates were dissolved in nitric acid and then the solutions were diluted to 25.00 mL with a deionized water. The analytes were determined by flame atomic absorption spectrometry. This procedure was applied to the waste water analysis. This technique was simple, convenient and especially rapid for the analysis of a large volume of sample. And also, from the recoveries of better than 92% which were obtained from real samples, this method could be judged to be applicable to the preconcentration and quantitative determination of trace elements in water samples.
Tritium extraction from radioactively contaminated cement mortar samples was performed using heating and liquid scintillation counting methods. Tritiated water molecules (HTO) can be present in contaminated water along with water molecules (H2O). Water is one of the primary constituents of cement mortar dough. Therefore, if tritium is present in cement mortar, the buildings and structures using this cement mortar would be contaminated by tritium. The radioactivity level of the materials in the environment exposed to tritium contamination should be determined for their disposal in accordance with the criteria of low-level radioactive waste disposal facility. For our experiments, the cement mortar samples were heated at different temperature conditions using a high-temperature combustion furnace, and the extracted tritium was collected into a 0.1 M nitric acid solution, which was then mixed with a liquid scintillator to be analyzed in a liquid scintillation counter (LSC). The tritium extraction rate from the cement mortar sample was calculated to be 90.91% and 98.54% corresponding to 9 h of heating at temperatures of 200 ℃ and 400 ℃, respectively. The tritium extraction rate was close to 100% at 400 ℃, although the bulk of cement mortar sample was contaminated by tritium.
To recycle raw fly ash (RFA), a waste from thermal power plants, it was used to prepare solid catalysts which have many advantages compared with homogenous catalysts. When biodiesel was produced from soybean oil using RFA, only 1.2% of biodiesel conversion was obtained. A metal hydroxide, NaOH, KOH or $Ca(OH)_2$, was mixed with the acid-treated fly ash (ATFA), and the mixture was calcined at $700^{\circ}C$ for 3 h to prepare the solid catalyst. The solid catalyst prepared by mixing ATFA with NaOH, designated as SC-Na, showed a better performance than those prepared by mixing ATFA with KOH or $Ca(OH)_2$, respectively. The optimal mass ratio of ATFA with NaOH was 1:3, at which the proportion of $Na_2O$ increased to 60.2% in SC-Na, and 97.8% of biodiesel conversion was achieved under optimal reaction conditions (2 w% SC-Na relative to oil and 5 mL-methanol/g-oil at $50^{\circ}C$ for 4 h). Finally, a batch operation was repeatedly carried out to test the feasibility of reusing the solid catalyst, and more than 96% biodiesel conversion was stably achieved for the third round of operations. This study shows that RFA was successfully recycled to solid catalysts through a simple preparation method, and the solid catalyst was reused for the production of biodiesel with high conversion.
Pratama, Idham Sumarto;Putra, Yanuariska;Pangestuti, Ratih;Kim, Se-Kwon;Siahaan, Evi Amelia
Fisheries and Aquatic Sciences
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제25권7호
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pp.357-379
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2022
Increased fisheries products have raised by-products that are discarded due to low economic value. In addition, marine by-products are still rich in protein and nutritional value that have biological activities and give benefits to human health. Meanwhile, there is raised pressure for sustainability practices in marine industries to reduce waste and minimize the detrimental effect on the environment. Thus, valorization by-products through bioactive peptide mining are crucial. This review focus on various ways to obtain bioactive peptides from marine by-products through protein hydrolysis, for instance chemical hydrolysis (acid and based), biochemical hydrolysis (autolysis and enzymatic hydrolysis), microbial fermentation, and subcritical water hydrolysis. Nevertheless, these processes have benefits and drawbacks which need to be considered. This review also addresses various biological activities that are favorable in pharmaceutical industries, including antioxidant, antihypertensive, anticancer, anti-obesity, and other beneficial bioactivities. In addition, some potential marine resources of Indonesia for the marine biopeptide from their by-product or undesired marine commodities would be addressed as well.
No-carrier-added holmium-166 (n.c.a 166Ho) separation is performed based on the results of separation conditions using stable isotopes dysprosium (Dy) and holmium (Ho) to minimize radioactive waste from separation optimization procedures. Successful separation of two adjacent lanthanides was achieved by cation-exchange chromatography using a sulfonated resin in the H+ form (BP-800) and α-hydroxyisobutyric acid (α-HIBA) as eluent. For the identification process after separation of stable isotopes, the use of chromogenic reagents alternatively enables on-line detection because the lanthanides are hardly absorb light in the UV-vis region or exhibit radioactivity. Four different chromogenic reagents were pre-tested to evaluate suitable coloring reagents, of which 4-(2-Pyridylazo)resorcinol is the most recommendable considering the sensitivity and specificity for lanthanides. Lanthanide radioisotopes (RI) were monitored for separation with an RI detector using a lab-made separation LC system. Under the proper separation conditions, the n.c.a 166Ho was effectively obtained from a large amount of 100 mg dysprosium target within 2 hrs.
In this study, we report significant improvements in lithium-ion battery anodes cost and performance, by fabricating nano porous silicon (Si) particles from Si wafer sludge using the metal-assisted chemical etching (MACE) process. To solve the problem of volume expansion of Si during alloying/de-alloying with lithium ions, a layer was formed through nitric acid treatment, and Ag particles were removed at the same time. This layer acts as a core-shell structure that suppresses Si volume expansion. Additionally, the specific surface area of Si increased by controlling the etching time, which corresponds to the volume expansion of Si, showing a synergistic effect with the core-shell. This development not only contributes to the development of high-capacity anode materials, but also highlights the possibility of reducing manufacturing costs by utilizing waste Si wafer sludge. In addition, this method enhances the capacity retention rate of lithium-ion batteries by up to 38 %, marking a significant step forward in performance improvements.
그동안 유기성폐수에 대해서는 다양한 연구가 시도되었지만, 유기성고형폐기물에 대해서는 보도된 바가 없다. 그러므로 본 연구는 열처리된(heat-shocked) 혐기성슬러지를 식종한 침출상(leaching-bed) 반응조에서 다양한 희석율(dilution rate; D)에 대하여 음식물쓰레기로부터의 수소생산 효율을 살펴보았다. 반응조의 성공적인 운전은 적절한 희석율의 선택에 달려있는데, 높은 희석율에서는 미생물의 유실이 발생하는 반면 낮은 희석율에서는 유기산의 축적으로 product inhibition이 발생한다. 따라서 이러한 요인들이 높은 효율의 수소생산을 제한하게 된다. 모든 반응조들은 희석율에 관계없이 다음과 같은 경향을 보여주었다. 운전 초기 3일 동안, 수소생산이 활발하였으며 유기산의 농도가 에탄올보다 높게 유지되었다. 유기산 중에는 락트산이 초기 잠깐동안 높은 값을 유지했을지라도, 전체 운전기간 내내 뷰틸산과 초산이 유기산의 주요성분이었다. 다른 희석율에 비해 희석율 $4.5d^{-1}$는 발효가 진행되는 동안 가장 높은 뷰틸산/초산 (B/A) 비율을 보여주었는데, B/A 값의 경향은 수소생산의 경향과 매우 유사하여 뷰틸산의 형성이 수소생산에 매우 호의적임을 나타내준다. 에탄올은 수소생산이 멈춘 4일째부터 크게 증가하였는데, 이것은 열처리된 슬러지가 대사흐름을 수소 및 유기산생성경로(hydrogen-and acid-producing pathway)에서 알콜 생성경로(alcohol-producing pathway)로 전환시킬 수 있음을 보여준다. 희석율 $4.5d^{-1}$의 COD 제거효율은 58%로 다른 희석율(2.1, 3.6 및 $5.5d^{-1}$)의 제거율(51.5, 55.3 및 53.7%)보다 높았으며, 이때 제거된 COD는 수소(10.1%), 유기산(30.9%), 에탄올(17.0%)로 전환이 되었다.
본 연구에서는 새도우마스크 제조공정 중 발생되는 Fe-Ni계 복합 폐산을 원료로 하여 공기압력 1kg/$ extrm{cm}^2$의 조건에서 분무열분해 공정에 의해 평균입도 100nm 이하의 니켈 페라이트($NiFe _2$$O_4$)및 $_Fe2$O$_3$+NiO 나노 분말을 제조하였으며, 반응온도, 폐산용액의 농도 및 nozzle tip 크기의 반응인자들의 변화에 따른 생성된 분말의 특성 변화를 파악하였다. 반응온도가 $800^{\circ}C$로부터 $1100 ^{\circ}C$로 변화함에 따라 분말의 평균입도는 40nm로부터 100nm 정도까지 증가하고 있었으며 조직은 더욱 치밀화되는 반면 입도분포는 점점 불균일하게 됨을 알 수 있었다. 반응온도의 증가에 따라 니켈 페라이트 상의 생성 비율이 현저히 증가하고 있었으며 분말의 비표면적은 현저히 감소하고 있었다. 원료용액 내의 Fe 성분의 농도가 20g/l로 부터 200g/l로 증가됨에 따라 분말의 평균 입도는 30m로 부터 60nm 정도까지 점점 증가하는 반면 입도분포는 더욱 불균일하게 나타나고 있었다. 또한 용액의 농도 증가에 따라 니켈 페라이트 상의 생성 비율이 증가하고 있었으며, 분말의 비표면적은 현저히 감소하였다. Nozzle tip 크기 증가에 따라 분말의 입도분포는 점점 불균일하게 나타나는 반면 평균 입도는 현저한 변화를 나타내지 않았다. Tip 크기가 2mm까지는 tip 크기 증가에 따라 니켈 페라이트 상의 생성 비율에 현저한 변화는 나타나지 않는 반면 분말의 비표면적은 약간 감소하였다. Tip 크기가 3mm 및 5mm로 증가하는 경우에는 니켈 페라이트 상의 생성 비율이 점점 감소하고 있었으며, 분말의 비표면적은 약간씩 증가하고 있음을 알 수 있었다.
옥수수 전분박을 이용하여 식사료 효모를 생산하기 위하여 전분박의 산당화법을 검토하고 이 산당화액을 이용하여 liquid culture에서 식용효모, semisolid culture에서 사료효모를 생산하기 위한 배양조건을 검토한 바 다음과 같은 결과를 얻었다. 1) 옥수수 전분박의 신당화시 가수분해제로는 염산이 황산보다 효과적이었으며, 염산 농도 1%, 압력 $2.0kg/cm^2$에서 30분간 가수분해 시켰을 때 당화율이 57.2%로서 가장 좋았다. 2) 산분해시 원료와 전분박의 비가 1:10 이상에서는 분해가 증가되지 않았으며 semisolid substrate를 만들기 위해서는 1:3의 비율이 적당하였다. 3) 6종류의 효모를 전분박 당화액에 배양시켰을 때 Candida tropicalis가 가장 좋았으며, 최적 초기 pH는 6이었으며, 최적온도는 $30^{\circ}C$였다. 4) Liquid culture에서 Candida tropicalis의 무기 영양 요구도를 조사한 결과 $(NH_2)_2CO$ 0.3%, $KH_2PO_4$, 0.15%, $MgSO_4{\cdot}7H_2O$ 0.04%였으며, semisolid culture시에는 $NH_4CI$ 0.4%, $KH_2PO_4\;0.1%\;MgSO_4{\cdot}7H_2O\;0.04%$를 가했을 때가 좋았다. 5) 식용 효모생산을 위한 액체배양에서는 초기당 4%에서 88.75%를 소비하였으며, 원료에 대한 건조효모로써 19.13%의 수율을 보였다. 6) 사료효모를 생산하기 위해 semisolid한 상태에서 배양하였을 때 처리하지 않은 전분박에 비해cellulose는 14.7%에서 3.76%로 감소하였으며, 건조효모는 13.89%가 생성되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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