Metal oxides prepared through the nanocasting approach-mechanistic study, surface interactions and applications in separation

Mesoporous metal oxides are nowadays widely used in various technological applications, for instance in catalysis, biomolecular separations and drug delivery. A popular technique used to synthesize mesoporous metal oxides is the nanocasting process. Mesoporous metal oxide replicas are obtained from the impregnation of a porous template with a metal oxide precursor followed by thermal treatment and removal of the template by etching in NaOH or HF solutions. In a similar manner to the traditional casting wherein the product inherits the features of the mold, the metal oxide replicas are supposed to have an inverse structure of the starting porous template. This is however not the case, as broken or deformed particles and other structural defects have all been experienced during nanocasting experiments. Although the nanocasting technique is widely used, not all the processing steps are well understood. Questions over the fidelity of replication and morphology control are yet to be adequately answered. This work therefore attempts to answer some of these questions by elucidating the nanocasting process, pin pointing the crucial steps involved and how to harness this knowledge in making wholesome replicas which are a true replication of the starting templates. The rich surface chemistry of mesoporous metal oxides is an important reason why they are widely used in applications such as catalysis, biomolecular separation, etc. At times the surface is modified or functionalized with organic species for stability or for a particular application. In this work, nanocast metal oxides (TiO2, ZrO2 and SnO2) and SiO2 were modified with amino-containing molecules using four different approaches, namely (a) covalent bonding of 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES), (b) adsorption of 2-aminoethyl dihydrogen phosphate (AEDP), (c) surface polymerization of aziridine and (d) adsorption of poly(ethylenimine) (PEI) through electrostatic interactions. Afterwards, the hydrolytic stability of each functionalization was investigated at pH 2 and 10 by zeta potential measurements. The modifications were successful except for the AEDP approach which was unable to produce efficient amino-modification on any of the metal oxides used. The APTES, aziridine and PEI amino-modifications were fairly stable at pH 10 for all the metal oxides tested while only AZ and PEI modified-SnO2 were stable at pH 2 after 40 h. Furthermore, the functionalized metal oxides (SiO2, Mn2O3, ZrO2 and SnO2) were packed into columns for capillary liquid chromatography (CLC) and capillary electrochromatography (CEC). Among the functionalized metal oxides, aziridinefunctionalized SiO2, (SiO2-AZ) showed good chemical stability, and was the most useful packing material in both CLC and CEC. Lastly, nanocast metal oxides were synthesized for phosphopeptide enrichment which is a technique used to enrich phosphorylated proteins in biological samples prior to mass spectrometry analysis. By using the nanocasting technique to prepare the metal oxides, the surface area was controlled within a range of 42-75 m2/g thereby enabling an objective comparison of the metal oxides. The binding characteristics of these metal oxides were compared by using samples with different levels of complexity such as synthetic peptides and cell lysates. The results show that nanocast TiO2, ZrO2, Fe2O3 and In2O3 have comparable binding characteristics. Furthermore, In2O3 which is a novel material in phosphopeptide enrichment applications performed comparably with standard TiO2 which is the benchmark for such phosphopeptide enrichment procedures. The performance of the metal oxides was explained by ranking the metal oxides according to their isoelectric points and acidity. Overall, the clarification of the nanocasting process provided in this work will aid the synthesis of metal oxides with true fidelity of replication. Also, the different applications of the metal oxides based on their surface interactions and binding characteristics show the versatility of metal oxide materials. Some of these results can form the basis from which further applications and protocols can be developed.

Reflexive model of research-based theatre – processing innovation at the crossroads of theatre, reflection and practice-based innovation activities

Contemporary organisations have to embrace the notion of doing ‘more with less’. This challenges knowledge production within companies and public organisations, forcing them to reorganise their structures and rethink what knowledge production actually means in the context of innovation and how knowledge is actually produced among various professional groups within the organisation in their everyday actions. Innovations are vital for organisational survival, and ‘ordinary’ employees and customers are central but too-often ignored producers of knowledge for contemporary organisations. Broader levels of participation and reflexive practices are needed. This dissertation discusses the missing links between innovation research conducted in the context of industrial management, arts, and culture; applied drama and theatre practices (specifically post-Boalian approaches); and learning – especially organising reflection – in organisational settings. This dissertation (1) explores and extends the role of research-based theatre to organising reflection and reflexive practices in the context of practice-based innovation, (2) develops a reflexive model of RBT for investigating and developing practice-based organisational process innovations in order to contribute to the development of a tool for innovation management and analysis, and (3) operationalises this model within private- and publicsector organisations. The proposed novel reflexive model of research-based theatre for investigating and developing practice-based organisational process innovations extends existing methods and offers a different way of organising reflection and reflexive practices in the context of general innovation management. The model was developed through five participatory action research processes conducted in four different organisations. The results provide learning steps – a reflection path – for understanding complex organisational life, people, and relations amid renewal and change actions. The proposed model provides a new approach to organising and cultivating reflexivity in practice-based innovation activities via research-based theatre. The results can be utilised as a guideline when processing practice-based innovation within private or public organisations. The model helps innovation managers to construct, together with their employees, temporary communities where they can learn together through reflecting on their own and each others’ experiences and to break down assumptions related to their own perspectives. The results include recommendations for practical development steps applicable in various organisations with regard to (i) application of research-based theatre and (ii) related general innovation management. The dissertation thus contributes to the development of novel learning approaches in knowledge production. Keywords: practice-based innovation, research-based theatre, learning, reflection, mode 2b knowledge production

Effects of feed processing on the apparent ileal digestibility of amino acids in pig diets containing wheat bran or wheat middlings

Selostus: Prosessoinnin vaikutus vehnän sivutuotteita sisältävien rehuseosten aminohappojen ohutsuolisulavuuteen sioilla

Stress intensity factor of wood from crack-tip displacement fields obtained from digital image processing

Abstract

International comparison of Russian food processing industry -Finnish perspective

Työn päätavoitteena on kartoittaa Venäjän elintarviketeollisuutta ulkomaisen investoijan näkökulmasta. Tutkimus arvioi liiketoimintamahdollisuuksia ja kilpailutilannetta Venäjän elintarviketeollisuudessa ja auttaa ulkomaisia yrityksiä toteuttamaan liiketoimintastrategioitaan Venäjällä. Venäjän ja muiden siirtymätalousmaiden markkinatilannevertailujen lisäksi Venäjän alueita verrataan keskenään. Myös mahdollisen WTO jäsenyyden vaikutuksia arvioidaan. Kommunismin perintö vaikuttaa edelleen Venäjän elintarviketeollisuuteen ja maatalouteen. Maatalouden tuottavuus on kaukana länsimaisesta tasosta ja maatiloilta puuttuu rahoitusta. Etenkin maidon- ja lihanjalostajat kärsivät raaka-ainepulasta. Venäjän kriisi vuonna 1998 vahvisti paikallista teollisuustuotantoa mutta aiheutti ongelmia ulkomaisille investoijille ja yrityksille, jotka vievät tuotteitaan Venäjälle. Edut, joita mahdollinen maailmankauppajärjestö WTO:n jäsenyys tuo, ovat merkittävämpiä Venäjälle kuin sen kauppakumppaneille. Venäjän alueet eivät ole yhtäläisesti kehittyneitä ja kuluttajien ostovoima vaihtelee paljon. Itsestään selvin ja houkuttelevin vaihtoehto menestyvien elintarvikeyritysten laajentumiselle löytyy alueilta, joilla ostovoima on suurin. Tähän asti kansainväliset elintarvikeyritykset ovat olleet enemmän kiinnostuneita Itä- ja Keski-Euroopan maista. Käytettävissä olevat tulot ovat Itä- ja Keski-Euroopan maissa suurempia kuin Venäjällä, joten tuottajat pystyvät myymään myös kalliimpia tuotteita. Työvoimakustannukset Venäjällä tulevat olemaan suotuisia vielä muutaman vuosikymmenen ja markkinoiden koko on merkittävä. Siksi kansainvälisillä elintarvikeyrityksillä riittää kiinnostusta tulevaisuudessa investoida myös Venäjälle.

Applying the Total Quality Management Method in ICT Business

Kokonaisvaltaisen laatujohtamisen malli TQM (Total Quality Management) on noussut yhdeksi merkittävimmistä konsepteista globaalissa liiketoiminnassa, missä laatu on tärkeä kilpailutekijä. Tämä diplomityö pureutuu nykyaikaiseen kokonaisvaltaisen laatujohtamisen konseptiin, joka nostaa perinteisen laatuajattelun uudelle tasolle. Moderni laatujohtamisajattelu on kasvanut koskemaan yrityksen toiminnan kaikkia osa-alueita. Työn tavoitteena on TietoEnator Käsittely ja Verkkopalvelut liiketoiminta-alueen osalta laadun sekä liiketoiminnallisen suorituskyvyn parantaminen kokonaisvaltaisesti. Ennen varsinaisen laatujohtamis-konseptin käsittelyä työ esittelee ensin yleisellä tasolla perinteistä laatu käsitettä sekä käsittelee lyhyestiICT-liiketoimintaa ja siihen liittyviä standardeja. Lopuksi tutkimus esittelee priorisoituja parannusehdotuksia ja askeleita jotka auttavat organisaatiota saavuttamaan kokonaisvaltaisen laatujohtamiskonseptin mukaisia pyrkimyksiä.

A Feasibility Study of a Pelleting Plant as an Option for By Product Upgrading in Wood-Processing Industry

Tämän kannattavuustutkimuksen lähtökohtana oli se, että Yhtyneet Sahat Oy:n Kaukaan sahalla ja Luumäen jatkojalostuslaitoksella haluttiin selvittää pellettitehtaan kannattavuus nykyisessä markkinatilanteessa. Tämä työon luonteeltaan teknis-taloudellinen selvitys eli ns. feasibility study. Pelletöintiprosessi on tekniikaltaan yksinkertainen eikä edellytä korkea teknologian laitteita. Toimiala on maailmanlaajuisesti varsin uusi. Suomessa pellettimarkkinat ovat vielä pienet ja kehittymättömät, mutta kasvua on viime vuosina tapahtunut. Valtaosa kotimaan tuotannosta menee vientiin. Investoinnin laskentaprosessissa saadut tuotannon alkuarvot sekä kustannusrakenteen määrittelyt ovat perustana varsinaisille kannattavuuslaskelmille. Laskelmista on selvitetty investointeihin liittyvät yleisimmät taloudelliset tunnusluvut ja herkimpiä muuttujia on tutkittu ja pohdittu herkkyysanalyysiä apuna käyttäen.

On-Line Analytical Processing of Inventory Turnover

Operatiivisen tiedon tuottaminen loppukäyttäjille analyyttistä tarkastelua silmällä pitäen aiheuttaa ongelmia useille yrityksille. Diplomityö pyrkii ratkaisemaan ko. ongelman Teleste Oyj:ssä. Työ on jaettu kolmeen pääkappaleeseen. Kappale 2 selkiyttää On-Line Analytical Processing (OLAP)- käsitteen. Kappale 3 esittelee muutamia OLAP-tuotteiden valmistajia ja heidän arkkitehtuurejaan sekä tyypillisten sovellusalueiden lisäksi huomioon otettavia asioita OLAP käyttöönoton yhteydessä. Kappale 4, tuo esille varsinaisen ratkaisun. Teknisellä arkkitehtuurilla on merkittävä asema ratkaisun rakenteen kannalta. Tässä on sovellettu Microsoft:n tietovarasto kehysrakennetta. Kappaleen 4 edetessä, tapahtumakäsittelytieto muutetaan informaatioksi ja edelleen loppukäyttäjien tiedoksi. Loppukäyttäjät varustetaan tehokkaalla ja tosiaikaisella analysointityökalulla moniulotteisessa ympäristössä. Vaikka kiertonopeus otetaan työssä sovellusesimerkiksi, työ ei pyri löytämään optimaalista tasoa Telesten varastoille. Siitä huolimatta eräitä parannusehdotuksia mainitaan.

Paper Surface Image Processing for Roughness Quality Measurement

Diplomityössä on käsitelty paperin pinnankarkeuden mittausta, joka on keskeisimpiä ongelmia paperimateriaalien tutkimuksessa. Paperiteollisuudessa käytettävät mittausmenetelmät sisältävät monia haittapuolia kuten esimerkiksi epätarkkuus ja yhteensopimattomuus sileiden papereiden mittauksissa, sekä suuret vaatimukset laboratorio-olosuhteille ja menetelmien hitaus. Työssä on tutkittu optiseen sirontaan perustuvia menetelmiä pinnankarkeuden määrittämisessä. Konenäköä ja kuvan-käsittelytekniikoita tutkittiin karkeilla paperipinnoilla. Tutkimuksessa käytetyt algoritmit on tehty Matlab® ohjelmalle. Saadut tulokset osoittavat mahdollisuuden pinnankarkeuden mittaamiseen kuvauksen avulla. Parhaimman tuloksen perinteisen ja kuvausmenetelmän välillä antoi fraktaaliulottuvuuteen perustuva menetelmä.

Level Set Methods in Image Processing

This thesis gives an overview of the use of the level set methods in the field of image science. The similar fast marching method is discussed for comparison, also the narrow band and the particle level set methods are introduced. The level set method is a numerical scheme for representing, deforming and recovering structures in an arbitrary dimensions. It approximates and tracks the moving interfaces, dynamic curves and surfaces. The level set method does not define how and why some boundary is advancing the way it is but simply represents and tracks the boundary. The principal idea of the level set method is to represent the N dimensional boundary in the N+l dimensions. This gives the generality to represent even the complex boundaries. The level set methods can be powerful tools to represent dynamic boundaries, but they can require lot of computing power. Specially the basic level set method have considerable computational burden. This burden can be alleviated with more sophisticated versions of the level set algorithm like the narrow band level set method or with the programmable hardware implementation. Also the parallel approach can be used in suitable applications. It is concluded that these methods can be used in a quite broad range of image applications, like computer vision and graphics, scientific visualization and also to solve problems in computational physics. Level set methods and methods derived and inspired by it will be in the front line of image processing also in the future.