This study targets methodology development using Photoelectron Spectroscopy (PES) as a tool for investigating material surfaces. When analysing samples with X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) and Hard X-ray Photoelectron Spectroscopy (HAXPES), it is important to know the probing depth of the samples. The probing depth can show where possible chemical changes may occur in the material. This information together with chemical shifts can be used to help understand why a material acts in a certain way and how to chemically change it to strengthen it, reduce aging, hinder certain interactions and more. By calculating the inelastic mean free path (IMFP) the probing depth is approximated. One hard and two soft materials were analysed during the thesis. The hard material comprises the investigation of the technological relevant oxidation layer on silicon, a layer that is rather well defined and is used here as a model compound to validate the method. The investigation of the soft material has bearing on studies of organic solar cells and consider conductive polymer films poly(benzimidazobenzophenanthroline) (BBL) and its pyridine analogue PyBBL. The hard material silica (SiO2) was analysed with photoelectron spectroscopy using Ga Kα (9258 eV) x-rays, while the soft solar cell polymers were analysed with both Al Kα (1486 eV) and Ga Kα (9258 eV). For each of the materials a few different samples with varied film thicknesses were studied to obtain a conclusive mean value. Atomic force microscopy (AFM) was done on all the samples after the XPS and HAXPES measurements to study the topography and surface roughness to validate the IMFP results. The results show that SiO2 had an IMFP of 17.97 nm, which is within the calculated values from other sources. The silica samples also had a low surface roughness which further confirms the accuracy of the results. The polymer samples show a high disparity of the IMFP from the Al Kα measurements as well as a high surface roughness from the AFM. The values from the Ga Kα measurements were within the expected range but show signs of contamination. Thus, the results for the polymer samples were not reliable

Huvudsyftet med detta examensarbete var att verifiera en ny metod för extraktion av olja från jord-, slam-, och sedimentprover som ska ersätta företagets befintliga metod. Extraktionen sker på ett skakbord som förbehandling innan den extraherade oljan sätts på en GC-FID för att analysera dess oljeindex mellan C10-C40 samt dess olika specifika delfraktioner. Den nya metoden involverar färre steg, och kräver mindre reagenser vilket gör den både mer effektiv samt bättre för miljön. För att verifiera den nya metoden har olika tester utförts för att undersöka om metodens resultat är jämförelsebart med den gamla metoden. Det som testades för var metodens precision, riktighet, specificitet, robusthet samt utbyte. Blankprover har analyserats för att undersöka kvantifieringsgränsen och rapporteringsgränsen. Certifierat referensmaterial har använts för att undersöka precision, repeterbarhet och riktighet. Resultaten som erhållits från de olika testerna har beräknats i kalkylprogrammet Excel och sammanställts i tabeller. De krav som ställs på de olika parametrarna är framtagna av kemister- och kvalitéansvarig på ALS Scandinavia i Danderyd, företaget som examensarbetet är utfört för. Jämförelse på totalt 9 olika gamla kundprover har gjorts för att undersöka om den nya metoden är reproducerbar med den gamla metoden, med en mätosäkerhet på ±40 %. Resultatet visar att svaret den nya metoden mäter likgiltigt resultat som den gamla. En trend som skulle påvisa att någon av metoderna mätte högre än den andra har undersökts och trenden har uteslutits. En övertygande majoritet av alla resultat som erhållits från respektive test ligger inom de kraven som är ställda, vilket gör att denna metod kan verifieras på samtliga plan.  En del av verifiering var även att ackreditera resultat på oljeindex från byggnadsmaterial som fram tills nu har skickats till ett ALS-laboratorium i Prag för analys, eftersom det laboratoriet är ackrediterat för denna matris. Ackreditering har skett genom att jämföra resultat erhållna med den nya extraktionsmetoden i Danderyd, med resultat som erhållits från Prag. För att få resultat från Prag har en mängd av samtliga prov som analyserats i Danderyd skickats till Prag. Jämförelse (med en mätosäkerhet på ±40%) mellan totalt 14 prov har gjorts för detta syfte. Enbart två prover hade varsin delfraktion som inte låg inom mätosäkerheten, vilket innebär att även här fanns det en mycket stor majoritet av proven som låg inom mätosäkerheten vilket var ett krav för verifieringen. Därav kan ALS i Danderyd bli ackrediterade på oljeindexanalyser även för byggnadsmaterial. / The main objective of this diploma work was to verify a new method for oil extraction from soil, sludge, and sediment samples, intended to replace the current methodology used by the company. The extraction is performed on a shaker table and serves as a pretreatment before the extracted oil is placed on a GC-FID for analysis of their oil index between C10-C40 and their various specific subfractions. The new method involves fewer steps and requires fewer reagents, rendering it both more efficient and environmentally friendly. In order to verify the new method, various tests were conducted to assess the comparability of its outcomes with those of the current method. The parameters assessed included the method's precision, accuracy, specificity, robustness, and yield. Blank samples have been analyzed to examine the quantification limit and reporting limit. Certified reference materials have been used to investigate precision repeatability, and accuracy. The results obtained from the various tests have been calculated in the Excel spreadsheet program and summarised in tables. The requirements for the different parameters were developed by chemists and the quality manager at ALS Scandinavia in Danderyd, the company for which the thesis was conducted. A comparison of a total of 9 different old customer samples has been made to examine whether the new method can measure the same as the old method, with a measurement uncertainty of ± 40 %. The result shows that the new method yields similar results to the old one. A trend that would indicate that one of the methods measured higher than the other has been examined and eliminated. A convincing majority of all results obtained from each test meet the set requirements, which verifies this method on all fronts.  Part of the verification also involved accrediting resultats over oil index from building materials that have so far been sent to an ALS laboratory in Prague for analysis, as that laboratory is accredited for this matrix. The accreditation has been achieved by comparing the results obtained using the new extraction method in Danderyd with the results obtained from Prague. In order to obtain results from Prague, a sample of all the specimens analyzed in Danderyd has been sent to Prague. A total of 14 samples were compared for this purpose. Only two samples had subfractions that did not fall within the measurement uncertainty, which means that there was also a very large majority of samples that fell within the measurement uncertainty, which was a requirement for the verification. Therefore, ALS in Danderyd can be accredited for oil index analysis for building materials as well.

No description available.

Målet med projektet var att validera en jonselektiv fluoridelektrod för att säkerställa att instrumentets prestanda har för tillämpningen godtagbart mätområde, precision och riktighet. Parametrar som mellanliggande precision, repeterbarheten och LOD (Limit of detection) och LOR (Limit of reporting) har beräknats. Detta har gjorts i syfte att ta instrumentet i bruk på ALS Danderyd för analys av vattenprover.  Kalibrering av instrumentet har utförts genom att med tillverkade standarder ta fram två kalibreringskurvor. Det behövdes två kurvor för att få en bättre riktighet vid låga koncentrationer. Då koncentrationer vid lägre område inte visar på ett linjärt samband behövdes det också flera punkter inom det låga området. En kalibreringskurva omfattar analys av låg koncentrationer fluorid inom 0,1- 0,5 mg/l och en kalibreringskurva för högre koncentrationer mellan 0,5- 10 mg/l. Påverkan av interferenser som kan störa mätningarna har inte påvisats då analys av lakvatten genomfördes.  Under en 10-dagarsperiod har 3 olika kemister analyserat höga och låga halter av fluorid i syfte att ta fram mellanliggande precision och repeterbarheten. Resultaten utifrån dessa försök visar relativ standardavvikelse för repeterbarheten 1.7 % för kontroll låg och 0.5 % för kontroll hög vilket ligger innanför acceptanskriterium under <5%. Mellanliggande precision för kontroll låg 2.9 % och 1.7 % för kontroll hög hamnade under acceptanskriterium <10%.  Kontroll av CRM (Certified Reference Materials) av olika koncentrationer gjordes för kontroll av riktigheten. Ett utbyte på 100,02 % för CRM material av låg koncentration och 97,91 % av hög koncentration redovisades och ligger inom acceptanskriterium på runt 90-110 % som fastställs av ALS.  Slutsatser som kan dras utifrån analyser och beräkningar som har gjorts visar att instrumentet är lämpat för bruk då precision och riktighet visat goda resultat. / The goal of the project was to validate a ion selective electrode for measuring fluoride to ensure the instrument's performance has the measuring range, precision and accuracy that is needed. Parameters such as intermediate precision, repeatability and LOD (Limit of detection) and LOR (Limit of reporting) have been calculated. This has been done for the purpose of using the instrument at ALS Danderyd for analysis of water samples.  Calibration of the instrument has been performed by using manufactured standards for two calibration curves. Two curves were needed to obtain a better accuracy at low concentrations. As concentrations at the lower range do not indicate a linear relationship, several points were also needed within the low range. A calibration curve includes analysis of low concentrations of fluoride within 0.1-0.5 mg / l and a calibration curve for higher concentrations between 0.5-10 mg / l. The effect of interferences that can interfere with the measurements has not been demonstrated when analysis of leachate is performed.  During a 10-day period, 3 different chemists have analyzed high and low levels of fluoride in order to produce intermediate precision and repeatability. The results from these experiments show relative standard deviation for repeatability 1.7% for control low and 0.5% for control high which is within the acceptance criterion below <5%. Intermediate precision for control was 2.9% and 1.7% for control high fell below the acceptance criterion <10%.  Checking CRM (Certified Reference Materials) of different concentrations is done to check the accuracy. A yield of 100.02% for CRM materials of low concentration and 97.91% of high concentration was reported and is within the acceptance criteria of around 90-110% as determined by ALS.  Conclusions that can be drawn from the analyzes and calculations that have been made show that the instrument is suitable for use as precision and accuracy have shown good results.

Projektets syfte är att undersöka om HEMAB ska investera i rötning av Kattastrands avloppsslam, för att reducera mängd avloppsslam och samtidigt utvinna biogas. För att avgöra om rötning av Kattastrands avloppsslam är möjligt har en teknisk lösning för rötningen tagits fram. En ekonomisk kalkyl för den tekniska lösningar har även tagits fram. Undersökningen har även baserats på tillståndsgivning, samarbeten lokalt/regionalt och situations- och samhällsplanering.  Kattastrands avloppsslam har valts att våtrötas i ett steg, vid en mesofilt temperatur på 37 °C. Rötkammaren har en volym på 855 m3, vilket motsvarar en brädd på 10 m och en höjd på 11,9 m. Rötkammaren placeras förslagsvis på HEMAB:s mark sydost om reningsverkets två befintliga processbyggnader. Rötning av slam vid Kattastrand anses inte påverka närområdet nämnvärt. Investeringsbehovet för rötanläggningen är 5,02 miljoner kr, vilket ger en investeringskostnad på 256 tusen kr per år. Rötanläggningen har även en årlig driftkostnad på 109 tusen kr. Om den producerade biogasen används för tillverkning av värme eller kraftvärme kan elen och/eller värmen användas för att täcka rötanläggningens el och/eller värmekostnader. Det skulle resultera i att driftkostnaderna för rötanläggningen kraftigt sjunker. Om rötningen medför en anmälnings- eller tillståndsplikt måste utredas av Västernorrlands länsstyrelse. Samarbeten lokalt/regionalt är möjligt vid dimensionering av en större rötkammare, men hur ett sådant samarbete skulle se ut måste undersökas vidare.  Möjligheten att röta Kattastrands avloppsslam ses som god och jag rekommenderar därför HEMAB att fortsätta undersöka möjligheten att börja röta Kattastrands avloppsslam. / The purpose of this project is to investigate whether HEMAB should invest in anaerobic digestion of sewage sludge at Kattastrand. The gool is to reduce the amount of sewage sludge while at the same time producing biogas. A technical solution for the digestion has been developed to determine whether anaerobic digestion of the sewage sludge at Kattastrand is feasible. An economic calculation for the technical solutions has also been carried out. The study has also been based on required permits, partnership locally/regionally and site and community planning.  The sewage sludge has been chosen to be digested in a wet, one step process, at a mesophilic temperature of 37 ° C. The digestion tank has a volume of 855 m3, which expected to a width of 10 m and a height of 11.9 m. Digestion of sludge at Kattastrand is not considered to affect the immediate surrounding area significantly. The investment need for the anaerobic digestion plant is 5.02 million SEK, which gives an investment cost of 256 thousand SEK per year. The digester also has an annual operating cost of 109 thousand SEK. If the biogas is used for production of heat or cogenerated electricity and heat, the operating costs will be greatly reduced. Whether the digestion entails a notification or permit requirement must be investigated by Västernorrland landsting Board. Locally and regionally partnerships are possible by dimensioning a larger digester tank, but what these partnerships could look like should be further investigated.  The possibility to anaerobically digest the sewage sludge at Kattastrand is feasible and a good opportunity to reduce the amount of sewage sludge while at the same time producing biogas. Therefore, I recommend HEMAB to continue investigating the possibility of anaerobic digestion of the sewage sludge at Kattastrand.

I examensarbetet gjordes en kartläggning av färgbehov beroende av pappersstruktur. Arbetet gjordes för Holmen Paper. Syftet med arbetet var att undersöka olika parametrar på pappersstrukturer och se hur färgbehovet påverkades. Det gjordes genom en experimentell undersökning och utredning i labskala. Styrgruppen på Holmen Paper valde pappersstrukturer med liknande och varierade parametrar som jämfördes. Parametrar som undersöktes var bulk, ytvikt, luftpermeans, Bendtsen, PPS, askhalt, oljeabsorption, olika pappersmaskiner, slutljushet och Canadian Standard Freeness (CSF) nivå. Det var intressant för Holmen Paper att undersöka hur färgbehovet varierade på deras papper. Målet med arbetet var att hitta samband mellan uppmätta pappersegenskaper och färgbehov till viss tryckdensitet. Avgränsningar var att mätningarna gjordes på befintliga produkter med en Prüfbau tryckpress och med gul färg. Gul färg var mest intressant att undersöka då den har högst åtgång vid tryckning.  Undersökning av färgbehov på papper kan leda till minskad förbrukning av den färg som används. Färgen som används i tryckerier innehåller mineraloljor. Genom att minimera användningen av färgen kan det leda till ett mer hållbart arbete. Målgruppen för arbetet var Holmen Paper som tillverkar papper som går till den grafiska industrin.  Holmen Paper tillverkar termomekanisk massa, TMP, där pappret normalt blir till reklamblad eller bokpapper. Beroende på hur papper tillverkas delas de in i olika kvaliteter. Pappersstrukturerna som undersöktes hade olika egenskaper, vilka mättes med ett instrument direkt efter de tillverkats. En del värden kontrollerades och kompletterades manuellt med instrument på huvudlaboratoriet i Hallstavik. Kompletterade mätningar gjordes på papper som saknade värde på någon parameter.  Holmen Paper valde ut 33 pappersstrukturer för kartläggning av färgbehovet. Pappersstrukturerna från Holmen kom från fyra olika pappersmaskiner, W, X, Y och Z. Infärgning gjordes med Prüfbau tryckpress av två laboranter som arbetade tillsammans. Mängden färg som fastnade på pappersremsan vägdes på en känslig våg med 4 decimaler. Remsan torkades i ett torkskåp och tryckdensiteten mättes därefter med en spektrofotometer, Techkon. Beräkning av färgbehovet gjordes vid en tryckdensitet som valdes till 1,2 för samtliga prov.  Färgbehovet för de olika pappersstrukturerna beräknades med hjälp av Excel. Data för parametrarna från varje pappersstruktur hämtades från Holmens databas. Färgbehovet tillsammans med parametrarna sattes upp i flera diagram bredvid varandra i Excel där de jämfördes. Utifrån diagrammen undersöktes vilka parametrar som korrelerade med färgbehovet.  Resultatet blev att bulk, luftpermeans, PPS och Bendtsen (ytråhet) korrelerade positivt med färgbehov. Glans korrelerade negativt med färgbehovet. Färgbehov undersöktes med askhalt, CSF och slutljushet men visade ingen korrelation. Ett referensprov infärgades först och sist vid varje laborationstillfälle för att undersöka hur stabil infärgningsmetoden var. En normalfördelningskurva med 95 %-konfidensintervall gjordes, vilket visade på att metodens reproducerbarhet var stabil. Två olika färgformuleringar jämfördes, vilket gav att den nyare formuleringen gav ca 23 % ökat färgbehov. / In this thesis work a survey was performed of how colour requirements were dependent on paper structure. The study was made for Holmen Paper. The purpose of the study was to analyse various parameters of paper structures and see how colour requirements were affected. The study was done through an experimental investigation and an examination on a laboratory scale. The working group at Holmen Paper was choosing the paper structures that had different and similar properties that were compared. Parameters investigated were bulk, surface weight, air permeance, Bendtsen, PPS, ash content, oil absorption, different paper machines, final brightness and Canadian Standard Freeness (CSF) level. It was interesting for Holmen Paper to investigate how the colour requirement varies on their paper. The aim of the work was to find a connection between parameters from the measured papers and colour requirements to a certain colour density. Limitations in the study were that the measurements were made on existing products with a Prüfbau printing press and with yellow colour. The yellow colour was most interesting because it has the most consumption in the printing process.  The examination of colour requirements on paper can lead to reduced consumption of the colour use. The colour used in printing processes contains mineral oils. By minimizing the use of paint, it will lead to more sustainable work. The target group for the study was Holmen Paper, which manufactures paper that goes to the graphic industry.  Holmen Paper manufactures thermo mechanical pulp, TMP, where the paper normally becomes direct mail or book paper. Depending on how the paper is made it is divided into different qualities. The paper structures examined had different properties that were measured with an instrument immediately after the paper structures were manufactured. Some values were checked and supplemented manually with instruments on the main laboratory in Hallstavik. Supplemented measurements were made on paper that were missing a value for any parameter.  The working group at Holmen Paper selected 33 paper structures for survey of the colour requirement. The paper structures from Holmen came from four different paper machines, W, X, Y and Z. Mileage was done on paper strips with Prüfbau printing press by two laboratory workers, who worked together. The weight of the paint stuck on the paper strip was weighted on a sensitive scale, four decimals. The strip was dried in a drying cabinet and the colour density was measured with a spectrophotometer, Techkon. Calculation on the colour requirement was made to match a target density of 1,2.  The colour requirements for the different paper structures were calculated using Excel. The data from the parameters of each paper structure were retrieved from Holmen’s database. The colour requirements together with the parameters were plotted in several charts next to each other in Excel where they were compared. Based on the charts, the parameters that correlated with the colour requirements were examined.  The result was that bulk, air permeance, PPS and Bendtsen correlated positively with colour requirements. Gloss correlated negatively with the colour requirements. Colour requirements were examined with ash content, CSF and final brightness which showed no correlation. A reference paper was mileaged first and last at each laboratory session to examine how stable the printing method was. A normal distribution curve was made on a 95 % confidence interval which showed that the printing method was stable. Two different colour modifications were compared. Which resulted in that the colour requirement increased by about 23 % with the newer modification.

I den här studien utvärderades polymererna Biofloc 10, Flopam EM 33 och Superfloc A 1883 flockningseffektivitet hos SVOAs, Stockholm Vatten och Avfall, reningsverk på Henriksdal. SVOA försöker ställa om till fossilfritt till 2030 och därför ställdes Biofloc 10, som är en fossilfri polymer, mot Flopam EM 33 och Superfloc A 1883, som är fossilbaserade.Metoderna för att utvärdera polymerernas flockningseffektivitet var ett laborativt utvärderingstest enligt instruktioner från Svensk Standard, SSI och test i full skala i olika reningsbassänger. Det laborativa utvärderingstestet hade inte tillräckligt med data för att kunna avgöra om Biofloc 10 var likvärdig de två fossilbaserade polymererna. Däremot påvisade de laborativa testerna att polymererna bör utvärderas i full skala då majoriteten av polymerernas doseringskoncentrationer klarade kraven som ställs av SSI.  Fullskaletesten resulterade i att samtliga polymerer medförde en sänkning av slamnivåerna vid tillsättning. Slamegenskaperna över bassängerna varierade kraftigt vilket medförde att polymerernas maximala flockningseffektiviteten inte kan undersökas. Den slutsats som kunde dras var att Biofloc 10 kan anses vara likvärdig resterande polymerer då den bidrog till en sänkning av slamnivåerna i bassängen. Fler tester med fler parametrar i full skala bör utföras där slamegenskaperna i bassängerna liknar varandra för att dra en säkrare slutsats om Biofloc 10 är likvärdig med de fossilbaserade polymererna. / In this study an evaluation was made on whether Biofloc 10, a fossil free polymer, is equal to the fossil-based polymers Flopam EM 33 and Superfloc A 1883 in terms of flocculant efficiency. The evaluation was done due to SVOA’s, Stockholm Vatten och Avfall, quest to re-convert their company to fossil free before the year 2030. A laboratory-scale and a full- scale evaluation was performed at Henrikdal’s water treatment plant to compare the flocculant’s efficiency. The laboratorial evaluation was performed according to the instructions by Svensk Standard, SSI, which resulted in that most of the concentration dosages of the polymers passed the requirements. Therefore, the laboratorial results qualify the polymers for a full-scale test to investigate their fully potential. Dosing the polymers individually in full-scale resulted in a degression of the sludge levels. Biofloc 10 could be considered to be equal to Flopam EM 33 and Superfloc A 1883 since it decreased the sludge levels. However, more data and tests with more factors and in an equal environment is demanded to make any certain conclusions considering Biofloc 10’s equality with the other investigated polymers.

<p>The objective of this work was to explore fundamental aspects of utilizing (DZ) and (ZD) bleaching stages in the prebleaching of oxygen delignified Scandinavian softwood kraft pulp, and compare paper properties of fully bleached pulps with a DEoD₁ED₂ bleached EDF reference pulp. According to the literature, the use of chlorine dioxide and ozone in combination in (DZ) and (ZD) bleaching stages seems advantageous from both environmental and economical points of view. A significant reduction in the formation of chloro-organic compounds and efficient delignification relative to chemical consumption is obtained. </p>

This thesis encompasses CO2 mitigation using three different processes: i) natural gas-fired combined cycle with chemical looping combustion (CLC), ii) trigeneration of electrical power, hydrogen and district heating with extended CLC, iii) steam-based gasification of biomass integrated in an advanced power cycle. In CLC, a solid oxygen carrier circulates between two fluidised-bed reactors and transports oxygen from the combustion air to the fuel; thus, the fuel is not mixed with air and an inherent CO2 separation occurs. In this thesis, CLC has been studied as an alternative process for CO2 capture in a natural gas-fired combined cycle (NGCC). The potential efficiency of such a process using a turbine inlet temperature of 1200 °C and a pressure ratio of 13 is between 52 and 53 % when including the penalty for CO2 compression to 110 bar. It is shown that this efficiency cannot be further improved by including an additional CO2 turbine. Two conceivable reactor designs for CLC in an NGCC are presented. Top-firing has been studied as an option to overcome a temperature limitation in the CLC reactor system. The degree of CO2 capture is shown versus the temperature in the CLC reactor and its combustion efficiency. CLC has the potential to reach both a higher efficiency and a higher degree of CO2 capture than conventional post combustion CO2 capture technique. However, further research is needed to solve technical problems as, for example, temperature limitations in the reactor to reach this potential. Extended CLC (exCLC) is introduced, in which hydrogen is not only produced but also inherently purified. The potential efficiency of a novel tri-generation process for hydrogen, electricity and district heating using exCLC for CO2 capture is investigated. The results show that a thermal efficiency of about 54% might be achieved. A novel power process named evaporative biomass air turbine (EvGT-BAT) for biomass feedstock is presented. This process contains a steam-based gasification of biomass, which is integrated in an externally fired gas turbine cycle with top-firing. In the EvGT-BAT process, the steam-based gasification is conducted in an entrained-flow tubular reactor that is installed in the SFC as a heat exchanger. The EvGT-BAT process has the potential to generate electrical power from biomass with an efficiency of 41 %.

The objective of this work was to explore fundamental aspects of utilizing (DZ) and (ZD) bleaching stages in the prebleaching of oxygen delignified Scandinavian softwood kraft pulp, and compare paper properties of fully bleached pulps with a DEoD1ED2 bleached EDF reference pulp. According to the literature, the use of chlorine dioxide and ozone in combination in (DZ) and (ZD) bleaching stages seems advantageous from both environmental and economical points of view. A significant reduction in the formation of chloro-organic compounds and efficient delignification relative to chemical consumption is obtained.