Studies on phenomena involved in impregnation of industrial wood chips

Julkaisun otsikon käännös: Tehdashakkeiden imeytykseen liittyvien ilmiöiden tutkimuksia

Marjo Määttänen

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Kemiallisessa sellunvalmistuksessa keittokemikaaleilla liuotetaan puukuituja yhdessä pitävä ligniini kuitujen erottamiseksi. Jotta valmistettavan sellun laatu ei kärsisi, pitää keittokemikaalien ole läsnä siellä missä delignifiointia tapahtuu ennen kuin keittolämpötila saavutetaan. Keittokemikaalit kulkeutuvat puun huokosrakenteeseen kahden mekanismin avulla. Penetraatiossa kuidun ontelot täyttyvät nesteellä painegradientin takia mahdollistaen nopeamman ja paremman keittokemikaalien diffuusion puuhun. Diffuusiossa ionit liikkuvat korkeammasta pitoisuudesta alhaisempaan pitoisuuteen. Vaikka nämä aineensiirtomekanismit tapahtuvat samanaikaisesti, niiden yksittäisiä ja yhteisiä vaikutuksia imeytykseen on harvoin tutkittu samassa tutkimuksessa. Väitöskirjan tavoitteena oli selventää ja syventää ymmärrystä liittyen tehdashakkeiden imeytykseen ja imeytyksen aikana tapahtuviin ilmiöihin. Tämän mahdollistamiseksi kehitettiin uusi kokeellinen menetelmä, jossa kokeet jaettiin kahteen osaan: penetraatiokokeisiin ja imeytyskokeisiin. Molemmat kokeet tehtiin kaikille koepisteille. Kokeista kerätty data yhdistettiin "korjatun penetroitumisasteen " sekä imeytyskokeiden massa- ja alkalitaseen laskemiseksi. Näin saatiin aikaiseksi kvantitatiivisia imeytystuloksia ja pystyttiin syventämään ymmärrystä. Väitöskirja perustuu kolmen määritellyn hypoteesiin todentamiseen, jotka käsittelivät tehdashakkeiden ominaisuuksien ja prosessiolosuhteiden vaikutusta imeytykseen sekä diffuusion ja puuaineksen liukenemisen vaikutusta penetroitumisasteen laskemiseen. Väitöskirjan käytännölliset tulokset ja suositukset tehdashakkeiden imeytykselle ovat seuraavat: Hakkeiden kosteuspitoisuus ja puuaineksen tiheys määrittelevät lähtöpenetroitumisasteen. Alhainen puuaineksen tiheys ja alhainen kosteuspitoisuus tarkoittavat suurempaa hakkeiden ilmapitoisuutta, mikä merkitsee alhaista lähtöpenetroitumisastetta. Alhainen lähtöpenetroitumisaste hidastaa koko imeytysprosessia. Siksi on suositeltavaa ottaa esihöyrytys yleiseksi käytännöksi ja käyttää tuoretta/kosteaa puuta. Edellytykset nopealle diffuusiolle ovat korkea penetroitumisaste ja korkea pitoisuusero imeytyslipeän ja puussa sisällä olevan alkalin välillä. Laboratoriokokeissa käytettäessä korkean alkalipitoisuuden liuosta 15 minuuttia oli riittävä aika sulfaattikeittoon tarvittavan alkaliannoksen imeyttämiseksi. Kun taas imeytettäessä alhaisen alkalipitoisuuden liuoksella jopa 60 minuutin imeytysaika ei ollut riittävä. Osa imeytetystä alkalista kuluu imeytyksen aikana etenkin käytettäessä korkeita imeytyslämpötiloja. Siksi on riski, että alkali loppuu kesken, jos lämpötila nostetaan nopeasti keittolämpötilaan imeytyksen jälkeen käytettäessä alhaisen alkalipitoisuuden imeytysliuosta. Onnistuneen imeytyksen peukalosäännöksi voidaan määritellä: Kaikille puuraaka-aineille kunnollinen höyrytys, alhainen imeytyslämpötila ja kohtuullinen imeytysliuoksen alkalipitoisuus.
Julkaisun otsikon käännösTehdashakkeiden imeytykseen liittyvien ilmiöiden tutkimuksia
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Dahl, Olli, Vastuuprofessori
  • Tikka, Panu, Ohjaaja, Ulkoinen henkilö
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-64-1645-8
Sähköinen ISBN978-952-64-1646-5
TilaJulkaistu - 2024
OKM-julkaisutyyppiG5 Artikkeliväitöskirja

Tutkimusalat

  • imeytys
  • penetroituminen
  • diffuusio
  • tehdashake

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'Tehdashakkeiden imeytykseen liittyvien ilmiöiden tutkimuksia'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä