Haihtuvien orgaanisten yhdisteiden kvantitointi paperista
Viitikko, Emilia (2012)
Viitikko, Emilia
Tampereen ammattikorkeakoulu
2012
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2012120418363
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2012120418363
Tiivistelmä
Paperissa esiintyy satoja haihtuvia orgaanisia yhdisteitä (volatile organic compounds, VOC). Osa näistä yhdisteistä aiheuttaa paperiin hajua, joka voi rajoittaa paperin käytettävyyttä tietyissä sovelluksissa. Yhdisteet ovat peräisin paperin valmistusprosessin eri vaiheissa käytettävistä lisäaineista sekä puusta itsestään. Hajua aiheuttavia yhdisteitä ovat muun muassa erilaiset amiinit, aldehydit, ketonit ja alkoholit. Haju paperissa aiheuttaa ongelmia lähes kaikissa käyttötarkoituksissa, mutta erityisesti elintarviketeollisuudessa.
Yhtenä kemiallisena analyysimenetelmänä haihtuvien orgaanisten yhdisteiden tutkimiseen käytetään staattista headspace-näytteenkäsittelytekniikkaa yhdistettynä kaasukromatografimassaspektrometriin. Staattisessa headspace-tekniikassa tutkittava näyte sijoitetaan suljettuun näytepulloon, jossa sitä kuumennetaan. Kuumennettaessa näytteen ja sen yläpuolelle muodostuvan kaasufaasin (headspace) välille muodostuu tasapaino, jolloin haihtuvat näytekomponentit vapautuvat näytematriisista kaasufaasiin. Kaasua injektoidaan kaasukromatografille, joka erottelee yhdisteet. Massaspektrometri tuottaa yhdisteistä massaspektrin, jonka perusteella se tunnistaa yhdisteet vertaamalla niitä kaupalliseen spektrikirjastoon.
Työn tarkoituksena oli kehittää haihtuvien yhdisteiden analysointia kvantitatiivisemmaksi, jotta kyettäisiin vertaamaan paperin valmistus- ja jalostusprosessin eri vaiheiden näytteissä esiintyvien haihtuvien yhdisteiden määrää ja näin selvittämään niiden alkuperää. Pyrittiin löytämään erilaisten haihtuvien yhdisteiden analysointiin soveltuva standardi jolla pystyttäisiin samalla valvomaan analyysilaitteen toimintakuntoa pitkällä aikavälillä ja erilaisissa mittausolosuhteissa. Tavoitteena oli helpottaa hajuvalitusnäytteiden analysointia UPM:n tutkimuskeskuksessa, nopeuttaa tulosten käsittelyä ja kehittää laitteen toimintakunnon valvonta.
Standardien A ja B soveltuvuutta analyysimenetelmän semikvantitointiin tutkittiin. Standardi A todettiin soveltuvaksi standardiksi VOC-yhdisteiden kvantitointiin paperista. Standardi A:lle määritettiin sopiva pitoisuustaso näytteiden analyyttien pitoisuuksiin nähden. Menetelmän toistettavuus todettiin useilla rinnakkaismäärityksillä. Standardi A antaa toistettavia ja luotettavia tuloksia näytteiden vaatimissa erilaisissa mittausolosuhteissa. Työlle asetetut tavoitteet saavutettiin ja toimiva menetelmä saatiin kehitettyä. Menetelmän kehityksen onnistuttua työ luokiteltiin salaiseksi.
Yhtenä kemiallisena analyysimenetelmänä haihtuvien orgaanisten yhdisteiden tutkimiseen käytetään staattista headspace-näytteenkäsittelytekniikkaa yhdistettynä kaasukromatografimassaspektrometriin. Staattisessa headspace-tekniikassa tutkittava näyte sijoitetaan suljettuun näytepulloon, jossa sitä kuumennetaan. Kuumennettaessa näytteen ja sen yläpuolelle muodostuvan kaasufaasin (headspace) välille muodostuu tasapaino, jolloin haihtuvat näytekomponentit vapautuvat näytematriisista kaasufaasiin. Kaasua injektoidaan kaasukromatografille, joka erottelee yhdisteet. Massaspektrometri tuottaa yhdisteistä massaspektrin, jonka perusteella se tunnistaa yhdisteet vertaamalla niitä kaupalliseen spektrikirjastoon.
Työn tarkoituksena oli kehittää haihtuvien yhdisteiden analysointia kvantitatiivisemmaksi, jotta kyettäisiin vertaamaan paperin valmistus- ja jalostusprosessin eri vaiheiden näytteissä esiintyvien haihtuvien yhdisteiden määrää ja näin selvittämään niiden alkuperää. Pyrittiin löytämään erilaisten haihtuvien yhdisteiden analysointiin soveltuva standardi jolla pystyttäisiin samalla valvomaan analyysilaitteen toimintakuntoa pitkällä aikavälillä ja erilaisissa mittausolosuhteissa. Tavoitteena oli helpottaa hajuvalitusnäytteiden analysointia UPM:n tutkimuskeskuksessa, nopeuttaa tulosten käsittelyä ja kehittää laitteen toimintakunnon valvonta.
Standardien A ja B soveltuvuutta analyysimenetelmän semikvantitointiin tutkittiin. Standardi A todettiin soveltuvaksi standardiksi VOC-yhdisteiden kvantitointiin paperista. Standardi A:lle määritettiin sopiva pitoisuustaso näytteiden analyyttien pitoisuuksiin nähden. Menetelmän toistettavuus todettiin useilla rinnakkaismäärityksillä. Standardi A antaa toistettavia ja luotettavia tuloksia näytteiden vaatimissa erilaisissa mittausolosuhteissa. Työlle asetetut tavoitteet saavutettiin ja toimiva menetelmä saatiin kehitettyä. Menetelmän kehityksen onnistuttua työ luokiteltiin salaiseksi.