The effect of mixing on the precipitation of barium sulfate in a continuous stirred tank is simulated numerically with different feeding location, feed concentration, impeller speed and residence time through solving the standard momentum and mass transport equations in combination with the moment equations for crystal population balance. The numerical method was validated with the literature data. The simulation results including the distribution of the local supersaturation ratio distribution in the precipitator, mean crystal size and coefficient of variation under different operating conditions compared well with experimental data in the literature. The effect of the presence of a draft tube on precipitation were also investigated, and it is suggested that the installation of a draft tube increased the mean crystal size, in general agreement with experimental work in the literature.

With the development of reaction kinetics and transfer science, the modeling of NOx formation plays more and more important roles in the protection of environment and the design of combustion reactors; in this case, turbu-lence-chemistry model and NOx formation model are the two most important aspects. For thermal NOx mechanism, this article studied the CH4/air system and applied a set of latest NO formation rate constants published at the Leed University which replaced the original model code in FLUENT to increase its precision on prediction  of NO concentration. The realizable k-ε model, Reynold Stress model and standard k-ε model were also investigated to predict the turbulent combustion reaction, which indicated that the simulation results of velocities, temperatures and concentrations of combustion productions by the standard k-ε model were in good accordance with the experimental data. With the application of the simulation results to the experimental data to fit some important kinetic parameters in the equation of O atom model and revision of the equation later, this article obtained a new NO formation rate model. It has been proved that the prediction of the developed model coincides well with the measurements.

A pulping technology of wheat straw with aqueous ammonia and diluent caustic potash was investigated. Because its strong alkalinity, the addition of caustic potash not only reduced the quantity of NH3 consumed and cooking time, but also enriched the black liquor with nutrients such as potassium and nitrogen, which could be used as fertilizer for agriculture. Various pulping conditions including composition of cooking liquor, liquor-to-solid ratio, maximum cooking temperature, time to reach the maximum temperature and time at the maximum temperature were studied systematically to determine the suitable pulping conditions. Results of the cooking course showed that there were three distinct delignification phases, namely, the bulk delignification phase from the beginning of cooking to 100℃, the supplementary delignification phase from 100℃ to 155℃ for 45min and the third delignification phase till the end of cooking. The rate of delignification was found to be first order with respect to residual lignin and 0.34 order with respect to [OH－].  The activation energy of the delignification reaction was 29.75kJ•mol－1 and the rate equation of delignification was also obtained.

Gas-liquid (G-L) and liquid-solid (L-S) mass transfer coefficients were characterized in a gas-liquid-solid (G-L-S) three-phase magnetically stabilized bed (MSB) using amorphous alloy SRNA-4 as the solid phase. Effects such as superficial liquid velocity, superficial gas velocity, magnetic strength, liquid viscosity, and particle size were investigated. Experimental results indicated that the G-L volumetric mass transfer coefficients (KLa) increased along with the magnetic strength, superficial gas and liquid velocities. Proper increase of liquid viscosity promoted KLa only in the range of lower liquid viscosity. The external magnetic field made L-S mass transfer coefficients (Ks) in the G-L-S MSB lower than those of conventional fluidized beds. Ks in the MSB almost kept constant as the su-perficial liquid velocity and superficial gas velocity increased and decreased with the liquid viscosity and surface tension, while increased with the particle size Ks showed uniform axial and radial distributions except of small de-creases close to the wall. Dimensionless correlations were established to estimate KLa and Ks of the MSB with SRNA-4 catalysts , which showed the average error of 5.4% and 2.5% respectively.

Parasitic flows may occur in the numerical simulation of incompressible multiphase flow due to errors in the calculation of surface tension terms, specifically for the curvature and unit normal vector. An improved method for calculating the surface tension based on the level set approach is proposed, in which the contribution of not only the center node but also the rest area of a control volume to the calculation of surface tension is considered in a balanced manner. The weighted integration method (WIM) is more consistent with the concept of a banded in-terface in the level set method. It is applied to the temporal evolution of a two-dimensional neutrally buoyant liquid drop and a buoyancy driven deformable bubble in an immiscible fluid for the validation of WIM. The results show that the parasitic flows are evidently suppressed by the weighted integration method. The weight factors for WIM in 3-D cases are also suggested.

Real-time laser holographic interferometry was applied to measure liquid concentrations of CO2 in the vicinity of gas-liquid free interface under the conditions of cocurrent gas-liquid flow for absorption of CO2 by ethanol. The influences of the Reynolds number on the measurable interface concentration and on the film thickness were discussed. The results show that CO2 concentration decreases exponentially along the mass transfer direction, and the concentration gradient increases as Reynolds number of either liquid or gas increases. CO2 concentrations fluctuate slightly along the direction of flow; on the whole, there is an increase in CO2 concentration. The investiga-tion also demonstrated that film thickness decreases with the increase of Reynolds number of either of the two phases. Sherwood number representing the mass transfer coefficient was finally correlated as a function of the hy-drodynamic parameters and the physical properties.

In this article, a nonlinear dynamic multiway partial least squares (MPLS) based on support vector machines (SVM) is developed for on-line fault detection in batch processes. The approach, referred to as SVM-based DMPLS, integrates the SVM with the MPLS model. Process data from normal historical batches are used to develop the MPLS model, and a series of single-input-single-output SVM networks are adopted to approximate nonlinear inner relationship between input and output variables. In addition, the application of a time-lagged window technique not only makes the complementarities of unmeasured data of the monitored batch unnecessary, but also significantly reduces the computation and storage requirements in comparison with the traditional MPLS. The proposed approach is validated by a simulation study of on-line fault detection for a fed-batch penicillin production.

Multivariate statistical process control methods have been widely used in biochemical industries. Batch process is usually monitored by the method of multi-way principal component analysis (MPCA). In this article, a new batch process monitoring and fault diagnosis method based on feature extract in Fisher subspace is proposed. The feature vector and the feature direction are extracted by projecting the high-dimension process data onto the low-dimension Fisher space. The similarity of feature vector between the current and the reference batch is calculated for on-line process monitoring and the contribution plot of weights in feature direction is calculated for fault diagnosis. The approach overcomes the need for estimating or filling in the unknown portion of the process variables trajectories from the current time to the end of the batch. Simulation results on the benchmark model of penicillin fermentation process can demonstrate that in comparison to the MPCA method, the proposed method is more accurate and efficient for process monitoring and fault diagnosis.

A novel method of incorporating generalized predictive control (GPC) algorithms based on quantitative feedback theory (QFT) principles is proposed for solving the feedback control problem of the highly uncertain and cross-coupling plants. The quantitative feedback theory decouples the multi-input and multi-output (MIMO) plant and is also used to reduce the uncertainties of the system, stabilize the system, and achieve tracking performance of the system to a certain extent. Single-input and single-output (SISO) generalized predictive control is used to achieve  performance with higher performance. In GPC, the model is identified on-line, which is based on the QFT input and the plant output signals. The simulation results show that the performance of the system is superior to the performance when only QFT is used for highly uncertain MIMO plants.

Cubic equations of state (EOS) have been combined with the absolute rate theory of Eyring to calculate viscosities of liquid mixtures. A modified Huron Vidal gE-mixing rule is employed in the calculation and in comparison with the van Laar and the Redlich-Kister-type mixing rule. The EOS method gives an accurate correlation of liquid viscosities with an overall average deviation less than 1% for 67 binary systems including aqueous solutions. It is also successful in extrapolating viscosity data over a certain temperature range using parameters obtained from the isotherm at a given temperature and in predicting viscosities of ternary solutions from binary parameters for either polar or associated systems.

The solubilities of 2-methyl-6-acetylnaphthalene (2,6-MAN) and 2-methyl-7-acetylnaphthalene (2,7-MAN) in n-heptane, n-octane, and n-dodecane were measured, respectively, from 273.15 to 319.15K using an analytical method. On the basis of the thermodynamics theory of solid-liquid equilibrium, a model was derived to relate the solubilities with temperature. Using the least square method, the parameters of the model, the fusion enthalpies ΔfusH and the Margules equation coefficients A12 and A21 of 2,6-MAN and 2,7-MAN in n-heptane, n-octane, and n-dodecane—were obtained by regressing the experimental data. The average deviation of the model was 1.70%.

FactSage has been used to predict the ash behavior and ash fusion temperature (AFT) at high temperature under reducing atmosphere conditions. For Huainan coal ash samples, it has demonstrated a good agreement between the liquid phase formation as the function of temperature and the tested AFT. The tested and predicted flow temperature (FT) for two typical Huainan coal ashes with the addition of CaO flux are quite fit with the maximum temperature difference less than 74℃ which is within acceptable range. It can be concluded that FactSage in combination with X-ray diffraction (XRD) can be used to predict the reactions occurring between minerals, as well as the mineral transformation and slag formation. This is probably an improved way to interpret melting properties of mineral matter in coal and assist in quantifying slag formation in gasifier operation.

Candida albicans PDY-07 was isolated from activated sludge under anaerobic conditions and identified as a member belonging to the genus Candida. Pure culture of C. albicans PDY-07, biodegradation of 4-chlorophenol (4-CP) was carried out under anaerobic conditions in Erlenmeyer flasks at 35℃, with an initial pH of 7.0—7.2 and a starting inoculum of 10% (by volume). The results showed that, under the above-mentioned conditions, C. albicans PDY-07 could thoroughly biodegrade 4-CP up to a concentration of 300mg•L－1 within 244h and that it had a high tolerance potential of up to 440mg•L－1 for 4-CP. With the increase in the initial concentrations of 4-CP, substrate inhibition was obviously enhanced. There was increased consumption of 4-CP, which was not assimilated by the cell for growth but was used to counteract the strong substrate inhibition. In addition, the cell growth and substrate-degradation kinetics of 4-CP as the sole source of carbon and energy for the strain in batch cultures were also investigated over a wide range of substrate concentrations (2.2—350mg•L－1), using the proposed cell growth and degradation kinetic models. The results recorded from these experiments showed that the proposed kinetic models adequately described the dynamic behavior of 4-CP biodegradation by C. albicans PDY-07.

Corn leaf and corn stalk were pretreated with only hot water and 0.1% sulfuric acid at 160℃ or 200℃，respectively. For hot water pretreatment, the pH of corn stalk hydrolysate decreased more rapidly than that of corn leaf as the reaction time increased. On the contrary, the pH of corn leaf hydrolysate increased more than that of corn stalk with diluted acid addition. Increasing temperature enhanced the xylose dissolution rate and increased cellulose digestibility. Compared with hot water, 0.1% sulfuric acid addition improved the xylan removal and the enzymatic hydrolysis of both corn leaf and corn stalk residue. Much less xylan must be removed to achieve the same cellulose digestibility for the corn leaf as that for the corn stalk; 55% digestibility was obtained when only 32% xylan was removed from corn leaf, whereas corn stalk required removal of about 50% of the xylan to achieve the same di-gestibility. Overall, the descending order of enzymatic digestibility was: dilute acid hydrolysate of corn leaf > dilute acid hydrolysate of corn stalk > water-only hydrolysate of corn leaf > water-only hydrolysate of corn stalk. Finally, one separate pretreatment strategy was developed to transfer corn leaf and corn stalk to fermentable sugars for fur-ther bioenergy production.

At subzero temperature, the startup capability and performance of polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) deteriorates markedly. The object of this work is to study the degradation mechanism of key components of PEMFC—membrane-electrode assembly (MEA) and seek feasible measures to avoid degradation. The effect of freeze/thaw cycles on the structure of MEA is investigated based on porosity and SEM measurement. The performance of a single cell was also tested before and after repetitious freeze/thaw cycles. The experimental results indicated that the performance of a PEMFC decreased along with the total operating time as well as the pore size distribution shifting and micro configuration changing. However, when the redundant water had been removed by gas purging, the performance of the PEMFC stack was almost resumed when it experienced again the same subzero temperature test. These results show that it is necessary to remove the water in PEMFCs to maintain stable performance under subzero temperature and gas purging is proved to be the effective operation.

A novel technology of removing H2S with cupric chloride solution was developed in this paper. Cupric as the form of CuS deposition, the CuS produced  was  then  oxidized  by  excessive  cupric  ion  in  another  reactor
meanwhile cupric ion that has been consumed can be recovered by  the  oxidization  of     with  oxygen in air, 
and the solution can be circulated. Moreover, the leaching kinetics of CuS by cupric ion was studied. The removal efficiency of H2S is close to 100%, and the required operating condition is mild. Compared with other wet oxidiza-tion methods, no raw material is consumed except O2 in air, the process has no secondary pollution and no problem of degradation and scale, and the absorbent is much stable and reliable.

Oleic acid (OA)-modified CaCO3 nanoparticles were prepared using surface modification method. Infrared spectroscopy (IR) was used to investigate the structure of the modified CaCO3 nanoparticles, and the result showed that OA attached to the surface of CaCO3 nanoparticles with  the ionic bond. Effect of OA concentration on the dispersion stability of CaCO3 in heptane was also studied, and the result indicated that modified CaCO3 nanoparticles dispersed in heptane more stably than unmodified ones. The optimal proportion of OA to CaCO3 was established. The effect of modified CaCO3 nanoparticles on crystallization behavior of polypropylene (PP) was studied by means of DSC. It was found that CaCO3 significantly increased the crystallization temperature, crystal-lization degree and crystallization rate of PP, and the addition of modified CaCO3 nanoparticles can lead to the for-mation of β-crystal PP. Effect of the modified CaCO3 content on mechanical properties of PP/CaCO3 nanocompo-sites was also studied. The results showed that the modified CaCO3 can effectively improve the mechanical proper-ties of PP. In comparison with PP, the impact strength of PP/CaCO3 nanocomposites increased by about 65% and the flexural strength increased by about 20%.

The mathematical model to characterize the transport of microorganisms in a finite-length cylindrical pore with the inside surface rich in microbial nutrients is developed, and the transport behavior of microorganisms in such a pore is discussed. Incorporated with key parameters such as microbial chemotaxis, diffusion, in-situ propagation and water flooding, this model is focused on the concentration profile of microorganisms in both radial and axial directions in the cylindrical pore during microbial transport under these parameters. Prediction by simulation based on the model shows that higher concentration of microorganism at and near the pore inside surface   occurred during water flooding, and the radial concentration gradient in the cylindrical pore was consequently formed mainly due to microbial chemotaxis. Prediction also provides better understanding on the transport mechanism of microorganism in cylindrical pores, which is believed to be significant in the process of microbial enhanced oil re-covery.

The isobaric vapor-liquid equilibrium data of butanone(1)-N, N-dimethylformamide (DMF)(2) at 100.92kPa, 93.32kPa, and 79.99kPa and of toluene(1)-DMF(2) at 100.92kPa were measured using a modified Rose–Williams still. The above data met the thermodynamic consistency test and were correlated with the Wilson, NRTL, and UNIQUAC equations. These data can be used in the analysis and design of the process that involves separating DMF from butanone and toluene in the leather synthesis industry.

Corrosion and electrochemical behavior of 316L stainless steel was investigated in the presence of aerobic iron-oxidizing bacteria (IOB) and anaerobic sulfate-reducing bacteria (SRB) isolated from cooling water systems in an oil refinery using electrochemical measurement, scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive atom X-ray analysis(EDAX). The results show the corrosion potential and pitting potential of 316L stainless steel decrease distinctly in the presence of bacteria, in comparison with those observed in sterile medium under the same exposure time. SEM morphologies have shown that 316L stainless steel reveals no signs of pitting attack in the sterile medium. However, micrometer-scale corrosion pits were observed on 316L stainless steel surface in the presence of bacteria. The presence of SRB leads to higher corrosion rates than IOB. The interactions between the stainless steel surface, abiotic corrosion products, and bacterial cells and their metabolic products increased the corrosion damage degree of the passive film and accelerated pitting propagation.

Thiophene (C4H4S) and 3-methylthiophene(3-MC4H4S) are typical thiophenenic sulfur compounds that exist in fluid catalytic cracking (FCC) gasoline. Oxidation of C4H4S and 3-MC4H4S were conducted in hydrogen peroxide (H2O2) and formic acid system over a series of silica gel loaded with metal oxide. The silica gel loaded with copper and cobalt (1:1) oxide was found very active for the model compound oxidation using H2O2/formic acid, while the silica gel unloaded with metal oxide was less active. The sulfur removal rate of thiophenes was different as solvent was changed. And the conversation of C4H4S and 3-MC4H4S was improved at higher temperature, but reduced when olefin was added. The sulfur removal rate of model sulfur compounds was enhanced when the phase transfer catalyst emulsifier polyethylene glycol octyl phenyl ether or tetrabutylammonium bromide(TBAB) was added. The sulfur removal rate of simulated gasoline containing 524μg•ml－1 sulfur reached 90%. Interestingly, in a H2O2 and formic acid system with the addition of TBAB, a bromine substitution trend appeared in the oxidation of thiophenes, suggesting the influence of TBAB.