This doctoral thesis gives background to the field of electrochemical energy storage in supercapacitors. It attempts to place the supercapacitor device in context of available and future technologies for alternative energy systems for transportation. Limitations of cells and electrodes and key challenges in the supercapacitor development are introduced. One objective of the thesis is to investigate and describe ionic transport in active carbon and possible restrictions in nanostructured porous systems with focus on small (micro and meso) pores. Another is to develop a model suitable for investigations of concentration and potential profiles from a single particle perspective. The results from the studies are presented in this thesis together with the scientific papers this thesis is based on. Studying electrochemical gradients (concentration and potential) of large electrodes and single particles may give important information of the limitations of the material. In larger three-electrode experimental set-ups, these gradients can be studied for electrodes but single particles are not available for experimental studies to the same extent since the matrix of an electrode consist of many particles, all adding to the total gradient of the electrode. The experimental part of this thesis is based on different experimental techniques: Three-electrode experiments for larger electrodes, microelectrode experiments for single particles, numerical simulations using Multiphysics (software) of large electrodes consisting of single particles. Four Papers are appended to the thesis. They present results and discussions regarding ionic transport, surface functionalities and modeling of a particle based supercapacitor electrode. Estimated effective diffusivities for an active carbon containing micro, meso and macropores are presented. Surface functionalities in the form of oxygen-containing groups were present in a carbon studied using two experimental set-ups. Faradaic peaks, previously not reported in activated carbon were seen. The occurrence of Faradaic phenomena in one experimental set-up but not the other is further analyzed and the origin of these peaks discussed. The particle based mathematical model, where galvanostatic and cyclic voltammetry is simulated, is presented. Concentration profiles both in the particles and electrodes are discussed and some of the numerical results are compared with experimental data. / QC 20100809

Denna rapport är en del av examensarbetet i utbildningen Kemiteknik med inriktning mot miljökemi och bioteknik. Uppdraget har varit att dels utreda orsakerna bakom problematiken med att svavelväte uppstår vid neutralisering av sköljvatten hos Sapa Profiler AB samt vid lagring av slam på Eka Chemicals AB och att hitta förslag till åtgärder. Detta har främst gjorts genom experiment. Det som undersökts är om det är bakterier som orsakar problematiken i slammet, deras förmåga till anaerob och aerob tillväxt, möjlighet till nitratreduktion, hur vattenhalten påverkar deras förmåga att överleva i slammet, hur Enzym Clean påverkar dem, hur bakterierna reagerar på olika temperaturer, deras morfologi och gramegenskaper samt hur deras kolonier ser ut. Vattenhalt, sulfathalt samt glukonathalt i slammet har också undersökts. Undersökningarna har gjorts främst på slam från Brogårdsfabriken (Bro. 26/1) men även på slam från Vetlandafabriken (Vet. 26/1) Under neutraliseringsprocessen är det en kemisk process som påverkas av pH och redoxpotential. Genom odling i SIM-agar har slutsatsen dragits att det är bakterier som orsakar problematiken med svavelväte i slammet. Bakterierna har förmågan att växa både aerobt och anaerobt, i det senare fallet reducerar de först nitrat innan de reducerar sulfat. Det har även kunnat visas att det är minst tre stammar bakterier med lite skiftande egenskaper vad gäller bland annat nitratreduktion som växer i slammen. Slammet har en vattenhalt på cirka 75 %, sulfathalten som undersöktes genom spektrofotometrisk grumlighetsmätnig visade att sulfathalten i Brogårdsfabrikens slam 26/1 ligger på cirka 15 w% och i Vetlandafabrikens slam 26/1 var cirka 9 w/w%. Glukonathalten i Vetlandafabrikens slam 26/1 har bestämts till cirka 3 w/w%. En ökad mängd glukonat har visat sig leda till större bakteriell aktivitet. Då slammet hetats upp till 50°C eller över så har bakteriernas förmåga till överlevnad och tillväxt kraftigt begränsats. Det har dock inte kunnat visas på hur vattenhalten påverkar bakteriernas förmåga att överleva i slammet då detta försök inte gav några tillförlitliga resultat. Inte heller kunde några direkta slutsatser dras om hur Enzym Clean påverkar. Slutsatsen är alltså att det är bakterier som orsakar problemen med uppkomsten av svavelväte i slammet efter en tids förvaring. Dessa lever både aerobt och anaerobt och det är när förhållandena blir anaeroba som de orsakar problem. Åtgärderna att sätta in är då att förhindra att slammet får stora anaeroba delar genom återkommande mekanisk bearbetning. / This paper is a part of my education in Chemical engineering at School of Engineering, Jonkoping University. The tasks were to examine the reasons behind the origin of hydrogen sulphide at the neutralisation of process water at Sapa Profiler AB and during storage of the aluminium sludge at Eka Chemicals AB, and to find out the actions to take to prevent these problems. This has mainly been done by experiments. The things that have been examined is whether it is bacteria that cause the problems, their ability to grow aerobically and anaerobically, ability to nitrate reduction, how the water content affect their ability to survive in the sludge, how Enzym Clean affect them, how they react on different temperatures, their morphology, if they are gram positive or negative and what their colonies look like. Water, sulphur and gluconate content in the sludge have also been examined. The experiments are mainly performed on sludge from Brogårdsfabriken (Bro. 26/1) but also on sludge from Vetlandafabriken (Vet. 26/1). The problem in the neutralisation process is caused by a chemical process affected by redoxpotential and pH. Through use of SIM-agar is the conclusion drawn that the problems with H2S in the sludge are caused by bacteria. The bacteria have the ability to grow both aerobically and anaerobically and in the later case they use first nitrate and then sulphate as electron acceptor. It has also been shown that there are at least three strains of bacteria living in the sludge with a bit different features like their ability to reduce nitrate. The sludge got water content of about 75 %. The sulphate content, which were examined spectrophotometerically, showed that the content in Bro. 26/1 is 15 w/w% and in Vet 26/1 is 9 w/w%. The gluconate content in Vet. 26/1 were determined by addition of Ce(IV) and titration with Fe(II) to about 3 w/w%. A higher gluconate content have been shown to increase the bacterial activity. It has been shown that when the sludge is heated to 50°C or higher the ability of the bacteria to survive in the sludge is dramatically lowered. But it haven't been able to determine how the water content affect the ability of the bacteria to survive in the sludge, the results were to unreliable. No conclusion could be drawn from the experiment with addition of Enzym Clean. The conclusion is that it is bacteria that cause the problem of H2S in the sludge. They grow both aerobically and anaerobically and the problems arise in the later case. The action to be taken is to hinder big areas of the sludge to become anaerobe, for example by turning the sludge mechanically.

<p>Clay, quartz and feldspar are widely available in Uganda. The location and properties of various clay deposits are reported in the literature, but little is reported on feldspar and quartz deposits. In this work an extended literature on ceramics and porcelains in particular, is documented. Samples from two deposits of feldspar and two deposits of quartz are characterised and found to possess requisite properties for making porcelain insulators. Sample porcelain bodies are made from materials collected from selected deposits using different mixing proportions of clay, feldspar and quartz. Their properties in relation to workability, firing temperature, dielectric and bending strengths are studied. It is found that a mixture consisting of 30% Mutaka kaolin, 15% Mukono ball clay, 30% Mutaka feldspar and 25% Lido beach flint yields a body with highest mechanical strength (72MPa) and dielectric strength (19kV/mm) when fired at 1250°C. The strength (both mechanical and dielectric) is found to decrease with increasing firing temperature. At high firing temperatures, the undissolved quartz in the body decreased, the glass content increases and pores are formed. Mullite content on the other hand does not change at temperatures above 1200°C but there are significant differences in the morphologies of the mullite crystals in the samples. Optimum mechanical and electrical properties are found at maximum virtification and a microstructure showing small closely packed mullite needles.</p>

Flexographic printing is a process that employs a flexible printing form and low viscous ink, often water-based. The flexible printing form is favourable for printing on rough surfaces, but the high surface tension of the ink may cause printability problems. This work has focused on the interaction between paper/paperboard coating and water-based flexographic ink, aimed at increasing the knowledge about the printing process in form of physical/chemical parameters that are important for ink setting. The effects of printing conditions on print quality, such as printing pressure and temperature, have also been in focus. The work has shown that fluids of different polarities, i.e. different dipole moments, behave differently when being absorbed by a coating layer. Due to their chemical compatibility to the coating layer, fluids with large dipole moment fill the pore matrix of the coating to a lesser extent but penetrate further into the coating than fluids with small dipole moments. On the other hand, polarity of the coating layer also affects the print. When printing on coatings with different polarities, higher print densities was obtained on the more polar substrates. As a tentative explanation, it is proposed that the ink builds different layer structures during drying depending on the coating polarity. Print gloss is related to the ink setting which, in turn, is affected by the solvent retaining capacity of the ink. Large water holding capacity allows the ink components to smoothen out before the structure is set, resulting in a higher print gloss. The rheology of inks is affected by temperature; at a higher temperature the viscosity is reduced. The reduction in ink viscosity at higher temperature has been shown to affect the print quality, e.g., print density and dot gain. It is suggested that a thicker layer is immobilised during impression due to the lower viscosity and that it is an explanation of the higher print density at a higher printing temperature. The influence of impression pressure on dot gain has been experimentally evaluated and mathematically modelled with good agreement. The dot gain is shown to respond non-linearly to the applied printing pressure. Studies based on pilot coated and printed paperboards is also reported, and it is shown that the print quality, e.g. print density, print gloss and dot gain, is largely dependent on the type of ink chosen and on the coating characteristics. Higher clay content in the coating resulted in increased dot gain and a decreased mottling.

The objective of this master thesis was to investigate the possibility to measure the gain in stiffness of the dry coating due to film formation of latex with a Dynamic Mechanic Thermal Analyzer (DMTA). This could tell when and to which extent the latex forms a film after the drying process. Two latices with different Tg was used for the experiments, one with a Tg of 36°C, denoted hard, and the one with a Tg of 8°C, denoted soft. The hard latex was used to make coating samples that would not form a film when dried at room temperature and the soft latex was used as a reference to the coating with hard latex since it would form a film at room temperature. It was shown that a gain in stiffness due to film formation of latex in coating can be measured with a DMTA. It was also shown that that the film forming of latex in coatings depend on time, temperature and the history of the sample. Further investigations were carried out to try to determine the time for film formation to be completed at a certain temperature.. These investigations showed that this type of trials cannot be carried out in a DMTA directly since the stiffness seemed to increase monotonically during a very ling time. This might be due to the rearrangements in the pigment structure that might affect the gain in stiffness. Therefore, a method involving oven curing was developed. Only one series of test were performed with this method due to lack of time but the method showed promising results. / Syftet med detta examensarbete var att undersöka möjligheten att använda en Dynamic Mechanic Thermal Analyzer (DMTA) för att mäta ökningen av styvhet som följd av filmbildning av latex i en torr bestrykning. Två olika latexer användes för experimenten, en med Tg = 36°C (hård) och en med Tg = 8°C (mjuk). Den hårda latexen användes för att kunna göra tester på prover som ännu inte filmbildat när de torkat vid rumstemperatur och den mjuka latexen användes för att göra referens prover mot bestrykningen med hård latex. Resultaten visade att det går att mäta styvhetsökning i bestrykningen som en följd av filmformation med DMTA och filmformation av latex i bestrykningen troligtvis beror på både tid, temperatur och provets historia. Ett försök att mäta vilken uppehålls tid vid en specifik temperatur som krävs för att filmbildningen skall fulländas genomfördes. Dessa försök visade att DMTA:n inte var en lämplig metod för att mäta denna tid då styvheten verkade öka under en längre tid. Detta kan bero på att pigment partiklarna packade sig tätare och på så sätt orsakade en ökning av styvheten. Därför gjordes ett annat försök som involverar ugns härdning, men på grund av tidsbrist blev det bara en mätserie utförd. Den sist nämnda metoden visade dock goda resultat och måste därför bedömas ha en potential.

Edge wicking, i.e. in-plane wetting, is an important parameter for liquid packaging board products. Before filling of the products at the dairy the web is being sterilised with hydrogen peroxide (H2O2). A tube is shaped and cut into packages which mean that new surfaces are created. If a short stop occurs in the sterilising bath the raw edges exposed to H2O2 could absorb the liquid and when the package later is being filled this absorption could lead to tube burst. For the end products it is also important to prevent the liquid from penetrating the raw edges of the board in order to maintain the functionality and fresh look of the package. To control edge wicking different kinds of internal hydrophobic sizing agents are used. Alkyl ketene dimer (AKD) is the most common size in neutral sizing and rosin in conjunction with alum is the traditional acidic sizing agent. AKD and rosin size are often used in combination (dual sizing) to make the board hydrophobic. The objective of this work was to examine the effects of the sizing agents on different pulps in different dosages. The pulps used in the sheet preparation were unbleached kraft pulp as well as bleached and unbleached CTMP refined to different levels. Apart from varying the size dosages, the wet sheets were also pressed at different levels to vary the density. The major part of the study included dual sizing but a minor part also concerned mono sized sheets. The parameters investigated on the laboratory sheets were STFI-Density, hydrogen peroxide edge wicking, pressurised edge wicking, lactic acid edge wicking (LA) and AKD and rosin size content. In hydrogen peroxide edge wicking the amount of size was the central source of improved wick index. The retention was therefore of great significance for the results. The dual sized sheets were found to give least edge wicking, due to the synergy effect between AKD and alum rosin size. The kraft pulps gave sheets with satisfactory edge wicking even at the lowest size dosage (1 kg/t) while CTMP required a dosage of 4 kg/t to reach the same wick index. To achieve acceptable pressurised edge wicking values the most important parameter was found to be the density of the sheets. The kraft pulp sheets gave the lowest edge penetration while the high freeness CTMP sheets did not give satisfactory penetration resistant even at the highest size dosage. The edge wicking of lactic acid could be prevented by sizing with AKD only. Sheets made from mono sized sheets containing rosin size did not manage to avoid a large in-plane wetting of the board structure. Hence, dual sizing to improve the edge wicking of lactic acid is not necessary. The density was found not to be an important parameter in lactic acid edge wicking, all the pulps got equal edge wicking regardless of density. Retention above 1 kg/t AKD in sheets was enough to prevent penetration. Retention above 1.5 kg/t AKD in sheet did not improve the edge wicking any further. No significant difference in sizeability between unbleached and bleached CTMP was observed.

Inledning Vid Unitech Biopharma, Matfors (Sverige) sker tillverkning av rekombinant Kolera Toxin subenhet B (rCTB-213), vilket är en av de aktiva substanserna i vaccinet Dukoral®. Unitech Biopharma AB är ett bioteknikföretag fokuserade på legotillverkning av rekombinanta proteiner och tillverkar rCTB för SBL Vaccin AB Solna, (Sverige). Anläggningen där tillverkningen av denna produkt sker har alla nödvändiga tillstånd (Läkemedelsverket, Länsstyrelsen, Arbetsmiljöverket) och uppfyller gällande cGMP-krav samt är godkänd av läkemedelsmyndigheterna i EU och Kanada, WHO samt i ytterligare ca 35 andra länder. Dukoral® är ett drickbart vaccin som stimulerar immunförsvaret i tarmen och skapar ett bra skydd mot sjukdomen kolera. Vaccinet ger även skydd mot enterotoxinbildande stammar av Escherichia coli (ETEC) vars värmekänsliga toxin (LT) delvis liknar koleratoxinet både strukturellt, funktionellt och immunologiskt[34]. Vaccinet består förutom rCTB av tre olika stammar inaktiverade Vibrio Cholerae bakterier, vilka produceras vid SBL-vaccin AB, där även slutformulering av vaccinet sker. Tillverkningsprocessen av Monovalent bulk rCTB-213 sker genom mikrobiell fermentering av en genetiskt modifierad produktionsstam av Vibrio Cholerae, där huvudodlingssteget sker i 500 liters skala där hela tillvekningsprocessen sker under Good Manifacturing Practise (GMP) förhållanden för att garantera en säker, effektiv och kvalitetsmässigt bra produkt. Målet med detta examensarbete är att upprätta en processbeskrivning för tillverkningsprocessen av Monovalent bulk rCTB-213. Beskrivningen skall baseras på den process som görs idag och innefatta respektive processtegs mål, teori och kritiska parametrar. Den kunskap som skapas genom att definiera och kartlägga (dvs. dokumentera arbetsflödet) i en process har ett stort värde i sig, den är dessutom en utomordentlig plattform för förbättringsarbete genom att den skapar en gemensam bild av vad som sker i processen i dag. I detta examensarbete sker även en sammanställning av produktionen av Monovalent bulk rCTB-213 för perioden februari 2004 - juni 2005. Fakta om hur processen tidigare har betett sig måste användas som bas för förbättringsarbete[1]. För att se om eventuell förekomst av variation för enskilda variabler kan urskiljas, utvärderas processdata för variabler som dokumenterats av företaget för batcher tillverkade under perioden februrari 2004 tom. juni 2005. Under fermentationssteget regleras parametrarna temperatur, pH och andelen löst syre i huvudfermentorn för att upprätthålla optimal fysisk miljö för tillväxt och rCTB produktion. För att få en uppfattning om hur dessa parameterar förhållit sig vid odlingar som utförts under perioden februari 2004 – juni 2005 utvärderas dessa variabler via duglighetsanalys/processkapabilitetsstudie (Cpk). I denna studie beräknas de korrigerade duglighetsindexen för de ovan nämda parametrarna, där den naturliga spridningen för processen sätts i förhållande till vilka gränser som är angivna i registreringsdokument (Process Manifacturing Description) för att få en uppfattning om det som är angivet i registrerings- dokument efterlevs.

Under den senaste tiden har man tagit upp plastbärkassars negativa miljöpåverkan, i EU men även lokalt i Borås. EU anser att plastpåsar är skadliga för miljön och har tagit fram direktiv som gör att alla medlemsstater måste vidta åtgärder för att begränsa förbrukningen av plastpåsar. För att man ska kunna fatta rätt beslut krävs det att man ökar kunskapen om vilka åtgärder som krävs och vilka åtgärder som är mest effektiva för att minska förbrukningen. I detta examensarbete är syftet att jämföra plastpåsars miljöpåverkan mot bärkassar i olika material samt att se över hur plastpåsar hanteras idag, presentera en metod för att utföra en insamling av plastpåsar för återvinning i Borås och utreda om det är miljömässigt lönsamt. Resultaten visar att bestämandet av en bärkasses miljöpåverkan är en mycket komplex fråga då väldigt många faktorer måste vägas in. Vi ser även att införandet av ett separat återvinningssystem för plastpåsar inte är det ultimata då det skulle försvåra logistiken samt kräva komprimering av plastpåsarna för att minska deras volym. Det befintliga återvinningssystemet för plast där man blandar hårdplast och mjukplast är mera lämpligt att använda då det ger en tätare blandning.

I detta examensarbete har reologiska egenskaper av färg studerats varav viskoelasticitet, rinning och utflytning har varit av huvudsakligt intresse. I denna studie presenteras metoder som förutser hur färg rinner vid industriell applicering med hjälp av data från reologisk mätningsutrustning. Studiens övergripande syfte är att förstå hur vattenbaserad färg beter sig vid sprutning på vertikala ytor. Målet med studien har uppfyllts då det har kunnat visas att det går att förutse hur färg rinner med en påläggningsmängd på 300 μm i vått tillstånd. Med hjälp av en reometer kunde mätdata insamlas för att bestämma ett värde på en graderad skala. Fördelen med att använda en graderad skala istället är att det då går att undvika en kostsam och tidskrävande fysisk applicering av färgerna. Ett så kallat ”Shear rate loop test”användes för detta ändamål med hjälp av en grafisk tolkning. Den utvecklade metoden gav information som söktes om färgen rann eller ej. Varianter av oscillationstester som 3ITT, amplitudsvep och frekvenssvep används för att bestämma elastiska (G’) och viskösa (G’’) egenskaper, vilket kunde åskådliggöra vilket beteende som var dominerade hos färgerna. Studien har utgått från mätdata av 28 stycken olikafärger. Studien har resulterat i två metoder som går att använda för att förutse rinning efter färgapplicering: Shear rate loop och 3ITT är metoderna. / The rheological properties of water-based paint have been studied and the parameters that were investigated were mobility, viscoelasticity, sagging and levelling. The methods that are presented in this study can predict sagging before the paint is applied on a vertical surface. The purpose of this study is to understand how different paints behave when sprayed on a vertical surface. The main goal in this study is to develop a method that can predict sagging when the wet condition is 300 μm. The rheometer gave measurement data that could be graded on a scale. Every paint had a value on this graded scale. A "Shear Rate Loop Test" was used to grade the paints after a graphical analysis. The development on the graded scale gives the right information whether the paint sags or not. Different types of oscillation tests were performed and these tests were 3ITT, amplitude sweep and frequency sweep. Elastic and viscous behaviour were measured and they illustrated what behaviour was dominating in the paints. 28 water-based paints were analysed and the methods for these paints can predict how they flow on a vertical surface.

Det har undersökts om det går att få ut fällningskemikalien aluminium ur kemslam från pappers- och massabruk via acidogenes. Ymp och kemslam blandades i olika förhållanden och pH mättes regelbundet för att kartlägga acidogeneskurvan. Prover av filtrat från slam- och ympblandning från tidpunkt noll och då pH-kurvan kartlagts vara som lägst skickades för analys med atomabsorptionspektroskopi. Ur resultaten som gavs från atomabsorptionspektroskopin beräknades det att ingen signifikant skillnad fanns i mängden löst aluminium mellan de olika ymp- och slam-förhållandena. För att försöka uppnå signifikant skillnad skulle det kunna testas fler olika förhållanden, beroende på karaktäristiken hos slam och ymp.