På grund av nya riktlinjer för användning av mässing i kontakt med dricksvatten har nya blyfria mässingslegeringar utvecklats. Det är därför av stort intresse att undersöka deras korrosionsegenskaper, såsom avzinkningshärdighet. Ett accelererat standardtest, SS-EN ISO 6509–1:2014, har använts för att bestämma avzinkningshärdighet hos mässingslegeringar. Eftersom detta standardtest utvecklades för bly-innehållande mässingslegeringar har det ännu inte fastställts huruvida denna metod också kan appliceras för fastställandet av avzinkningshärdigheten hos blyfria mässingslegeringar.  Syftet med detta examensarbete var att fylla denna kunskapslucka. Detta gjordes genom att undersöka hur avzinkningsegenskaperna för tre mässingslegeringar, varav två var blyfria och en bly-innehållande, påverkades genom att ändra standardtestets parametrar. Resultaten jämfördes sedan med deras beteende i kranvatten för att bestämma testresultatens tillförlitlighet. Det visade sig att majoriteten av de erhållna resultaten för de blyfria mässingslegeringarna var i överensstämmelse med de resultat som erhölls för den blyinnehållande mässingen. Slutsatsen som kunde dras var därför att standardtestet kan användas för att bestämma avzinkningshärdighet även av blyfri mässing samt att resultaten visar på samma rangordning gällande deras egenskaper i tappvatten. / Due to new regulations for the use of brass in contact with drinking water, new lead-free brass alloys have been developed. It is therefore of great interest to investigate their corrosion properties in terms of dezincification resistance. An accelerated standard test, SS-EN ISO 6509-1:2014 is used to determine the dezincification resistance of brass alloys. However, as this standard test was developed for leaded brass alloys, it has not yet been established whether this method also is suitable to assess the dezincification resistance of lead-free brass alloys.  This master thesis study aimed to expand this knowledge gap by investigating how the dezincification properties of three different brass alloys, two newly developed lead-free alloys and one lead-containing alloy, were affected by changing the parameters of the standard test. The results were compared with their behaviour in tap water to determine the reliability of the ISO test. Most of the obtained results of the lead-free brass alloys were in accordance with the results obtained for the leaded brass alloy. It could therefore be concluded that the standard test can be used to assess the dezincification resistance of brass alloys and also reflect their ranking at tap water conditions.

På grund av nya riktlinjer för användning av mässing i kontakt med dricksvatten har nya blyfria mässingslegeringar utvecklats. Det är därför av stort intresse att undersöka deras korrosionsegenskaper, såsom avzinkningshärdighet. Ett accelererat standardtest, SS-EN ISO 6509–1:2014, har använts för att bestämma avzinkningshärdighet hos mässingslegeringar. Eftersom detta standardtest utvecklades för bly-innehållande mässingslegeringar har det ännu inte fastställts huruvida denna metod också kan appliceras för fastställandet av avzinkningshärdigheten hos blyfria mässingslegeringar.  Syftet med detta examensarbete var att fylla denna kunskapslucka. Detta gjordes genom att undersöka hur avzinkningsegenskaperna för tre mässingslegeringar, varav två var blyfria och en bly-innehållande, påverkades genom att ändra standardtestets parametrar. Resultaten jämfördes sedan med deras beteende i kranvatten för att bestämma testresultatens tillförlitlighet. Det visade sig att majoriteten av de erhållna resultaten för de blyfria mässingslegeringarna var i överensstämmelse med de resultat som erhölls för den blyinnehållande mässingen. Slutsatsen som kunde dras var därför att standardtestet kan användas för att bestämma avzinkningshärdighet även av blyfri mässing samt att resultaten visar på samma rangordning gällande deras egenskaper i tappvatten. / Due to new regulations for the use of brass in contact with drinking water, new lead-free brass alloys have been developed. It is therefore of great interest to investigate their corrosion properties in terms of dezincification resistance. An accelerated standard test, SS-EN ISO 6509-1:2014 is used to determine the dezincification resistance of brass alloys. However, as this standard test was developed for leaded brass alloys, it has not yet been established whether this method also is suitable to assess the dezincification resistance of lead-free brass alloys.  This master thesis study aimed to expand this knowledge gap by investigating how the dezincification properties of three different brass alloys, two newly developed lead-free alloys and one lead-containing alloy, were affected by changing the parameters of the standard test. The results were compared with their behaviour in tap water to determine the reliability of the ISO test. Most of the obtained results of the lead-free brass alloys were in accordance with the results obtained for the leaded brass alloy. It could therefore be concluded that the standard test can be used to assess the dezincification resistance of brass alloys and also reflect their ranking at tap water conditions.

The number of hardened surfaces has increased as a result of urbanization, and thus also the amount of road stormwater. Road stormwater can transport pollutants that have been released on road areas to surrounding recipients. Two substances that are found in particularly high concentrations in road storm water are copper and zinc. At high concentrations of these substances, toxic effects occur which are particularly harmful to aquatic organisms. This report intends to investigate how well the filter material Polonite purifies road stormwater from copper and zinc. Polonite is a reactive filter material made of the sedimentary rock Opoka, which binds substances such as copper and zinc by adsorption. In this thesis, a laboratory experiment has been carried out where it has been investigated how well different amounts of Polonite adsorb copper and zinc during different time periods. The results show that the concentrations of copper and zinc generally decreased over time and with an increasing amount of Polonite. Furthermore, a simulation of how Polonite's purification capacity decreases over time has been created. The simulation showed that Polonite's ability to purify stormwater according to the guideline values ceases after 133 days for copper and 325 days for zinc. Data collected from a column experiment was then compared with the simulation. The comparison showed that the simulation for zinc was in good agreement with the data from the column experiment, while the data for copper were more different from the simulation.  Conclusions drawn are that Polonite can be a good solution for sustainable road stormwater management as it can purify zinc and copper in accordance with the recommended guideline values. The results also show that Polonite has a better ability to purify zinc than copper and that it can purify zinc for a longer period of time. Moreover, other aspects such as economics need to be investigated in future studies to establish with certainty that Polonite is a good solution for the purification of road stormwater in large-scale treatment plants. / Till följd av urbaniseringen ökar antalet hårdgjorda ytor, och därmed även mängden vägdagvatten. Vägdagvatten kan transportera föroreningar som uppkommit på vägområden till omgivande recipienter. Två ämnen som hittas i särskilt höga koncentrationer i vägdagvatten är koppar och zink.  Vid höga koncentrationer av dessa ämnen uppstår toxiska effekter som är särskilt skadliga för vattenlevande organismer. Denna rapport ämnar att undersöka hur väl filtermaterialet Polonite renar vägdagvatten från koppar och zink. Polonite är ett reaktivt filtermaterial som genom adsorption kan rena vägdagvatten. I detta arbete har en laboration utförts där det har undersökts hur väl olika mängder Polonite adsorberar koppar och zink under olika tidsperioder. Resultatet visar att halterna koppar och zink generellt minskar med tiden samt med ökande mängd Polonite. Vidare skapades en simulering av hur Polonites reningsförmåga minskar med tiden.  Slutsatser som dragits är att Polonite kan vara en god lösning för hållbar vägdagvattenhantering då det kan rena koppar och zink i enlighet med de rekommenderade riktvärdena. Resultatet visar även att Polonite har en bättre förmåga att rena zink än koppar samt att det kan rena zink under en längre tidsperiod. För att med säkerhet fastställa att Polonite är en bra lösning för rening av vägdagvatten i storskaliga reningsanläggningar behöver flera aspekter såsom ekonomi undersökas i framtida studier.

Procurement of copper concentrate is becoming increasingly more challenging as the general quality of concentrates are decreasing. Concentrates are now coming with higher shares of impurities and secondary materials, which makes them harder to process. These concentrates are refereed to as complex concentrates and has historically been purchased by refineries pursuing a high margin strategy, as it is cheaper for refineries to buy. As the global copper concentrate quality decreases, traditional smelters may have to revisit their procurement strategy in order to continue to be competitive and cost efficient, gradually moving towards a strategy which today is considered a niche. This notion raises several questions as to what situation future refineries might find them selves in, when treating increasing shares of complex copper concentrates. On that perceptive, this study addresses this topic from a holistic business perspective by investigating managerial challenges which may occur from procurement of complex copper concentrates. We did this through an exploratory investigation on two smelter facilities within Boliden Group, operating on with this procurement strategy. Our aim was to identify important aspects within the procurement itself, inventory management and processing. We conducted eight interviews with company representatives and analysed data on purchasing behaviour, inventory holdings and process quantities in order to understand critical aspects emerging from this strategy. From there, we identified one general challenge containing three sub challenges. We concluded that the management of risk and productivity balance was essential for the whole business, as complex concentrates aggravates already present supply chain and industry risks. Furthermore we saw challenges with maintaining sufficient and balanced inventory levels, due to arrival uncertainties and vague shipping agreements. Also, aligning goals and priorities was identified as a challenge. As complex concentrates have both attractive margin figures and complex processing requirements, differences in prioritisation surrounding profitability and process stability was evident. Lastly, we uncovered potential productivity losses when treating both clean and complex concentrates. / Inköp av kopparkoncentrat blir alltmer utmanande i takt med att koncentratens allmänna kvalitet minskar. Koncentrat kommer nu med större andelar av orenheter och sekundära material, vilket gör dem svårare att bearbeta. Dessa koncentrat betecknas som komplexa koncentrat och har historiskt bearbetats av raffinaderier som bedriver en högmarginalstrategi, eftersom dessa är billigare för raffinaderier att köpa. Då den globala kopparkoncentratkvaliteten minskar kan traditionella smältverk behöva se över sin inköpsstrategiför att fortsätta vara konkurrenskraftiga och kostnadseffektiva. Denna uppfattning väcker flera frågor om vilken situation framtida raffinaderier kan komma att befinna sig i, med ökande andelar av komplexa kopparkoncentrat. Med barkund i detta undersöker denna studie frågan ur ett helhetsperspektiv, genom att utforska operativa utmaningar som kan uppstå till följd av inköp av komplexa kopparkoncentrat. Vi genomförde en fallstudie på två smältverk inom Boliden Group, som förvärvar en hög andel komplexa kopparkoncentrat. Vårt mål var att identifiera viktiga aspekter inom själva upphandlingen, lagerhanteringen och bearbetning av koncentraten samt att identifiera utmaningar som beslutsfattare står inför. Vi genomförde åtta intervjuer med företagsrepresentanter och analyserade data om inköpsbeteende, lagerhållning och processkvantiteter för att förstå kritiska aspekter som framgår av denna strategi. Därifrån identifierade vi en allmän utmaning innehållande tre underutmaningar. Resultatet visade på att hantering av risk- och produktivitetsbalans var väsentlig för hela verksamheten, eftersom komplexa koncentrat förvärrar redan närvarande utmaningar med försörjningskedjan och industririsker. Därtill identifierade vi utmaningar med att upprätthålla en tillräcklig och balanserad lagernivå, på grund av osäkerheter om ankomst och vaga sjöfartsavtal. Gemensamma mål och prioriteringar identifierades också som en utmaning. Eftersom komplexa koncentrat både har attraktiva marginaler och komplexa bearbetningskrav var skillnader i prioritering kring lönsamhet och process-stabilitet uppenbara. Slutligen upptäckte vi potentiella produktivitetsförluster vid behandling av både rena och komplexa koncentrat.

Pure copper (Cu) has the properties of high optical reflectivity and surface tarnishing as well as excellent thermal and electrical conductivity. Accordingly, laser-based additive manufacturing (AM) techniques confront various difficulties to produce thismaterial. In contrast, the electron beam melting (EBM) process is paving to become an excellent method to manufacture AM parts from such materials. This is since theelectron beam is not influenced by the optical reflectivity of the material. Furthermore, EBM works under vacuum that can protect the powder material from oxidization. In addition, the high working temperature and preheating process for each layer canensure a uniform heat input and a much lower cooling rate. Hence, the EBM processcan significantly prevent the parts from delamination failure caused by residual stress. Accordingly, this research work is intended to investigate the EBM processability and geometrical freedom/accuracy of EBM made copper components. The 99.95% pure Cu powder with a particle size range of 45-100μm are used to produce samples. All the samples are built with a certain layer thickness of 50μm with altering parameters, including the processing temperature, line offset, focus offset, beamspeed, and beam current. It is found that the processing temperature of 500°C leadsto low density and severe lateral melting/sintering. Accordingly, the temperature is lowered to 450°C, 400°C, 350°C, and 310°C to control the excessive lateral melting. Since dense parts could only be produced above 400°C, this work focuses on developing 400°C processing temperature with different line offset, focus offset, beamspeed, and beam current. However, it is observed that the processing window of the EBM process is rather narrow, too high or too low energy input could both result in a porous part with severe distortion. After many experimental optimizations runs, the combination of the optimum parameters is reached which can deliver parts with over 99% density and a good geometrical stability. After optimization, the benchmark partsare designed and manufactured according to electrical and thermal applications (using the optimum parameters). Afterwards, the corresponding geometrical freedomand accuracy of the copper components made by EBM is assessed and discussed. / Ren koppar (Cu) har egenskaper som hög optisk reflektivitet och ytans anlöning samt utmärkt termisk och elektrisk ledningsförmåga. Följaktligen möter laserbaserad additiv tillverkning (additive manufacturing, AM) olika svårigheter när det gäller att producera detta material. Däremot är elektronstrålesmältning ("electron beam melting", EBM) på väg att bli en utmärktmetod för att tillverka AM-delar av sådana material. Detta beror på att elektronstrålen inte påverkas av materialets optiska reflektivitet. Dessutom arbetar EBM under vakuum som kan skydda pulvermaterialet från oxidering. Dessutom kan den höga arbetstemperaturen och förvärmningsprocessen för varje lager säkerställa en jämn värmetillförsel och en mycket lägre kylningshastighet. EBM-processen kan därför i hög grad förhindra att delamineringsfel orsakade av restspänningar uppstår. Syftet med detta forskningsarbete är därför att undersöka EBM-processbarheten och den geometriska friheten/precisionen hos EBM tillverkade kopparkomponenter. Det 99,95 % rena Cu-pulvret med ett partikelstorleksområde på 45-100 μm används för att producera prover. Alla prover är byggda med en viss tjocklek på 50 μm med ändrade parametrar, inklusive bearbetningstemperatur, linjeförskjutning, fokusförskjutning, strålhastighet och strålström. Det har visat sig att bearbetningstemperaturen på 500°C leder till låg densitet och allvarlig lateral smältning/sintring. Följaktligen sänks temperaturen till 450°C, 400°C, 350°C och 310°C för att kontrollera den överdrivna laterala smältningen. Eftersom täta delar endast kunde produceras över 400°C, fokuserar detta arbete på att utveckla 400°C bearbetningstemperatur med olika linjeförskjutning, fokusförskjutning, strålhastighet och strålström. Det observeras dock att bearbetningsfönstret för EBMprocessen är ganska smalt, för hög eller för låg energitillförsel kan båda resultera i en porösdel med allvarlig förvrängning. Efter många experimentella optimeringskörningar uppnås kombinationen av de optimala parametrarna som kan leverera delar med över 99% densitet och en god geometrisk stabilitet. Efter optimering designas och tillverkas benchmarkdelarna i enlighet med elektriska och termiska applikationer (med optimala parametrar). Därefter bedöms och diskuteras motsvarande geometriska frihet och noggrannhet hos kopparkomponenterna tillverkade av EBM.

<p>Dagvatten från vägar innehåller ofta tungmetaller. De vanligaste metallerna i vägdagvatten är bly, koppar, kadmium, nickel och zink. Dessa föroreningar utgör en belastning i recipienter som tar emot dagvattnet. I denna rapport har bly, koppar och zink reducerats från vägdagvatten genom filtrering i kolonner med amorf, granulerad masugnsslagg och sand. Masugnsslagg, som är en biprodukt från framställningen av järn, är en alkalisk produkt med goda sorptionsegenskaper vilket gör den lämplig att använda som filtermaterial för vatten förorenade med metaller. Sanden användes i studien som referensmaterial. Masugnsslaggen som användes i denna studie är hyttsand från Merox, Oxelösund. Reningshalten för hyttsanden i denna studie uppgick till 79 % för bly, 82 % för koppar samt 92 % för zink. Hyttsandens reducerande förmåga har även undersökts i batchförsök.</p> / <p>Stormwater from roads often contain heavy metals. The most common metals in storm water from roads are lead, copper, cadmium, nickel, and zinc. These pollutants constitute a stress for organisms in recipients that receive the stormwater. In this report lead, copper and zinc have been reduced from road storm water through filtration in columns with granulated iron slag and sand. Iron slag is a by-product from the iron making process, with a high sorption capacity, which makes it suitable as a filter material for water polluted with metals. The sand in this study has been used as reference material. The reducing capacity in the stormwater for the iron slag used in this study, “hyttsand”, was 79 % for lead, 82 % for copper and 92 % for zinc. The reducing capacity of the iron slag was also investigated in batch studies.</p>

Wind power is growing fast all over the world, and in Sweden alone thousands of turbines has been installed the last few decades. Although the number of decommissioned turbines so far is very low, the rapid installation rate indicates that a similar rapid decommissioning rate is to be expected shortly. If the waste material from these turbines is not handled sustainably the whole concept of wind power as a clean energy alternative is challenged. This study aims to present an accurate estimate of the amounts of waste material that will be generated from wind turbines in Sweden during the coming decades, allowing the waste management industry to plan for this and by extension prevent unnecessary energy losses through imperfect waste treatment. It should also present helpful information on how problematic waste can be reduced or avoided. VindStat’s annual report, presenting installation date and other relevant data for most installed turbines in Sweden, has been used as the base for the calculations. Information on material composition in different types and sizes of wind turbines has been extracted from various life cycle assessments, and by using the available parameters in the data base each turbine has been assigned a specific amount of steel, iron, copper, aluminum, blade material and electronics. An average life time of 20 years has been assumed, based on prior research and comparison with empiric data, and the material of each turbine is therefore seen as generated waste 20 years after installation date. To calculate the amount of waste material from replacing faulty components, empiric data over replacement rates in further developed markets has been combined with a prognosis over future development of installed wind capacity in Sweden based on a method described by prior research. As no sufficient way to predict how the future second hand market for turbines and components has been found, three different possible scenarios have been investigated to see how this may affect waste amounts. The results show that annual waste will grow slowly at about 12 % increase per year until around 2026, and then the average increase is 41 % per year until 2034. By then, annual waste amounts are estimated to have reached 237 600 tonne steel and iron (16 % of currently recycled amounts), 2 300 tonne aluminium (4 %), 3 300 tonne copper (5 %), 343 tonne electronics (&lt;1 %) and 28 100 tonne blade material. There is no industrial scale recycling method for commonly used blade materials, and a high strength steel developed by Sandvik is proposed as a fully recyclable material to consider for further research. A well-functioning second hand market is shown to possibly have a major impact on waste amounts, at least in postponing it until better recycling systems are in place. / Vindkraft är en snabbt växande energikälla världen över och enbart i Sverige har tusentals vindkraftverk installerats under senaste decennier. Även om antalet nedmonterade verk än så länge är relativt lågt, indikerar det stora antalet årliga installationer att ett liknande antal nedmonteringar är att vänta inom kort. Om avfallsmaterialet från dessa verk inte hanteras på ett hållbart sätt riskeras att syftet med vindkraft som ett miljövänligt alternativ utmanas. Målet med studien är att presentera en noggrann uppskattning om vilka mängder avfallsmaterial som kommer att genereras från vindkraftverk i Sverige under kommande årtionden, vilken kan användas för att planera avfallshantering och på så vis i förlängningen undvika onödiga energiförluster genom felaktiga processer. Information om hur problematiskt avfall kan undvikas eller minskas ska även presenteras. Vindstats årliga rapport, vilken presenterar installationsdatum och annan relevant information för de flesta installerade vindkraftverk, har använts som bas för beräkningar. Information över materialfördelning i olika typer och storlekar av vindkraftverk har extraherats från ett antal livscykelanalyser och genom att använda tillgängliga parametrar i databasen har varje enskilt vindkraftverk tilldelats en specifik mängd stål, järn, koppar, aluminium, bladmaterial och elektronik. En genomsnittlig livslängd på 20 år har antagits, baserat på tidigare forskning och jämförelse med empirisk data, och materialet i vindkraftverken har därför setts som genererat avfall 20 år efter installationsdatum. För att beräkna mängden avfallsmaterial från utbytta komponenter har empirisk data över utbytningsfrekvenser hos mer utvecklade marknader applicerats på en prognos över över möjlig framtida utbyggnad av vindkraftskapacitet i Sverige som skapats enligt en metod beskriven i tidigare forskning. Eftersom ingen fullständig metod har funnits för att förutse hur framtida andrahandsmarknad för vindkraftverk och komponenter så har tre möjliga scenarion undersökts för att se hur detta kan komma att påverka avfallsmängder. Resultaten visar att de årliga avfallsmängderna förväntas växa med ca 12 % per år fram till 2026, och därefter i genomsnitt 41 % per år fram till 2034. Då förväntas avfallsmängderna uppnått 237 600 ton stål och järn (16 % av nuvarande återvunnen mängd), 2 300 ton aluminium (4 %), 3 300 ton koppar (5 %), 343 ton elektronik (&lt;1 %) och 28 100 ton bladmaterial. Det finns ingen metod för att återvinna vanligen använda bladmaterial på industriell skala, och ett extra starkt stål utvecklat av Sandvik föreslås som fullt återvinningsbart alternativ att undersöka. En väl fungerande andrahandsmarknad visar sig kunna ha en betydande inverkan på framtida avfallsmängder, åtminstone genom att skjuta upp behovet av hantering tills ett mer effektivt system finns på plats.

Dagvatten från vägar innehåller ofta tungmetaller. De vanligaste metallerna i vägdagvatten är bly, koppar, kadmium, nickel och zink. Dessa föroreningar utgör en belastning i recipienter som tar emot dagvattnet. I denna rapport har bly, koppar och zink reducerats från vägdagvatten genom filtrering i kolonner med amorf, granulerad masugnsslagg och sand. Masugnsslagg, som är en biprodukt från framställningen av järn, är en alkalisk produkt med goda sorptionsegenskaper vilket gör den lämplig att använda som filtermaterial för vatten förorenade med metaller. Sanden användes i studien som referensmaterial. Masugnsslaggen som användes i denna studie är hyttsand från Merox, Oxelösund. Reningshalten för hyttsanden i denna studie uppgick till 79 % för bly, 82 % för koppar samt 92 % för zink. Hyttsandens reducerande förmåga har även undersökts i batchförsök. / Stormwater from roads often contain heavy metals. The most common metals in storm water from roads are lead, copper, cadmium, nickel, and zinc. These pollutants constitute a stress for organisms in recipients that receive the stormwater. In this report lead, copper and zinc have been reduced from road storm water through filtration in columns with granulated iron slag and sand. Iron slag is a by-product from the iron making process, with a high sorption capacity, which makes it suitable as a filter material for water polluted with metals. The sand in this study has been used as reference material. The reducing capacity in the stormwater for the iron slag used in this study, “hyttsand”, was 79 % for lead, 82 % for copper and 92 % for zinc. The reducing capacity of the iron slag was also investigated in batch studies.

With the advancement and accessibility of local probing techniques that can operate at the submicron scale it has become possible to analyse the local corrosion properties of industrially important metallic materials and relate these properties to microstructure characteristics of the same materials. In this doctoral study the focus has been on copper-zinc samples, both as industrial brass alloys and as micro-patterned copper-zinc samples. They have been exposed to dilute chloride solutions and to an atmosphere that mimics indoor conditions that cause corrosion. The main goal has been to investigate micro-galvanic effects caused by surface heterogeneities in the copper-zinc samples, and the corrosion inhibition ability of a self-assembled octadecanethiol (ODT, CH3(CH2)17SH) monolayer when applied to these heterogeneous samples. The local chemistry, local electrochemistry, and local surface chemistry in the presence of the copper-zinc galvanic couplings have been elucidated, and their importance has been investigated for corrosion initiation, propagation, termination, and inhibition. A broad spectrum of local probe techniques has been utilised. They include optical microscopy (ex situ and in situ), electrochemical techniques, scanning electron microscopy with energy dispersive spectroscopy, atomic force microscopy, scanning Kelvin probe force microscopy and confocal Raman spectroscopy. In addition, infrared reflection absorption spectroscopy (in situ) and vibrational sum frequency spectroscopy have been employed to analyse the formation of corrosion products and monitor the corrosion kinetics.    A characteristic selective zinc dissolution process was triggered in non-metallic inclusions when a brass alloy was exposed to 1 mM NaCl. Disc-like corrosion areas spread radially outwards from the inclusions, the shape and termination of which was attributed to accessibility to chloride ions. An ODT-layer deposited on brass retarded access to chloride ions at the brass surface and slowed down the radial corrosion process. Instead a delayed formation of filiform-like corrosion was observed.    Upon exposure of the copper-zinc patterned sample to humidified air containing formic acid, micro-galvanic effects were induced by the copper patches on zinc that accelerated the zinc dissolution in the thin aqueous adlayer with concomitant precipitation of zinc formate. The micro-galvanic effects not only resulted in accelerated corrosion rates for zinc, but also in broadening of shapes and atomic structures for the corrosion products formed. Crystalline zinc oxide and zinc formate were observed on the copper-zinc patterned samples, whereas amorphous zinc oxide and zinc formate were formed on the bare zinc surface. Micro-galvanic effects occurred in the two-phase Cu40Zn (Cu with 40 wt% Zn) brass alloy as well, induced by more zinc-rich beta-phase grains surrounded by an alpha matrix with lower zinc-content.    The application of a self-assembled monolayer of ODT for corrosion inhibition of pure zinc and the patterned copper-zinc samples was also explored. In situ infrared reflection absorption spectroscopy analyses showed that ODT initially reduced the rate of zinc formate formation on pure zinc and on the copper-zinc micro-patterned sample. However, the inhibition efficiency was slightly reduced with exposure time due to local removal of ODT on pure zinc and on the micro-patterned samples. This caused micro-galvanic effects that resulted in increased rates of zinc formate formation on the ODT-covered samples – even higher than on the uncovered samples. When applied to the single-phase Cu20Zn alloy, ODT resulted in a corrosion inhibition that was comparable to that of pure copper, a metal for which ODT has shown very good corrosion inhibition. On double-phase Cu40Zn local galvanic effects resulted in less efficient corrosion inhibition and more abundant corrosion products than on Cu20Zn. Based on vibrational sum frequency spectroscopy, the ODT-layer retained its well-ordered molecular structure throughout the exposure to both Cu20Zn and Cu40Zn.    In all, the inhibiting action of the ODT-layer was attributed to the transport hindrance of corrosion promoters (O2, H2O, and HCOOH) to the brass surface. This result suggests that ODT can function as a temporary corrosion inhibitor for brass exposed to benign indoor environments. / Med utvecklingen av och tillgången till lokala analysmetoder som kan ge information med en lateral upplösning på mindre än en mikrometer har det blivit möjligt att analysera lokala korrosionsegenskaper hos industriellt viktiga metalliska material och relatera dessa egenskaper till mikrostrukturen hos samma material. I doktorsavhandlingen har denna möjlighet utnyttjats för koppar-zinkprover, dels som industriella mässingslegeringar dels som mikro-mönstrade koppar-zinkprover, som exponerats för utspädda kloridlösningar samt för en atmosfär som kan efterlikna den atmosfäriska korrosionen inomhus. Det huvudsakliga målet har varit att undersöka dels mikro-galvaniska korrosionseffekter som orsakas av heterogeniteter på koppar-zinkytorna dels korrosionsförmågan hos självorganiserande monolager av oktadekantiol (ODT, CH3(CH2)17SH) vid adsorption på dessa heterogena ytor. På så vis har den lokala kemin, ytkemin och elektrokemin kunnat klarläggas i närvaro av galvaniska effekter, och dess betydelse har undersökts för korrosionsprocessens initiering, propagering, terminering och inhibering. Ett brett spektrum av lokala analysmetoder har utnyttjats. De innefattar ljusoptisk mikroskopi (ex situ och in situ), elektrokemiska metoder, svepelektronmikroskopi med energidispersiv röntgen-spektroskopi, atomkraftsmikroskopi för mikro-kartering och Voltapotentialmätningar samt konfokal Raman-spektroskopi. Dessutom har infrarödreflektions absorptionsspektroskopi (in situ) och vibrationssummafrekvens spektroskopi (engelska: vibrational sum frequency generation) använts.    När en mässingslegering exponerades för 1 mM NaCl observerades en selektiv utlösning av zink med karakteristiskt utseende som växte radiellt från icke-metalliska inneslutningar för att bilda cirkulärt formade korrosionsområden. Formen och termineringen av denna korrosionsprocess bestäms av tillgången på kloridjoner. När ett monolager av ODT adsorberades på mässingslegeringen hämmades tillgången av kloridjoner på mässingsytan och den radiella korrosionsprocessen stannade upp. Istället iakttogs en fördröjd bildning av s.k. filiform korrosion.    Vid exponering av mikro-mönstrade koppar-zinkprover för befuktad luft med låga tillsatser av myrsyra inducerades mikro-galvaniska effekter i gränsen mellan koppar och zink som accelererade utlösningen av zink i den adsorberade fuktfilmen på provet, under samtidig utfällning av zinkformat. De mikro-galvaniska effekterna resulterade inte bara i förhöjda korrosionshastigheter jämfört med de på ren zink, utan även i andra faser hos bildade korrosionsprodukter. På de mikro-mönstrade koppar-zinkproverna bildades kristallint zinkoxid och zinkformat, under det att amorft zinkoxid och zinkhydroxyformat bildades på ren zink. Mikrogalvaniska effekter observerades även i den tvåfasiga mässingslegeringen Cu40Zn (Cu med 40 vikt-% Zn) orsakade av kontakten mellan den mer zinkrika beta-fasen och den omgivande alfa-fasen med lägre zinkhalt.    Appliceringen av ett självorganiserat monolager av ODT för korrosionsinhibering av ren zink och koppar-zinkprover har också undersöks. In situ infrarödreflektions absorptionsspektroskopi visade att adsorberat ODT initialt hämmade bildningen av zinkformat på ren zink och på de mikro-mönstrade koppar-zinkproverna. Med tiden minskade ODTs korrosionsinhiberings-förmåga på grund av att ODTs vidhäftning lokalt försvann. De mikro-galvaniska effekter som därigenom uppstod resulterade i bildandet av zinkformat som med tiden blev snabbare på de ODT-belagda proverna än på motsvarande prover utan ODT. När ODT applicerades på den enfasiga mässingslegeringen Cu20Zn resulterade detta i en korrosionsinhibering som var jämförbar med den på ren koppar, en metall på vilken ODT tidigare visat mycket bra korrosionsskydd. På den tvåfasiga mässingslegeringen Cu40Zn ledde lokala galvaniska effekter till en mindre effektiv korrosions-inhibering och en rikligare mängd korrosionsprodukter än på Cu20Zn. Baserat på vibrationssummafrekvens spektroskopi behöll ODT-lagret dess välordnade struktur under hela exponeringen på både Cu20Zn och Cu40Zn.    ODTs korrosionsinhibering tillskrivs främst transport-hämningen av korrosionsstimulatorer (O2, H2O och HCOOH) till mässingsytan och antyder att ODT kan fungera som en temporär korrosionsinhibitor för mässing i milda inomhusmiljöer. / <p>QC 20140915</p>

Sludge, produced in the waste water treatment process, can be used as fertilizer in agriculture. It is rich in nutrients but also contains other substances, such as heavy metals. Metals may enter crops which means that it also enters the food chain. Some heavy metals have been proven to cause severe damage to living organisms in high doses. It is therefore important to regulate the amount of heavy metals in the soil and in the sludge used as fertilizer. In this thesis the sources of heavy metals in the waste water system in the town of Västerås was examined. The sources of the heavy metals cadmium, chromium, mercury, copper and zinc were mainly analyzed by using the Excel tool "Source Finder". In this tool collected data of emissions or calculated emissions by the use of model values were entered. Households proved to be the single largest source of all the metals in this study, with the exeption of chromium. For cadmium and chromium water leakage from the ground water into the pipe system was a large contributing source. Business did not prove to be a large source of any metal with the exception of dental units which emitted large amounts of mercury. To be able to predict change of quality, in regards of metals, in the sludge and puried water an existing model of the water treatment plant was supplemented with processes regarding separation of copper. This was done by studying other models regarding metal partitioning and separation. The final model proved unable to describe variances in the measured data, but could describe the median concentration of copper in cleansed water and sludge.