Massan sakeuden määritys

Sakeuden laboratoriomääritys(Knowpap)

Standardit

• TAPPI T 221 om-85 Massan tuhka
• TAPPI T 240 om-88 Massalietteen sakeus

• SCAN-C17:64 Massalietteen kuiva-aine
• SCAN-M1:64 Massalietteen kuiva-aine
• SCAN-C6:62 Massan tuhka

Kuva 1. Massan sakeuden työvaiheet (Knowpulp)

(A. Näytteenotto)HUOM! ota näyte joko opettajan antamasta massasta tai itse keittämästänne massasta.

Ota näyte riittävän pitkältä matkalta: joko ajallisesti pitkä, esim. 5...10 sekuntia, jolloin tulee paljon näytettä ( 10...20 litraa) tai useampia pieniä, esim. 5...10 kpl noin 0,2...0,3 litraa kokoisia eriä.

Ennen näytteen laskua näyteastiaan anna sen virrata ohi muutaman sekunnin ajan. Otto tapahtuu parhaiten siten, että astiaa viedään 5...10 kertaa näytevirran läpi (noin 0,2...0,3 litraa kerralla) välillä tyhjentäen isompaan astiaan. Näytteenoton aikana näyte ei saa roiskua yli astian, koska silloin tapahtuu lajittumista, jolloin näyte ei ole edustava.

Näytteenoton aikana lähettimen ulostulon tulisi olla riittävällä tarkkuudella vakio.

B. Esikäsittely

Koska näyte-erä, joka viedään läpi laboratoriokäsittelyn, on oltava sopivan pieni ja koska näytteen käsittely vie aikaa noin puoli tuntia, on saadusta kokonaiserästä otettava vain osa. Tämä osa otetaan useassa erässä koukkaamalla oikeanmuotoisella (h = d) noin 0,2 litran astialla. Ennen jokaista koukkausta on koko erä sekoitettava huolella. Koukkauslukumäärä on riippuvainen sakeudesta. Yli 1 %:nen sakeus 10 kertaa ja laimeammat 5 kertaa.

B1. Esikäsittely

Jotta myöhäisemmässä vaiheessa (E) työ olisi nopeaa, on vahvat sulput laimennettava alle 1 %:ksi. Vahvoin sulppuihin on siis lisättävä tarvittava vesimäärä. Tässä vaiheessa mitataan vaiheessa B valittu laimentamaton erä, jotta laskeneet jatkossa onnistuvat.

B2. Laimennus

Lisätään laimennusvesi. Vesimäärä on likimääräinen, mutta sen on oltava riittävä siten, että laimennettu sakeus on alle 1 %. Koko laimennetun erän punnitus tehdään tarkasti ja tulos viedään laskentaan.

B3. Esikäsittely

Koska edellisessä vaiheessa sulpun määrä lisääntyi, otetaan siitä vain osa jatkokäsittelyyn. Se tehdään hyvän sekoituksen aikana viisi kertaa koukkaamalla.

C. Punnitus

Näyte-erän punnitus ja tuloksen vienti lasketaan. Voidaan tehdä yksinkertaisemmin siten, että kohdassa E oleva suodatinpullo varusteineen, imuletku irrotettuna, on punnitusvaa'an päällä, jolloin vaaka nollataan tai lukema laitetaan muistiin.

Suodatetun erän paino vesineen saadaan, kun näyte-erä on kaadettu suppiloon ja mittaustuloksesta on erotettu edellinen mittaustulos.

D. Suodatinpaperin punnitus

Tässä vaiheessa kuivataan suodatinpaperit (esim. MN 615, 125 mm) uunissa (105°C), jäähdytetään eksikaattorissa ja punnitaan.

Punnitustulos kirjoitetaan suodatinpaperin taakse. Paperi painaa noin 1000 mg joten vaa'an on oltava analyysivaaka. Nämä työt voi tehdä etukäteen useammalle paperille.

Paperi asetetaan Buchner-suppiloon teksti alaspäin ja kostutettuna, koska silloin se asettuu tiiviisti suppilon pohjalle. Paperi on laitettava oikein päin suppiloon koska väärinpäin laitettuna suotautuminen on hidasta varsinkin silloin kun sulpussa on täyteaineita.

E. Suotautuminen

Vaiheessa C punnittu, alle 1 %:nen näyte, kaadetaan varovasti Buchner-suppiloon jonka alla on noin 2 litran pullo. Pulloon on kytketty vesisuihkupumppu, jolla saavutetaan lähes 1 barin alipaine. Se nopeuttaa suotautumista. Huomattava on, ettei pulloon saa joutua kuituja.

Näin syntyy kakku, joka viedään kuivatukseen.

F. Esikuivaus

Esikuivatus tehdään puristamalla kakku kahden imukartongin välissä.

G. Jatkokuivaus

Kuivauksen tehokkaammassa vaiheessa jatkokuivataan kakku noin 160 °C:sen levyn ja painon välissä. Aikaa tuhrautuu 10...15 min (enemmänkin jos kakku on vahva). Työtä on tarkkailtava, jotta kakku ei palaisi.

Höyryjen päästöä helpotetaan levyllä olevalla tiheällä verkolla ja painoissa olevalla rei'ityksillä. Painot esikuumennetaan samaisen levyn päällä.

Asiaa voidaan nopeuttaa mikroaaltouunilla, jonka käytössä on oltava huolellinen,, jotta näyte ei kuumenisi liikaa.

Alipaineistettu lämpökammio olisi myös varteenotettava vaihtoehto.

H. Uunikuivaus

Kuivauksen onnistuminen varmistetaan 105 °C:n uunikäsittelyllä noin 15 min aikana. Tässä vaiheessa poistuu myös sorptiovesi, jonka osuus kapillaarivedestä on noin 3 %:n luokkaa.

J. Jäähdytys

Kuivauksen jälkeen näyte jäähdytetään eksikaattorissa, jossa on silikageelikiteitä. (Älä jäähdytä vapaassa ilmassa, koska ilman kosteus saattaa lisätä näytteen painoa). Jos näyte punnittaisiin kuumana, tulisi mittaukseen ilmavirtauksen nosteen aiheuttama virhe.

K. Punnitus

Täysin kuivattu ja jäähdytetty kakku punnitaan vedettömässä tilassa tarkkuusvaa'alla.

L. Sakeuden laskenta

Suoritetaan sakeuden laskenta. Laskennassa huomioidaan perusnäytteen paino (B1), laimennettu näyte (B2), suodatinpaperin paino (D), paino (C) ja kakun paino (K). Laskenta kaavalla:

Cs = (K-D)/(C*(B1/B2))*100%

• Mitä sakeus tarkoittaa? sakeus määritetään kuivan massan painona ilmoitettuna prosentteina märän massan painosta.
• Miten sitä mitataan sellu-/paperitehtaalla?Sakeus on veteen sekoitetun selluloosamassan massaprosenttinen pitoisuus. Näyte kuivataan kuivauskaapissa 105 °C:ssa yli yön.

Paperin kosteuden mittaaminen

Paperin kosteuden mittaaminen(Knowpap)

Paperin kosteuspitoisuus määritetään näytteen painohäviönä, kun näyte on kuivatettu vakiopainoon lämpötilassa 105ºC ± 2 ºC. Kosteuspitoisuus ilmoitetaan prosentteina kostean näytteen painosta. Huomioitavaa on paperin taipumus hakeutua tasapainoon ympäröivän ilman kosteuden kanssa. Kosteus mitataan vähintään 0,5 g:n painoisesta näytteestä. Ensin punnitaan kostea näyte kannella suljetussa punnituslasissa. Kun astia on saavuttanut lämpötasapainon ympäröivän ilman kanssa, se punnitaan. Tämän jälkeen punnituslasista poistetaan kansi ja näyte kuivataan tuuletuksella varustetussa lämpökaapissa 105ºC ± 2 ºC lämpötilassa kunnes vakiopaino saavutetaan. Näytteen katsotaan saavuttaneen vakiopainon, kun kahden peräkkäisen punnituksen tulokset eivät eroa toisistaan enempää kuin 0,1 % alkuperäisen kostean näytteen painosta. Näytteen kosteuspitoisuus voidaan laskea seuraavan kaavan avulla.

Työselostukseen/blogiin myös selvitystä kosteudesta...(kts. KnowPap)

• Mitä kosteudella tarkoitetaan paperin valmistuksessa(määritelmä)
• Paperin ja veden vuorovaiktus
• Paperin kosteuden vaikutus sen lujuus ominaisuuksiin

Rypsiöljyn valmistus

Laitoimme lämmötpäälle ja odotimmejonkunaikaa ja laitoimme siemeniä. Puristimesta tuli öljyä ja siementen sakkaa, sakka heitettiin pois ja otettiin öljy talteen. Tätä tehtiin kokopäivä ja sitten irrotettiin puristin ja pestiin se ja itserypsipuristin seuraavaa käyttäjää varten.

Venttiilit

Mikä on venttiili

Venttiili on laite, jonka tehtävänä on estää, säätää tai sallia nesteiden tai kaasujen virtausta. Venttiileitä on esimerkiksi hydrauliikan ja pneumatiikan komponentteina ja polttomoottorien osina. Myös vesijohtoverkoissa olevat hanat ovat venttiileitä. Joidenkin venttiilien kuten varoventtiilien toiminta perustuu paine-eroon, mutta useimpia venttiilejä ohjataan erillisellä toimilaitteella jota kutsutaan joskus myös aktuaattoriksi. Polttomoottorissa on venttiilikoneisto ohjaamassa sen venttiilien toimintaa.

Käyttökohteet

Venttiileitä on monenlaisia, ja niitä käytetään hyvin erilaisissa paikoissa. Usein venttiilit on mitoitettu jonkin putkikoon nimellishalkaisijan mukaan. Standardoitujen liitoskohtien vuoksi eri valmistajien venttiilit ovat vaihtokelpoisia. Putkistoventtiilien koot vaihtelevat pienistä, muutaman millimetrin putkihalkaisijoista yli metrin putkihalkaisijoihin. Jotkin venttiilit ovat kertakäyttöisiä ja halpoja, mutta toiset on tarkoitettu hyvin vaativiin tarkoituksiin, joten ne ovat hyvin hintavia. Arkipäiväisiä venttiilejä ovat spraypullojen painikkeet ja vesihanat. Teollisuudessa venttiilejä käytetään paljon prosessiteollisuudessa ja voimalaitoksissa.

Venttiilin käyttäminen

Käsikäyttöisiä venttiileitä käytetään paikoissa, joissa niiden asentoa tarvitsee muuttaa harvoin, esimerkiksi vain huollon yhteydessä. Teollisuudessa venttiileitä yleensä ohjaa sähköinen tai paineilma­käyttöinen pneumaattinen toimilaite. Sähköiset toimilaitteet ovat joko moottorilla varustettuja tai niissä on solenoidi. Paineilmatoimisissa on sylinteri.
Useimmat paineilmaventtiilit ovat esiohjattuja. Esiohjatuissa venttiileissä on pieni, solenoiditoiminen apuventtiili, jonka avaaminen saa paine-eron luistin erottamissa osissa kasvamaan niin suureksi, että luisti siirtyy toiseen päätyasemaan. Venttiilillä ohjattava kaasu saa aikaan voiman venttiilin asennon muuttamiseen ja tiivistymiseen. Esiohjausta käytettäessä apuventtiili voi olla suhteellisen pieni ja vaatii silloin myös vähän energiaa. Apuventtiilin käyttö aiheuttaa viivettä, mutta yleensä on kyse sekunnin osista.
Paineilmaventtiileissä on usein myös kytketty useita venttiilejä samaan luistiin. Esimerkiksi paineilmasylintereitä ohjataan venttiilillä, jossa on venttiiliosa paineilman johtamiseksi sylinterin männän liikesuunnan taakse ja venttiiliosa, joka päästää paineet pois männän liikesuunnan edestä. Venttiilien luokittelu

Venttiilikoot on määräytyvät putkikoon mukaan. Venttiilit ovat myös osa putkistoa ja paineastiaa, joten niitä koskevat paineastia­lainsäädännön velvoitteet. Venttiileille on määrätty käyttölämpötila ja painerajat. Lisäksi putkistoissa virtaava kemikaali asettaa vaatimuksia venttiilien ja tiivisteiden materiaaleille. Venttiileihin voi kohdistua muitakin vaatimuksia virtausmäärän, painehäviön tai melun suhteen.

Venttiilityyppejä

venttiilikoneisto
palloventtiili
läppäventtiili
yksisuuntaventtiili
nelitieventtiili
kalvoventtiili
paineenalennusventtiili
porttiventtiili
neulaventtiili
letkuventtiili
virtaventtiili

OPINPOLKU 12 Sekoituksen tehokkuuden tutkiminen partikkelien ikäjakautuman perusteella

Sekoitus tehokkuuden tutkiminen

Työn tarkoitus

Työn tarkoituksena on perehtyä sekoituksen virtauskuvioihin, sekeoitustehokkuuteen ja virtausesteiden käyttöön.

Työssä käytettävät laitteet ja aineet

Sekoitksella varustettu säiliö

Johtokykymittari

Sekuntikello

Kalsiumkloridi

1.     Säiliö

2.     Sekoitin moottoreineen

3.     Mittausastia

4.     Johtokykymittari

5.     Viemäri

Työn suoritus

1. Valmista 100 ml kalsiumkloridiliuoksia, joiden konsentraatiot ovat

     0,1, 0,2, 0,4, 0,6, 0,8, 1, 2, 3, 4 ja 5 g/l.

Yksikköprosessien hallinta

Opinpolku 12 Sekoituksen tehokkuuden tutkiminen partikkelien ikäjakautuman perusteella

Sekoitus

Sekoittaminen on yksittäisten partikkelien kuljettamista tiettyyn positioon muihin partikkeleihin nähden ja erottumisen välttämistä jo sekoitetussa materiaalissa.

• Tarkoituksena saada seos, joka on koostumukseltaan täysin satunnaisesti jakautunut, jolloin mistä tahansa seoksesta otetuilla äärettömän pienillä tilavuusosuuksilla on sama aina-ja energiakoostumus

Sekoitus voi olla :

1. kaasujen ja aerodispersioiden sekoitusta sekoituskammioissa tai suuttimissa
2. nesteiden ja lietteiden sekoitusta
3. pastojen ja taikinamaisten aineiden sekoitusta
4. rakeisen materiaalin sekoitusta
5. lämmön- ja aineensiirron nopeutaminen sekä emulsioiden ja suspensioiden aikaansaaminen ja ylläpitäminen

Staattiset sekoittimet:

• Fluidin virtausenergiaa muutetaan sekoitustyöksi paikallaan pysyvillä sisäosilla sekoitusoutkissa, suihkusekoittimissa tai sekoitussäiliöissä

Dynaamiset sekoittimet

• Sekoitus saadaan aikaan pyörivillä elementeillä sekoitussäiliöissä, -kolenneissa tai suoraan putkivirtauksessa.

2.    Mittaa kutakin vesiliuosta vastaava johtokyky. Taulukoi tulokset.

Kalsiumkloridia	Johtavuus
g/l	mS/cm
0,0108	236
0,0211	448
0,0400	835
0,0602	1322
0,0804	1601
0,1001	2010
0,2002	3910
0,3009	5670
0,4006	7480
0,5014	8801

3. Piirrä saamiesi tulosten perusteella kalibrointi käyrä   kalsiumkloridiliuoksen konsentraatiosta johtavuuden funktiona.

4.Mittaa sekoitussysteemin impulssivaste seuraavasti:

• Säädä vesijohtoveden syötöksi noin 3 l/min mittaamalla virtaus mittausastian ylitteestä.
• Säädä pohjahanalla nesteen poistovirtaama sellaiseksi, että nestepinta pysyy säiliössä vakiona. Mittaa impulssivaste ensin ilmansekoitusta ja sitten sekoituksen kanssa. Sekoittimen tulee pyöriä tarkoituksenmukaisella nopeudella. Valmista impulssiin tarvittava liuos sekoittamalla 100 g  (_____ g) kalsiumkloridia 500 ml:n vettä. Kaada impulssiliuos nopeasti akselin viereen ja seuraa samanaikaisesti johtokykymittaria 0,5 min välein puolen tunnin ajan.
• Kirjaa tulokset taulukkoon. Tyhjennä säiliöt mittauksen päätyttyä.

Impulssivaste ilman sekoitusta

Aika	Johtavuus	Aika	Johtavuus	Aika	Johtavuus
min, s	mS/cm	min, s	mS/cm	min, s	mS/cm
0	176,2	10	1570	20	1266
0,5	2970	10,5	1568	20,5	1264
1	3500	11	1537	21	1250
1,5	1964	11,5	1513	21,5	1231
2	1910	12	1508	22	1217
2,5	1859	12,5	1496	22,5	1208
3	1861	13	1463	23	1196
3,5	1866	13,5	1438	23,5	1192
4	1813	14	1420	24	1175
4,5	1794	14,5	1426	24,5	1170
5	1798	15	1407	25	1143
5,5	1754	15,5	1384	25,5	1141
6	1743	16	1375	26	1139
6,5	1708	16,5	1355	26,5	1114
7	1673	17	1367	27	1113
7,5	1646	17,5	1351	27,5	1101
8	1651	18	1321	28	1090
8,5	1645	18,5	1298	28,5	1080
9	1427	19	1312	29	1072

Impulssivaste sekoituksen päällä ollessa.

Aika	Johtavuus	Aika	Johtavuus	Aika	Johtavuus
min, s	mS/cm	min, s	mS/cm	min, s	mS/cm
0	2330	10	1700	20	1411
0,5	2510	10,5	1658	20,5	1408
1	2180	11	1621	21	1396
1,5	2130	11,5	1615	21,5	1388
2	2070	12	1610	22	1412
2,5	2060	12,5	1561	22,5	1324
3	2040	13	1572	23	1368
3,5	2010	13,5	1531	23,5	1317
4	1977	14	1507	24	1325
4,5	1929	14,5	1506	24,5	1363
5	1912	15	1484	25	1285
5,5	1886	15,5	1476	25,5	1311
6	1868	16	1472	26	1256
6,5	1823	16,5	1478	26,5	1250
7	1822	17	1462	27	1190
7,5	1805	17,5	1457	27,5	1245
8	1763	18	1455	28	1030
8,5	1740	18,5	1439	28,5	1075
9	1736	19	1445	29	1025
9,5	1705	19,5	1436	29,5	985
				30	980

Tulosten käsittely

5. Piirrä saamistasi tuloksista graafinen esitys liuoksen kalsiumkloridipitoisuudesta ajan funktiona.

6. Tarkastele saamaasi graafista esitystä. Kirjaa havaintosi.

7. Minkä tyyppistä sekoitinta työssäsi käytit?

8. Miten sekoitustapahtumaa voitaisiin tehostaa?

sekoitussuuttimia voidaan käyttää joko hetkellisesti tai jatkuvassa sekoituksessa. Niillä voidaan tehostaa mekaanista sekoitusta tai korvata kokonaan mekaaniset sekoittimet. Usein niiden avulla saavutetaan parempi sekoitustulos kuin mekaanisilla sekoittimilla.

9. Mitä tarkoittaa Vortex-ilmiö ?

10. Mitä sekoituksella teollisuudessa tarkoitetaan ja millaisia eri sekoittimia on olemassa ?

Kemian teollisuuden prosesseissa on käytössä suuri määrä sekoitussäiliöitä. Niitä käytetään erilaisiin tarkoituksiin levien viljelystä metallien rikastukseen. Sekoituksen optimoiminen voi johtaa suuriin säästöihin energiassa ja raaka-aineissa.

Sekoituksessa on usein kyse monen faasin, nesteen, kaasun ja kiinteän aineen systeemeistä, joissa tapahtuvat ilmiöt ovat monimutkaisia. Koska mittaukset suuressa mittakaavassa ovat