Jätteiden kemiallisten ominaisuuksien spektrometriset online-mittausmenetelmät

Tässä diplomityössä käsiteltiin spektrometrisia online-mittausmenetelmiä jätteiden kemiallisten ja fysikaalisten ominaisuuksien määrittämiseksi. Tavoitteena oli selvittää, mitä ominaisuuksia menetelmillä voidaan mitata ja kuinka luotettavia tuloksia mittauksilla saadaan. Diplomityössä suoritettiin kirjallisuuskatsaus, jossa käsiteltiin kolmen spektrometrisen menetelmän soveltuvuutta reaaliaikaisiin jätemittauksiin. Työn empiirisessä osassa FPXRFanalysaattorilla mitattiin neljän eri jätenäytteen alkuainepitoisuuksia. Mittauksen tarkoituksena oli selvittää, mitä alkuaineita menetelmällä voidaan mitata. FPXRF-analysaattorilla saatuja tuloksia verrattiin ICP-MS-menetelmällä saatuihin tuloksiin regressioanalyysin avulla. Työssä todettiin, että FPXRF-analysaattori sopii parhaiten kaliumin, kalsiumin, ja raudan pitoisuuksien määrittämiseen. Lisäksi lyijyn, sinkin, kromin, kloorin, kuparin, kadmiumin, arseenin, fosforin, molybdeenin ja vanadiinin määrittäminen on mahdollista, mutta tarkan pitoisuuden saamiseksi laboratoriomenetelmien käyttö voi olla tarpeen. Tutkituista jätenäytteistä menetelmä soveltui parhaiten tuhkalle ja kompostille niiden fyysisten ominaisuuksien, kuten homogeenisuuden ja kosteuspitoisuuden takia. Biojätteelle menetelmä soveltui huonosti. FPXRF-analysaattorin luotettavuuteen vaikuttaa näytteen kosteuspitoisuus, homogeenisuus, partikkelikoko, mittaustapa ja laitteen kalibrointi. Työssä tarkastelluilla menetelmillä ei voida tällä hetkellä täysin korvata laboratorioanalyyseja. FPXRF-analysaattoria voidaan kuitenkin käyttää kvalitatiiviseen tai semikvantitatiiviseen haitta-aineiden analysointiin, millä voidaan vähentää kalliiden laboratorioanalyysien tarvetta.

In this thesis, various online measurement methods for measuring the chemical and physical properties of waste product were tested. The objective of this study was to find out what kind of properties can be measured and how reliable results can be achieved. In the literature review section of the thesis three different spectrometric real-time measurement method were revealed. In the empirical part of the thesis four waste samples were measured by the FPXRF analyzer. The purpose of the measurement was to find out what elements can be measured by the method. Regression analysis was used to compare FPXRF and laboratory based ICP-MS method. The results indicates that the FPXRF is best suited for determining concentrations of calcium, potassium and iron. In addition, the determination of lead, zinc, chromium, chlorine, copper, cadmium, arsenic, phosphorous, molybdenum and vanadium was shown to be feasible, but in order to obtain accurate results additional laboratory techniques may be needed. In conclusion, the FPXRF method can be stated to be best suited for waste samples like ash and compost because of their physical properties, such as homogeneity and moisture content. In addition, the FPXRF method was found to be poorly suited for biowaste measurements. The moisture content, homogeneity, particle size, measuring method and calibration can affect to the reliability of FPXRF measurement. The methods examined in this thesis cannot fully replace the basic laboratory analysis that is currently used. However, FPXRF can be used for the qualitative or semi quantitative analysis which can reduce the need for expensive laboratory analysis.