A numeric model to simulate solar individual ultraviolet exposure.

Exposure to solar ultraviolet (UV) light is the main causative factor for skin cancer. UV exposure depends on environmental and individual factors. Individual exposure data remain scarce and development of alternative assessment methods is greatly needed. We developed a model simulating human exposure to solar UV. The model predicts the dose and distribution of UV exposure received on the basis of ground irradiation and morphological data. Standard 3D computer graphics techniques were adapted to develop a rendering engine that estimates the solar exposure of a virtual manikin depicted as a triangle mesh surface. The amount of solar energy received by each triangle was calculated, taking into account reflected, direct and diffuse radiation, and shading from other body parts. Dosimetric measurements (n = 54) were conducted in field conditions using a foam manikin as surrogate for an exposed individual. Dosimetric results were compared to the model predictions. The model predicted exposure to solar UV adequately. The symmetric mean absolute percentage error was 13%. Half of the predictions were within 17% range of the measurements. This model provides a tool to assess outdoor occupational and recreational UV exposures, without necessitating time-consuming individual dosimetry, with numerous potential uses in skin cancer prevention and research.

Inferring ultraviolet anatomical exposure patterns while distinguishing the relative contribution of radiation components

Exposure to solar ultraviolet (UV) radiation is the main causative factor for skin cancer. UV exposure depends on environmental and individual factors, but individual exposure data remain scarce. UV irradiance is monitored via different techniques including ground measurements and satellite observations. However it is difficult to translate such observations into human UV exposure or dose because of confounding factors (shape of the exposed surface, shading, behavior, etc.) A collaboration between public health institutions, a meteorological office and an institute specialized in computing techniques developed a model predicting the dose and distribution of UV exposure on the basis of ground irradiation and morphological data. Standard 3D computer graphics techniques were adapted to develop this tool, which estimates solar exposure of a virtual manikin depicted as a triangle mesh surface. The amount of solar energy received by various body locations is computed for direct, diffuse and reflected radiation separately. The radiation components are deduced from corresponding measurements of UV irradiance, and the related UV dose received by each triangle of the virtual manikin is computed accounting for shading by other body parts and eventual protection measures. The model was verified with dosimetric measurements (n=54) in field conditions using a foam manikin as surrogate for an exposed individual. Dosimetric results were compared to the model predictions. The model predicted exposure to solar UV adequately. The symmetric mean absolute percentage error was 13%. Half of the predictions were within 17% range of the measurements. This model allows assessing outdoor occupational and recreational UV exposures, without necessitating time-consuming individual dosimetry, with numerous potential uses in skin cancer prevention and research. Using this tool, we investigated solar UV exposure patterns with respect to the relative contribution of the direct, diffuse and reflected radiation. We assessed exposure doses for various body parts and exposure scenarios of a standing individual (static and dynamic postures). As input, the model used erythemally-weighted ground irradiance data measured in 2009 at Payerne, Switzerland. A year-round daily exposure (8 am to 5 pm) without protection was assumed. For most anatomical sites, mean daily doses were high (typically 6.2-14.6 SED) and exceeded recommended exposure values. Direct exposure was important during specific periods (e.g. midday during summer), but contributed moderately to the annual dose, ranging from 15 to 24% for vertical and horizontal body parts, respectively. Diffuse irradiation explained about 80% of the cumulative annual exposure dose. Acute diffuse exposures were also obtained for cloudy summer days. The importance of diffuse UV radiation should not be underestimated when advocating preventive measures. Messages focused on avoiding acute direct exposures may be of limited efficiency to prevent skin cancers associated with chronic exposure (e.g., squamous cell carcinomas).

A model of the wind direction signature in the Stokes emission vector from the ocean surface at microwave frequencies

This paper presents a model of the Stokes emission vector from the ocean surface. The ocean surface is described as an ensemble of facets with Cox and Munk's (1954) Gram-Charlier slope distribution. The study discusses the impact of different up-wind and cross-wind rms slopes, skewness, peakedness, foam cover models and atmospheric effects on the azimuthal variation of the Stokes vector, as well as the limitations of the model. Simulation results compare favorably, both in mean value and azimuthal dependence, with SSM/I data at 53° incidence angle and with JPL's WINDRAD measurements at incidence angles from 30° to 65°, and at wind speeds from 2.5 to 11 m/s.

Effect of antifoams on oxygen mass transfer in pulp and paper mill effluents

Vaahdonestoaineiden haitallinen vaikutus hapen liukenemisnopeuteen biologisen puhdistamon jätevesissä on yleisesti tunnettua. Aineiden eri vaikutusmekanismien takia on silti vaikea etukäteen arvioida, miten ja kuinka paljon aineensiirto muuttuu. Työn tavoitteena oli saada tietoa vaahdonestoaineiden ja muiden pinta-aktiivisten aineiden vaikutuksesta kuplakokoon, kaasun tilavuusosuuteen ja kaasu-neste aineensiirtoon. Työn teoriaosassa on kuvailtu vaahdon muodostumiseen vaikuttavia tekijöitä sekä eri vaahdonestoaineiden vaikutusmekanismeja sellu- ja paperitehtaan jätevedessä. Edelleen on esitetty useita hapen siirtoa estäviä ja parantavia aineita. Työn kokeellisessa osassa tutkittiin kahdenkymmenenviiden eri pinta-aktiivisen aineen vaikutusta hapen liukenemisnopeuteen yksivaiheisessa kuplakolonnissa. Kokeet tehtiin kahdella pitoisuudella, kahdella eri kaasunjakolaitteella ja kolmella eri kaasun tyhjäputkinopeudella. Aineensiirtokokeiden rinnalla tutkittiin jätevesien laatu- ja fysikaalisiaominaisuuksia, niiden vaikutusta hapen liukenemisnopeuteen sekä testattavien koeaineiden vaikutusta fysikaalisin ominaisuuksiin. Kokeet osoittavat että pinta-aktiivisten aineiden vaikutus hapen aineensiirtoon vaihtelee riippuen kaasunjakolaitteesta ja aineen pitoisuuksista. Testatuista vaahdonestonaineista pienin negatiivinen vaikutus oli aineella AT 35 ja positiivinen vaikutustodettiin olevan vaahdonestoaineiden komponenteilla: P2, S1, F4 ja T9.

Rasvaisten ja öljyisten jätevesien biologisen puhdistuksen mallinnus

Työn kirjallisuusosassa on tarkasteltu rasvaistenjätevesien puhdistuksessa käytettyjä perinteisiä käsittelymenetelmiä ja ultrasuodatusta. Perinteisiä rasvaisten jätevesien käsittelymenetelmiä ovat muun muassalaskeutus, flotaatio, hydrosykloni, pisarakoon kasvattaminen suodatus sekä biologinen käsittely. Lisäksi happohydrolyysia voidaan soveltaa edellä mainittujen menetelmien esikäsittelynä. Perinteisten puhdistusmenetelmien käyttöä rajoittavatniiden tehottomuus emulgoituneen ja liukoisen öljyn poistossa. Tämä sekä kiristyneet päästövaatimukset ja kalvotekniikan nopea kehittyminen ovat lisänneet kiinnostusta kalvotekniikkaan. Työn soveltavassa osassa on tarkasteltu rasvojen mahdollisesti aiheuttamia ongelmia Porvoon jalostamon kemiallisessa ja biologisessa puhdistuksessa. Rasvaisia jätevesiä muodostuu biodieselin valmistuksessa, jossa rasvoja käytetään syöttöaineena. Vertailtaessa jalostamon vesilaitoksen nykyisiä olosuhteita ja rasvojen käsittelyn vaatimia olosuhteita havaitaan, että optimiolosuhteet ovat melko lähellä toisiaan ja rasvaisten jätevesien mukana tulevat fosfori-, typpi- ja COD-kuormat melko pieniä. Suurimmat mahdolliset rasvojen aiheuttamat ongelmat syntyvät aktiivilietelaitoksella, jossa kevyt pinnalle nouseva rasva nostaa mukanaan lietettä. Rasvat ja rasvahapot myös lisäävät rihmamaisten bakteerien kasvua, joiden runsas esiintyminen aiheuttaa huonosti laskeutuvaa lietettä, eli paisuntalietettä. Rasvaisten vesien aiheuttamaa kuormitusta aktiivilieteprosessiin on tarkasteltu Activated sludge Model No. 3:n ja bio-P fosforin poisto moduuliin pohjautuvan Excel-taulukkolaskentamallin avulla. Pohjana työssä on käytetty Tuomo Hillin vuonna 2002 diplomityönä tekemää taulukkolaskentamallia. Työssä on esitelty kaikki mallin kannalta oleelliset yhtälöt ja parametrit. Tämän tutkimuksen perusteella mallin käytettävyyttä rajoittaa se, että sitä ei ole kalibroitu Porvoon jalostamolle. Kalibroimattomalla mallilla voidaan saada vain suuntaa antavia tuloksia.

The Optimization of Flotation Process Parameters in the Deinking Plant

Tämän diplomityön tavoitteena oli sekundäärisen esiflotaation optimointi Stora Enso Sachsen GmbH:n tehtaalla. Optimoinnin muuttujana käytettiin vaahdon määrää ja optimointiparametreinä ISO-vaaleutta, saantoja sekä tuhkapitoisuutta. Lisäksi tutkittiin flotaatiosakeuden vaikutusta myös muihin tehtaan flotaatioprosesseihin. Kirjallisuusosassa tarkasteltiin flotaatiotapahtumaa, poistettavien partikkeleiden ja ilmakuplien kontaktia, vaahdon muodostumista sekä tärkeimpiä käytössä olevia siistausflotaattoreiden laiteratkaisuja. Kokeellisessa osassa tutkittiin flotaatiosakeuden pienetämisen vaikutuksia tehtaan flotaatioprosesseihin tuhkapitoisuuden, ISO-vaaleuden, valon sironta- ja valon absorpiokerrointen kannalta. Sekundäärisen esiflotaation optimonti suoritettiin muuttamalla vaahdon määrää kolmella erilaisella injektorin koolla, (8 mm, 10 mm ja 13 mm), joista keskimmäinen kasvattaa 30 % massan tilavuusvirtaa ilmapitoisuuden muodossa. Optimonnin tarkoituksena oli kasvattaa hyväksytyn massajakeen ISO-vaaleutta, sekä kasvattaa kuitu- ja kokonaissaantoa sekundäärisessä esiflotaatiossa. Flotaatiosakeuden pienentämisellä oli edullisia vaikutuksia ISO-vaaleuteen ja valon sirontakertoimeen kussakin flotaatiossa. Tuhkapitoisuus pieneni sekundäärisissä flotaatioissa enemmän sakeuden ollessa pienempi, kun taas primäärisissä flotaatiossa vaikutus oli päinvastainen. Valon absorptiokerroin parani jälkiflotaatioissa alhaisemmalla sakeudella, kun taas esiflotaatioissa vaikutus oli päinvastainen. Sekundäärisen esiflotaation optimoinnin tuloksena oli lähes 5 % parempi ISO-vaaleus hyväksytyssä massajakeessa. Kokonaissaanto parani optimoinnin myötä 5 % ja kuitusaanto 2 %. Saantojen nousu tuottaa vuosittaisia säästöjä siistauslaitoksen tuotantokapasiteetin noustessa 0,5 %. Tämän lisäksi sekundäärisessä esiflotaatiossa rejektoituvan massavirran pienentyminen tuottaa lisäsäästöjä tehtaan voimalaitoksella.

Uusien polyuretaanimateriaalien kehittäminen

Polyuretaanielastomeerit ovat jaksottaisia sekapolymeerejä, jotka muodostuvat vuoroittaisista joustavien ketjujen segmenteistä ja hyvin polaarisista kovista segmenteistä. Kemiallinen rakenne ja ominaisuudet riippuvat käytetyistä reaktiokomponenteista. Pehmeän segmentin muodostaa polyoli ja kovan segmentin muodostaa yleensä di-isosyanaatti ja ketjunjatkaja. Polyuretaanielastomeerien valmistus tapahtuu valamalla, jolloin reaktiokomponentit ovat nestemäisiä. Työssä tutkittiin kahta perusmateriaalia ja yhden lisäaineen vaikutusta niiden ominaisuuksiin. Erityisesti kiinnitettiin huomiota dynaamisiin ja mekaanisiin ominaisuuksiin ja verrattiin aineita keskenään. Käytettyjä karakterisointimenetelmiä olivat kontaktikulmamittaukset, DMTA-mittaukset, dynaaminen rasittaminen pyörityslaitteella, elektronimikroskopia, hydrolyysitesti, vetotesti ja kulutustesti. Tutkittujen materiaalien pääasiallinen käyttökohde on pyörä- tai telapinnoitteena. Työn aikana kehitettiin pyörityslaite, jolla voitiin tutkia pinnoitemateriaalin käyttäytymistä halutuissa rasitusolosuhteissa. Lisäaineen vaikutus dynaamisiin ominaisuuksiin oli negatiivinen tai olematon, sillä DMTA-testien perusteella lisäaine kasvatti materiaalien häviötekijää (tan d). Pyöritystestien perusteella lisäaineella ei ollut vaikutusta hystereesiin eli pinnoitemateriaalin lämpenemiseen testin aikana. Uusi tutkittu materiaali osoittautui dynaamisissa kokeissa paremmaksi kuin vanha tuotantomateriaali. Lisäaine kasvatti molempien tutkittujen aineiden pintaenergiaa kontaktikulmamittausten perusteella. Tuotantoaineen vetomurtolujuus kasvoi lisäaineen vaikutuksesta, mutta uuden aineen vetomurtolujuus pieneni. Lisäaineella oli lievä hydrolyysiltä suojaava vaikutus tutkituilla perusaineilla. Uusi tutkittu perusmateriaali sieti hydrolyysiä paremmin kuin tuotantomateriaali, koska sen valmistuksessa käytettiin polyeetteripolyolia ja tuotantomateriaalissa polyesteripolyolia.

Eristystekniikan kehittämisen vaikutukset

Diplomityön tavoitteena oli selvittää eristysmenetelmien ja –materiaalien vaikutukset eristyksestä aiheutuviin käyttökustannuksiin. Tavoitteena oli selvittää nykyisistä eristeistä aiheutuvat lämpöhäviöt ja muut kustannukset, vertailla eri eristysmateriaaleja keskenään, löytää paras mahdollinen eristysmateriaali ja –menetelmä öljynjalostamolle ja verrata uudesta eristyksestä syntyneitä kustannuksia vanhan eristyksen aiheuttamiin kustannuksiin. Työssä selvitettiin, kuinka eristykset on tehty öljynjalostamolla, paneuduttiin huonon eristämisen aiheuttamiin ongelmiin ja pyrittiin ratkaisemaan ne. SFS –standardiin perustuvilla menetelmillä laskettiin eristysten lämpöhäviöt ja lisäksi laskettiin niistä aiheutuvat kustannukset. Materiaaleja verrattiin toisiinsa erilaisilla investointilaskentamenetelmillä. Työssä havaittiin, että nykyisten eristysten aiheuttamat lämpöhäviöt ovat niin suuret, että vanhojen eristysten uusiminen on kannattavaa. Saatavilla olevien tietojen perusteella vuorivillakouru on paras eristysmateriaali vanhaa eristystä korjattaessa. Uutta linjaa tehdessä polyuretaanilla esieristetty putki on taloudellisesti kannattavin ratkaisu.

Ciência de espumas - aplicação na extinção de incêndios

The structural characteristics of foams are responsible for a broad range of applications of this system. Foams produced by aqueous solutions of surfactant concentrates are used in fire-fighting due to their special properties as extinguishing agents. In the present paper we discuss the main aspects involved in fire-fighting, based on some properties of foams. Thermal and chemical stability, good wetting of surfaces, cooling effect by water drained from the bubbles, isolation of the air from the burning surface and suppression of flammable vapors are some of the factors involved in the extinguishment of fire by foams.

Fundamentals of beer and hop chemistry

Beer brewing is an intricate process encompassing mixing and further elaboration of four essential raw materials, including barley malt, brewing water, hops and yeast. Particularly hops determine to a great extent typical beer qualities such as bitter taste, hoppy flavour, and foam stability. Conversely, hop-derived bitter acids account for an offending lightstruck flavour, which is formed on exposure of beer to light. These various processes are presented in detail, while due emphasis is placed on state-of-the-art hop technology, which provides brewers with efficient means to control bitterness, foam, and light-stability thereby allowing for the production of beers with consistent quality.

Quantificação do linalol no óleo essencial da Aniba duckei Korstermans utilizando uma nova coluna capilar POLYH4-MD em Cromatografia Gasosa

In the present work a polyurethane polymer derived from castor oil was used as stationary phase for capillary gas chromatography. The polymer was obtained by reaction of hydroxylated compound and isocynate (NCO), forming urethane. Columns of 7 m x 0,25 mm were then coated with this stationary phase (film thickness of 0,25 µm) using static coating method. The Grob test was also performed. Samples of essential oil of the Aniba duckei Korstermans was then analysed in POLYH4-MD capillary column in order to evaluate its chromatographic perfomance. The linalool was found to be the major component and has been used as compound of departure for many important syntheses. Results show that the experimental columns give higher resolution and can be employed for analysis of essentials oils.

Estudo eletroquímico e químico-quântico da oxidação do antidepressivo tricíclico amitriptilina

This work presents the electrochemical and quantum chemical studies of the oxidation of the tricyclic antidepressant amitriptyline (AM) employing a carbon-polyurethane composite electrode (GPU) in a 0.1 mol L-1 BR buffer. The electrochemical results showed that the oxidation of AM occurs irreversibly at potentials close to 830 mV with the loss of one electron and one proton and is controlled by reagent and product adsorption. According to the PM3 results, the atom C16 is the region of highest probability for the oxidation of AM since it has the largest charge variation.

Desempenho físico-químico de metais e estruturas de concreto de redes de distribuição de energia: estudo de caso na região de Manaus

The influence of natural aging furthered by atmospheric corrosion of parts of electric transformers and materials, as well as of concrete poles and cross arms containing corrosion inhibitors was evaluated in Manaus. Results for painted materials, it could showed that loss of specular gloss was more intensive in aliphatic polyurethane points than in acrylic polyurethane ones. No corrosion was observed for metal and concrete samples until 400 days of natural aging. Corrosion in steel reinforcement was noticed in some poles, arising from manufacturing faults, such as low cement content, water/cement ratio, thin concrete cover thickness, etc. The performance of corrosion inhibitors was assessed by many techniques after natural and accelerated aging in a 3.5% saline aqueous solution. The results show the need for better chemical component selection and its concentration in the concrete mixture.

Polipeptídeos e proteínas com influência na qualidade da espuma da cerveja e métodos analíticos utilizados no seu estudo

A review of polypeptides and proteins that influence, direct or indirectly, beer foam quality, as well as the most relevant analytical methods used in their study, are presented. Protein Z, LTP1 and hordein/glutelin fragments originated from malt have a direct influence on beer foam quality. Other proteins, like malt hordeins and albumins and wheat puroindolines, are, to some degree, also important for beer foam quality. Protein hydrophobicity is pointed out as a key parameter to enhance foam quality. Electrophoretic, chromatographic and immunological analytical methods are currently used to study polypeptides and proteins present in barley, malt, wort, beer, and foam. Best results are obtained when combinations of these methods are applied.

Decomposição térmica de espumas de poliuretano para fabricação de vitrocerâmica celular de Li2O-ZrO2-SiO2-Al2O3 (LZSA)

Characterization of the thermal decomposition of polyurethane (PUR) foams was performed by Fourier-transformed infrared (FT-IR) spectroscopy and thermogravimetric analysis (TGA). Three main weight loss paths were observed by TGA, the residue being lower than 3 wt.% for 3 different PUR foams analyzed. FT-IR spectra indicated CO2, CO, NH3 and isocyanides as main decomposition products. PUR foams of different cell sizes were immersed in a slurry of the parent glass ceramic of composition Li2O-ZrO2-SiO2-Al 2O3 (LZSA) and submitted to heat treatment. The LZSA cellular glass ceramics obtained after sintering and crystallization resembled the original morphology of the PUR foams.