Lannoitetehtaan typenoksidipäästöjen hallintamahdollisuudet

Työssä tarkasteltiin lannoitetehtaan typenoksidipäästöjen hallintamahdollisuuksia Kemira GrowHow Oy:n Uudenkaupungin tehtailla. Työn tavoitteena oli lannoitetehtaalta muodostuvien typen oksidien syntymekanismien etsiminen. Lisäksi työssä etsittiin sellaisia keinoja, joilla typenoksidipäästöjä voitaisiin hallita. Tutkimusosassa tehtiin mittauksia kannettavalla FT-IR kaasuanalysaattorilla teoreettisen tarkastelun tueksi sekä prosessikohtaisten päästöjen selvittämiseksi. Prosessista tehtyjen mittausten lisäksi työssä on hyödynnetty lannoitetehtaan piippuun asennettua kiinteää FT-IR analysaattoria. Prosessikohtaiset mittaukset rajattiin lannoite 2-tehtaaseen. Mittauksia suoritettiin kuudesta prosessin pisteestä. Hallintamahdollisuuksien selvittämiseksi tehtiin tutkimuksia tietyillä raaka-aineiden syötöillä. Päästöjen prosessikohtaista arvioimista varten suoritettiin myös pitot-mittauksia kaasumäärien selvittämiseksi. Mittauksissa havaittiin, että typenoksidipäästöt riippuvat valmistettavasta lajikkeesta. Suurimmaksi typenoksidipäästöjen lähteeksi osoittautuivat reaktorit, joiden osuus oli jopa 95 % typenoksidipäästöistä. Tärkein oli biotiittireaktori, jonka osuus typenoksidipäästöistä oli noin 60-90 %. Lajikkeilla, joilla ei käytetä biotiittireaktoria, osoittautui suurimmaksi typenoksidipäästöjen lähteeksi ammonointireaktorit. Hallintamahdollisuuksia pyrittiin etsimään reaktoreilta. Suurimmaksi typen oksidien hallintamahdollisuudeksi osoittautui ureafosfaatin syöttö liuotus- ja biotiittireaktoreille. Tutkimuksissa havaittiin myös laimean rikkihapon käyttämisen, väkevän sijasta, auttavan hallitsemaan typenoksidipäästöjä.

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.

Compositional influence on the electrical performance of zinc indium tin oxide transparent thin-film transistors

In this work, zinc indium tin oxide layers with different compositions are used as the active layer of thin film transistors. This multicomponent transparent conductive oxide is gaining great interest due to its reduced content of the scarce indium element. Experimental data indicate that the incorporation of zinc promotes the creation of oxygen vacancies. In thin-film transistors this effect leads to a higher threshold voltage values. The field-effect mobility is also strongly degraded, probably due to coulomb scattering by ionized defects. A post deposition annealing in air reduces the density of oxygen vacancies and improves the fieldeffect mobility by orders of magnitude. Finally, the electrical characteristics of the fabricated thin-film transistors have been analyzed to estimate the density of states in the gap of the active layers. These measurements reveal a clear peak located at 0.3 eV from the conduction band edge that could be attributed to oxygen vacancies.

MgO/Ag(001) interface structure and STM images from first principles

The interface of MgO/Ag(001) has been studied with density functional theory applied to slabs. We have found that regular MgO films show a small adhesion to the silver substrate, the binding can be increased in off-stoichiometric regimes, either by the presence of O vacancies at the oxide film or by a small excess of O atoms at the interface between the ceramic to the metal. By means of theoretical methods, the scanning tunneling microscopy signatures of these films is also analyzed in some detail. For defect free deposits containing 1 or 2 ML and at low voltages, tunnelling takes place from the surface Ag substrate, and at large positive voltages Mg atoms are imaged. If defects, oxygen vacancies, are present on the surface of the oxide they introduce much easier channels for tunnelling resulting in big protrusions and controlling the shape of the image, the extra O stored at the interface can also be detected for very thin films.

Growth and magnetic characterization of Co nanoparticles obtained by femtosecond pulsed laser deposition.

We present a detailed study on the morphology and magnetic properties of Co nanostructures deposited onto oxidized Si substrates by femtosecond pulsed laser deposition. Generally, Co disks of nanometric dimensions are obtained just above the ablation threshold, with a size distribution characterized by an increasingly larger number of disks as their size diminishes, and with a maximum disk size that depends on the laser power density. In Au/Co/Au structures, in-plane magnetic anisotropy is observed in all cases, with no indication of superparamagnetism regardless of the amount of material or the laser power density. Magnetic force microscopy observations show coexistence of single-domain and vortex states for the magnetic domain structure of the disks. Superconducting quantum interference device magnetometry and x-ray magnetic circular dichroism measurements point to saturation magnetization values lower than the bulk, probably due to partial oxidation of the Co resulting from incomplete coverage by the Au capping layer.

The Electronic Structure of Co-Sputtered Zinc Indium Tin Oxide Thin Films

Zinc indium tin oxide (ZITO) transparent conductive oxide layers were deposited via radio frequency (RF) magnetron co-sputtering at room temperature. A series of samples with gradually varying zinc content was investigated. The samples were characterized with x-ray and ultraviolet photoemission spectroscopy (XPS, UPS) to determine the electronic structure of the surface. Valence and conduction bands maxima (VBM, CBM), and work function were determined. The experiments indicate that increasing Zn content results in films with a higher defect rate at the surface leading to the formation of a degenerately doped surface layer if the Zn content surpasses 50%. Furthermore, the experiments demonstrate that ZITO is susceptible to ultraviolet light induced work function reduction, similar to what was earlier observed on ITO and TiO2 films.

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.

Germaniumin talteenotto ioninvaihtohartseilla

Työssä tutkittiin laboratorio-olosuhteissa germaniumin talteenottoa happamista hydrometallurgisista sulfaattiliuoksista käyttäen kaupallisia ioninvaihtohartseja. Germaniumin talteenottoa tutkittiin sekä tasapaino- että kolonnikokein syöttöliuoksista joiden pH oli alueella 0,8–3,0. Tutkituista hartseista parhaiten germanium voitiin erottaa käyttäen emäsmuotoista N-metyyli-D-glukamiini-tyyppistä ioninvaihtohartsia (esim. Rohm & Haasin IRA-743). Germaniumille määritettiin adsorptioisotermit tasapainokokein sekä emäs- että happomuotoisilla hartseilla. Adsorptioisotermien perusteella parhaiten germa-niumia adsorboi emäsmuotoinen IRA-743-hartsi kun liuoksen alku-pH oli tutkitun alueen korkein. Lämpötilassa 25 °C kapasiteetti oli 114 mg Ge/g. Tasapainokokein määritettiin emäsmuotoisilla hartseilla germaniumin lisäksi myös kuparia ja kobolttia sisältävillä liuoksilla Ge:n jakaantumisvakiot sekä erotustekijät Ge/Cu ja Ge/Co. Havaittiin, että IRA-743:lla alku-pH:ssa 3,0 Ge:n jakaantumisvakiot sekä erotustekijät Ge/Cu ja Ge/Co olivat selvästi suuremmat kuin muilla tutkituilla hartseilla. Arseenin, nikkelin, sinkin ja rauta(III):n adsorboitumista emäsmuotoiseen IRA-743:een tutkittiin monimetallisella liuoksella syöttöliuoksen pH:n ollessa alueella 1,4–3,6. Kokeissa havaittiin, että hartsi adsorboi hieman Ni:a ja Zn:a tasapaino-pH:n ollessa yli 5,5. Arseenia ei tutkitulla pH-alueella havaittu adsorboituvan. Lisäksi huomattiin, että rauta alkaa saostua pH:n ollessa hieman alle kolme. Kolonnikokeissa havaittiin, että emäsmuotoinen IRA-743-hartsi toimii hyvin germaniumin talteenotossa myös kolonnissa. Pelkästään germaniumia ja kobolttia sisältäneellä liuoksella hartsin dynaamiseksi kapasiteetiksi saatiin 54 mg Ge/g. Germaniumin eluointi IRA-743:sta onnistui parhaiten 0,5 M H2SO4:lla. Kolonnikokeita IRA-743:lla ajettiin myös monimetallisilla liuoksilla, mutta silloin havaittiin hartsin kapasiteetin pienenevän hartsin myrkyttymisen takia.

L-tyrosine and nitric oxide synergize to prevent cytotoxic effects of superoxide.

We found previously that the nitric oxide donor DEA/NO enhanced lipid peroxidation, DNA fragmentation, and cytotoxicity in human bronchial epithelial cells (BEAS-2B) when they were cultured in LHC-8 medium containing the superoxide-generating system hypoxanthine/xanthine oxidase (HX/XO). We have now discovered that DEA/NO's prooxidant action can be reversed by raising the L-tyrosine concentration from 30 to 400 microM. DEA/NO also protected the cells when they were cultured in Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM), whose standard concentration of L-tyrosine is 400 microM. Similar trends were seen with the colon adenoma cell line CaCo-2. Since HPLC analysis of cell-free DMEM or LHC-8 containing 400 microM L-tyrosine, DEA/NO, and HX/XO revealed no evidence of L-tyrosine nitration, our data suggest the existence of an as-yet uncharacterized mechanism by which L-tyrosine can influence the biochemical and toxicological effects of reactive nitrogen species.

Transition mutation in codon 248 of the p53 tumor suppressor gene induced by reactive oxygen species and a nitric oxide-releasing compound.

Exposing the human bronchial epithelial cell line BEAS-2B to the nitric oxide (NO) donor sodium 1-(N,N-diethylamino)diazen-1-ium-1, 2-diolate (DEA/NO) at an initial concentration of 0.6 mM while generating superoxide ion at the rate of 1 microM/min with the hypoxanthine/xanthine oxidase (HX/XO) system induced C:G-->T:A transition mutations in codon 248 of the p53 gene. This pattern of mutagenicity was not seen by 'fish-restriction fragment length polymorphism/polymerase chain reaction' (fish-RFLP/PCR) on exposure to DEA/NO alone, however, exposure to HX/XO led to various mutations, suggesting that co-generation of NO and superoxide was responsible for inducing the observed point mutation. DEA/NO potentiated the ability of HX/XO to induce lipid peroxidation as well as DNA single- and double-strand breaks under these conditions, while 0.6 mM DEA/NO in the absence of HX/XO had no significant effect on these parameters. The results show that a point mutation seen at high frequency in certain common human tumors can be induced by simultaneous exposure to reactive oxygen species and a NO source.

Nitric oxide and ethylnitrosourea: relative mutagenicity in the p53 tumor suppressor and hypoxanthine-phosphoribosyltransferase genes.

Nitric oxide (NO) is a cellular messenger which is mutagenic in bacteria and human TK6 cells and induces deamination of 5-methylcytosine (5meC) residues in vitro. The aims of this study were: (i) to investigate whether NO induces 5meC deamination in codon 248 of the p53 gene in cultured human bronchial epithelial cells (BEAS-2B); and (ii) to compare NO mutagenicity to that of ethylnitrosourea (ENU), a strong mutagen. Two approaches were used: (i) a novel genotypic assay, using RFLP/PCR technology on purified exon VII sequence of the p53 gene; and (ii) a phenotypic (HPRT) mutation assay using 6-thioguanine selection. BEAS-2B cells were either exposed to 4 mM DEA/NO (Et2N[N2O2]Na, an agent that spontaneously releases NO into the medium) or transfected with the inducible nitric oxide synthase (iNOS) gene. The genotypic mutation assay, which has a sensitivity of 1 x 10(-6), showed that 4 mM ENU induces detectable numbers of G --> A transitions in codon 248 of p53 while 5-methylcytosine deamination was not detected in either iNOS-transfected cells or cells exposed to 4 mM DEA/NO. Moreover, ENU was dose-responsively mutagenic in the phenotypic HPRT assay, reaching mutation frequencies of 24 and 96 times that of untreated control cells at ENU concentrations of 4 and 8 mM respectively; by contrast, 4 mM DEA/NO induced no detectable mutations in this assay, nor were any observed in cells transfected with murine iNOS. We conclude that if NO is at all promutagenic in these cells, it is significantly less so than the ethylating mutagen, ENU.

Ação promotora do berílio em catalisadores da síntese do estireno

The catalytic dehydrogenation of ethylbenzene in presence of steam is the main commercial route to produce styrene. The industrial catalysts are potassium- and chromia-doped hematite which show low surface areas leading to bad performance and short life. In order to develop catalysts with high areas, the effect of beryllium on the textural properties and on the catalytic performance of this iron oxide was studied. The influence of the amount of the dopant, the starting material and the calcination temperature were also studied. In sample preparations, iron and beryllium salts (nitrate or sulfate) were hydrolyzed with ammonia and then calcinated. The experiments followed a factorial design with two variables in two levels (Fe/Be= 3 and 7; calcination temperature= 500 and 700ºC). Solids without any dopant were also prepared. Samples were characterized by elemental analysis, infrared spectroscopy, surface area and porosity measurements, X-ray diffraction, DSC and TG. The catalysts were tested in a microreactor at 524ºC and 1 atm, by using a mole ratio of steam/ ethylbenzene=10. The selectivity was measured by monitoring styrene, benzene and toluene formation. It was found that the effect of beryllium on the characteristics of hematite and on its catalytic performance depends on the starting material and on the amount of dopant. Surface areas increased due to the dopant as well as the nature of the precursor; samples produced by beryllium sulfate showed higher areas. Beryllium-doped solids showed a higher catalytic activity when compared to pure hematite, but no significant influence of the anion of starting material was noted. It can be concluded that beryllium acts as both textural and structural promoter. Samples with Fe/Be= 3, heated at 500ºC, lead to the highest conversion and were the most selective. However, catalysts prepared from beryllium sulfate are the most promising to ethylbenzene dehydrogenation due to their high surface area which could lead to a longer life.

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.

Desenvolvimento e caracterização de recobrimentos de Ni-Co e de seus óxidos mistos para a produção de oxigênio por eletrólise alcalina da água

This paper describes the development and characterisation of Ni-Co coatings to be used as anodes in water electrolysis. Chemical oxidation of the surface was performed through thermal treatment at 400ºC for 10 h. The resulting surfaces were analysed by X-ray diffraction, EDX, SEM, cyclic voltammetry and constant current electrolysis. The electrochemical oxidation occurring on bare surfaces during electrolysis promotes the formation of thick oxide layers resulting in loss of activity. In oxidised surfaces the chemical Ni-Co oxide grown during the thermal treatment prevents further oxidation thus retaining their activity towards oxygen evolution. An optimum condition for the growth of mixed oxide with high activity was found for the bath containing 50 g L-1 CoSO4.

Determinação simultânea de cobalto e níquel

The simultaneous determination of cobalt and nickel is a classical analytical problem. A great number of reagents associated with several techniques of analysis have been applied to achieve this determination. In this review 117 references, which appeared between 1996-1980, are described and classified according to the technique applied.