<p>When cylinders for motor saws are manufactured there are high demands on the cylinders strength and wearing qualities. Aluminum is a material with low density and is used by Husqvarna AB for their motor saw cylinders. The aluminum is strengthening with nickel that is attached to the cylinders through electrolysis. When aluminum is in contact with oxygen a film of oxide is formed. To eliminate the oxide and to prevent formation of new oxide zinc is used. The cylinders are dipped into a bath of zinc before they pass on to a pre-nickel process, which purpose is to remove the excess of zinc so the “real” nickel process won’t be contaminated. In the process there is a selective bath where zinc is precipitated on sheet-metals through electrolysis. The problem is that while zinc is precipitated so is nickel and in a much greater extend, about 1 % zinc and 99 % nickel.</p><p>Husqvarna AB needs a technique to increase precipitation of zinc and reduce the precipitation of nickel. A small copy of the selective bath was constructed where adjustments of different parameters were possible. In the bath there was an anode of nickel, a cathode, process liquid, a pump for stirring and a plant installation from an aquarium for the temperature. In the bath different voltages, distance between anode – cathode and different sheets of metal were tested. Every test were in progress for about three days and then pieces of sheet-metals were cut and sent for analysis of zinc/nickel percentage.</p><p>A couple of the tested sheet-metals didn’t work and the ones that did work showed no special difference in zinc/nickel percentage. An increase in distance between the anode and cathode showed a small difference but not much. The alteration that showed to be most effective was to decrease the voltage. The normal voltage is 2, 8 V but when it was decreased to 2, 0 V it gave a much better result. The layer on the sheet-metal showed to contain 12 % zinc and 88 % nickel. A couple of other tests were performed with decreased voltage but no one gave as good result as 2, 0 V. If Husqvarna AB shall be able to use a lower voltage they need a greater cathode surface then they have today. That is because of the lower reaction rate. The lower reaction rate conducts an increasing amount of zinc in the bath and an electrolysis that doesn’t work completely.</p><p>Other methods for precipitation could have been tested e.g. change of anode, precipitation of zinc as a salt or a powder that could have been filtrated or a process that reduces the excess of zinc. To test any of these methods big changes in the process structure would be needed which costs both time and money. The authors therefore concluded that the best thing for Husqvarna AB to do is to increase the cathode surface by connecting another bath next to the existent.</p> / <p>Vid tillverkning av motorsågscylindrar ställs det höga krav på att de är tåliga och slitstarka. På Husqvarna AB tillverkas motorsågscylindrar av aluminium som är ett material med låg densitet. Aluminiumet förstärks med nickel som genom elektrolys fästs på cylindrarna. På aluminium bildas ett oxidskikt i kontakt med syre och för att eliminera skiktet samt undvika bildning av ny oxid så doppas cylindrarna i zink innan elektrolysen. Cylindrarna doppas hela i ett zinkatbad innan de går vidare till en förförnicklingsprocess som bland annat är till för att bli av med överflödigt zink så att det inte förorenar det ”riktiga” nickelbadet. I processen finns ett selektivt bad där zink fälls ut genom elektrolys på plåtar. Problemet är att samtidigt som zink fälls ut så fälls också nickel ut och i större mängd, ca 1 % zink respektive 99 % nickel.</p><p>Husqvarna AB behöver en teknik som ökar utfällning av zink samtidigt som nickelutfällning reduceras. En liten kopia konstruerades av det selektiva badet där justering av olika parametrar kunde utföras. I badet användes en plåtkatod och en nickelanod, vätska från processen, en pump för omrörning och ett akvarieaggregat för värme. I testbaljan provades ändringar av spänning, avstånd anod – katod och olika material som katod. Varje bad kördes ca tre dagar och sedan klipptes bitar av plåtarna bort och skickades iväg för analys av zink/nickelhalt.</p><p>Det visade sig att ett par av de testade plåtarna inte fungerade och de som fungerade visade ingen större skillnad i zink/nickelhalt. En ökning av avstånd mellan katod och anod gav en liten procentskillnad men inte tillräcklig. Den parameterändring som visade sig vara mest effektiv var att sänka spänningen. Normalt ligger spänningen på 2,8 V men när den sänktes till 2,0 V gav det bättre resultat. Skiktet på plåten visade sig nu innehålla ca 12 % zink och 88 % nickel. Ytterligare försök gjordes med lägre spänning men ingen gav lika bra resultat som 2,0 V. För att Husqvarna AB ska kunna använda lägre spänning kräver det en ökad katodyta än vad som finns i dagsläget, på grund av en lägre reaktionshastighet. Lägre reaktionshastighet leder till en för snabb ökning av zink i badet och en dåligt fungerande elektrolys.</p><p>Andra metoder för utfällning hade kunnat provats t ex byte av anod, fälla ut zink som ett salt eller pulver som sedan filtrerats bort eller en process för att minska överflödet av zink. Alla dessa metoder kräver att Husqvarna AB gör en omfattande omstrukturering av processen vilket kräver både tid och pengar. Därför kom författarna fram till att en ökad katodyta i form av ett nytt bad anslutet till det gamla vore den bästa lösningen för Husqvarna AB.</p>

The dye sensitized solar cell (DSSC) is a promising low-cost technology alternative to conventional solar cell in certain applications. A DSSC is a photo-electrochemical photovoltaic device, mainly composed of a working electrode, a dye sensitized semiconductor layer, an electrolyte and a counter electrode. Sunlight excites the dye, producing electrons and holes that can be transported by the semiconductor and electrolyte to the external circuit, converting the sunlight into an electrical current. A material that could be useful for DSSCs is the nanoscale cupric oxide, which can act as a p-type semiconductor and has interesting properties such as low thermal emittance and relatively good electrical properties. The goal of this project was to synthesize and characterize CuO nanoparticles using three different methods and look into each products potential use and efficiency in DSSCs. The particles were synthesized using two different solution based chemical precipitation methods and a flame spray pyrolysis method, yielding nanostructures with different compositions, structures and sizes ranging from ~20 to 1000 nm. The nanoparticle powder synthesized by the flame spray pyrolysis route was tested as semiconductor layer in the working electrode of the DSSC. Current-voltage measurements presented low solar conversion efficiencies with a reversed current, meaning that the cupric oxide cells did not work in a desirable way. Further studies of the cupric oxide synthesis and its suitability in DSSCs are needed to increases the future possibilities for gaining well working p-type DSSCs with higher efficiencies.

When cylinders for motor saws are manufactured there are high demands on the cylinders strength and wearing qualities. Aluminum is a material with low density and is used by Husqvarna AB for their motor saw cylinders. The aluminum is strengthening with nickel that is attached to the cylinders through electrolysis. When aluminum is in contact with oxygen a film of oxide is formed. To eliminate the oxide and to prevent formation of new oxide zinc is used. The cylinders are dipped into a bath of zinc before they pass on to a pre-nickel process, which purpose is to remove the excess of zinc so the “real” nickel process won’t be contaminated. In the process there is a selective bath where zinc is precipitated on sheet-metals through electrolysis. The problem is that while zinc is precipitated so is nickel and in a much greater extend, about 1 % zinc and 99 % nickel. Husqvarna AB needs a technique to increase precipitation of zinc and reduce the precipitation of nickel. A small copy of the selective bath was constructed where adjustments of different parameters were possible. In the bath there was an anode of nickel, a cathode, process liquid, a pump for stirring and a plant installation from an aquarium for the temperature. In the bath different voltages, distance between anode – cathode and different sheets of metal were tested. Every test were in progress for about three days and then pieces of sheet-metals were cut and sent for analysis of zinc/nickel percentage. A couple of the tested sheet-metals didn’t work and the ones that did work showed no special difference in zinc/nickel percentage. An increase in distance between the anode and cathode showed a small difference but not much. The alteration that showed to be most effective was to decrease the voltage. The normal voltage is 2, 8 V but when it was decreased to 2, 0 V it gave a much better result. The layer on the sheet-metal showed to contain 12 % zinc and 88 % nickel. A couple of other tests were performed with decreased voltage but no one gave as good result as 2, 0 V. If Husqvarna AB shall be able to use a lower voltage they need a greater cathode surface then they have today. That is because of the lower reaction rate. The lower reaction rate conducts an increasing amount of zinc in the bath and an electrolysis that doesn’t work completely. Other methods for precipitation could have been tested e.g. change of anode, precipitation of zinc as a salt or a powder that could have been filtrated or a process that reduces the excess of zinc. To test any of these methods big changes in the process structure would be needed which costs both time and money. The authors therefore concluded that the best thing for Husqvarna AB to do is to increase the cathode surface by connecting another bath next to the existent. / Vid tillverkning av motorsågscylindrar ställs det höga krav på att de är tåliga och slitstarka. På Husqvarna AB tillverkas motorsågscylindrar av aluminium som är ett material med låg densitet. Aluminiumet förstärks med nickel som genom elektrolys fästs på cylindrarna. På aluminium bildas ett oxidskikt i kontakt med syre och för att eliminera skiktet samt undvika bildning av ny oxid så doppas cylindrarna i zink innan elektrolysen. Cylindrarna doppas hela i ett zinkatbad innan de går vidare till en förförnicklingsprocess som bland annat är till för att bli av med överflödigt zink så att det inte förorenar det ”riktiga” nickelbadet. I processen finns ett selektivt bad där zink fälls ut genom elektrolys på plåtar. Problemet är att samtidigt som zink fälls ut så fälls också nickel ut och i större mängd, ca 1 % zink respektive 99 % nickel. Husqvarna AB behöver en teknik som ökar utfällning av zink samtidigt som nickelutfällning reduceras. En liten kopia konstruerades av det selektiva badet där justering av olika parametrar kunde utföras. I badet användes en plåtkatod och en nickelanod, vätska från processen, en pump för omrörning och ett akvarieaggregat för värme. I testbaljan provades ändringar av spänning, avstånd anod – katod och olika material som katod. Varje bad kördes ca tre dagar och sedan klipptes bitar av plåtarna bort och skickades iväg för analys av zink/nickelhalt. Det visade sig att ett par av de testade plåtarna inte fungerade och de som fungerade visade ingen större skillnad i zink/nickelhalt. En ökning av avstånd mellan katod och anod gav en liten procentskillnad men inte tillräcklig. Den parameterändring som visade sig vara mest effektiv var att sänka spänningen. Normalt ligger spänningen på 2,8 V men när den sänktes till 2,0 V gav det bättre resultat. Skiktet på plåten visade sig nu innehålla ca 12 % zink och 88 % nickel. Ytterligare försök gjordes med lägre spänning men ingen gav lika bra resultat som 2,0 V. För att Husqvarna AB ska kunna använda lägre spänning kräver det en ökad katodyta än vad som finns i dagsläget, på grund av en lägre reaktionshastighet. Lägre reaktionshastighet leder till en för snabb ökning av zink i badet och en dåligt fungerande elektrolys. Andra metoder för utfällning hade kunnat provats t ex byte av anod, fälla ut zink som ett salt eller pulver som sedan filtrerats bort eller en process för att minska överflödet av zink. Alla dessa metoder kräver att Husqvarna AB gör en omfattande omstrukturering av processen vilket kräver både tid och pengar. Därför kom författarna fram till att en ökad katodyta i form av ett nytt bad anslutet till det gamla vore den bästa lösningen för Husqvarna AB.

At present, there are more than 2000 wastewater treatments plants (WWTPs) in Sweden. Emissions of nitrogen and phosphorus from these, do contribute to the eutrophication of the Baltic Sea and watercourses on a daily basis. To reduce emissions of phosphorus, the Swedish approach has for the last 50 years been to use chemical precipitation. Today, software is used to test and evaluate different strategies in WWTPs, this in order to improve the operation and get a holistic view over the process. One model that can be used to achieve a holistic view is the Benchmark Simulation Model No. 2 (BSM2). In order to get a software like BSM2 to best mirror the reality, it is important that the model well describes the actual process. Today, BSM2 does not take the load of phosphorus into account, which, if it was included in the model, would describe the process better. In this master thesis, the author has investigated the possibility of extending the BSM2 model, to include phosphorus and chemical precipitation. Thereafter the results from simulations in BSM2 were compared with measurements from Henriksdals WWTP in Stockholm. The results showed that a model, after some simplifications, for phosphorus and chemical precipitation could be included in BSM2. The model uses primary precipitation. Precipitation chemical was added with assistance of a PI controller. Generally the results showed that the model had potential to describe the total flow of phosphorus in the WWTP. In measurements from Henriksdal the average total phosphorus effluent from primary and secondary sedimentation were 3.97 and 0.43 mg/l, respectively. From a steady state simulation in BSM2 the values were ​​4.26 and 0.44 mg/l and the average values ​​of a dynamic simulation 3.96 and 0.46 mg/l. Although the average values of total phosphorus matches quite well, it was found difficult to simulate the different fractions of phosphorus effluent from the secondary sedimentation. In order to better evaluate the results and how the simplifications of the model affects them, more measurements need to be done and a comparison with the results received from the BSM2 needs to be carried out. Also an adjustment of parameters in BSM2 must be done, this to achieve a better compliance with the given plant. / Sverige har idag drygt 2000 reningsverk. Reningsverkens utsläpp av kväve och fosfor bidrar dagligen till övergödning i Östersjön och därtill anslutna vattendrag. För att minska utsläpp av fosfor har i Sverige sedan mitten på 1960-talet kemisk fällning använts. Idag används programvara för att testa och utvärdera olika strategier i reningsverken, detta med syftet att förbättra driften och få en helhetsbild över processen. En av dessa modeller är Benchmark Simulation Model No. 2 (BSM2). För att simuleringsprogram ska ge en så bra bild som möjligt av verkligheten är det viktigt att de beskriver processen, i detta fall avloppsvattenrening, på ett bra sätt. BSM2 tar i dagsläget inte hänsyn till belastningen av fosfor, om fosfor inkluderades i modellen skulle det beskriva processen bättre. I detta examensarbete, har författaren undersökt möjligheten att utvidga BSM2, till att inkludera fosfor och kemisk fällning i modellen. Resultaten erhållna från modellen har därefter jämförts med mätdata från Henriksdals reningsverk i Stockholm. Resultatet visade att en modell för fosfor och kemisk fällning kunde, efter vissa förenklingar, inkluderas i BSM2. I modellen användes förfällning och fällningskemikalier tillsattes med hjälp av en PI regulator. Generellt visade resultaten att modellen hade förmåga att beskriva det totala flödet av fosfor i reningsverket. I mätningarna från Henriksdal var medelvärdet på total fosfor ut från försedimenteringen 3,97 mg/l och från eftersedimenteringen 0,43 mg/l. Från en steady state simulering i BSM2 blev värdena 4,26 och 0,44 mg/l och medelvärdena från en dynamisk simulering 3,96 och 0,46 mg/l. Även om medelvärdena på totalfosfor stämmer relativt bra överens, fann man det svårt att simulera olika fraktioner av fosfor ut från eftersedimenteringen. För att bättre kunna bedöma resultatet och hur förenklingar i modellen påverkar resultatet behöver flera mätningar göras och jämföras med modellens resultat. En justering av parametrar i BSM2 måste även göras, detta för att anpassa modellen till det givna avloppsreningsverket bättre. / Development and dynamic analysis of operational strategies for enhanced energy efficiency of wastewater treatment systems

The subject of this theoretical  study is the role ofelectronic structure as well as of rotational and vibrational motionson interactions between molecules and electromagnetic radiation,ranging from optical to x-ray. The thesis concerns both linear and nonlinear regimes of the light-matter interaction. The first part of the thesis is devoted to propagation of opticalpulses with different time-structure through various nonlinear absorbers.First we explain the double-exponential decay of fluorescence caused by photobleaching of pyrylium  salt irradiated by a train of short (100 fs) optical pulses. The main reason for this effect is the transversal inhomogeneity of the light beam which makes the dynamics of the photobleaching differ in the core of the pulse and on its periphery. We also explore the optical power limitingof C60 fullerene irradiated by either microsecond optical pulses or a picosecond pulse trains. Enhancement of nonlinear absorption is caused by strong triplet-triplet absorption that becomes important due toelongation of the interaction time.Here we show the importance of the repetitionrate for the optical power limiting performance.The second part of the thesis addresses the interaction of optical and x-rayfields with rotational degrees of freedom of molecules. In this part the main attention is paid to the rotational heating caused by the recoil, experienced by molecules due to the ejection of photoelectrons. We have quantitatively explained two qualitatively different experiments with the N2 molecule.We predict the interference modulation of the recoil-induced shift,which is a shift of the photoelectron line caused by the rotational recoil effect, as a function of the photon energy.The developed theory also explains the rotational heating ofmolecules observed in the optical fluorescence induced by x-ray radiation.Based on this explanation, we suggest a new scheme of the optical fluorescence induced by x-rays that allows to detect the recoil effect via the recoil-inducedsplitting of the optical resonance.The last part of the thesis focuses on multi-mode nuclear dynamics of the resonant Auger scattering from the C2H2 molecule, that was the subject of a recent experimental study.Here we develop a theory that explains the observed vibrationalscattering anisotropy. We have found that three qualitatively different mechanisms are responsible for this phenomenon. The first mechanism is the interference of the direct and resonance scattering channels. The second mechanismis the interference of the resonant scattering channels through core excitedstate with the orthogonal orientation of the vibrational modes of core excitedstate. The Young's double slit like interference of the quantum pathways through the double-well potential of the bending motion of core excited state is the third mechanism of the vibrational scattering anisotropy. / QC 20100713

Denna studie har undersökt omrörningen i flockningsbassängerna på Källby avloppsreningsverk (ARV). Med hjälp av frekvensomriktning går hastigheten på omrörarna att ställa individuellt med målet att uppnå en bättre flockbildning och högre fosforreduktion. Brister i de nu valda omrörningshastigheterna upptäcktes och förändrades till enligt litteraturens korrekta värden. Det gick dock inte dra några slutsatser om hur de nya inställningarna påverkar fosforreduktionen men en onödigt hög kemikaliedosering kan ha legat bakom de låga och inte korrelerande värdena.

I detta examensarbete undersöktes hur ett kemiprov inom området kemisk jämvikt utformades och bedömdes på en gymnasieskola i Mellansverige. De två lärarna som utformade och bedömde provet intervjuades och fick svara på frågor via e- mail. Både intervjudata och frågorna via e-mail kategoriserades med hjälp av Selgheds (2006) kategorier rörande synsätt på betygsystemet. Resultatet visade att lärarna har olika synsätt på både provets utformning och bedömning trots att dem tillsammans konstruerat både prov och facit. Lärarna täckte med detta prov flera av de kända missuppfattningar som den didaktiska forskningen funnit, även om det inte var på ett systematiskt sätt. Istället visade resultatet att det fanns risk att missförstånd skall uppstå. Denna undersökning kan kompletteras med elev- och undervisningsperspektivet för att undersöka vilka konsekvenser det får om lärarna behandlar den didaktiska forskningen mer systematiskt.

Biomass combustion is an interesting alternative to fossil fuel. Modeling and simulation is used for design optimization of biomass boilers and furnace. It is difficult to develop a sufficiently accurate and computationally efficient model because the combustion system is highly complicated multi-scale, multi-phase and multi-physics problem. The study of biomass combustion in different scales allows engineers to understand the combustion process and tochoose necessary simplification to develop a computationally efficient model.The chemical and physical properties of fuels are altered during different fuel preparation methods (i.e. pretreatment and pelletization), and as a result the fuel conversion is also affected. The aim of this thesis is to understand thermal conversion of those chemically or physically altered fuels. Both experimental and modeling techniques were chosen to addressthe aim. Experiments were performed in thermogravimetric analysers, isothermal macro thermogravimeters (iTG), and a pot furnace to account fuel conversion in micro-, meso- and macro scale. In addition, three different types of mathematical model were developed. They are (i) a simplified particle pyrolysis model, (ii) two detailed numerical models that simulate particle pyrolysis and char oxidation and (iii) finally a computational fluid dynamic (CFD) model of combustion of biomass particles in a bed. The results indicate that both the intrinsic and the apparent conversion of the fuel wasinfluenced by the process conditions of fuel preparation methods. Intrinsic pyrolysis reactivitywas reduced due to mild pretreatment; however, it was increased with further increase in pretreatment severity. In contrary, severity of pelletization tends to reduce the apparent reactivity of pellets combustion. It was also investigated that how each physical and chemical parameter should be modelledfor a untreated biomass (i.e. wood logs) and a densified biomass (i.e. pellets) through parametric studies with a detailed particle simulation. The result shows that a model for wood logs should exclude convective heat transfer by volatiles if the fibers align to longitude direction while it is important part in the models for pellets. Devolatilization of wood logs was expressed as endothermic reactions while the model results showed best agreement withexperimental data of wood pellets when the heat of reaction was assumed to be zero, possibly due to the secondary reactions. Then, it was demonstrated that a constitutive equation, i.e. analytical solution of the shrinking core model, is sufficient to express devolatilization rate of thermally-thick particles at the temperature of 1173 K. While studying apparent oxidation of wood pellet char , it was found that change in intrinsic char oxidation reactivity due to different pyrolysis conditions does not influences the model prediction at high temperature. In addition, at high temperature, the reaction front became thin and reaction rate was hardly affected by temperature.It was also found by the simulation of pellet bed combustion that the apparent density of the particle significantly affected the flame velocity. / Godkänd; 2015; 20150925 (amibis); Nedanstående person kommer att disputera för avläggande av teknologie doktorsexamen. Namn: Amit Biswas Ämne: Energiteknik/Energy Technology Avhandling: Effect of Chemical and Physical Properties on Combustion of Biomass Particle. Opponent: Professor Fabrizio Scala, Dept of Chemical, Materials and Process Engineering, University Federico II of Naples, Naples, Italy. Ordförande: Bitr professor Kentaro Umeki, Avd för energivetenskap, Institutionen för teknikvetenskap och matematik, Luleå tekniska universitet, Luleå. Tid: Torsdag 19 november, 2015 kl 10.00 Plats: E231, Luleå tekniska universitet

Syftet med uppsatsen är att undersöka hur kemiundervisningen i gymnasieskolan och dess förutsättningar har förändrats sedan 1970-talet tills idag. Detta genom att undersöka kurslitteratur och kursplaner från de olika gymnasiereformerna. Fokuset har dels legat på kemisk jämvikt och reaktionsmekanismer inom gymnasiekemin och dels hur skolan har förändrats samt hur tiden som ges till kemiundervisningen kan ha påverkat elevers förståelse för kemi. Det har visat sig att innehållet i den grundläggande kursen för kemi på 70-talet inte skiljer sig mycket från dagens innehåll i den grundläggande kemikursen på gymnasieskolan. Kemisk jämvikt låg tidigare i den grundläggande kursen på 70-talet men i dagens gymnasieskola ligger den inte förrän i den fördjupade kursen inom kemi. Det har också visat sig att tiden som läggs på kemiundervisningen i dagens gymnasieskola är avsevärt mindre än på 70-talet, vilket kan ha påverkat elevers förståelse och intresse för kemi.

Högre halter av färg och naturligt organiskt material (NOM) i ytvattnet har på senare år blivit ett ökande problem på norra halvklotet och så även vid Lovö vattenverk. För att utvärdera nya reningsmetoder som har kapacitet att avskilja dessa föroreningar vill man använda sig av undersökningar i pilotskala. För att resultaten ska gå att överföra till vattenverket behöver man först undersöka hur den befintliga pilotanläggningens referenslinje, som ska användas som just referens vid framtida försök, förhåller sig till fullskalan. Studien kom fram till att flödet kan ställas in så att ett reningssteg i taget går med samma ytbelastning och uppehållstid i referenslinjen och i vattenverket, men ald-rig alla samtidigt på grund av skillnader i skalförhållanden mellan de olika reningsste-gen. Den mest kritiska parametern för avskiljningen av föroreningar som skapar turbi-ditet och NOM är dosen aluminiumsulfat (ALG). För att avskiljning av NOM mätt som bland annat UV254, TOC, DOC och SUVA krävs det i referenslinjen en överdosering av ALG på minst 15 procent för att denna ska vara lika effektiv som den i vattenverket. I den kemiska fällningen i vattenverket och i referenslinjen är det framförallt humusämnen med aromatisk struktur som tas bort. Dessa är ämnen som är mer nedbrutna och äldre i sin karaktär. Det är alltså samma fraktioner av NOM som avskiljs i de bägge processerna. Skillnaden i avskilj-ning mellan dem ligger i att det under studien avskildes kvantitativt mer NOM av äldre mer nedbrutet, humöst material i referenslinjen än i vattenverket. Detta beror på att det i referenslinjen doserades mer fällningskemikalie än i vattenverket.