Search

Film cooling is used to protect turbine components from the extreme temperatures by ejecting coolant through arrays of holes to create an air buffer from the hot combustion gases. Limitations in traditional machining meant film cooling holes universally have sharp inlets which create separation regions at the hole entrance. The present study uses experimental and computational data to show that these inlet separation are a major cause of performance variation in crossflow fed film cooling holes. Three hole designs were experimentally tested by independently varying the coolant velocity ratio (VR) and the coolant channel velocitty ratio (VRc) to isolate the effects of crossflow on hole performance. Leveraging additive manufacturing technologies, the addition of a 0.25D radius fillet to the inlet of a 7-7-7 shaped hole is shown to significantly improve diffuser usage and significantly reduce variation in performance with VRc. A second AM design used a very large radius of curvature inlet to reduce biasing caused by the inlet crossflow. Experiments showed that this “swept” hole design did minimize biasing of coolant flow to one side of the shaped hole and it significantly reduced variations due to varying VRc. RANS simulations at six VR and three VRc conditions were made for each geometry to better understand how the new geometries changed the velocity field within the hole. The sharp and rounded inlets were seen to have very similar tangential velocity fields and jet biasing. Both AM inlets created more uniform, slower velocity fields entering the diffuser. The results of this paper indicate large improvements in film cooling performance can be found by leveraging AM technology.

The scale up of solid bowl centrifuges is a major challenge as the process and material behavior are complex and difficult to describe. A common approach to forecast the process behavior is to use analytical models and transfer the experience gained from the lab to the industrial scale. In this context, time-consuming and cost-intensive pilot scale experiments are necessary. This paper presents a methodology to improve the scale up process and make it more sustainable by using a numerical model that allows the real-time tracking of the process and a more reliable scale up process. For this approach, the material behavior is derived from laboratory experiments whereby the scalability is given. Here, the determination of material functions allows an accurate representation of the material behavior for solid bowl centrifuges of different scales. The focus of this paper is the detailed explanation of material related functions for the scale up of decanter centrifuges.

Solid phase extraction is widely used in sample pretreatment, concentration and analysis processes due to high selectivity and suitability for low concentration sample system. In this review, we systematically summarized and discussed the development trends of solid phase extraction by bibliometrics method. By analyzing papers output scale, the research and development direction of solid phase extraction technology is prospected. We also give an overview on current strategies of novel solid phase extraction from the separation medium and separation technology. The paper aims to describe the global research profile and the development trends of solid phase extraction, to help researchers to accurately grasp the research trend and to provide support for scientific research institutions to formulate scientific policies and strategic plans. Furthermore, the prospect of the development and application of solid phase extraction is also discussed.

Membrane separation is a high-efficiency, energy-saving, and environment-friendly separation technology. Covalent organic framework (COF)-based mixed-matrix membranes (MMMs) have broad application prospects in gas separation and are expected to provide new solutions for coal-bed methane purification. Herein, a high-throughput screening method is used to calculate and evaluate COF-based MMMs for CH4/N2 separation. General design rules are proposed from thermodynamic and kinetic points of view using the computation-ready, experimental COFs. From our database containing 471671 generated COFs, 5 COF membrane materials were screened with excellent membrane selectivities, which were then used as the filler of MMMs for separation performance evaluation. Among them, BAR-NAP-Benzene_CF3 combined with polydimethylsiloxane and styrene-b-butadiene-b-styrene show high CH4 permeability of 4.43×10–13 mol·m·s–1·Pa–1·m–2 and high CH4/N2 selectivity of 9.54, respectively. The obtained results may provide reasonable information for the design of COF-based membranes for the efficient separation of CH4/N2.

Дисертація присвячена вирішенню науково-практичних завдань щодо комплексного екологічного вирішення проблеми поводження з відходами буріння, а саме буровим шламом, відпрацьованим буровим розчином, аналізу рівня техногенного навантаження в регіонах видобування нафти та газу. Серед багатьох технологічних схем, способів та методів утилізації відходів буріння повністю ефективної та екологічно безпечної технології не існує. Це пояснюється тим, що часто не враховуються геологічні та природно-кліматичні особливості територій та технологічні аспекти проведення робіт. Тому наукове обгрунтування, розроблення та впровадження найбільш оптимальної технологічної схеми утилізації бурових відходів з урахуванням індивідуальних параметрів та особливостей відходів є актуальною проблемою, на розвʼязання якої спрямовані дисертаційні дослідження. Метою роботи є розроблення та впровадження екологічно безпечної технології поводження з буровими відходами, а саме розділення бурового шламу в полі дії відцентрових сил на фази, за допомогою коагулянтів та флокулянтів з подальшим використанням отриманих фаз. Основними завданнями дисертаційних досліджень було аналізування впливу бурових відходів на навколишнє природне середовище та сучасні методи і технології поводження з ними; розроблення методики проведення експерименту та дослідження властивостей бурових відходів; оцінювання екологічної безпеки бурових відходів до та після розділення; встановлення ступеню осушення бурових відходів у центрифузі залежно від типу основи бурового розчину та його реологічних властивостей; обґрунтування інтенсифікації процесу розділення бурового шламу за допомогою додавання коагулянта та флокулянта; проведення математичного моделювання процесу розділення бурового шламу у полі дії відцентрових сил; удосконалення технологічної схеми екологічно безпечної технології утилізації бурових відходів; оцінка збитку за засмічення ґрунтової поверхні буровими відходами та еколого-економічної ефективності розробленої технології. Дисертаційна робота є завершеним дослідженням у науковому напрямку технології захисту навколишнього середовища. Основні положення, розробка та обґрунтування наукової новизни та практичного значення дисертаційної роботи отримано автором самостійно. Основні результати роботи доповідались та опубліковані в матеріалах міжнародних та всеукраїнських конференцій та наукових виданнях. Із метою підвищення рівня екологічної безпеки нафтовидобувних територій та ефективності поводження з буровими відходами одержані такі нові наукові та практичні результати. Вперше розроблено науково-методичні основи хімічної інтенсифікації процесу очищення відпрацьованого бурового розчину з відділенням твердої фази на основі реологічних властивостей бурового розчину, що дозволило підвищити рівень екологічної безпеки досліджуваного процесу. Науково обґрунтовано та експериментально підтверджено залежність ступеня осушення бурового шламу у центрифузі від типу основи бурового розчину, що обумовлено різними реологічними властивостями глинистих матеріалів та вуглеводнів. З метою підвищення рівня екологічної безпеки утилізації окремих фаз бурових відходів встановлено закономірності розподілення хімічних елементів, зокрема важких металів, між рідкою та твердою фазами відпрацьованого бурового розчину та бурового шламу після розділення у центрифузі. Набули подальшого розвитку методичні засади еколого-технічних рішень щодо розділення бурових відходів у відцентровому полі та застосування центрифуг у комплексній схемі поводження з відходами, що дозволило знизити техногенне навантаження на навколишнє природне середовище від нафтовидобувної діяльності. Вдосконалено науково-методичний підхід до розрахунку екологоекономічних збитків від забруднення ґрунтової поверхні буровими відходами, що містять нафтові вуглеводні, на підставі результатів математичного моделювання геофільтрації нафти. Розроблено спосіб поводження з буровими відходами, що передбачає їх розділення у центрифузі чи декантері на рідку і тверду фази з метою роздільної утилізації одержаних фаз. Такий підхід є екологічно безпечним та економічно доцільним, оскільки рідка фаза відповідає нормативним показникам якості для повторного застосування під час приготування бурового розчину, а тверду фазу можна успішно утилізувати хімічним способом, що забезпечує зв'язування важких металів. Удосконалено технологічну схему розділення шламу, зокрема впроваджено одночасне застосування коагулянта та флокулянта з обґрунтуванням оптимальних доз під час підготовки бурового шламу до сепарації. Для максимально ефективного розділення бурових відходів на фази включено в технологічну схему сепарації шламу установку автоматичний блок керування температурою. Використання вертикального осушувача в технологічній схемі значно забезпечує зниження вологості шламу, що дозволяє підвищити ефективність розділення шламу на фази, з подальшим їх використанням як окремого ресурсу. Практична реалізація на базі ТОВ «Укрнафтозапчастина» запропонованих методичних підходів до підвищення ефективності роботи осушувача ОВШ-950 за рахунок застосування хімічної попередньої підготовки бурових відходів та визначення комплексу параметрів для аналізування ступеню екологічної безпеки твердої фази бурового шламу, одержаного на виході із центрифуги. У межах виконання дисертаційних досліджень одержано такі науково обґрунтовані результати. Розроблено методику експерименту, що передбачає дослідження властивостей бурових відходів до та після розділення, зокрема за показниками екологічної безпеки; встановлення закономірностей розділення відходів у центрифузі у разі інтенсифікації процесу хімічним коагулюванням та флокуванням. Запропоновано методи дослідження та показники оцінювання рівня екологічної безпеки бурових відходів до та після розділення. Запропоновано використовувати ступінь осушення твердої фази у центрифузі як показник ефективності інтенсифікації та параметрів робочого режиму осушувача. Розглянуто механізм коагулювання та флокування як методів інтенсифікації осадження зважених частинок та відповідно ефективності розділення шламу на тверду і рідку фази, та ступеня осушення твердої фази шламу. Показано результативність розділення бурових шламів, утворених у результаті буріння свердловин із застосуванням різних основ для бурових розчинів, на центрифузі, та осушення осаду в осушувачі ОВШ-950. Рівень вмісту небезпечних забруднювальних речовин (ферум, нікель, купрум, плюмбум, хром) у зразках бурового шламу до розділення на центрифузі та в одержаній твердій фазі відрізняється, зокрема прослідковується тенденція до концентрування важких металів у твердій фазі, проте їх концентрація знаходиться у межах нормативно допустимих значень. Коефіцієнт екологічної небезпеки твердої фази знаходиться у межах допустимого значення (К < 1), що дозволяє зробити висновок про ступінь екологічної небезпеки твердої фази на рівні прийнятного. Встановлено, що осушувач вертикальний ОВШ-950 забезпечує ступінь осушення бурового шламу залежно від типу бурового розчину, що використовувався, на рівні від 51 % до 82 % для IEP Witer II та глиняно-полімерної основи відповідно. Обґрунтовано взаємозв'язок вищого ступеня осушення для зразків на глиняно-полімерній основі з реологічними властивостями та показником водовіддачі. Встановлено оптимальні дози коагулянта та флокулянта; доведено, що додавання коагулянта алюміній сульфату на рівні 35 % мас. від частки механічних домішок та флокулянта хітозану на рівні 0,4 % мас. з підтриманням кислої реакції середовища (рН на рівні 5–5,5 од.) забезпечує ступінь осушення твердої фази до 95–98 %. Проведено математичне моделювання процесу розділення бурового шламу у полі дії відцентрових сил. Одержано залежності глибини проникнення нафти в ґрунті залежно від параметрів ґрунту, нафти та навколишнього середовища, зокрема визначальним є вологість та пористість ґрунту. Удосконалено технологічну схему екологічно безпечної технології утилізації бурових відходів за рахунок застосування високоефективної центрифуги ОВШ-950 для розділення бурових відходів та інтенсифікації процесу шляхом додавання оптимальних доз коагулянта алюміній сульфату та флокулянта хітозану. Проведено інженерний розрахунок основного обладнання центрифуги ОВШ-950 на основі енергетичних витрат, що дозволяє обґрунтувати доцільність та економічну ефективність її застосування у розробленій технологічній схемі. Оцінено еколого-економічний ефект від впровадження запропонованої технології захисту довкілля за рахунок економії на сплаті екологічного податку та збитку за засмічення ґрунтової поверхні буровими відходами, що становить 2 595,240 тис. грн. Розраховано еколого-економічну ефективність розробленої технології з урахуванням капітальних та поточних витрат на реалізацію проєкту, що складає 328,307 тис. грн. The dissertation is devoted to solving scientific and practical problems of integrated environmental solutions to the problem of drilling waste management, namely drill cuttings, spent drilling mud, analysis of the level of technogenic load in oil and gas production regions. Among the many technological schemes, methods and techniques of drilling waste utilization, there is no fully effective and environmentally safe technology. This is because the geological and climatic features of the territories and technological aspects of the work are often not taken into account. Therefore, the scientific substantiation, development, and implementation of the most optimal technological scheme for the utilization of drilling waste, taking into account individual parameters and characteristics of the waste, is an urgent problem that the dissertation research is aimed at solving. The aim of the work is to develop and implement an environmentally friendly drilling waste management technology, namely the separation of drill cuttings into phases under centrifugal forces using coagulants and flocculants with the subsequent use of the resulting phases. The main objectives of the dissertation research were to analyze the impact of drill cuttings on the environment and modern methods and technologies for their management; to develop a methodology for conducting an experiment and studying the properties of drill cuttings; to assess the environmental safety of drill cuttings before and after separation; to establish the degree of dewatering of drill cuttings in a centrifuge depending on the type of drilling mud base and its rheological properties; substantiation of the intensification of the drill cuttings separation process by adding coagulant and flocculant; mathematical modeling of the drill cuttings separation process in the field of centrifugal forces; improvement of the technological scheme of environmentally safe drill cuttings utilization technology; assessment of damage for soil surface contamination by drill cuttings and environmental and economic efficiency of the developed technology. The thesis is a completed research in the scientific field of environmental protection technology. The main provisions, development and substantiation of the scientific novelty and practical significance of the dissertation were obtained by the author independently. The main results of the work were presented and published in the proceedings of international and national conferences and scientific journals. The following new scientific and practical results were obtained in order to improve the level of environmental safety of oil producing areas and the efficiency of drilling waste management. For the first time, the scientific and methodological bases of chemical intensification of the process of purification of spent drilling mud with the separation of the solid phase based on the rheological properties of the drilling mud were developed, which made it possible to increase the level of environmental safety of the studied process. The dependence of the degree of drill cuttings dewatering in a centrifuge on the type of drilling mud base has been scientifically substantiated and experimentally confirmed, which is due to the different rheological properties of clay materials and hydrocarbons. In order to increase the level of environmental safety of the utilization of certain phases of drilling waste, the regularities of the distribution of chemical elements, in particular heavy metals, between the liquid and solid phases of spent drilling mud and drill cuttings after separation in a centrifuge were established. The methodological foundations of environmental and technical solutions for separation of drilling waste in a centrifugal field and the use of centrifuges in a comprehensive waste management scheme were further developed, which made it possible to reduce the technogenic load on the environment from oil production activities. The scientific and methodological approach to calculating environmental and economic damage from soil surface contamination by drilling waste containing oil hydrocarbons based on the results of mathematical modeling of oil geofiltration was improved. A method of drilling waste management has been developed that involves separating drilling waste into liquid and solid phases in a centrifuge or decanter for separate utilization of the resulting phases. This approach is environmentally safe and economically feasible, since the liquid phase meets the regulatory quality indicators for reuse in the preparation of drilling mud, and the solid phase can be successfully utilized by chemical means that ensures the binding of heavy metals. The technological scheme of sludge separation was improved, in particular, the simultaneous use of coagulant and flocculant was introduced with justification of optimal doses during the preparation of drill cuttings for separation. To ensure the most efficient separation of drilling waste into phases, an automatic temperature control unit was included in the sludge separation process flow chart. The use of a vertical dehumidifier in the technological scheme significantly reduces the sludge moisture content, which allows to increase the efficiency of sludge separation into phases, with their subsequent use as a separate resource. Practical implementation on the basis of Ukrnaftozapchastyna LLC of the proposed methodological approaches to improving the efficiency of the Vertical sludge dryer VSD-950 dryer by applying chemical pretreatment of drilling waste and determining a set of parameters for analyzing the degree of environmental safety of the solid phase of drilling cuttings obtained at the outlet of the centrifuge. As part of the dissertation research, the following scientifically substantiated results were obtained. An experimental methodology has been developed that involves studying the properties of drilling waste before and after separation, in particular, according to environmental safety indicators; establishing the laws of waste separation in a centrifuge in the case of process intensification by chemical coagulation and flocculation. Methods of research and indicators for assessing the level of environmental safety of drilling waste before and after separation are proposed. It is proposed to use the degree of dewatering of the solid phase in the centrifuge as an indicator of the efficiency of intensification and the parameters of the operating mode of the drier. The mechanism of coagulation and flocculation as methods of intensifying the deposition of suspended particles and, accordingly, the efficiency of sludge separation into solid and liquid phases, and the degree of dewatering of the solid phase of the sludge are considered. The paper shows the effectiveness of separation of drill cuttings formed as a result of drilling wells using different bases for drilling fluids on a centrifuge and drying the sludge in the VSD-950 dehumidifier. The level of hazardous pollutants (ferrous, nickel, copper, plumbum, chromium) in the drill cuttings samples before separation by centrifuge and in the resulting solid phase differs, in particular, there is a tendency to concentrate heavy metals in the solid phase, but their concentration is within the limits of regulatory permissible values. The coefficient of environmental hazard of the solid phase is within the permissible value (K < 1), which allows us to conclude that the degree of environmental hazard of the solid phase is acceptable. It has been established that the vertical dehumidifier VSD-950 provides a degree of drilling sludge dewatering depending on the type of drilling mud used at the level of 51 % to 82 % for IEP Witer II and clay-polymer base, respectively. The relationship between the higher degree of dewatering for clay-polymer-based samples and rheological properties and water transfer rate was substantiated. The optimal doses of coagulant and flocculant were determined; it was proved that the addition of coagulant aluminum sulfate at the level of 35 % by weight of the proportion of mechanical impurities and flocculant chitosan at the level of 0.4 % by weight with the maintenance of an acid reaction of the medium (pH at the level of 5–5.5 units) provides a degree of dewatering of the solid phase up to 95–98 %. The mathematical modeling of the process of drill cuttings separation in the field of centrifugal forces is carried out. Dependences of the depth of oil penetration in the soil on the parameters of the soil, oil, and the environment were obtained, in particular, soil moisture and porosity. The technological scheme of environmentally friendly drilling waste utilization technology was improved by using a high-efficiency centrifuge VSD-950 for separation of drilling waste and intensification of the process by adding optimal doses of aluminum sulfate coagulant and chitosan flocculant. An engineering calculation of the main equipment of the VSD-950 centrifuge based on energy consumption was carried out, which allows us to substantiate the feasibility and economic efficiency of its use in the developed technological scheme. The ecological and economic effect of the proposed environmental protection technology implementation due to savings on environmental tax payment and damage for soil contamination with drilling waste, which amounts to 2 595,240 UAH thousand, is estimated. The ecological and economic efficiency of the developed technology is calculated, taking into account the capital and current costs of the project, which amount to 328,307 UAH thousand.

Due to the appearance of intensive livestock-rearing systems since the 1970s, a vast amount of liquid manure (slurry) has been produced. The application and utilization are partly regulated for this special substance, which contains urine, excrement, process water, and other chemicals, such as insecticides and disinfectants. Our research was conducted on a slurry management system of a dairy cattle farm, focusing on the investigation of the presence of oestrogenic substances and toxicity of slurry before and after using a separator technology. Yeast oestrogen screen shows in this study that the separation of the liquid and solid phases of slurry contributes to the reduction in oestrogenic substances. Based on the toxicological studies, the growth inhibition of algae was 93%, and the inhibition of the germination of higher plant seeds was 25%, without separation. After separation of the phases, growth and germination were comparable with the negative control; moreover, some stimulation was detected. Consequently, harmful substances were removed with the suspended solid phase. From the present study, we can conclude that stakeholders should support separation technology in intensive livestock-rearing systems, and ecotoxicological investigations obviously help the risk management of slurry utilization. To our best knowledge, this is the first paper presenting detailed and complex toxicological study on slurry samples.

Because of its size, high segmentation within the global market and challenges driving its development, the separation technology sector could benefit from a bio-inspired approach to innovation to create more efficient and sustainable solutions. The potential for bio-inspired innovation is still largely untapped and Biologically-Inspired Design (BID) methods and tools are still largely underutilised, especially within the industry. A new BID method, called Guild-Based (GB) BID, is proposed to create a database of a large set of biological solutions – identified by a function – where biological information is structured to be more effective and usable within the industrial environment. A database for the separation technology sector has been set up and populated with 118 relevant biological solutions responding to the main function ‘to separate’. The database has been utilised to generate several clusters of solutions depending on the level of detail of the formulated problem. In particular, these include broad design principles of separation, taxonomies of biological solutions for specific separation problems and novel design concepts for two specific separation technologies (a desalination technology and an antibacterial surface). Furthermore, because of a large dataset of biological solutions, the possibility of determining the frequency of occurrence of specific separation strategies in nature can trigger reflections on the impact of existing separation technologies and taking decisions on future related R&D paths. More tests need to be conducted in the industrial environment; however, the results achieved so far indicate that the method proposed can indeed be instrumental to generating innovative ideas of interest to the separation technology sector.

The production of plant terpenoids through biotransformation has undoubtedly become one of the research hotspots, and the continuous upgrading of the corresponding downstream technology is also particularly important. Downstream technology is the indispensable technical channel for the industrialization of plant terpenoids. How to efficiently separate high‐purity products from complex microbial fermentation broths or enzyme‐catalyzed reactions to achieve high separation rates, high returns and environmental friendliness has become the focus of research in recent years. This review mainly introduces the common separation methods of plant terpenoids based on biotransformation from the perspectives of engineering strain construction, unit separation technology, product properties and added value. Then, further attention was paid to the application prospects of intelligent cell factories and control in the separation of plant terpenoids. Finally, some current challenges and prospects are proposed, which provide possible directions and guidance for the separation and purification of terpenoids and even industrialization.

The micro/nanoscales concerns interactions of entities with sizes in the range of 0.1-100 μm, such as biological cells, proteins, and particles. The separation of micro/nanoscales has been of immense significance for drug development, early-stage cancer detection, and customized precision therapy. For example, in recent years, rapid advances in the field of cell therapy have necessitated the development of simple and effective cell separation techniques. The isolation technique allows the collection of the required stem cells from complex samples. With the development of materials science and precision medicine, the separation of particles is also critical. The key physicochemical properties of micro/nanoscales are highly dependent on their specific size, shape, functional group, and mobility (based on the charged characteristics), which control their performance in the separation system. The current demand has made the simultaneous innovation of a separation system and an on-line detection platform imperative. Accordingly, various analytical methods involving the use of external forces, such as the flow field, magnetic field, electric field, and acoustic field, have been used for micro/nanoscales separation. Based on the physical and chemical parameters of the separation materials, these analytical methods can select different external force fields for micro/nanoscales separation, enabling real-time, accurate, efficient, and selective separation. However, at present, most of the applied field separation technologies require complex equipment and a large sample amount. This makes it crucial to miniaturize and integrate separation technologies for low-cost, rapid, and accurate micro/nanoscales separation. Microfluidic technology is a representative micro/nanoscales separation technology. It requires only a small volume of liquid, making it cost-effective; its high throughput enables continuous separation and analysis; its fast response in a microchip can allow many reactions; and finally, the miniaturization of the device allows the coupling of multiple detectors with the microchip. With the continuous growth and progress of microfluidic technology, some microfluidic platforms are now able to achieve the non-destructive separation of cells. They also enable on-line detection, offer high separation efficiency, and allow rapid separation for different biological samples. This review primarily summarizes recent advances in microfluidic chips based on flow field, electric field, magnetic field, acoustic field, and field separation technologies to improve the micro/nanoscales separation efficiency. This review also discusses the various external force fields of micro/nanoscales, such as a microparticle, single cell separation of substances classified introduction, and summarizes the advantages and disadvantages of their application and development. Finally, the prospect of the combined application of external field separation technology and microfluidic technology in the early screening of cancer cells and for precise micro/nanoscales separation is discussed, and the advantages and potential applications of the combined technology are proposed.

This paper considers the impact of a damaged leading edge on the stall margin and stall inception mechanisms of a transonic, low pressure ratio fan. The damage takes the form of a squared-off leading edge over the upper half of the blade. Full-annulus, unsteady CFD simulations are used to explain the stall inception mechanisms for the fan at low- and high-speed operating points. A combination of steady and unsteady simulations show that the fan is predicted to be sensitive to leading edge damage at low speed, but insensitive at high speed. This blind prediction aligns well with rig test data. The difference in response is shown to be caused by the change between subsonic and supersonic flow regimes at the leading edge. Where the inlet relative flow is subsonic, rotating stall is initiated by growth and propagation of a subsonic leading edge flow separation. This separation is shown to be triggered at higher mass flow rates when the leading edge is damaged, reducing the stable flow range. Where the inlet relative flow is supersonic, the flow undergoes a supersonic expansion around the leading edge, creating a supersonic flow patch terminated by a shock on the suction surface. Rotating stall is triggered by growth of this separation, which is insensitive to leading edge shape. This creates a marked difference in sensitivity to damage at low- and high-speed operating points.

In this study, the rotary triboelectrification separation technology is applied to the separation of macerals for low rank coal, which has not been studied by previous researchers. The effects of a...

Polymeric gas separation membranes have become a competent technology over the past few decades. This review focuses on the broad classifications of membrane materials and the criteria for the selection of membrane materials, describes the various synthesis routes adopted for membrane fabrication, and explains various gas transport mechanisms. A comparison of membrane-based separation technology with other conventional technologies has also been made. The review also discusses the current polymers used for gas separations, current commercially viable membrane-based gas separation processes, and various limitations associated with the development of membrane material and separation processes. Further, various new classes of membranes developed for gas separations, including thermally rearranged polymers, polymers of intrinsic microporosity, room temperature ionic liquids, perfluoro polymers, and mixed matrix membranes, that has high separation performance has also been discussed. Some of the emerging membrane-based gas separations are also reviewed.

Triboelectrostatic beneficiation, a dry separation technology recurred to electrification properties between carbon and ash, is employed to remove unburned carbon from coal fly ash effectively. Pre...

Developing NH₃ separation technology with high efficiency is very meaningful for the advancement of the NH₃ synthesis process. In this work, a new class of deep eutectic solvents (DESs) were designed by pairing N,N,N′,N′-tetramethyl-1,3-propanediamine dihydrochloride ([TMPDA]Cl₂) with phenol (PhOH) at the molar ratios of 1:3∼7. [TMPDA]Cl₂ + PhOH DESs have multiple weak-acidic groups and viscosities of as low as 48.1 cP at 298.2 K. They also exhibit excellent performance for the separation of NH₃, showing not only efficient and selective but also reversible absorption of NH₃. Especially, the solubilities of NH₃ in [TMPDA]Cl₂ + PhOH DESs at low pressures can reach 4.49 mol/kg of NH₃ at 298.2 K and 13.3 kPa, being superior to those of most of the DESs and ILs reported in the literature. The mechanism of NH₃ absorption was further elucidated by quantum chemistry calculations and ¹H NMR spectra. It is validated that the efficient absorption of NH₃ in DESs origins from the strong interaction of multiple weak-acidic groups of DESs with NH₃.

Metal membrane technology is an environmentally promising method for separation technology. This green filtration technology has gained much attention than other approaches for desalination and water purification because of its high flux, simplicity in operation, space and energy savings, and no use of chemicals. In many filtration processes, frequently organic polymer membranes are used, but they have several stability concerns at higher temperatures and organic solvents’ contacts. Hence, many efforts are put into the manufacturing of high-temperature stability and solvent resistant metallic membranes. New developments in metal membrane materials have presented significant improvements in separation technologies. These improvements have led to the next-generation metal membrane-based separation. This review paper covers the significant aspects of the current research progress in the metal membrane separation technology, focusing on their manufacturing techniques, materials used, industrial applications, and establishing a relative comparison between them in terms of benefits and constraints. Existing work is further proposed to be an update and value addition to the earlier literature reviews.

Membrane separation technology is an energy-efficient and green separation technology for purifying and concentrating active pharmaceutical ingredients (APIs) from organic solvents during the synth...