Atomikerroskasvatuksen soveltaminen kemiantekniikassa

Tässä kirjallisuustyössä tutkittiin atomikerroskasvatuksen (ALD) soveltamista kemiantekniikassa. Työn alussa kerrottiin atomikerroskasvatuksesta, sen toimintaperiaatteista ja prosessitekniikasta. Tämän jälkeen tutkittiin viittä eri kemiantekniikan sovellusta, jotka olivat polymeerien pinnoittaminen, heterogeenisten katalyyttien syntetisointi, membraanien modifiointi, korroosionesto ja kaasunilmaisimet. ALD on ohutkalvotekniikka, jolla voidaan valmistaa nanometrin tai jopa Ångströmin (1 Å = 0.1 nm) tarkkuudella epäorgaanisia materiaalikerroksia, jotka yleensä ovat metallioksideja, kuten alumiinioksidi. ALD perustuu kaasu-kiintoainereaktioihin, joissa kaasumaiset kemialliset prekursorit reagoivat vuorotellen kasvualustan kanssa. Tyypilliset prekursorit ovat metalliligandi ja vesi, joka on yleisin hapen lähde ALD-reaktioissa. ALD−reaktiot suoritetaan yleensä matalassa paineessa (100−200 Pa) ja korkeassa lämpötilassa (200–400 °C) suljetussa reaktorikammiossa. ALD-prosesseissa voidaan hyödyntää myös plasmaa alentamaan reaktiolämpötiloja. Plasman avulla prekursoreista luodaan hyvin reaktiivisia radikaaleja, jotka voivat reagoida jopa huoneenlämmössä. Lämpöherkkiä polymeerejä voidaan pinnoittaa ohutkalvoilla, joilla voidaan lisätä esimerkiksi pakkausmateriaalien suojaa happea ja vesihöyryä vastaan. ALD:llä voidaan syntetisoida tarkasti nanomittakaavan heterogeenisiä katalyyttejä, joilla on korkea dispersio tukimateriaalin pinnalla. ALD:n avulla voidaan säästää katalyyttimateriaalia menettämättä katalyytin aktiivisuutta, mikä on tärkeää monien katalyyttisovellusten taloudellisuuden kannalta, esimerkiksi polttokennot. ALD soveltuu hyvin membraanien modifiointiin, koska kaasumaiset prekursorit leviävät tasaisesti membraanin huokosiin. Membraanien pinnoittamisella pyritään vaikuttamaan, selektiivisyyteen, hydrofiilisyyteen, liuotinkestävyyteen, huokoskokoon ja sen jakaumaan. Lisäksi membraaneja voidaan pinnoittaa katalyyttisillä ohutkalvoilla, mikä on tärkeää nanoreaktoreiden kehityksen kannalta. ALD:llä voidaan pinnoittaa esimerkiksi terästä, ja vähentää täten teräksen korroosiota. Puolijohtavia metallioksideja voidaan käyttää kaasunilmaisimina, joiden valmistuksessa ALD:n tarkkuudesta on suurta hyötyä.

Nikkelin, koboltin, lyijyn ja sinkin selektiivinen erottaminen ioninleimaustekniikalla syntetisoiduilla kelatoivilla erotusmateriaaleilla

Kelatoivat erotusmateriaalit ovat osoittautuneet lupaaviksi haitallisten metallien erottamiseksi vedestä. Puhdistettava vesiliuos sisältää vain harvoin pelkästään erotettavaksi tarkoitettuja metallikationeja, sillä useimmiten mukana on erotusmateriaalien tehokkuutta heikentäviä kationeja. Parantamalla erotusmateriaalin selektiivisyyttä voitaisiin häiritsevien ionien vaikutusta vähentää selvästi. Kandidaatintyön tavoitteena oli tutkia ioninleimaustekniikan avulla syntetisoitujen kelatoivien erotusmateriaalien selektiivisyyttä nikkelille, koboltille, lyijylle ja sinkille. Käyttämällä esimerkiksi nikkelitemplaattia materiaalin synteesivaiheessa materiaalin nikkeliselektiivisyys kasvaa verrattuna perinteiseen synteesitekniikkaan. Tässä työssä tutkittiin erotusmateriaaleja, joissa oli käytetty nikkeli- tai lyijytemplaattia, vertaamalla niitä ilman templaattia syntetisoituihin materiaaleihin. Lisäksi erotustehokkuutta verrattiin kaupalliseen erotusmateriaaliin häiritsevien magnesium- ja kalsiumionien tapauksessa. Lyijyn havaittiin sitoutuvan tehokkaimmin kaikkiin syntetisoituihin materiaaleihin riippumatta nikkelitemplaatin käyttämisestä. Kinetiikkakokeet osoittivat lyijyn sitoutumisnopeudenkin olevan vertailtavista metalleista suurin. Kaikki kokeet suoritettiin huoneenlämpötilassa liuoksen pH-arvon ollessa 7,5. Nikkelitemplaatin käyttö lisäsi materiaalin selektiivisyyttä nikkelille verrattuna templaatittomaan muuten identtiseen materiaaliin. Kuitenkin materiaalien lyijyselektiivisyys oli huomattavasti nikkeliselektiivisyyttä suurempi. Lyijytemplaatin käyttö ei lisännyt lyijyselektiivisyyttä, mutta materiaalin nikkeliselektiivisyys parantui. Materiaaliin sitoutuneet nikkeli-, koboltti- ja sinkkipitoisuudet jäivät huomattavasti vähäisemmiksi verrattuna kaupalliseen materiaaliin. Magnesiumin ja kalsiumin tarttumista syntetisoituihin materiaaleihin tutkittiin myös ja tulosten mukaan IIPD2:een ja IIPD2-Methoxiin sitoutui erittäin vähän magnesiumia ja kalsiumia verrattuna kaupalliseen materiaaliin, jonka kalsiumkapasiteetti oli erityisen suuri. Kyseiset materiaalit soveltuvat tulosten perusteella myös häiritseviä ioneja sisältävien liuosten puhdistamiseen. Näin ollen valittujen kahden materiaalin jatkotutkimuksella olisi mahdollista parantaa nikkelikapasiteettia ja -selektiivisyyttä.

Species och artikelbruk i finskspråkiga grundskoleelevers inlärarsvenska. En longitudinell undersökning i årskurserna 7–9

Denna doktorsavhandling utreder hur finska grundskolelever använder de svenska substantivens bestämdhetsformer och artiklar och hur deras kunskaper utvecklas under årskurserna 7-9. Species och artikelbruk är problematiska för alla andraspråksinlärare i svenska, men de är synnerligen svåra för inlärare vars förstaspråk saknar morfologisk species. Det svenska systemet avviker också kraftigt från det motsvarande systemet i engelskan, varför tidigare kunskaper i engelska inte är till någon stor hjälp i inlärningen, låt vara att bestämdheten som begrepp redan är bekant för inläraren. Den teoretiska referensramen bygger på både grammatiska beskrivningar av den svenska grammatiken och på teorierna om grammatikinlärningen i andraspråk. Bland de sistnämnda är teorierna om tvärspråkligt inflytande, explicit respektive implicit inlärning samt helsekvensinlärning (på engelska formulaic language) av relevans. Undersökningsmaterialet består av korta texter samt inspelat muntligt material som med jämna mellanrum insamlats av finskspråkiga grundskolelever (n=67) som läser B-svenska. Undersökningen är i första hand kvantitativ, om än inmatningen av nominalfraserna i materialet samt deras formella och semantiska aspekter i analysprogrammet Microsoft Access också innebar en omfattande kvalitativ analys. Undersökningen bygger på performansanalysen och analysen av obligatoriska kontexter och beräkningen av frekvenser och korrekthetsprocent för de olika nominalfrastyperna. Informanterna använder komplext språk redan i årskurs 7. Korrekthetsprocenten stiger under undersökningstiden i de flesta frastyperna, men skillnaderna är sällan statistiskt signifikanta. Den normativa analysen visar också, att formfelen är i både det skriftliga och det muntliga materialet signifikant vanligare än speciesfelen. Det är med andra ord lättare för informanterna att välja rätt species än att bilda en korrekt nominalfras. I tidigare undersökningar i Sverige har likadana resultat nåtts. De mest centrala frastyperna i undersökningen bildar i båda typerna av materialet en inlärningsgång som upprepas i alla årskurser och kan förklaras med komplexitetsskillnaderna mellan de olika frastyperna. Informanterna behärskar bäst de frastyper, som varken innehåller artiklar eller ändelser. Näst bäst behärskar de substantivets bestämda form singularis och svagast obestämd form singularis, vars artikel är en klassisk svårighetskälla för finska svenskinlärare. Analysen av informanternas läromedel visar dock att den typiska undervisningsordningen i läromedlen inte motsvarar inlärningsgången som upptäckts i denna undersökning.

The requirements of a feasible plastic packaging material for cultured dairy products

The objective of this Master´s Thesis was to conduct a wide scale preliminary survey regarding the package requirements of a cultured dairy package, and to compare the currently used material polystyrene to other suitable packaging materials. Polystyrene has a long history of use in dairy cups, but in recent years its price has increased significantly compared to other common packaging materials. The overall environmental effects of a package and a package material are today a part of designing a sustainable product life cycle. In addition, in certain contexts there has been discussion of the risks posed by styrene polymer for the environment and for humans. These risks are also discussed in this thesis. Polystyrene (PS) is still the most widely used material in dairy cups. In recent years, polypropylene (PP) cups have appeared in increasing numbers on market shelves. This study focuses on the differences of the suitable polymers and examines the suitability of alternative “suitable” polymers with regards to dairy packaging. Aside from focusing on the cup manufacturer, this thesis also examines its subject matter from the viewpoint of the dairy customer, as well as observing the concrete implications of material changes in the overall value chain. It was known in advance that material permeability would be one of the determining factors and that gas transmission testing would be a significant part of the thesis. Mechanical tests were the second part of the testing process, providing information regarding package strength and protectiveness during the package’s life cycle. Production efficiency, along with uninterrupted stable production, was another important factor that was taken into consideration. These two issues are sometimes neglected in similar contexts due to their self-evident nature. In addition, materials used in production may have a surprising significance to the production and efficiency. Consistent high quality is also partly based on material selection. All of the aforementioned factors have been documented and the results have been analyzed by the development team at Coveris Rigid Finland. Coveris is now calculating the total finance effects and capacities should the material changes be implemented in practice. There are many factors in favor of switching to polypropylene at the moment. The overall production costs, as well as the environmental effects of resin production are the primary influences for said switch from the converters’ perspective.