Pair breaking and bound states in disordered superconductors

We study the effects of inhomogeneous pairing interactions and impurities in short-coherence-length superconductors. Within the Born approximation, the effects of pairing disorder and magnetic impurities are identical. The T-matrices for pairing disorder sites with and without an impurity give rise to bound states within the BCS (Bardeen-Cooper-Schrieffer) gap, consistent with scanning tunnelling microscopy results on Bi2Sr2CaCu2O8+δ with Zn or Ni impurities.

Understanding arsenic mobility and speciation in lake sediments impacted by ore roasting near Giant mine, NWT

The roasting of gold-bearing arsenopyrite at Giant mine (Northwest Territories) between 1949 and 1999 released approximately 20,000 tonnes of toxic arsenic-bearing aerosols in the local aerial environment. Detailed examination of lake sediments, sediment porewaters, surface waters and lake hydrology sampled from three lakes of differing limnological characteristics was conducted in summer and winter conditions. Samples were analyzed for solid and dissolved elemental concentrations, speciation and mineralogy. The three lakes are located less than 5km from the mine roaster, and downwind, based on predominant wind direction. The objective of the study was to assess the controls on the mobility and fate of arsenic in these roaster-impacted subarctic lacustrine environments. Results show that the occurrence of arsenic trioxide in lake sediments coincides with the regional onset of industrial activities. The bulk of arsenic in sediments is contained in the form of secondary sulphide precipitates, with iron oxides hosting a minimal amount of arsenic near the surface-water interface. The presence of geogenic arsenic is likely contained as dilute impurities in common rock-forming minerals, and is not believed to be a significant source of arsenic to sediments, porewaters or lake waters. Furthermore, the well correlated depth-profiles of arsenic, antimony and gold in sediments may help reveal roaster impact. The soluble arsenic trioxide particles contained in sediments act as the primary source of arsenic into porewaters. Dissolved arsenic in reducing porewaters both precipitate as secondary sulphides in situ, and diffuse upwards into the overlying lake waters. Arsenic diffusion out of porewaters, combined with watercourse-driven residence time, are estimated to be the predominant mechanisms controlling arsenic concentrations in overlying lake waters. The sequestration of arsenic from porewaters as sulphide precipitates, in the study lakes, is not an effective process in keeping lake-water arsenic concentrations below guidelines for the protection of the freshwater environment and drinking water. Seasonal impacts on lake geochemistry derive from ice covering lake waters, cutting them off from of atmospheric oxygen, along with the exclusion of solutes from the ice. Such effects are limited in deep lakes but are can be an important factor controlling arsenic precipitation and mobility in ponds.

Folhas verdes, folhas secas, fibra do colmo e a clarificação do caldo de cana-de-açúcar

The presence of vegetal impurities in sugarcane delivered to sugarmills as green and dry leaves is a problem not only because they are non-value materials to be processed along with sugarcane stalks, but also because they can rise the color of the clarified juice and, consequently, the color of the sugar produced, with a reduction of its quality for the market. Another problem is the mud volume sedimented in the clarifiers, which also can result in a larger recirculation and greater volume of filtrate juice, with higher losses of sucrose and utilization of the vacuum rotary filters. The objective of this work was to observe the effect of the presence of green and dry leaves on sugarcane juice clarification, related to a control treatment with the addition of fiber extracted from the stalks. The experiments were planned based on the addition of quantities of fibrous sources in order to formulate samples with absolute increase of 0.25 , 0.50 and 0.75 percentual points over the fiber content of the sugarcane stalks (control treatment). The juice clarification was conducted with a laboratory clarifier. The clarified juice color and the mud volume were evaluated. The presence of green leaves caused higher color and mud volume due to the extraction of non-sucrose components of the leaves. Soluble compounds of dry leaves were also extracted, though not detected by juice analysis. The addition of the fiber extracted from the stalks did not induce alterations in the clarification process.

Investigation of Cationic Polymerization of beta-Pinene Using Calorimetric Measurements

An experimental investigation of the kinetics of cationic polymerization of beta-pinene was performed using two different initiator systems under two different operating conditions (shot additions of initiator, and continuous feeding of monomer). The experiments were done using calorimetric measurements under isoperibolic conditions. The heat of polymerization of beta-pinene was found to be -30.6 kcal . mol(-1). A simple kinetic model was tentatively proposed, and the model fit reasonably well to the different experimental runs. Different values of the fitting parameters were obtained for runs carried out under different conditions, which can probably be ascribed to the presence of adventitious impurities in the commercial-grade monomer used.

Catalytically active Dengue virus NS3 protease forms aggregates that are separable by size exclusion chromatography

An active form of the Dengue virus protease NS3 (CF40.Gly.NS3pro) was expressed in Escherichia coli. This construct consists of a critical 40 amino acid cofactor domain from NS2B fused to the N-terminal 184 amino acid protease domain of NS3 via a flexible, covalent linker (Gly(4)SerGly(4)). The recombinantly produced protein is soluble and has a hexa-histidine tag engineered at the N-terminus for ease of purification using metal affinity chromatography. However, the presence of lower molecular weight impurities after affinity chromatography indicated the need for additional purification steps. The consistent appearance of these impurities suggested that they may be the products of proteolysis and/or auto-proteolysis. The latter possibility was subsequently excluded by the observation of the same impurities in a purified, catalytically inactive form of the recombinant protease (CF40.Gly.NS3pro.SA). Further analysis indicated that these impurities may represent premature translation termination products. Regardless of their origin, they were shown to form various sized aggregates with full-length CF40.Gly.NS3pro that can be separated by size exclusion chromatography, yielding fractions of active protease of sufficient purity for crystallisation trials. The ultimate goal of these studies is to obtain a crystal structure of a catalytically active form of the Dengue virus NS3 protease for structure-based drug design. (C) 2002 Elsevier Science (USA). All rights reserved.

Integrable impurity spin ladder systems

Two different types of integrable impurities in a spin ladder system are proposed. The impurities are introduced in such a way that the integrability of the models is not violated. The models are solved exactly with the Bethe ansatz equations as well as the energy eigenvalues obtained. We show for both models that a phase transition between gapped and gapless spin excitations occurs at a critical value of the rung coupling J. In addition, the dependence of the impurities on this phase transition is determined explicitly. In one of the models the spin gap decreases by increasing the impurity strength A. Moreover, for a fixed A, a reduction in the spin gap by increasing the impurity concentration is also observed.

Oils and Tars from Iowa Shales, HR-32, 1962

The inadequate supply of suitable road surfacing material in the southern part of Iowa raises the question of the possibility of utilizing certain shales abundant in this area. These carbonaceous shales commonly overlie the coal beds and may also be found as impurities in the coal seams. They constitute the "slate" which with minor amounts of coal makes up the "gob" piles at the mines. These shales frequently contain enough carbonaceous material to burn. Those which do not usually require only a relatively small amount of coal mixed with them to support combustion. As a result, the "gob" piles frequently burn. The residual shale material is frequently used locally as a road surfacing material. However, since there is no control over the burning, there is no assurance that the product is the most suitable which might be produced or that it is even uniform in its properties. To determine if a controlled burning would produce a suitable road building product economically a research project "Use of Shales as Highway Materials" (ISHC Project HR-21, IEES Project 299-S) was set up in the Iowa Engineering Experiment Station with funds provided by the Iowa State Highway Commission, This project was supervised by Charles Frush, formerly Assistant Professor of Mining Engineering at Iowa State University. The various shales were subjected to controlled burning, and the solid residues were tested for their suitability for highway use.

Liquid chromatography - Mass spectrometry

In this article, selected examples of applications of liquid chromatography coupled to mass spectrometry are given. The examples include the analysis of i) impurities in manufactured, pharmaceutical or synthesis products, ii) polyphenols in natural products, and iii) phytohormones in plant extracts. Finally, examples of applications of molecular characterization via flow injection analysis by electron spray ionization mass spectrometry (ESI-MS) are also given.

Väkevän urealiuoksen puhdistaminen kalvotekniikalla

Kirjallisuusosassa käsiteltiin nanosuodatus-, käänteisosmoosi- ja elektrodialyysitekniikoita liuosten puhdistuksessa. Nanosuodatuksella ja käänteisosmoosilla voidaan liuottimesta erottaa pienen moolimassan omaavia liuenneita aineita ohuen kalvon avulla. Nanosuodatuksessa ja käänteisosmoosissa ajavana voimana on paine, jonka tulee ylittää liuoksen osmoottinen paine. Elektrodialyysissä ajavana voimana toimii sähköpotentiaaliero. Tekniikka käyttää hyväkseen ionien tai molekyylien kykyä johtaa sähköä. Elektrodialyysillä voidaan liuoksesta erottaa toisistaan varauksettomat ja varaukselliset komponentit sähköä johtavan membraanin avulla. Kokeellisessa osassa väkevää ureavesiliuosta suodatettiin nanosuodatus- ja käänteisosmoosikalvoilla tutkien paineen, lämpötilan ja konsentroitumisen vaikutusta vuohonja retentioon. Tarkoituksena oli saada urea tuotteena permeaattiin ja epäpuhtaudet erottumaan retentaattiin. Permeaattien epäpuhtauksien pitoisuuksia verrattiin tuotteen spesifikaation raja-arvoihin. Suodatukset tehtiin Lappeenrannan teknillisen yliopiston tiloissa DSS Labstak M20 suotimella. Työssä käytettiin NF1-, NF2-, NF270-, NF-, NF90-, Desal-5 DK-, OPMN-P 70- ja TFC ULP-kalvoja. Nanosuodatuskalvot NF2- ja NF270 antoivat parhaan vuon ja erotuskyvyn suhteen puhdistettaessa urealiuosta. Paineen noustessa kalvojen retentiot paranivat. Lämpötilan noustessa vuo parani, joskin täytyy huomioida urean kiihtyvä hajoaminen lähestyttäessä 40 °C astetta. Kalvojen kestävyyttä ureasuodatuksissa ei voitu näiden kokeiden avulla varmentaa.

Epäpuhtaudet sinkin uutossa

Työssä tutkittiin metalli- ja anioniepäpuhtauksien myötäuuttautumista sinkin mukana di(2-etyyliheksyyli)fosforihappoalla (D2EHPA). Laboratoriokokeissa selvitettiin pH:n vaikutusta metalliepäpuhtauksien uuttautumiseen pH-alueella -O, l... 3 sekä pesujen vaikutusta sinkillä ladatun orgaanisen faasin metallipitoisuuksiin. Kokeita tehtiin sekä synteettisillä että autenttisilla prosessiliuoksilla. Anionikokeissa tutkittiin raudan ja sinkin vaikutusta kloridin ja fluoridin uuttautumiseen. Synteettisillä liuoksilla tehdyissä kokeissa tutkittiin kadmiumin, koboltin, nikkelin, kuparin sekä antimonin uuttautumista sinkkisulfaattiliuoksesta. Kokeissa havaittiin D2EHPA:n uuttavan sinkkiä selvästi em. metalleja paremmin. Sinkki uuttautui sulfaattiliuoksesta lähes täydellisesti tasapaino-pH:n ollessa yli 2,3. Sinkin jälkeen muista metalleista uuttautui eniten kadmium ja järjestyksessä sitten kupari, koboltti ja nikkeli. Epäpuhtausmetallien myötäuuttautumista lisääntyi uuton tasapaino-pH:n kasvaessa ja väheni sinkkilatauksen kasvaessa. Kahdella peräkkäisellä pesuaskeleella, joissa ensimmäinen pesuliuos sisälsi 5 g/L rikkihappoa ja toinen sekä 15 g/L rikkihappoa että 5 g/L sinkkiä saatiin kaikkien epäpuhtausmetallien pitoisuudet jäämään alle 3 mg/L. Antimonin uuttokokeissa huomattiin antimonin uuttautuvan täydellisesti D2EHPA:lla pH:sta riippumatta pH-alueella0...3. Prosessiliuoksilla tehdyissä kokeissa todettiin D2EHPA:n pystyvän tehokkaasti erottamaan sinkin magnesiumista ßzn,Mg ˜107 ja kadmiumista ßzn,cd ˜106. Havaittiin myös, että mitä suurempi sinkki- ja rautalataus orgaanisessa faasissa on sitä vähemmän magnesiumia ja kadmiumia uuttautuu. Ensimmäisessä pesussa saatiin sekä kadmiumin että magnesiumin pitoisuudet putoamaan keskimäärin 0,1 mg/L eli 30 alkuperäisestä pitoisuudesta. Toisella pesuaskeleella ei enää ollut vaikutusta kadmiumin ja magnesiumin pitoisuuksiin orgaanisessa faasissa. Kokeissa havaittiin myös, että D2EHPA:n latausasteen ylittäessä 0,7 alkaa sinkki-D2EHPA-kompleksit polymeroitua ja faasit eivät enää selkeytyneet helposti. Anionikokeissa huomattiin, ettei D2EHPA uuttanut kloridi tai fluoridi sinkin tai raudan mukana. D2EHPA:n havaittiin myös itsessään sisältävän hieman kloridia.

Arseenin käyttö sinkkitehtaan koboltinpoistoon

Työssä selvitettiin kuparielektrolyysissä syntyvän sivutuotteen, arseenitrioksidin, soveltuvuutta The New Boliden Kokkola Zinc Oy:n sinkkitehtaan liuospuhdistuksen koboltinpoistovaiheeseen. Nykyään sinkkitehtaalla käytetään puhdasta arseenitrioksidia koboltinpoiston apuaineena. Tällä hetkellä kuparielektrolyysin arseenista valmistetaan puunsuoja-aineita. Lainsäädäntö muuttuu siten että tulevaisuudessa kyseisten puunsuoja-aineiden käyttöä tullaan yhä rajoittamaan. Kun puunsuoja-aineiden kulutus vähenee, täytyy syntyvä arseeni varastoida jätealueelle ellei sille löydetä muuta käyttöä. Arseenin varastointitarve ei lisäänny jos kuparielektrolyysistä saatava arseeni voidaan hyödyntää sinkkitehtaalla. Kuparielektrolyysissä syntyvä arseenitrioksidi ei ole puhdasta. Työssä selvitettiin epäpuh-tauksien vaikutusta sinkkitehtaan liuospuhdistuksen koboltinpoistovaiheeseen. Kokeiden olosuhteet pyrittiin yhdenmukaistamaan sinkkitehtaan koboltinpoistovaiheessa vallitsevia olosuhteita vastaaviksi. Kokeissa käytetyillä arseeniliuosten eri epäpuhtaustasoilla ei havaittu olevan selkeää eroa liuospuhdistuskyvyssä. Koetulokset antavat viitteitä siitä, että koboltinpoistoprosessi on oletettua epäherkempi arseeniliuoksen epäpuhtauksien vaikutuksille. Kirjallisuudesta haettiin arseenitrioksidin valmistukseen ja puhdistamiseen liittyvää aineistoa. Valmistusmenetelminä tarkasteltiin valmistusta arseenimalmista ja kuparielektrolyytistä ja puhdistusmenetelminä uudelleenkiteytystä, jäädytys-sulatusprosessia ja ioninvaihtoa. Työssä puhdistettiin kuparielektrolyysin liuospuhdistuksessa syntyvää arseenitrioksidia. Puhdistuslaitteistosta tehtiin alustava prosessisuunnitelma.

Kaivosteollisuudessa syntyvän kipsin hyödyntäminen

Diplomityön tarkoituksena oli tutkia ja kehittää käyttökohde kaivosteollisuudessa syntyvälle märälle kipsisivuvirralle, joka sisältää metalliepäpuhtauksina alumiinia, rautaa ja mangaania ja jonka määrä on noin 1 000 000 t/a. Kirjallisuuden pohjalta tutkittiin aluksi mahdollisuutta hyödyntää kipsiaines asfaltti- ja sementtiteollisuuden raaka-aineena. Sementin joukkoon lisätään tavallisesti noin 5 p-% kipsiä, mutta harvinaisimpiin sementtilaatuihin sitä voidaan lisätä jopa 30 p-%. Tästä huolimatta vain pieni osa tutkimuksen kohteessa syntyvästä kipsisivuvirrasta voitaisiin hyödyntää tässä sovelluksessa. Lisäksi kipsisivuvirran sisältämät epäpuhtaudet täytyisi poistaa tai saattaa inaktiiviseen muotoon. Myöskään sen kosteuspitoisuus ei saisi olla suuri. Näin ollen tämän kipsisivuvirran hyödyntäminen asfaltti- ja sementtiteollisuuden lisäaineena ei ole mahdollista Seuraavaksi harkittiin kipsin kierrättämistä, jolloin yhtenä vaihtoehtona oli hajottaa kipsi termisesti rikkioksideiksi ja valmistaa niistä rikkihappoa. Taloudellisista syistä hajoamistuotteen on oltava rikkitrioksidia, josta voitaisiin veteen imeyttämällä valmistaa rikkihappoa. Kipsin hajottaminen termovaa´alla osoitti, että kipsi vaatii noin 1400 ºC:n lämpötilan ja haihtuvat komponentit ovat H2O, SO ja SO2, muttei SO3. Alempien oksidien muuttaminen rikkihapoksi vaatisi katalyyttisen hapetuksen, mikä olisi käytännössä liian kallista. Toisena vaihtoehtona kipsin kierrättämiseksi tutkittiin sen biologista pelkistämistä rikkivedyksi ja kalsiumhydroksidilietteeksi. Laboratoriossa Ca(OH)2-lietteestä valmistettiin hiilidioksidin avulla kalsiumkarbonaattia, jolloin päästiin 90 %:n kalsiumhydroksidin konversiossa. Lisäksi alumiinihydroksidi saatiin erotettua kipsilietteestä kokeellisesti hydrosyklonin avulla. Diplomityössä päädyttiin siihen, että sulfaatin biologinen pelkistäminen ja alumiinihydroksidin mekaaninen erotus jatkuvatoimisesti on varteenotettava vaihtoehto kipsisivuvirran hyödyntämiseksi.

Lajittumisen dynamiikka epäpuhtauksien ja kuitujen painelajittelussa

Viimevuosina kuvantamistekniikat ovat kehittyneet huomattavasti. Näiden uusien tekniikoiden avulla voidaan tarkastella erilaisia prosesseja aiempaa tarkemmin. Painelajittelun teoriat perustuvat pääasiassa makrotason mittauksien pohjalta tehtyihin matemaattisiin malleihin, ja itse lajittumistapahtumaa ei ole aiemmin päästy kovinkaan tarkasti havainnoimaan. Tämän työn tavoitteena olikin selvittää lajittumistapahtumaa uuden kuvantamistekniikan avulla. Työn kirjallisuusosassa esiteltiin lyhyesti painelajitin ja sen toiminta. Myös painelajittelun perusteoriat käytiin lyhyesti läpi. Teoriaosan pääpaino oli lajittumistapahtumassa ja siihen vaikuttavissa tekijöissä. Lisäksi teoriaosassa esiteltiin teollisen painelajittelun nykytilannetta, työtä varten tehdyn esiselvityksen pohjalta. Lajitinsimulaattorikoeajoissa selvitettiin kuitujen ja roskapartikkelien käyttäyty-mistä painelajittimessa kuvantamisen avulla. Kuvauksissa keskityttiin rakosihdin raon tapahtumiin, sekä sihtipinnan tapahtumiin. Kuvamateriaalista laskettiin kuitujen ja roskien liikenopeuksia lankasihtiprofiilin raossa, sekä sihdin pinnalla. Lisäksi tutkittiin kehänopeuden, tuotannon ja sakeuden vaikutusta liike-nopeuksiin. Kuvamateriaalista pyrittiin myös havainnoimaan mahdollista kuitujen takaisinvirtausta. Kuvantamisella saatiin uutta tietoa kuitujen ja roskapartikkelien liikkeestä painelajittimessa. Tuloksista kävi muun muassa ilmi, että roottorin elementin pienimmän välyksen kohdalla akseptoituu huomattava määrä massaa. Tämä selittyy sillä, että pienimmän välyksen kohta tuottaa huomattavan positiivisen painepulssin. Kuitujen ja roskapartikkelien nopeudet raossa noudattelivat muutenkin hyvin selkeästi elementin tuottamaa painepulssia. Lisäksi kuvamateriaalista havaittiin, että sihdin raon suulle kertyy profiilin korkuinen kuituflokki. Koko sihdin peittävää kuitumattoa ei havaittu.

Desenvolvimento de um processo de lixiviação dos concentrados de manganês em sais fundidos

The NaCl- KCl system as fused-salt solvent for leaching has shown to have some advantages over traditional solvents. In this work the solubility of copper, nickel and cobalt oxide in this system, as impurities in manganese concentrate, was studied. The euthetic mixture of NaCl - KCl at 700ºC was used at several fusion times and the dissolved metals were determined by Atomic Absorption Spectrometry. The results have shown that in these conditions only copper was solubilized.

Paperin puhtauden parantaminen lajittelun ja muiden prosessiteknisten keinojen avulla

Tämä työ suoritettiin UPM- Kymmene Oyj:n Tervasaaren tehtaan PK 5:llä. PK 5 valmistaa tarrantaustapaperia. Tämän työn tarkoituksena oli löytää eri keinoja paperin puhtauden parantamiseksi. Puhtaamman paperin valmistaminen parantaa paperikoneen kilpailukykyä kilpailijoihinsa nähden sekä vähentää asiakasvalituskustannuksia. Työn kirjallinen osa koostuu kolmesta suuremmasta kokonaisuudesta, joiden tarkoituksena on luoda teoriapohjaa kokeellisen osan suoritusta varten. Kirjallisuusosan pääpaino on kohdistettu PK 5:llä esiintyviin saostumanaiheuttajiin, kuten uuteaineisiin, ASA- liimaan ja mikrobeihin. Tarkemmassa tarkastelussa on kirjallisuusosassa myös painelajittelu ja pyörrepuhdistus. Kokeellisessa osassa suoritettiin PK 5:n prosessissa syntyvien epäpuhtauksien karakterisointi. Suurimmat saostuman aiheuttajat analyysien perusteella olivat puuperäiset uuteaineet ja ASA- liima. Epäorgaanisista aineista päällystyskomponenttina toimiva kaoliini ja sellun mukana tuleva pihkatalkki esiintyi useimpien saostumien komponentteina. Selvityksessä havaittiin, että prosessille vieraita aineita ei löydetty muista, kuin kalanteroidusta paperista analysoiduista tummista täplistä. Tummista täplistä analysoitu styreenin alkuperä voi selittyä mm. prosessiin päässeellä kumilla tai muovilla. PK 5:n prosessissa selvityksen mukaan silikonipohjainen vaahdonestoaine aiheuttaa erittäin suuria tummia saostumia, joten sen pääsy prosessiin tulee estää sellutehtaalla tarkoin. Epäpuhtauksien määrä on suurin PK 5:n prosessissa hylkylinjassa ja lyhyessä kierrossa. Hylyn painelajittelu poistaa hyvin roskia syöttömassasta. Hylyn lajittelun toisen portaan lajittimen rejektin roskapitoisuus on suhteellisen suuri. Rejektin ohjaaminen ulos prosessista vähentää roskaisuuden rikastumista prosessiin. Sakeamassalajittelun sijoittaminen PK 5:n konekyypin jälkeen vähentää roskien päätymistä paperiin. Hylyn painelajittelun ja PP- laitoksen rejektin ohjaaminen sakeamassalajittelun toiseen portaaseen vähentäisi priimakuitutappiota ja roskien määrää käytetyissä massoissa. Seisokin aikaisen putkilinjojen pesujen lopputulos parani huomattavasti BA- pesuaineen käyttöönoton jälkeen. Kyseisen pesuaine soveltuu liuottamaan putkistosta mm. PK 5:llä esiintyvät uuteaine- ja ASA- saostumat. BSA- sellun pH- säädön lopettamisella oli suuri vähentävä vaikutus tummien täplien esiintymistiheyteen. pH- säädössä BSA- tornin pohjalaimennukseen annosteltu lipeä edesauttoi tummien saostumien syntymistä saippuoiden uuteaineita.