Väriainepitoisuuden spektroskopinen määrittäminen paperikoneen prosessivedestä

Abstract

Työn tavoitteena oli kehitellä menetelmä, jolla voidaan määrittää paperikoneen prosessiveden väriainepitoisuus spektrofluorometriä käyttäen. Menetelmässä väriaineen emission intensiteetin riippuvuus pitoisuudesta mitataan ensin näytteillä, joiden pitoisuudet tunnetaan. Tuloksista muodostetaan kalibraatiokäyrä, jossa emission intensiteetti esitetään pitoisuuden funktiona. Kun prosessivedestä otettu näyte käsitellään ja analysoidaan kuten kalibraationäytteet, voidaan käyrältä lukea prosessinäytteen emissiota vastaava väriainepitoisuus.Alustavissa tutkimuksissa mitattiin paperivärien, pigmenttien ja optisten kirkasteiden fluoresenssit vesiliuoksessa. Voimakkain fluoresenssi ja suurin Stokesin siirtymä havaittiin optisilla kirkasteilla. Jatkotutkimuksissa keskityttiinkin lähinnä kirkasteisiin. Prosessivesi sisältää useita kiinteitä aineita, joihin kirkaste on osittain adsorboitunut. Uuton välttämiseksi menetelmää kehiteltiin määrittämällä pitoisuus prosessiveden nestefaasista.Kirkasteilla tutkittiin niiden adsorptiota massoihin ja täyteaineisiin sekä veden pH:n vaikutusta kirkasteen fluoresenssiin. Kirkaste adsorboituu suurelta osin massaan, mutta myös muihin prosessiveden sisältämiin aineisiin. Tutkimukset osoittivat, että käytetystä massasta riippumatta adsorptiotasapainossa sama osuus kirkasteesta on adsorboituneena massaan. Adsorptiotasapainon saavuttamiseen kuluva aika riippuu kuitenkin massan ominaisuuksista.Spektrofluorometrillä voidaan määrittää riittävällä tarkkuudella optisten kirkasteiden pitoisuus prosessiveden nestefaasista. Prosessivesi sisältää kuitenkin monia eri aineita ja olosuhteet prosessissa vaihtelevat verrattain paljon. Kokonaispitoisuuden tarkka arviointi nestefaasista määritetyn pitoisuuden perusteella onkin melko vaikeaa. /Kir10