Fiber functionalization using nanoparticles in an aerosol process

Materiaalien funktionalisointi on herättänyt suurta mielenkiintoa viimeisten vuosien aikana. Erilaiset materiaalien käsittelyt tapahtuvat usein nestefaasissa, minkä seurauksena prosessissa syntyy haitallista nestemäistä jätettä. Siirtämällä funktionalisointiprosessi nestefaasista aerosoliprosessiksi päästään eroon näistä haitallisista jätteistä. Tässä työssä kehitettiin uusi menetelmä kuitumaisen selluloosan funktionalisointiin aerosoliprosessissa. Työn lähtökohtana oli leijupetireaktori, jossa kuituja leijutetaan kaasuvirtauksen avulla, ja niiden joukkoon johdetaan nesteliekkiruiskutuksella tuotettu aerosoli. Kaasuvirtauksessa leijuvat kuidut keräävät tällöin ohi virtaavan kaasun mukana kulkeutuvat funktionaaliset nanohiukkaset pinnalleen. Tätä varten työssä suunniteltiin ja rakennettiin kartiomainen prototyyppireaktori, pieni leijupeti, jonka toiminta karakterisoitiin kattavasti. Karakterisoinnin perusteella pienellä leijupedillä kyetään saavuttamaan hieman yli 20 %:n massakeräystehokkuus tuotetulle hopea-aerosolille, kun maksimoidaan keräystehokkuus ja saavutettu kuitujen hopeapitoisuus, mutta minimoidaan käsittelyajan pituus. Kuitujen käsittelyprosessia myös mallinnettiin soveltamalla pieneen leijupetiin kahta aerosolien teoriaa: kaappaus- sekä suodatusteoriaa, joiden avulla arvioitiin eri parametrien vaikutusta keräystehokkuuteen. Kuitujen funktionalisoimiseksi niitä käsiteltiin pienen leijupedin avulla käyttäen antibakteerisia nanohiukkasmateriaaleja, joita olivat hopea, titaanidioksidi sekä sinkkioksidi. Hopeahiukkasilla käsiteltyjen kuitujen osoitettiin vastustavan Gram-positiivisten S. aureus -bakteerien kasvua ja oksidihiukkasilla käsiteltyjen kuitujen olevan fotokatalyyttisesti aktiivisia. Työssä tutkittiin myös menetelmän skaalautuvuutta rakentamalla suuri leijupeti, jonka mittasuhteet olivat kaksinkertaiset suhteessa pieneen leijupetiin. Skaalaamalla sekä rakenteeseen tehdyillä parannuksilla saatiin parannettua menetelmän hyötysuhdetta ja nopeutettua käsittelyä, jolloin vastaava lopputuote saavutetaan taloudellisemmin

Fiber functionalization using nanoparticles in an aerosol process

Materiaalien funktionalisointi on herättänyt suurta mielenkiintoa viimeisten vuosien aikana. Erilaiset materiaalien käsittelyt tapahtuvat usein nestefaasissa, minkä seurauksena prosessissa syntyy haitallista nestemäistä jätettä. Siirtämällä funktionalisointiprosessi nestefaasista aerosoliprosessiksi päästään eroon näistä haitallisista jätteistä. Tässä työssä kehitettiin uusi menetelmä kuitumaisen selluloosan funktionalisointiin aerosoliprosessissa. Työn lähtökohtana oli leijupetireaktori, jossa kuituja leijutetaan kaasuvirtauksen avulla, ja niiden joukkoon johdetaan nesteliekkiruiskutuksella tuotettu aerosoli. Kaasuvirtauksessa leijuvat kuidut keräävät tällöin ohi virtaavan kaasun mukana kulkeutuvat funktionaaliset nanohiukkaset pinnalleen. Tätä varten työssä suunniteltiin ja rakennettiin kartiomainen prototyyppireaktori, pieni leijupeti, jonka toiminta karakterisoitiin kattavasti. Karakterisoinnin perusteella pienellä leijupedillä kyetään saavuttamaan hieman yli 20 %:n massakeräystehokkuus tuotetulle hopea-aerosolille, kun maksimoidaan keräystehokkuus ja saavutettu kuitujen hopeapitoisuus, mutta minimoidaan käsittelyajan pituus. Kuitujen käsittelyprosessia myös mallinnettiin soveltamalla pieneen leijupetiin kahta aerosolien teoriaa: kaappaus- sekä suodatusteoriaa, joiden avulla arvioitiin eri parametrien vaikutusta keräystehokkuuteen. Kuitujen funktionalisoimiseksi niitä käsiteltiin pienen leijupedin avulla käyttäen antibakteerisia nanohiukkasmateriaaleja, joita olivat hopea, titaanidioksidi sekä sinkkioksidi. Hopeahiukkasilla käsiteltyjen kuitujen osoitettiin vastustavan Gram-positiivisten S. aureus -bakteerien kasvua ja oksidihiukkasilla käsiteltyjen kuitujen olevan fotokatalyyttisesti aktiivisia. Työssä tutkittiin myös menetelmän skaalautuvuutta rakentamalla suuri leijupeti, jonka mittasuhteet olivat kaksinkertaiset suhteessa pieneen leijupetiin. Skaalaamalla sekä rakenteeseen tehdyillä parannuksilla saatiin parannettua menetelmän hyötysuhdetta ja nopeutettua käsittelyä, jolloin vastaava lopputuote saavutetaan taloudellisemmin

Politikern och kapitalet : en studie av politiska karriärer efter Pierre Bourdieus teori om habitus, fält och kapital

Validerat; 20101217 (root

Fuel‐operated auxiliary heaters are a major additional source of vehicular particulate emissions in cold regions

Fuel‐operated auxiliary heaters (AHs) can be notable sources of particle emissions from vehicles. The emissions of AHs are unregulated, and the number of devices is high; therefore, they make considerable contributions to local air quality, and even the global emissions budget. Experiments for studying the emissions were performed in Finland for a total of eight selected vehicles with Original Equipment Manufacturer (OEM) AHs installed, including both diesel‐ and gasoline‐operated heaters. We present the numerical results of particle emissions and compare the particle concentrations in the AH exhaust to values found in the tailpipe exhaust of the same vehicle. Our results show that the emissions from auxiliary heaters are typically several orders of magnitude higher than of a car exhaust when idling. This raises the question of whether the use of heaters is justified based on the goal to reduce total emissions from vehicle use; furthermore, whether fuel-operated heaters should also be applied in electric vehicles for cabin heating. More research will be needed to characterize the emissions more thoroughly to understand the air quality and climate effects from AHs, and to provide further recommendations on the use of these heaters.publishedVersionPeer reviewe

Controlling the phase of iron oxide nanoparticles fabricated from iron(III) nitrate by liquid flame spray

Iron oxide nanoparticles were synthesized in a liquid flame spray process from iron(III) nitrate. The choice of chemicals and all other process parameters affects the crystallographic phase composition and the quality of the material. Adjustment of the solvent composition and the gas flow rates was used to control the phase composition of the produced particles. All samples consisted of pure maghemite (γ‐Fe2O3) or a mixture of maghemite and hematite (α‐Fe2O3). When using pure alcohols as solvents, the maghemite/hematite phase ratio could be adjusted by changing the equivalence ratio that describes the oxidation conditions in the flame zone. A large residual particle mode formed in the size range of ~20‐700 nm along with a dominant very fine particle mode (2‐8 nm). Both phases seemed to contain large particles. A partial substitution of methanol with carboxylic acids turned the hematite phase into maghemite completely, even though some of particles were possibly not fully crystallized. Residual particles were still present, but their size and number could be decreased by raising the heat of combustion of the precursor solution. 30 vol‐% substitution of methanol with 2‐ethylhexanoic acid was adequate to mostly erase the large particles.publishedVersionPeer reviewe

Experimental and numerical analysis of fine particle and soot formation in a modern 100 MW pulverized biomass heating plant

The formation of soot, organic, and inorganic aerosols has a profound effect on the environmental and technological feasibility of biomass combustion. In this work, the soot and aerosol processes are examined for a modern pulverized wood-burning 100 MWth district heating plant. Experimental data was collected from two locations inside the furnace (30% and 100% thermal loads), including measurements for fine particle (PM1) number size distribution, number concentration, and chemical composition. The experiments were complemented with Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations and Plug-Flow Reactor (PFR) modeling. The measurements and modeling are combined in a comprehensive analysis, providing fundamental understanding on the aerosol processes inside the furnace. The wood-powder combustion is efficient under both thermal loads, indicated by the low unburned carbon content in fly-ash, and the low CO, NO and soot emissions (<0.3 mg/Nm3). The fine particles consist mainly of K2SO4, and of lesser amounts of alkali salts (NaCl, KCl), and Ca and Mg compounds (oxides or sulfates). A large concentration of KOH/K2CO3 vapor may exist in the flue gas and play a significant role in the heat exchanger fouling. The applied modeling tools are shown to provide accurate estimations for the composition and formation regions of fine particles inside the industrial biomass furnaces.publishedVersionPeer reviewe