Recovery of carboxylic acids from aqueous solutions

Carboxylic acids are commonly used organic acids and have many applications in industries producing food and pharmaceutical products, surfactants and detergents. Especially formic, acetic, propionic and butyric acid are important organic chemicals. These compounds can be found in many side streams and plant effluents. Recovery costs of carboxylic acids are high when they are removed from dilute solution. Conventional processes for the recovery of carboxylic acids from aqueous solutions are classical distillation or extractive distillation, azeotropic distillation or liquid-liquid extraction. The literature part of this Master’s of Science Thesis comprises possible extractants in liquid-liquid extraction of carboxylic acids from aqueous solutions and methods for their regeneration form the extract. The experimental part of this Thesis investigates liquid-liquid extraction of carboxylic acids from aqueous solutions. The aim of this work was to find a suitable extractant for liquid-liquid extraction and suitable process conditions to recover carboxylic acids from aqueous solutions. Also, back extraction of carboxylic acids and their thermal decomposition in relation to distillation of were. Experiments showed that there is more than one possible extractant for liquid-liquid extraction of carboxylic acids. Results also showed that it is possible to separate carboxylic acids and regenerate all the used extractants by vacuum distillation at suitable temperature.

Lämmöntalteenoton tuotteistus, kannattavuus ja riskit vaneriteollisuudessa

Viilunkuivaus vaneriteollisuudessa on energiaintensiivinen prosessi, josta syntyvä hukkalämpö kannattaa ottaa talteen ja hyödyntää. Työ käsittelee erilaisten lämmöntalteenottovariaatioiden tuotteistusta ja kannattavuutta, sekä sisältää laitteiston riskianalyysin. Aiemman asiakaskohtaisen räätälöinnin sijaan, laitteiston modulaarinen tuoterakenne on otettava tuotteistuksen lähtökohdaksi. Modulaarisen tuoterakenteen ansiosta erilaisiin asiakastarpeisiin pystytään vastaamaan aiempaa tehokkaammin, kiitos erilaisten variaatioiden. Standardien ja yhtenäisten rajapintojen myötä muun muassa suunnittelua, projektinhoito ja myyntiä saadaan tehostettua. Lämmöntalteenottoratkaisuille luodaan kolme eri varustelutasoa: perus, korkea ja luksus. Näillä eri varianteilla pystytään vastamaan entistä kattavammin eri markkina-alueiden asiakastarpeisiin. Kannattavuuslaskelmat todistavat, että lämmöntalteenoton avulla saadaan merkittäviä energiasäästöjä ja eri laitteistovariaatiot maksavat itsensä erittäin nopeasti takaisin, vaikka esimerkiksi sähköenergian hinta nousisi radikaalisti. Lämmöntalteenoton voidaankin katsoa olevan aina erittäin kannattavaa. Laitteistosta on tunnistettu myös tekniset riskit, joihin on puututtava välittömästi sekä lukuisia toimenpide-ehdotuksia, joiden avulla laitteiston tuomintaa voidaan tehostaa ja muuttaa turvallisemmaksi. Riskianalyysi antaa myös suuntaviivoja tuotteistukselle sekä laitteiston huolto- ja käyttöohjeistolle.

Sellutehtaiden höyrytasojen optimaaliset paineet

Sellutehtaiden kannattavuutta pyritään lisäämään parantamalla tehtaiden energiatehokkuutta ja tehostamalla tuotantoa. Yksi keino tehtaan sähkön tuotannon lisäämiseksi on höyrytasojen paineiden alentaminen tehtaan tuotantoprosesseissa. Tällöin höyry voidaan paisuttaa turbiinissa matalampaan paineeseen. Höyryn painetasojen alentaminen kuitenkin lisää tehtaan investointikustannuksia siirtoputkistojen kokojen ja lämmönsiirtopinta-alojen kasvaessa. Tämä diplomityö on tehty Lappeenrannan teknillisessä yliopistossa osana Suomen Soodakattilayhdistyksen projektia ”Skyrec – Soodakattilan sähköenergiatehokkuuden nostaminen uudelle tasolle”. Tässä diplomityössä määritetään 600 000 tonnia sellua vuodessa tuottaville Suomeen sopiville sellutehdastyypeille taloudellisesti optimaaliset höyryn painetasot. Optimaaliset höyryn painetasot määritettiin painetasojen mukaisten energiataseiden sekä investointiarvioiden perusteella. Työn taselaskennat tehtiin Lappeenrannan teknillisen yliopiston Millflow-laskentasovelluksella. Matalapainetason mukaisia investointikustannuksia arvioitiin tehtaiden putkiston, haihduttamon ja kuivauskoneen osalta. Tulosten mukaan höyrytasojen paineet on taloudellisesti kannattavaa valita tehtaan laitteiston ja prosessien mukaan alhaisimmiksi mahdollisiksi. Lisäksi työssä tarkastellaan välipainehöyryn ja nuohoushöyryn paineiden alentamisen vaikutuksia tehtaan sähkön tuotantoon sekä joillekkin tehtaan prosesseille rakennettavan oman matala- tai välipainelinjan käytön kannattavuutta. Diplomityöhön kerättiin tietoa suomalaisilla sellutehtailla käytössä olevista höyryn paineista sekä syistä painetasojen valintaan.

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.

Viestintä ravitsemusosaamisen kehittämisessä Case:Sairaalan ateriaprosessi

Tutkielman tarkoituksena oli tutkia viestinnän merkitystä osaamisen kehittämisessä. Tavoitteena oli tutkia, miten viestintä edistää ravitsemusosaamisen kehittämistä sairaalan ateriaprosessissa. Tutkimuksessa etsittiin vastausta kysymyksiin, mitkä ovat ravitsemusosaamisen kehittämisen ja viestinnän tavoitteet, millä työyhteisöviestinnän foorumeilla uuden ravitsemushoitosuosituksen ja ravitsemushoidon strategian edellyttämiä muutoksia käsitellään ja millaisia työssä oppimisen prosesseja näillä foorumeilla on tunnistettavissa. Empirian näkökulmasta tutkimusta voidaan kuvata tapaustutkimukseksi. Tapauksena on sairaalan ateriaprosessi. Tutkimuksen valmistelevana aineistona käytettiin uutta ravitsemushoitosuositusta (Nuutinen ym. 2010), jota täydennettiin haastatteluaineistolla. Tutkimuksessa ovat edustettuina hoitotyön, ruokapalvelun ja ravitsemushoidon asiantuntemuksen näkökulmat sairaalasta sekä ammatti- ja aikuisopistosta. Tutkimusmenetelmänä käytettiin teemahaastatteluja. Haastattelut nauhoitettiin ja litteroitiin tekstimuotoon. Aineisto analysoitiin teemakortiston ja teemoittelun avulla. Tutkimuksen tulokset osoittavat, että ravitsemusosaamisen kehittämisen tavoitteena on uuden ravitsemushoitosuosituksen ja ravitsemushoidon strategian edellyttämien muutosten toteuttaminen sairaalan ravitsemushoidon prosesseissa ja tuotteissa. Ravitsemusosaamisen kehittämisen tavoitteena on tässä yhteydessä ateriaprosessin ja ruokapalvelun tuotteiden eli ruokavalioiden kehittäminen. Ravitsemushoidon kehittämisen tarkoituksena on asiakkaiden toipumisen, elämänlaadun ja hyvinvoinnin edistäminen sekä terveydenhuollon kustannusten säästäminen. Viestinnällä on tärkeä merkitys ravitsemusosaamisen kehittämisessä. Viestinnän avulla edistetään yksilöllistä ja yhteistä eli tiimioppimista vuorovaikutuksen kautta. Ruokapalvelu- ja hoitohenkilöstön sekä ravitsemushoidon asiantuntijoiden välinen vuoropuhelu nähdään tärkeänä ravitsemusosaamisen kehittämisessä. Vuoropuhelun avulla vahvistetaan ravitsemushoitoon liittyvää tietopohjaa ja yhteistä käsitteistöä. Tavoitteena on yhteisen kielen ja toimintamallin luominen ravitsemushoidon kehittämiseen. Ravitsemushoitosuosituksen ja ravitsemushoidon strategian edellyttämiä muutoksia käsitellään ulkoisissa ja sisäisissä verkostoissa esimerkiksi ravitsemus-yhdyshenkilöverkoston tapaamisissa, moniammatillisissa työryhmissä, henkilöstö- ja oppisopimuskoulutuksissa sekä työfoorumilla eli fyysisessä työtilassa ja hyödyntäen viestintäteknologiaa. Hoitotyön, ruokapalvelun ja ravitsemushoidon asiantuntijoilla/opettajilla on tärkeä rooli ravitsemusosaamisen kehittämiseen liittyvässä työssä oppimisen ohjaamisessa. Ravitsemusosaamisen kehittämisessä on tunnistettavissa sosiaalisia, reflektiivisiä, kognitiivisia ja operationaalisia työssä oppimisen prosesseja. Sosiaalisia prosesseja ovat työkokemusten vaihdanta ja reflektiivisiä niiden arviointi. Kognitiivisten prosessien tarkoitus on tiedonhankinta ja prosessointi, jolloin yhdistetään kokemustietoa sekä uutta ravitsemustieteellistä tietoa. Tavoitteena on yhteisen kielen ja toimintamallin luominen, jota kokeillaan käytännössä. Operationaalisia prosesseja ovat fyysisessä työtilassa tapahtuva kokeilemalla, tekemällä ja soveltamalla oppiminen, jolloin uutta toimintamallia esimerkiksi vajaaravitsemuksen seulontaa, ateriatilausta tai reseptiikkaa kokeillaan käytännössä. Johtopäätöksenä voidaan todeta, että sairaalassa on omaksuttu oppivan organisaation periaatteita ravitsemusosaamisen kehittämisessä. Ravitsemusosaamisen kehittäminen on yhteydessä muutokseen, strategiaan, prosessien ja tuotteiden kehittämiseen. Viestinnän avulla edistetään ravitsemushoitosuosituksen ja ravitsemushoidon strategian edellyttämien muutosten toteuttamista sairaalan ateriaprosessissa ja ruokavalioissa. Hoito- ja ruokapalveluhenkilöstön sekä ravitsemushoidon asiantuntijoiden välisen vuoropuhelun tavoitteena on yhteisen kielen ja toimintamallin luominen ravitsemushoidon kehittämiseen. Tutkimus palvelee ravitsemusosaamisen kehittämistä sairaalan ateriaprosessissa. Tutkimuksen tuloksia on mahdollista käyttää vertailuoppimismateriaalina terveydenhuollon organisaatioissa ja verkostoissa.

Native species indicated for degraded area recovery in Western Paraná, Brazil

Colonization in the State of Paraná has culminated in the devastation of large forest areas in the entire State. Degraded area recovery programs have emphasized the utilization of native species, but often the species indicated for local reforestation areas are unknown, as those areas are little known floristically. This study aimed to survey native species indicated for reforestation of areas in the Western region of the State of Paraná, classify those species as pioneer, secondary, or climactic, and indicate places of occurrence of matrices where seeds of those species could be collected. Bibliographic surveys in the specialized literature and research in the Herbarium Museu Botânico Municipal de Curitiba (MBM) and Herbarium of Universidade Estadual do Oeste do Paraná (UNOP) were conducted to identify potential species for degraded area recovery in the study of Western region of Paraná. In all, 115 species were selected, of which 22 are pioneer, 73 are secondary, and 20 are climactic. The bibliographic surveys suggests that pioneer species are the most indicated for the initial processes in the degraded areas recovery, while secondary and climactic species play a major role in area enrichment.

Kaukolämpöverkon paluuveden hyödyntäminen lämmityksessä

Tässä diplomityössä on määritetty paluuvesilämmityksen mahdollisuudet Savon Voima Oyj:n kaukolämpöpaikkakunnilla. Työssä tarkasteltiin paluuvesilämmityksen tuoman paremman kaukolämpöveden jäähtymän vaikutuksia kaukolämpöverkkoon ja energiantuotantoon sekä laskettiin esimerkkipaikkakunnilla kaukolämmön paluuveden lämpötilan alentumisen tuomat rahalliset hyödyt. Lisäksi tarkasteltiin paluuvesilämmityksen taloudellisuutta esimerkkipaikkakunnilla. Laskennassa saatiin paluuvesilämmityksen tuomaksi jäähtymähyödyksi pumppauskustannuksissa 0,7 – 0,8 €/MWh ja lämpöhäviöissä 1,5 – 2,9 €/MWh. Iisalmessa sähköntuotannon lisääntymisestä saadaan hyötyä 0,7 €/MWh. Suurin hyöty saadaan Pielaveden ja Suonenjoen biolämpökeskusten lämmöntalteenotolla varustetuista savukaasupesureista. Pielavedellä tämä hyöty on 6,4 €/MWh ja Suonenjoella 6,1 €/MWh. Paluuvesilämmityksen kannattavuus asuinkiinteistöissä vaatii lämmöntuotannon yhteydessä olevan savukaasupesurin tuoman rahallisen hyödyn. Esimerkiksi Iisalmessa asiakkaalle myönnettävissä oleva jäähtymähyvitys paluuvesilämmöstä ei riitä kattamaan paluuvesilämmityksen suurempia investointikuluja. Myös pesuripaikkakunnilla kannattavuus vaatii suuren vuosittaisen lämmönkäytön. Tavoiteltaessa 8 vuoden korollista takaisinmaksuaikaa vaatii kannattavuus kohteelta Pielavedellä 250 MWh:n ja Suonejoella 300 MWh:n vuosittaisen lämmönkäytön. Myös asiakkaan sijainnin sopivuus kaukolämpöverkossa paluuvesilämmitykseen täytyy tarkastella tapauskohtaisesti. Paluuvesilämmitys ei tule työn tulosten perusteella tulevaisuudessa yleisesti käyttöön, mutta yksittäisiä asiakkaita siihen voidaan liittää.

Measuring Cost of Poor Quality in Industrial Electronics

Quality is not only free but it can be a profit maker. Every dollar that is not spent on doing things wrong becomes a dollar right on the bottom line. The main objective of this thesis is to give an answer on how cost of poor quality can be measured theoretically correctly. Different calculation methods for cost of poor quality are presented and discussed in order to give comprehensive picture about measurement process. The second objective is to utilize the knowledge from the literature review and to apply it when creating a method for measuring cost of poor quality in supplier performance rating. Literature review indicates that P-A-F model together with ABC methodology provides a mean for quality cost calculations. These models give an answer what should be measured and how this measurement should be carried out. However, when product or service quality costs are incurred when quality character derivates from target value, then QLF seems to be most appropriate methodology for quality cost calculation. These methodologies were applied when creating a quality cost calculation method for supplier performance ratings.