Kemiska analyser - bioråvara

I processvattnet från cellulosaindustrin är det viktigt att analysera flera parametrar för att kunna bedöma dess påverkan på processens stabilitet, effektivitet och slutproduktens kvalitet. Exempel på viktiga analyspunkter inkluderar:

• Anjonhalt och katjonkrav: För att förstå laddningsbalansen och möjlig påverkan på fällningar och flockningsprocesser.
• Karboxylsyra- och uronsyrahalt: Dessa organiska syror påverkar jonbalansen och kan påverka kemikalieförbrukningen i efterföljande steg.
• ASA (alkenylsuccinsyraanhydrid, totalhalt): Viktigt för att utvärdera användningen av sizing-agenter och deras effektivitet.
• Kolhydrater (totalhalt): Ger en bild av det organiska innehållet och eventuella förluster av värdefulla komponenter.
• Ligninhalt: Påverkar färg, renhet och nedströms reningsbehov.
• Mängd optiskt vitmedel: Avgör hur mycket optiska blekmedel som förekommer och påverkar den optiska ljusheten.

Höga halter av extraktivämnen ökar risken för inkrustation, vilket kan orsaka driftstörningar och kostsamt underhåll. Därför är det viktigt att analysera nyckelparametrar som karbonat, sulfat, oxalat, kalcium, natrium, aluminium, kisel och torrsubstans för att optimera processen och förebygga skalningsproblem.

Bakvatten: Anjonhalt, katjonbehov, karboxylsyrorhalt, uronsyrahalt, ASA (totalhalt), kolhydrater (totalhalt), ligninhalt, mängd optiskt vitmedel och stärkelsehalt.

Kalk: Mängd fri kalk, metallhalt (natrium, magnesium, kalcium, mangan, järn, aluminium, kisel, fosfor, svavel) och surt lösligt natrium.

Tallolja: Syratal, neutralämnen (oförtvålbara ämnen), sammansättning av fett- och hartssyror, vattenhalt, askhalt, totalt svavel och totalt natrium.

Såpa: Tallolja (maximalt teoretiskt utbyte i såpa), luthalt, kalcium (viktigt för exempelvis inkrustbildning), torrhalt och värmevärde.

Svartlut

Svartlut är en viktig biprodukt från kokningsprocessen i sulfatmassatillverkning. Den innehåller organiska och oorganiska komponenter som måste analyseras för att optimera återvinning, energiutvinning och processbalans. Viktiga parametrar att följa upp är:

• Fiberinnehåll (totalt)
• Kvarvarande alkali
• Sulfidjon, sulfitjon, sulfatjon och tiosulfatjon
• Total svavelhalt
• Oxalatinnehåll
• Kloridinnehåll
• Metallinnehåll
• Kolhydrater (totalt, polymera och fria monomerer)
• Lignin (totalt och molekylviktsfördelning):
• Mängd tallolja och terpeninnehåll
• Hydroxisyror och flyktiga syror
• Torrsubstans och askhalt

Vitlut och grönlut

Vitlut används direkt i kokningsprocessen medan grönlut är ett mellansteg i återvinningscykeln. Båda luttyperna kräver noggranna analyser för att upprätthålla en stabil och effektiv kemikaliebalans:

• Alkalihalt (total, aktiv och effektiv)
• Karbonatinnehåll
• Sulfid, sulfit, sulfat och tiosulfat
• Total svavelhalt
• Kalium- och natriumhalt
• Kloridhalt
• Metallhalt

Utöver vanliga processparametrar krävs analys av kemiska föreningar för att optimera massaprocessen. Viktiga faktorer är metanol, vatten, ammonium, total kvävehalt och TRS (vätesulfid, metylmerkaptan, dimetylsulfid, dimetyldisulfid). Även total svavelhalt är central för processeffektivitet och miljö.

Analys av terpenoider är också viktig, särskilt monoterpener (α-pinen, β-pinen, 3-karen, limonen) samt mono-, sesqui- och diterpenoider. Dessa påverkar lukt, egenskaper och miljöavtryck. GC-MS-screening kompletterar profilen genom att identifiera flyktiga ämnen som kan påverka kvalitet och prestanda.

RISE kan analysera gaser som svavel och föroreningar. Vi kan analysera och identifiera:

• Gasanalyser:
  Vi har möjlighet att analysera gasformiga komponenter såsom svavelväte (H₂S), koldioxid (CO₂), svaveldioxid (SO₂), samt andra flyktiga organiska och oorganiska ämnen. Dessa analyser är viktiga för att övervaka emissioner, säkerställa processkontroll och uppfylla miljökrav.
• Oorganiska molekyler och föreningar:
  Identifiering och kvantifiering av oorganiska komponenter sker genom metoder med hög känslighet, vilket möjliggör analys av bland annat salter, metaller, oxider och anjoner även vid mycket låga koncentrationer.
• Kvalitativa och kvantitativa analyser:
  Vi erbjuder både kvalitativ analys (identifiering av ämnen) och kvantitativ analys (exakt bestämning av koncentrationer), beroende på frågeställning och krav från process eller produkt.
• Låga detektionsgränser:
  Våra instrumentella metoder – inklusive GC-MS, HPLC, ICP-MS och FTIR – möjliggör detektion och mätning av ämnen ner till mycket låga nivåer (ppm, ppb eller lägre), vilket är avgörande vid spåranalys eller kontroll av restämnen.
• Mikroanalys av prickar och avlagringar:
  Med hjälp av SEM-EDS (svepelektronmikroskopi med energidispersiv röntgenanalys) kan vi utföra mikroanalyser av fasta partiklar, prickar och inkrustationer för att identifiera deras sammansättning och ursprung.

Organiska föreningar och naturliga extraktivämnen

RISE har även lång erfarenhet av analys av organiska komponenter som förekommer i skogsråvara, processvätskor och biprodukter. Exempel på vanliga analysämnen inkluderar:

• Lignaner:
  Fenolföreningar med antioxidantiska egenskaper, ofta förekommande i träbaserade material. Analyseras för både struktur- och innehållsbestämning.
• Extraktivämnen:
  Vi analyserar fett- och hartssyror, steroler (inklusive betulinol), sterylestrar och triglycerider. Dessa ämnen har betydelse både som biprodukter och som potentiella föroreningar i processflöden.
• Antrakinon:
  En vanligt förekommande processkemikalie i kokprocesser. Vi kan identifiera och kvantifiera antrakinon samt dess nedbrytningsprodukter.
• Kolofonium:
  Ett komplext harts som förekommer i vissa pappersprodukter. Vi erbjuder analys av kolofonium för att bedöma dess inverkan på limning, tryckbarhet och lukt.
• Kolföreningar och svavelföreningar:
  Inbegriper ett brett spektrum av organiska och oorganiska ämnen med betydelse för både process- och miljöaspekter. Inkluderar t.ex. metanoler, aldehyder, tiofener och disulfider.

Organiska syror och processrelaterade ämnen

Vi har specifika analysmetoder för organiska syror, som ofta förekommer som nedbrytningsprodukter eller naturliga komponenter i biomassabaserade processer:

• Vanliga organiska syror:
  Levulinsyra, etanol, glycerol, mjölksyra, myrsyra och ättiksyra – alla relevanta i massaprocesser, särskilt vid termisk nedbrytning av kolhydrater.
• Furanderivat:
  Hydroxymetylfurfural (HMF) och furfural är viktiga indikatorer på nedbrytning av hexoser och pentoser i processvätskor.
• Analys i svartlut:
  Organiska syror och andra komponenter kan även kvantifieras direkt i svartlut, vilket ger värdefull information om kokprocessens effektivitet och sammansättning.
• HPLC-analys:
  Högupplösningsvätskekromatografi (HPLC) används för separation och kvantifiering av enskilda organiska föreningar med hög precision.

Metaller analyser

• Kalcium (Ca), koppar (Cu), järn (Fe), magnesium (Mg) och mangan (Mn)
  Dessa analyser genomförs enligt SCAN-CM 38. Metallerna förekommer naturligt i vedråvara eller tillförs via processkemikalier.
• Kalium (K) och natrium (Na)
  Analys enligt SCAN-CM 63. Dessa alkaliska metaller spelar en central roll i lutbalans och pannsystemets saltbelastning.
• Kadmium (Cd) och bly (Pb)
  Analys enligt SCAN-CM 54. Dessa tungmetaller förekommer normalt i mycket låga halter men är strikt reglerade på grund av sin toxicitet och miljöpåverkan.

Metaller analyserade med ICP-OES

Vid behov av bredare eller mer känslig multielementanalys tillämpar vi ICP-OES, en mycket känslig teknik som möjliggör samtidig kvantifiering av flera metaller i ett enda prov. Metoden lämpar sig för analys av både processvätskor, fast material, extrakt och askfraktioner.

Metaller vi rutinmässigt analyserar med ICP-OES inkluderar:

• Aluminium (Al) – kan indikera påverkan från kemikalier, filtermedier eller utrustning.
• Barium (Ba) – förekommer i vissa processer och kan bidra till fällningar tillsammans med sulfatjoner.
• Kobolt (Co) och krom (Cr) – relevanta för processövervakning och utrustningsslitage.
• Fosfor (P) – central vid analys av vissa tillsatser, t.ex. i dispersionslim eller biologiska restprodukter.
• Kisel (Si) – viktiga i analyser av fyllmedel, askinnehåll eller kiselrelaterade fällningar.
• Zink (Zn) – kan förekomma som förorening från beläggningar eller kemikalier och påverkar mikrobiologisk tillväxt samt ytegenskaper.

Viskositetsmätning av textilmaterial

Viskositet är en avgörande parameter för att bedöma molekylvikten och degraderingstillståndet hos cellulosabaserade textilier, särskilt vid återvinningsprocesser eller i regenererade fiberflöden.

Fiberanalyser med mikroskopi

För att karakterisera fiberstruktur, identifiera fiberblandningar eller undersöka defekter och degradering, använder vi avancerad mikroskopi.

• Ljusmikroskopi och polarisationsmikroskopi används för att identifiera fibertyper, mäta fiberdiameter, ytråhet och längdfördelning.
• Svepelektronmikroskopi (SEM) ger högupplösta bilder av fibrernas morfologi och kan avslöja ytstrukturer, sprickor, avlagringar eller kontaminanter.
• Dessa metoder är särskilt värdefulla vid jämförande materialstudier, felanalys, eller produktutveckling av tekniska textilier.

Metallanalyser i textil

Textilier kan innehålla metaller av flera skäl – som färgämneskomponenter, funktionella tillsatser (t.ex. antibakteriella medel), eller som restprodukter från tillverknings- och beredningsprocesser.

• Med ICP-OES eller ICP-MS kan vi kvantifiera metallinnehåll i textila prover med mycket hög känslighet.
• Vanliga analyter inkluderar koppar, zink, krom, bly, nickel, kadmium, järn, aluminium, natrium och kalium, beroende på material och tillverkningsmetod.
• Metaller i textilmaterial är av särskilt intresse ur ett miljö- och hälsoperspektiv, särskilt i konsumentprodukter eller vid bedömning av återvinningsbarhet och cirkularitet.