TCF-valkaisimon laatuvaihtelun pienentäminen

Tämän diplomityön tavoitteena oli pienentää TCF-valkaisimon laatuvaihtelua ja vähentää kemikaaleista aiheutuvia kustannuksia. Työn kirjallisuusosassa tarkasteltiin valkaisuun vaikuttavia tekijöitä. Valkaisukemikaaleista olivat mukana TCF-valkaisussa käytettävät otsoni ja vetyperoksidi. Lisäksi selvitettiin metallien poistoa massasta sekä vesikierron sulkemisesta aiheutuvia ongelmia. Kokeellisessa osassa etsittiin Oy Metsä-Botnia Ab Rauman tehtaan valkaisuprosessin suurimmat laatuominaisuuksien vaihteluun vaikuttavat tekijät. Tavoitteena oli pienentää vaihtelua valmiin massan laatuominaisuuksissa sekä vähentää raaka-aineista ja kemikaaleista aiheutuvia kustannuksia laatuominaisuuksien tasoa laskematta. Tutkimuksessa käytettiin hyväksi Taguchi-menetelmää sekä monimuuttuja-analyysiä. Tutkimuksessa tehtiin kaksi Taguchi-koetta, joissa tutkittiin valkaisimon ensimmäistä otsonivaihetta sekä koko valkaisimoa. Otsonivaiheen merkittävimmiksi tekijöiksi osoittautuivat otsoniannos, otsonin väkevyys sekä pH. Kaikkia valkaisimon vaiheita tutkittaessa löydettiin merkittävimmiksi tekijöiksi ensimmäisen peroksidivaiheen lämpötila, vetyperoksidin jakaminen peroksidivaiheisiin, kelatointi sekä otsonivaiheen otsoniannos ja pH. Optimiajomallin avulla saatiin valkaisimon laatuvaihtelua pienennettyä. Kemikaalikustannuksiin vaikuttavista tekijöistä merkittävimmiksi osoittautuivat kelatoinnin vaikutus, vetyperoksidin annosteleminen molempiin vaiheisiin sekä ensimmäisen peroksidivaiheen lämpötila. Optimiajomallien avulla vetyperoksidikulutusta saatiin pienennettyä noin 24 %.

Kationinvaihtohartsien hapetuskestävyys

Hyvin puhdasta vettä vaativissa sovelluksissa käytettävät kationinvaihtohartsit eivät saisi vuotaa puhdistettavaan veteen mitään vieraita aineita. Todellisuudessa hartsit kuitenkin vuotavat hyvin pieniä määriä erilaisia yhdisteitä käytön aikana. Aineet, joita kationinvaihtohartsi päästää veteen, ovat osaksi hartsin polymerointireaktion aikana sen rungon sisään jääneitä yhdisteitä. Nämä voidaan suurimmaksi osaksi poistaa pesemällä hartsia. Osittain niitä syntyy myös hartsin polystyreenidivinyylibentseenirungon (PS-DVB) hapettuessa. Hapettumisen seurauksena syntyneet yhdisteet ovat pääosin orgaanisia sulfonaatteja. Tämä työ koskee ydinvoimalaitoksissa käytettäviä pulverihartseja, joita käytetään primääripiirissä kiertävän lauhdeveden puhdistukseen ja jotka joutuvat siellä alttiiksi hapettumiselle. Yleensä hapettuminen on hidasta ja se johtuu veteen liuenneesta hapesta. Hapettuminen nopeutuu huomattavasti, jos vedessä on läsnä hapettimia tai siirtymämetalli-ioneja. Tällaisia hapettimia ovat esimerkiksi vetyperoksidi, otsoni, vapaa kloori, typpihappo ja kromi. Vetyperoksidin vaikutuksesta hartsin runkoon muodostuu hydroperoksidiryhmä, jonka hajoamisesta alkaa reaktioiden sarja, joka lopulta johtaa hartsin polymeerirungon katkeamiseen. Siirtymämetalli-ionit katalysoivat peroksidien hajoamista. Tavallisimpia hapetusta katalysoivia metalli-ioneja ovat rauta ja kupari, joiden katalyyttinen aktiivisuus on suuri. Tässä työssä pyrittiin selvittämään, onko mahdollista valmistaa hartseja, jotka kestävät hapettumista paremmin kuin nykyisin käytössä olevat hartsit. Sen tutkimiseksi tehtiin kiihdytettyjä hapetuskokeita käyttäen hapettimena vetyperoksidia ilman siirtymämetalli-ioni katalyyttejä. Hapetuskokeet tehtiin kaupallisesti saatavilla hartseilla ja uusilla työtä varten syntetisoiduilla koehartseilla. Hapetuskokeiden etenemistä seurattiin mittaamalla veteen liuenneiden orgaanisten aineiden kokonaismäärää (TOC-analyysi) ja liuoksessa esiintyvien orgaanisten sulfonaattien määrää johtokykymittauksin. Saadut tulokset antoivat viitteitä siitä, että hartsin synteesiolosuhteilla voi olla suurempi vaikutus sen hapetuskestävyyteen kuin synteesissä käytetyillä raaka-aineilla.

Wet Oxidation of Paper Mill Evaporation Concentrates

Tämän työn tarkoituksena oli tutkia lämpötilan pH:n ja vetyperoksidin vaikutusta kuorimoveden haihdutuskonsentraatin märkähapetuksessa. Kirjallisuusosassa esitellään massan ja paperin valmistusta sekä kuorintaprosessi. Lisäksi tarkastellaan kuoren kemiallista koostumusta, jäteveden ja prosessiveden käsittelymenetelmiä sekä märkähapetuksen periaatteita. Kokeellinen osa käsittää erään suomalaisen paperitehtaan kuorimoveden haihdutuskonsentraatin märkähapetuskokeet. Hapetuskokeet tehtiin useammassa eri lämpötilassa, pH:ssa ja vetyperoksidikonsentraatiossa. Em. muuttujien vaikutusta tutkittiin kemialliseen hapenkulutukseen (COD), biologiseen hapenkulutukseen (BOD), välittömästi saatavana olevan biologiseen hapenkulutukseen (IABOD), orgaaniseen kokonaishiileen (TOC) ja tanniini/ligniini pitoisuuteen. Koetulokset osoittivat, että korkeimmat COD- ja TOC-reduktiot saavutettiin H2O2-katalysoidulla märkähapetuksella jäteveden alkuperäisessä pH:ssa (60 % reduktio COD:lla ja 45 % reduktio TOC:lla lämpötilassa 170 °C ja 0.2 g H2O2/g COD). Toisaalta, parhaat tulokset biohajoavuuden paranemisen suhteen saavutettiin emäksisissä olosuhteissa, jossa 170 °C:ssa saavutettiin BOD/COD-arvo 76 %. Emäksisissä olosuhteissa saavutettiin lähes täydellinen tanniinin reduktio lämpötila-alueella 130-170 °C, mutta näissä lämpötiloissa orgaanisen kuorman alenemista ei havaittu.

Removal of Lipophilic Wood Extractives from TMP Process Waters by Wet Oxidation

Työssä tutkittiin kokeellisesti rasvaliukoisten uuteaineiden poistamista TMP -prosessin vesikierroista märkähapetuksen avulla. Työn tavoitteena oli tutkia mahdollisuudet hyödyntää TMP -prosessissa vallitsevaa korkeaa lämpötilaa rasvaliukoisten uuteaineiden poistamiseen hapettamalla niitä puhtaalla hapella. Kirjallisuusosassa tarkasteltiin märkähapetuksen teknologiaa, reaktiomekanismia, käytettyjä katalyyttejä, käyttökohteita sekä kustannuksia. Kokeita suoritettiin autoklaavireaktorissa lämpötiloissa 140 °C, 160 °C ja 180 °C. Vetyperoksidia käytettiin katalyyttinä lisätyn vetyperoksidin määrän ollessa 100 - 1800 mg/l ja hapen osapaineen ollessa 0 ( typpiatmosfääri) - 15 baria. Kokeissa tarkasteltiin kemiallisen hapenkulutuksen (COD), rasvaliukoisten uuteaineiden konsentraation, orgaanisen kokonaishiilen (TOC) ja värin muutoksia kokeiden aikana eri lämpötiloilla, hapen osapaineilla ja lisätyn vetyperoksidin määrillä. Kokeissa saavutettiin 30 %:n COD:n vähenemä sekä 90 %:n vähenemä rasvaliukoisissa uuteaineissa lämpötiloissa 160 °C ja 180 °C. Lisäämällä vetyperoksidia katalyyttinä saavutettiin lähes sama tulos lämpötilassa 140 °C. Suurin tässä työssä havaittu ongelma oli lisääntynyt värinmuodostus vedessä olevassa hienojakoisessa kiintoaineessa hapetuksen aikana. Tämän vuoksi lisätutkimukset ovat tarpeellisia sen seikan selvittämiseksi, voidaanko muodostunut väri mahdollisesti poistaa massan valkaisussa.

Mouthrinses: a comparative microbiological study

This study was performed in order to evaluate the efficacy of different mouthrinses whose use is extended in Spain. Six different antiseptic mouthrinses were studied by means of determination of Minimal Inhibitory Concentration (MIC) values against Klebsiella pneumoniae, Serratia marcescens, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Salmonella typhimurium, Bacillus subtilis, Streptococcus mutans, Prevotella intermedia, Porphyromonas gingivalis and Actinobacillus actinomycetemcomitans. Also in vivo experiments were carried out in volunteers by the use of mouthrinses and evaluation of bacterial populations before and after the treatment. Finally, the kinetics of bacterial death was determined. Results suggested that the determination of MIC values is not a reliable method to evaluate the antibacterial effect of such products. On the other hand those rinsing solutions based on the effect of oxygen, such as those containing carbamide peroxide have a greater efficacy against anaerobic bacteria compared with rinses whose active molecule is a disinfectant. Finally, the kinetics of bacterial death demonstrates that the essential oil rinse kills bacteria much faster. All tested mouthrinses were active as antibacterial although those based on oxygen production or essential oils were more active than solutions based on chlorhexidine and Triclosan

Häiriöaineiden vaikutus käytettäessä magnesiumhydroksidialkalia mekaanisen massan peroksidivalkaisussa

Nykypäivänä ympäristön suojelu ja erityisesti jätevesipäästöjen pienentäminen vaikuttavat yhä enemmän metsäteollisuuden toimintatapoihin. Lisäksi veden käytön vähentyessä ja prosesseja suljettaessa silikaatteihin väistämättä liittyvät saostumat ovat kasvava ongelma. Magnesiumhydroksidin on havaittu olevan potentiaalinen natriumhydroksidin korvaava alkali mekaanisen massan peroksidivalkaisussa. Lisäksi magnesiumhydroksidilla voidaan saavuttaa lähes yhtä korkea vaaleus, jopa ilman silikaattia, kuin natriumhydroksidilla natriumsilikaatin kanssa. Magnesiumhydroksidin orgaanista ainesta liuottava vaikutus on myös noin puolet verrattuna natriumhydroksidiin. Työssä selvitettiin, miten häiriöaineet vaikuttavat mekaanisen massan peroksidivalkaisuun käytettäessä magnesiumhydroksidialkalia. Laboratoriokokeiden tulokset osoittivat, että magnesiumhydroksidi kesti paremmin valkaisussa käytettyjä häiriöaineita. Pienillä metallilisäyksillä ei ole vaikutusta massan vaaleuteen käytettäessä magnesiumhydroksidia. Korvattaessa laimennusvettä viirapuristimen suodoksella peroksidi kului lähes loppuun käytettäessä natriumhydroksidia, mikä näkyi myös vaaleuden heikkenemisenä. Valkaisukokeiden perusteella magnesiumhydroksidialkalilla jäädään jopa kolme prosenttiyksikköä natriumhydroksidin kanssa saadusta vaaleudesta, peroksidiannoksen olleessa kolme prosenttia. Mutta käytettäessä magnesiumhydroksidialkalia liuenneen orgaanisen hiilen kokonaismäärä (TOC) sekä biologinen (BOD7) että kemiallinen (CODcr) hapenkulutus pienenivät lähes puolella.

Sensitive photonic system to measure oxidative potential of airborne nanoparticles and ROS levels in exhaled air

A photonic system has been developed that enables sensitive quantitative determination of reactive oxygen species (ROS) - mainly hydrogen peroxide (H2O2) - in aerosol samples such as airborne nanoparticles and exhaled air from patients. The detection principle relies on the amplification of the absorbance under multiple scattering conditions due to optical path lengthening [1] and [2]. In this study, the presence of cellulose membrane that acts as random medium into the glass optical cell considerably improved the sensitivity of the detection based on colorimetric FOX assay (FeII/orange xylenol). Despite the loss of assay volume (cellulose occupies 75% of cell volume) the limit of detection is enhanced by one order of magnitude reaching the value of 9 nM (H2O2 equivalents). Spectral analysis is performed automatically with a periodicity of 5 to 15 s, giving rise to real-time ROS measurements. Moreover, the elution of air sample into the collection chamber via a micro-diffuser (impinger) enables quantitative determination of ROS contained in or generated from airborne samples. As proof-of-concept the photonic ROS detection system was used in the determination of both ROS generated from traffic pollution and ROS contained in the exhaled breath as lung inflammation biomarkers.

Ativação do peróxido de hidrogênio para a epoxidação de olefinas não-funcionalizadas

A general overview about the more useful activating agents of the hydrogen peroxide in the epoxidation of unfunctionalized alkenes, focusing mechanistic proposals. Moreover, reactivity and stereochemistry, including the stereogenic effect of the hydroxyl group is presented.

Hidrólise enzimática de casca de arroz utilizando-se celulases: efeito de tratamentos químicos e fotoquímicos

In the present work we reported the study of rice hull enzymatic hydrolysis using a commercial cellulase preparation. The results showed that previous treatment with light and sodium chlorite inhibits the enzymatic process (31.4 and 11.8%, respectively) while hydrogen peroxide and ozone favoured the enzymatic production of reducing sugars (5.9 and 54.9%, respectively). Studies performed by quimiluminescence showed that the chlorite treatment produced the most significant change in the structure of rice hull. Nevertheless, this treatment did not favour the subsequent enzymatic process. Photomicrographs obtained from rice hull hydrolysates showed that pre-treatment changed mainly the inner epidermis and parenchyma cell and that they did not change cellular organization of the hull.

Metodologia analítica para a determinação de sulfato em vinhoto

In this way it is very important to know the sulfate concentration in vinasse samples before to make the biodigestor design. A previous developed and indirect method (Anal. Chim. Acta. 1996, 329, 197), was used to determine sulfate in samples of vinasse, after previous treatments, done in order to eliminate organic matter with hydrogen peroxide 30% and concentrated nitric acid mixture (3:1), under heating. Interferent cationic ions were isolated by using ion exchange columns. The results obtained for some samples from Araraquara and Penápolis are here presented. The phosphate concentration was also determined.

Estudo comparativo da seletividade de um método cinético-catalítico: a determinação de Cr(VI) pela oxidação da o-dianisidina pelo peróxido de hidrogênio

Selectivity studies for the determination of Cr(VI) using the catalytic oxidation of the o-dianisidine by hydrogen peroxide showed two distincts situations. In the first, when interferents were studied by a univariate procedure, Cr(III) and Cu(II) cause serious interferences even at the 2:1 proportion, relative to Cr(VI), while Fe(III) interfered at the 15:1 ratio and EDTA at the 10:1 ratio. On the other hand, when a multivariate investigation was performed, Cr(III) did not present any significant principal effects and its significant interaction effects were negative, in contrast to EDTA, that presented positive interaction effects although, like Cr(III), did not show significant interaction effects. In view of the interferent's action it become necessary to separate Cr(VI) by extraction with methylisobutylketone in a chloridric acid medium before its determination in vegetals and in wastewater from a cellulose industry samples. Using this procedure, the method precision is ±0,5% at the 10 ng/mL Cr(VI) concentration level. The detection and quantification limits, calculated by means of absorbance measurements of ten replicates of blank reagents were 1,1 and 3,2 ng/mL, respectively. The results obtained with real samples showed a relative standard deviation between 1,2% and 3,0% relative to their reference values.

Estudos da eletrodeposição de metais em regime de subtensão

This work reviews recent studies of underpotential deposition (UPD) of several metals on Pt and Au substrates performed in the Grupo de Materiais Eletroquímicos e Métodos Eletroanalíticos (IQSC -- USP, São Carlos). The UPD Cu, Cd and Pb on Pt were analysed in terms of their influence in the oxygen evolution reaction. Partial blockage of surface active sites, promoted by Pb ad-atoms, resulted in a change from water to hydrogen peroxide as the final product. The Ag UPD on Pt and Au substrates was also discussed in this work. A detailed model of charge calculation for Ag monolayer was developed and confirmed by the rotating ring-disk data. The partial charge transfer in UPD studies was analysed in the Cd/Pt and Cd/Au systems and a value of 0.5 was found for the adsorption electrovalence of Cd ad-ions. The Sn/Pt UPD systems were studied from the point of view of the valences of metallic ions in solution. The deposition from Sn(IV) generates a full monolayer with a maximum occupation of approximately 40% of the surface active sites (340 µC cm-2) plus 105 µC cm-2 of Hads (half monolayer). Changing the metallic ion for Sn(II), it was possible to deposit a full monolayer (210 µC cm-2) without any detectable Hads. Finally, the effect of anions was discussed in the Zn/Pt and Zn/Au systems. Here, the hydrogen evolution reaction (her) and the hydrogen adsorption/desorption were used in order to investigate the maximum coverage of the surface with Zn ad-atoms. The full monolayer, characterised by the complete absence of Hads, was achieved only in 0.5 M HF solutions.

Utilização de endoperóxidos de derivados de naftaleno como fontes químicas de oxigênio singlete em sistemas biológicos

Molecular oxygen, in the first excited state (singlet oxygen, ¹O2), has a substantial reactivity towards electron-rich organic molecules, such as biological targets, including unsaturated fatty acids, proteins, RNA and DNA. Considering the complexity of biological systems and the great variety of reactive species generated by photochemistry, efforts have been devoted to develop suitable ¹O2 generators based on the thermolysis of water soluble naphthalene endoperoxides. These compounds are chemically inert and have been employed as versatile sources of ¹O2. The synthesis is based on structural modifications in position 1,4 of dimethylnaphtalene, grafting hydrophilic substituents. The correspondent endoperoxide can be generated using photochemical method, or molybdate-catalyzed disproportionation of hydrogen peroxide.

VAP-1 in Leukocyte Trafficking

The extravasation of leukocytes from the blood stream into the tissues is a prerequisite for adequate immune surveillance and immune reaction. The leukocyte movement from the bloodstream into the tissues is mediated by molecular bonds. The bonds are formed between adhesion molecules on endothelial cells and their counterparts expressed on leukocytes. Vascular adhesion protein-1 (VAP-1) is an endothelial adhesion molecule mediating leukocyte interactions with endothelium. It is also an enzyme having semicarbazide sensitive amine oxidase (SSAO) activity. The SSAOactivity catalyses deamination of primary amines into corresponding aldehyde and during the enzymatic reaction hydrogen peroxide and ammonia are produced. The aim of this study was to investigate the relationship between the adhesive and enzymatic activities of VAP-1. The role of VAP-1 in leukocyte traffic was studied in vivo under normal and pathological conditions in VAP-1 deficient mice. The results from in vitro flow-based assays indicated that VAP-1 uses both SSAOactivity and its adhesive epitope to bind leukocytes, and both are perquisites for VAP-1 mediated adhesion. Furthermore, in vivo results demonstrated that leukocyte trafficking was impaired in vivo by deleting VAP-1 or inhibiting SSAO-activity. There was impairment in lymphocyte recirculation as well as leukocyte accumulation into the inflamed area. Moreover, the VAP-1 deficient mice did not show generalized defects in antimicrobial responses, whereas significant reduction in tumor progression and neovascularization was observed. These results indicate that VAP-1 could be used as a target in anti-adhesive therapies either by blocking its adhesive epitope with antibodies or by inhibiting its SSAO-activity using inhibitors. Moreover, targeting of VAP-1 may provide a new way of inhibiting neovascularization in tumors.

Sistema antioxidante envolvendo o ciclo metabólico da glutationa associado a métodos eletroanalíticos na avaliação do estresse oxidativo

The most relevant advances on the analytical applications of glutathione determination based on glutathione redox cycle and the antioxidant system are given. The main enzymes that participate of the glutathione metabolism are the glutathione peroxidase and glutathione reductase. The glutathione peroxidase has a major role in the removal of hydrogen peroxide and lipid peroxides from the cells. These enzymes, operating in tandem with catalase and superoxide dismutase promote a scavenging of oxyradical products in tissues minimizing damages caused by these species. Reduced glutathione is the major intracellular thiol found in mammals and changes in the glutathione concentration in biological fluids or tissues may provide a useful marker in certain disorders like hemolytic anemia, myocardial oxidative stress and in the investigation of some kinds of cancers. Particular attention is devoted to the main advantages supplied by biosensors in which there is an incorporation of bioactive materials for the glutathione determination. The correlation between stability and sensitivity of some reduced glutathione electrochemical sensors is discussed.