Trasporti e sviluppo territoriale negli spazi intermedi : l'esempio della regione transfrontaliera Insubrica

Avec cette thèse de doctorat nous proposons une réflexion transversale concernant les relations entre infrastructures de transport et développement territorial dans des espaces dits « intermédiaires ». Le concept d'espace intermédiaire, relativement nouveau en géographie, est conçu en fonction d'une double approche : celle des infrastructures où les espaces intermédiaires constituent des zones de transit obligées entre des pôles urbains hiérarchiquement supérieurs (par rapport une échelle horizontale) et celle des frontières où les espaces intermédiaires constituent des territoires de coopération entre différents niveaux politico-institutionnels (par rapport à une échelle verticale). Cette problématique de recherche est traitée aussi bien du point de vue théorique qu'avec des études de cas portant sur les effets des nouvelles infrastructures de transports dans la région transfrontalière insubrique (entre le Canton du Tessin et la Lombardie). L'objectif visé est de défendre un scénario d'organisation spatiale polycentrique à plusieurs niveaux comme solution pour le développement durable et cohérent de ces espaces intermédiaires. Ainsi, pour le « niveau macro », nous proposons une analyse des changements d'accessibilité spatiale et des potentiels de développement territorial pour les agglomérations concernées par la mise en service du nouveau tunnel ferroviaire de base du Monte Ceneri (TBC) et de la nouvelle ligne Lugano/Como-Mendrisio-Varese-Malpensa (FMV) à l'horizon 2020. Pour le « niveau meso », nous analysons les effets de la nouvelle ligne FMV en termes de potentiel de densification polycentrique autours des gares ferroviaires. Pour le « niveau micro », nous proposons une analyse sur les comportements de mobilité ainsi que des améliorations ciblées du système de transport pour la ville de Mendrisio visant à promouvoir le développement polycentrique de cette commune. De plus, un système d'analyse permettant de mettre en lien les divers facteurs explicatifs dans l'analyse des relations entre les nouvelles infrastructures de transport et les effets sur la mobilité et le développement territorial est également élaboré et testé dans notre recherche. -- With this Ph.D. thesis we investigate the relationship between transport infrastructures and territory development inside the so called "in-between spaces". The idea of "in-between space", relatively novel in geography, is the formal outcome of a double approach: the one of the infrastructures, saying that these spaces can be described as areas of constrained transit between urban centres of superior hierarchical level (on a horizontal scale), and the one of the borders, stating that in-between spaces are areas of cooperation between various political-institutional levels. The above mentioned research issues are deepened both at theoretical and empirical level, being the latter based on field studies of the cross-boundary Western-Lombard area (between the Swiss canton of Ticino and the Italian region of Lombardy). This research pursues the goal of defending the argument that a multi-level polycentric spatial scenario can be a possible solution fora sustainable development of the above described in- between areas. From a "macro" perspective, what we submit here is an analysis on the expected changes in spatial accessibility and on the potential territorial development for the built-up areas influenced by the construction of the new train tunnel of the Monte Ceneri (TBC) and of the new railway line Lugano/Como-Mendrisio-Varese-Malpensa (FMV). At a "meso" level we analyse the effects exerted by the new FMV line taking into account the potential densification of the areas surrounding the railway stations. Finally, at a "micro" level, we analyse the mobility behaviours in the town of Mendrisio and we propose some possible improvements to the local public transport system, with the scope to promote a polycentric development of this municipality. Moreover, we developed and tested an analytic system able to define the existing links between the various explaining factors characterizing the relationship between new transport infrastructures and effects on mobility. -- With this Ph.D. thesis we investigate the relationship between transport infrastructures and territory development inside the so called "in-between spaces". The idea of "in-between space", relatively novel in geography, is the formal outcome of a double approach: the one of the infrastructures, saying that these spaces can be described as areas of constrained transit between urban centres of superior hierarchical level (on a horizontal scale), and the one of the borders, stating that in-between spaces are areas of cooperation between various political-institutional levels. The above mentioned research issues are deepened both at theoretical and empirical level, being the latter based on field studies of the cross-boundary Western-Lombard area (between the Swiss canton of Ticino and the Italian region of Lombardy). This research pursues the goal of defending the argument that a multi-level polycentric spatial scenario can be a possible solution for a sustainable development of the above described in- between areas. From a "macro" perspective, what we submit here is an analysis on the expected changes in spatial accessibility and on the potential territorial development for the built-up areas influenced by the construction of the new train tunnel of the Monte Ceneri (TBC) and of the new railway line Lugano/Como-Mendrisio-Varese-Malpensa (FMV). At a "meso" level we analyse the effects exerted by the new FMV line taking into account the potential densification of the areas surrounding the railway stations. Finally, at a "micro" level, we analyse the mobility behaviours in the town of Mendrisio and we propose some possible improvements to the local public transport system, with the scope to promote a polycentric development of this municipality. Moreover, we developed and tested an analytic system able to define the existing links between the various explaining factors characterizing the relationship between new transport infrastructures and effects on mobility.

Väylävirastojen hankkeen ja hankesalkun hallintaprosessien sovittaminen toiminnanohjausjärjestelmään

Tiehallinto ja Ratahallintokeskus (väylävirastot) ovat hankkineet yhteisen toiminnanohjausjärjestelmän. Työn tavoitteena on kuvata väylävirastojen hankkeen ja hankesalkun hallintaprosessit ja selvittää, onko väylävirastoille löydettävissä Sampo-järjestelmään yhtenäiset toimintamallit prosesseille, sekä määrittää virastoille yhteinen sanasto. Lisäksi työn tavoitteena on tutkia, millaisia menetelmiä ja malleja on olemassa toiminnanohjausjärjestelmän käyttöönottoprojektin läpiviemiseksi. Teoriaosuudessa tarkastellaan toiminnanohjausjärjestelmiä ja niiden käyttöönottoprosessimalleja sekä prosesseja ja niiden kuvaamista. Empiriaosuuden alussa tarkastellaan toteutus- ja käyttöönottoprojektin etenemistä teoriassa esitetyn mallin mukaisesti. Työssä kuvataan hankkeen ja hankesalkun hallintaprosessien nykytila, tavoitetila sekä järjestelmään sovittaminen. Väylävirastot löysivät yhtenäisen tavoitetilan. Prosessien sovittaminen järjestelmään on vielä kesken. Kesällä 2008 näytti siltä, että väylävirastojen yhtenäiset tavoitetilan prosessit saadaan sovitettua pienillä muutoksilla järjestelmään. Järjestelmä tuo toimintaan paljon muutoksia ja vaikutuksia. Kevään aikana yhtenäisen sanaston tärkeys korostui.

Raideliikenteen opastimien valoyksiköiden koteloiden tuotekehitys

Nykyisin raideliikenteen käytössä olevan opastinjärjestelmän mukaiset opastimet ovat kunnossapidollisesti erittäin haastavia. Niiden korkeus aiheuttaa kunnossapitohenkilöstölle työturvallisuusriskin ja monimutkaiset opastinulokkeet ja - portaalit ovat kalliita rakentaa. Nykyisin käytössä oleva opastinjärjestelmä onkin tarkoitus korvata Opastinjärjestelmä 2010 -nimisellä järjestelmällä, jonka kehitystyö on aloitettu Ratahallintokeskuksessa vuonna 2006. Tämä diplomityö on osa kyseistä kehitystyötä. Työn tarkoituksena on raideliikenteen käyttöön tulevien Opastinjärjestelmä 2010:n mukaisten opastimien valoyksiköiden koteloiden rakenteen suunnittelu ja materiaalinvalinta. Suunnittelutyöhön sisältyvät myös valoyksiköiden häikäisysuojien suunnittelu, sekä opastimien koteloiden liittäminen opastimien jalkoihin. Uusille opastimille suunnitellaan myös putkipaaluperustus. Opastinjärjestelmä 2010:n mukaisten opastimien myötä opastinten sijoittelua voidaan parantaa, ja niiden kunnossapito helpottuu. Uuden järjestelmän opastimien kotelot tarjoavat opastimien valoyksiköille entistä avointa levyrakennetta paremman ilkivaltasuojan. Uusissa opastimissa otetaan käyttöön LED-valoyksiköt, joka vähentää kunnossapitokustannuksia lamppujen vaihtotarpeen pienentyessä.

Role of PheE15 gate in ligand entry and nitric oxide detoxification function of Mycobacterium tuberculosis truncated hemoglobin N

The truncated hemoglobin N, HbN, of Mycobacterium tuberculosis is endowed with a potent nitric oxide dioxygenase (NOD) activity that allows it to relieve nitrosative stress and enhance in vivo survival of its host. Despite its small size, the protein matrix of HbN hosts a two-branched tunnel, consisting of orthogonal short and long channels, that connects the heme active site to the protein surface. A novel dual-path mechanism has been suggested to drive migration of O(2) and NO to the distal heme cavity. While oxygen migrates mainly by the short path, a ligand-induced conformational change regulates opening of the long tunnel branch for NO, via a phenylalanine (PheE15) residue that acts as a gate. Site-directed mutagenesis and molecular simulations have been used to examine the gating role played by PheE15 in modulating the NOD function of HbN. Mutants carrying replacement of PheE15 with alanine, isoleucine, tyrosine and tryptophan have similar O(2)/CO association kinetics, but display significant reduction in their NOD function. Molecular simulations substantiated that mutation at the PheE15 gate confers significant changes in the long tunnel, and therefore may affect the migration of ligands. These results support the pivotal role of PheE15 gate in modulating the diffusion of NO via the long tunnel branch in the oxygenated protein, and hence the NOD function of HbN.

Research of wood fuel market in Ukraine and the Republic of Belarus

The goal of the present work was to describe the wood fuel market of Ukraine and the Republic of Belarus, to estimate wood fuel potential and to research opportunities of wood fuel trading. Nowadays the wood waste, wood residues and by-products are becoming more and more potential raw materials for energy production. Against the background of unstable prices of traditional energy sources and environmental degradation, European States are planning to get 12% of energy from alternative sources already in 2010. Wastes of wood-working and agricultural productions are such sources. At present time the most popular wood biofuels are wood pellets, briquettes, wood chips and logs. Ukraine and the Republic of Belarus have a rather big potential of wood fuel resources. But wood fuels markets of these countries are on the entry level and quite disorganized. There is almost no domestic usage of wood biofuel. All produced pellets, briquettes as well as wood chips and logs go to the export, but the volumes are not high at present time. Ukraine and the Republic of Belarus have a very suitable geographical location. The most promising directions of wood fuel trading are developed wood fuel markets of Northern countries, Austria, Germany as well as actively developing markets of Poland and Hungary. At the long distance truck and sea transportation are the most appropriate. At a short distance cheap transportation by rail is more suitable. Thereby export is a potential opportunity for development of wood fuel production and in the future for usage in the researched countries.

The governmental organization's role in railway freight market's liberalization -building knowledge through Swedish and Polish operators' experiences

Globalization has increased transport aggregates’ demand. Whilst transport volumes increase, ecological values’im portance has sharpened: carbon footprint has become a measure known world widely. European Union together with other communities emphasizes friendliness to the environment: same trend has extended to transports. As a potential substitute for road transport is noted railway transport, which decreases the congestions and lowers the emission levels. Railway freight market was liberalized in the European Union 2007, which enabled new operators to enter the markets. This research had two main objectives. Firstly, it examined the main market entry strategies utilized and the barriers to entry confronted by the operators who entered the markets after the liberalization. Secondly, the aim was to find ways the governmental organization could enhance its service towards potential railway freight operators. Research is a qualitative case study, utilizing descriptive analytical research method with a normative shade. Empirical data was gathered by interviewing Swedish and Polish railway freight operators by using a semi-structured theme-interview. This research provided novel information by using first-hand data; topic has been researched previously by utilizing second-hand data and literature analyses. Based on this research, rolling stock acquisition, needed investments and bureaucracy generate the main barriers to entry. The research results show that the mostly utilized market entry strategies are start-up and vertical integration. The governmental organization could enhance the market entry process by organizing courses, paying extra attention on flexibility, internal know-how and educating the staff.

Paineviemärissä muodostuvan rikkivedyn vähentäminen kemikaloimalla

Anaerobisissa olosuhteissa muodostuva rikkivetykaasu on tyypillinen ongelma etenkin pitkillä paineviemäriosuuksilla. Sille ominainen epämiellyttävä haju aiheuttaa jätevedenkäsittelyverkostoissa ja viemärilinjojen lähialueilla merkittäviä hajuongelmia. Lisäksi rikkivedyn hapettuessa rikkihapoksi viemäri joutuu alttiiksi korroosiolle. Helsingin Etelä rannassa sijaitsevaan Munkkisaareen päätyy 4,4 km pitkä paineviemäri. Viemärin tuuletusputken kautta leviävä rikkivety on aiheuttanut hajuongelmia alueella. Korkeimmat mitatut rikkivetypitoisuudet tuuletusputken läheisyydessä olivat jopa 300 ppm. Tutkimuksessa tehtiin koeajoja erilaisilla hajunpoistokemikaaleilla rikkivetyongelman ratkaisemiseksi. Viemäriin annosteltiin sen alkupäässä jatkuvatoimisesti ferrosulfaattia ja ferrinitraattisulfaattia, sekä shokki-käsittelyllä natriumhydroksidia (lipeää). Munkkisaaressa mitatut rikkivetypitoisuudet osoittivat käytettyjen kemikaalien tehokkuuden rikkivedyn poistossa. Rikkivedyn saostamiseen tarkoitetut rautasuolat (ferrosulfaatti ja ferrinitraattisulfaatti) vähensivät 100 - 150 g annoksilla rikkivetyä yli 90 prosenttia. Natriumhydroksin annoksella 3600 g/m³ viemärin mikrobiologinen toiminta voitiin estää keskimäärin kymmeneksi päiväksi, mutta tehokas rikkivedyn muodostumisen esto vaatisi käsittelyn uusimisen noin 5 päivän välein. Normaaleissa viemärin olosuhteissa rikkivetyä muodostui vuorokauden aikana yhtä neliömetriä kohden noin 10 g. Kemikaalikäsittelyjen avulla muodostuminen aleni parhaimmillaan kymmenesosaan alkuperäisestä. Tulosten perusteella kemikaalien käytöllä viemärissä voisi välttyä kalliilta saneeraukselta Munkkisaaressa sekä muissa korroosiolle alttiiksi joutuvissa viemäreissä. Kemikalointikustannukset rautasuoloilla olivat noin 11 000 - 34 000 € ja lipeällä noin 7 000 € vuodessa.

Amostragem do material particulado e fração orgânica volátil das emissões em motor ciclo diesel sem a utilização de túnel de diluição

Using a sampling method of particulate matter (PM) without the use of a dilution tunnel allows for evaluations of the volatile hydrocarbons (HC) in the emissions of diesel cycle engines. The procedure in this work applied a heated filter with temperature controlled. The volatile compounds are condensed at low temperature, allowing for evaluation of the HC by thermal desorption of the PM and for analysis of the condensed compounds of the exhaust gases.

Rautateiden henkilöliikenteen kehitys Baltian maissa

Työn tavoitteena oli selvittää, millaisia muutoksia Viron, Latvian ja Liettuan rautateiden henkilöliikenteessä on tapahtunut neuvostoajan lopun ja tämän päivän välillä. Tarkastelupisteiksi valittiin vuodet 1991, 1997, 2002 ja 2009. Tutkimuksen tavoitteena oli myös selvittää muutoksiin vaikuttaneita taustatekijöitä, kuvata nykytilannetta ja tarkastella tulevaisuuden vaihtoehtoisia kehityspolkuja. Tutkimuksen tulosten perusteella rautateiden henkilöliikenteen määrä on supistunut noin puoleen kaikissa kolmessa maassa tarkasteltuna junakilometrien viikoittaisella määrällä. Matkustajamäärät ovat laskeneet kaikissa kolmessa maassa selvästi tarkastelujakson aikana. Syitä rautateiden henkilöliikenteen supistumiseen ovat olleet mm. kireä kilpailu linja-autoliikenteen kanssa ja lisääntynyt henkilöautojen käyttö. 1990-luvun taloudellisesti vaikeina vuosina rautateillä ei ollut mahdollisuuksia uusia kalustoaan. Kansainvälinen talouskriisi ja sen myötä heikentynyt taloudellinen tilanne kaikissa kolmessa maassa muodostaa uuden uhan rautateiden henkilöliikenteelle. Korkeat rataverkon käyttömaksut toimivat tehokkaana esteenä henkilöliikenteen kehittämiselle.

Junan audiovahvistimen laitesuunnittelu

Joukkoliikenteen merkitys suurten ihmismäärien liikuttamisessa on kasvanut. Kaupunkikeskustat ovat monin paikoin ruuhkautuneet ja joukkoliikenteestä pyritään tekemään mahdollisimman houkuttelevaa ruuhkien helpottamiseksi. Yksi keino houkutella ihmisiä joukkoliikennevälineiden käyttäjiksi on parantaa matkustajille tarjottavan informaation määrää ja laatua. Matkustajainformaatiojärjestelmä on monipuolinen kokonaisuus, jolla joukkoliikenteen käyttäjälle tarjotaan muun muassa opastusta, aikataulutietoa ja häiriötietoa. Informaatio voi olla staattista kuten painetut aikataulut ja kiinteät opasteet tai dynaamista kuten reaaliaikaiset näytöt ja kuulutukset. Informaatiota voidaan tarjota matkustajan käyttöön niin kotona ja liikenneasemilla kuin liikkuvassa kalustossakin. Matkustajainformaatiojärjestelmiä on käytössä erilaisissa joukkoliikennevälineissä, joista tässä diplomityössä syvennytään raideliikenteeseen. Työssä suunnitellaan ja toteutetaan raideliikenteen vaatimukset täyttävä IP-pohjainen audiovahvistin. Valmis vahvistin liittyy Ethernet-verkon välityksellä raideliikenteen matkustajainformaatio-järjestelmään. Laite toimii kuulutus- ja puhelinjärjestelmän keskusyksikkönä. Työn tuloksena saatiin toimiva ja sarjatuotantokelpoinen audiovahvistin. Laitteen tyyppitestit ovat tätä työtä palautettaessa vielä kesken, mutta tähän mennessä testit ovat menneet hyvin ja laite on toiminut hyvin myös osana järjestelmää.

Financial and Environmental Impacts of a Dry Port to Facilitate Competitiveness of Two Major Transit Seaports of Finland

Environmental problems and issues have received more and more attention during the last decades. Reasons for this are different increased external costs such as congestion, CO2 emission, noise and accident costs. Transportation sector is the only sector with increasing external costs. The EU will increase its attention in decreasing the external costs of transport. Aim of this research was to find out if a dry port solution could decrease costs of transport, especially external costs. Dry port concept is an intermodal transport system, where inland transport between port and dry port is performed by rail transport instead of traditional road transport. In addition, dry ports offer similar services as ports. Research is conducted by performing a literature review about dry port concept and costs of transport, especially external costs of transport. Financial and environmental impacts of the dry port concept are studied by comparing costs of road and rail transport by cost accounting and with a simulation model. Location of dry port is researched with gravitational models. Results of the literature review are that rail transport is environmentally friendlier mode of transport than road transport. Cost model and simulation model show that if only costs of freight movement are considered, rail transport is more inexpensive transport mode than road transport in terms of internal and external costs. Because of that dry port concept could decrease costs of transport, especially external costs. Results of gravitational models are that city of Kouvola is in a good position to be a dry port. Russian transit traffic through Finland improves location of Kouvola to be a dry port.

Painelaitteen hitsauksen kehittäminen

Työ tehtiin Steris Finn Aqualle, joka oli ottanut tuotantoon uuden autoklaavimallin kevään 2007 aikana. Työn tavoitteena oli kehittää painelaitteen hitsausta vertailemalla kevytmekanisointi, mekanisointi ja robotisointiratkaisuja ja hankkia riittävät tiedot mahdollisen investointipaatoksen tueksi. Tarkastellut kevytmekanisointilaitteet koostuivat kuljetinkiskosta, kuljettimesta ja mahdollisesta railonseurantalaitteesta. Tarkasteltu mekanisointijärjestelmä oli asiakaskohtaisesti räätälöitävä kokonaisuus. Tarkasteltuun hitsausrobottijärjestelmään kuului kappaleenkäsittelylaite sekä etäohjelmointiohjelmisto. Työn teoriaosassa käsiteltiin painelaitelainsäädännön vaikutuksia tuotantoon, ruostumattoman ja haponkestävän teräksen ominaisuuksia hitsauksen kannalta, tuotannossa käytettäviä hitsausprosesseja, hitsauksen mekanisointia ja automatisointia sekä railonseurantaa. Työn käytännön osuudessa käytiin läpi painelaitevalmistuksen nykytila. Painelaitevalmistus jaettiin eri työvaiheisiin ja työvaiheet analysoitiin, millä varmistettiin, että kehitysresurssit suunnataan oikeisiin kohteisiin. Kehitysehdotuksena esitettiin joko railonseurannalla varustetun kevytmekanisointilaitteiston tai etäohjelmoitavan hitsausrobottijärjestelmän hankintaa. Kevytmekanisoinnilla on mahdollista saavuttaa samat edut kuin kalliimmillakin mekanisointilaitteilla ja kevytmekanisoinnin etuna on käyttöönoton helppous ja laitteiston edullisuus. Hitsausrobotin hankintaan liittyy epävarmuustekijöitä, joiden tarkempi selvittäminen on tarpeen, ennen hitsausrobotin hankintapaatosta. Suuremmilla tuotantomäärillä hitsausrobottisolu olisi ollut selkeästi parempi ratkaisu.

Seisontamaksuprosessin kehittäminen rautatielogistiikassa

Tämän diplomityön tavoitteena oli kehittää seisontamaksuprosessia löytämällä keinot tehostaa informaation kulkua prosessin eri osapuolten välillä, parantaa prosessin läpimenoaikaa, yhtenäistää toimintakäytäntöjä, sekä vähentää virheellisten seisontamaksulaskujen lähettämistä asiakkaille. Tietoa kerättiin haastatteluin, sähköpostikeskusteluja tutkimalla, sekä analysoimalla numeerista aineistoa seisontamaksuista. Työn teoriaosassa käsiteltiin prosesseja ja niiden kehittämistä yleisesti, muutoksen hallintaa, sekä prosessien kehittämisessä apuna toimivia valmiita kehittämismalleja. Työn empiirisessä osassa kuvattiin seisontamaksuprosessi ja löydettiin siitä suurimmat ongelmakohdat. Tiedonkulku prosessin eri osapuolten välillä osoittautui suurimmaksi ongelmien aiheuttajaksi. Ongelmiin kehitettiin ratkaisut, joiden pohjalta luotiin optimaalinen toimintamalli seisontamaksuprosessista. Lisäksi prosessin tulevan toiminnan seuraamiseksi ehdotettiin erilaisia mittareita. Kehitettyjen ratkaisujen katsottiin täyttäneen kaikki yrityksen asettamat tavoitteet, mutta ratkaisujen tarkemmat vaikutukset prosessin toimintaan näkyvät kuitenkin vasta niiden käyttöönoton jälkeen.

Recovery and refining of manganese as by-product from hydrometallurgical processes

The consumption of manganese is increasing, but huge amounts of manganese still end up in waste in hydrometallurgical processes. The recovery of manganese from multi-metal solutions at low concentrations may not be economical. In addition, poor iron control typically prevents the production of high purity manganese. Separation of iron from manganese can be done with chemical precipitation or solvent extraction methods. Combined carbonate precipitation with air oxidation is a feasible method to separate iron and manganese due to the fast kinetics, good controllability and economical reagents. In addition the leaching of manganese carbonate is easier and less acid consuming than that of hydroxide or sulfide precipitates. Selective iron removal with great efficiency from MnSO4 solution is achieved by combined oxygen or air oxidation and CaCO3 precipitation at pH > 5.8 and at a redox potential of > 200 mV. In order to avoid gypsum formation, soda ash should be used instead of limestone. In such case, however, extra attention needs to be paid on the reagents mole ratios in order to avoid manganese coprecipitation. After iron removal, pure MnSO4 solution was obtained by solvent extraction using organophosphorus reagents, di-(2-ethylhexyl)phosphoric acid (D2EHPA) and bis(2,4,4- trimethylpentyl)phosphinic acid (CYANEX 272). The Mn/Ca and Mn/Mg selectivities can be increased by decreasing the temperature from the commonly used temperatures (40 –60oC) to 5oC. The extraction order of D2EHPA (Ca before Mn) at low temperature remains unchanged but the lowering of temperature causes an increase in viscosity and slower phase separation. Of these regents, CYANEX 272 is selective for Mn over Ca and, therefore, it would be the better choice if there is Ca present in solution. A three-stage Mn extraction followed by a two-stage scrubbing and two-stage sulfuric acid stripping is an effective method of producing a very pure MnSO4 intermediate solution for further processing. From the intermediate MnSO4 some special Mn- products for ion exchange applications were synthesized and studied. Three types of octahedrally coordinated manganese oxide materials as an alternative final product for manganese were chosen for synthesis: layer structured Nabirnessite, tunnel structured Mg-todorokite and K-kryptomelane. As an alternative source of pure MnSO4 intermediate, kryptomelane was synthesized by using a synthetic hydrometallurgical tailings. The results show that the studied OMS materials adsorb selectively Cu, Ni, Cd and K in the presence of Ca and Mg. It was also found that the exchange rates were reasonably high due to the small particle dimensions. Materials are stable in the studied conditions and their maximum Cu uptake capacity was 1.3 mmol/g. Competitive uptake of metals and acid was studied using equilibrium, batch kinetic and fixed-bed measurements. The experimental data was correlated with a dynamic model, which also accounts for the dissolution of the framework manganese. Manganese oxide micro-crystals were also bound onto silica to prepare a composite material having a particle size large enough to be used in column separation experiments. The MnOx/SiO2 ratio was found to affect significantly the properties of the composite. The higher the ratio, the lower is the specific surface area, the pore volume and the pore size. On the other hand, higher amount of silica binder gives composites better mechanical properties. Birnesite and todorokite can be aggregated successfully with colloidal silica at pH 4 and with MnO2/SiO2 weight ratio of 0.7. The best gelation and drying temperature was 110oC and sufficiently strong composites were obtained by additional heat-treatment at 250oC for 2 h. The results show that silica–supported MnO2 materials can be utilized to separate copper from nickel and cadmium. The behavior of the composites can be explained reasonably well with the presented model and the parameters estimated from the data of the unsupported oxides. The metal uptake capacities of the prepared materials were quite small. For example, the final copper loading was 0.14 mmol/gMnO2. According to the results the special MnO2 materials are potential for a specific environmental application to uptake harmful metal ions.

Modeling and Analysis of Noise and Interconnects for On-Chip Communication Link Design

This thesis considers modeling and analysis of noise and interconnects in onchip communication. Besides transistor count and speed, the capabilities of a modern design are often limited by on-chip communication links. These links typically consist of multiple interconnects that run parallel to each other for long distances between functional or memory blocks. Due to the scaling of technology, the interconnects have considerable electrical parasitics that affect their performance, power dissipation and signal integrity. Furthermore, because of electromagnetic coupling, the interconnects in the link need to be considered as an interacting group instead of as isolated signal paths. There is a need for accurate and computationally effective models in the early stages of the chip design process to assess or optimize issues affecting these interconnects. For this purpose, a set of analytical models is developed for on-chip data links in this thesis. First, a model is proposed for modeling crosstalk and intersymbol interference. The model takes into account the effects of inductance, initial states and bit sequences. Intersymbol interference is shown to affect crosstalk voltage and propagation delay depending on bus throughput and the amount of inductance. Next, a model is proposed for the switching current of a coupled bus. The model is combined with an existing model to evaluate power supply noise. The model is then applied to reduce both functional crosstalk and power supply noise caused by a bus as a trade-off with time. The proposed reduction method is shown to be effective in reducing long-range crosstalk noise. The effects of process variation on encoded signaling are then modeled. In encoded signaling, the input signals to a bus are encoded using additional signaling circuitry. The proposed model includes variation in both the signaling circuitry and in the wires to calculate the total delay variation of a bus. The model is applied to study level-encoded dual-rail and 1-of-4 signaling. In addition to regular voltage-mode and encoded voltage-mode signaling, current-mode signaling is a promising technique for global communication. A model for energy dissipation in RLC current-mode signaling is proposed in the thesis. The energy is derived separately for the driver, wire and receiver termination.