Determination of furfural from wastewater with Headspace GC/MS

Abstract

Opinnäytetyön kokeellinen osuus tehtiin kesällä 2022 Tampereen yliopiston tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunnassa, materiaalitieteen ja ympäristötekniikan yksikössä. Opinnäytetyön tavoitteena oli menetelmäkehitys furfuraalin määritykseen jätevesinäytteistä HS-GC/MS-laitteistolla. Opinnäytetyön tarkoituksena oli erilaisten koejärjestelyjen avulla testata laiteparametreja, kehittää tulosten sekä kirjallisuuden pohjalta menetelmä ja määrittää sen avulla jätevesinäytteiden furfuraalipitoisuus.

Jätevesinäytteet on saatu biojalostamolta, ja niiden tarkempi alkuperä ei salassapitosyistä ole tiedossa. Näytteiden analysointi on osa suurempaa projektia. Päämäärä menetelmäkehityksen taustalla oli edistää furfuraalin talteenottoa. Furfuraalilla on monia teollisia käyttötarkoituksia, joista ajankohtaisin on jatkokäsittely biopolttoaineina käytettäviksi yhdisteiksi.

Tavoitteeseen ei täysin päästy, koska projektin aikana ilmenneet laiteogelmat vaikeuttivat työskentelyä. Furfuraalin määritykseen saatiin kuitenkin kehitettyä toimiva menetelmä, jota käytettiin jätevesinäytteiden analysointiin. Näytteiden furfuraalipitoisuudet olivat odotettua matalammat, joten menetelmän jatkokehitys vaatisi ainakin uuden standardisuoran tekemisen ja mahdollisesti muuta lisätyötä, kuten ulossuolaustekniikan testaamista menetelmän hiomiseksi.

Experimental part of the Bachelor ‘s thesis was conducted in summer 2022 at Tampere University’s Faculty of Engineering and Natural Sciences, in Materials Science and Environmental Engineering unit. The objective of the thesis was to develop a method for determination of furfural in wastewater samples using HS-GC/MS equipment. The purpose of the thesis was to test device parameters with different test setups, to develop a method based on the results and a literature review, and use the method to determine the furfural content of wastewater samples.

Wastewater samples were obtained from a biorefinery, and their exact origin was not disclosed due to confidentiality reasons. Analysis of the samples is part of a larger project. The goal behind the method development was to promote the recovery of furfural. Furfural can be utilized in several different industries, and lately has been researched as a platform chemical for biofuels.

The objective was not fully realised because of equipment problems that occurred during the project. However, a functional method with sufficient furfural detection was developed, and it was applied for analysis of wastewater samples. The furfural concentrations of the samples were lower than expected, so further development of the method would require making a new calibration curve and possibly other additional work, such as testing of salting-out technique.