Ympäristö- ja kemiantekniikka

Environmental and Chemical Engineering (ECE) research group provides new scientific knowledge for the development and design of environmentally benign and sustainable materials, unit operations and production processes. Core competence areas are catalysis, separation processes, modelling, and design of sustainable unit operations and processes.

Inorganic Chemistry research group focuses on the synthesis and characterisation of new inorganic molecules to materials, and environmental inorganic chemistry issues related to energy production and water treatment.

Control Engineering research group focuses on the process modelling, optimization and advanced data analysis covering various industrial sectors.

Palvelussa kiinteän aineen kemiallisia pintaominaisuuksia määritetään kvalitatiivisesti DRIFT-menetelmällä (diffuse reflection FT-IR). Tutkittava näyte voi olla esimerkiksi katalyytti, puu, sellu, mineraali tai kuitu. Mittaus tapahtuu ilma-atmosfäärissä huoneen lämpötilassa. Asiakas saa raportin spektrien tulkintoineen

Lisäpalvelut:
- Näytteen homogenointi
- Heijastamattoman (mustan) näytteen määritys
- Mittaus inertissä atmosfäärissä
- Mittaus reaktiivisessa atmosfäärissä
- Mittauslämpötila voi maksimissaan olla 750 C

Yhteyshenkilö Mika Huuhtanen

Palvelussa määritetään jauhetun tai kiinteän aineen huokoskoko ja ominaispinta-ala ASAP2020-pinta-analysaattorilla.

Tutkittava näyte voi olla esimerkiksi katalyytti, adsorbentti tai aktiivihiili. Näytteen tulee kestää 100-300 C vakuumissa.

Yhteyshenkilö: Kaisu Ainassaari

Palvelussa määritetään metallikappaleen korroosionopeus standardiliuoksessa (esim. 3,5 % NaCl) sähkökemiallisesti.

Tutkittava näyte kiillotetaan ennen kolmea rinnakkaista määritystä. Mittaussekvenssinä suoritetaan esimerkiksi lineaarinen polarisaatio ja Taffelin suora

Lisäpalvelut: Metallikappaleen paloittelu

Yhteyshenkilö: Markus Riihimäki

Palvelussa mitataan diffraktogrammi kiinteästä näytteestä pulveriröntgendiffraktometrilla esim. tuotteiden tunnistamiseksi, seoksen komponenttien kvalitatiiviseksi tunnistamiseksi tai kiteisyysasteen määrittämiseksi. Näyte homogenisoidaan pulveriksi ennen diffraktogrammin keräämistä. Palvelun data-analyysissä tunnistetaan kiteiset faasit ja voidaan vertailla eri näytteiden eroja.

Lisäpalvelut: Rietveld-hienonnus kvantitatiivisten analyysien mahdollistamiseksi

Palvelussa ratkaistaan kiteisen näytteen kiderakenne yksikideröntgendiffraktometrilla . Asiakas toimittaa kiteisen näytteen, josta valitaan kide alustavien diffraktiokuvien mittaukseen. Mittausta jatketaan alkeiskopin määrityksellä ennen varsinaista diffraktiodatan mittausta. Mittausdatan perusteella määritetään kiderakenne ja asiakas saa kiderakenteen, jos se on selvitettävissä.

Lisäpalvelut (erillisen tarjouksen mukaisesti): Uudelleenkiteytys

Palvelussa erotetaan orgaaninen haihtuva liuotin vesiliuoksesta pervaporaatiolla. Näytteen minimitoimitus on 100 ml ja menetelmä soveltuu alle 10 % liuotinpitoisuuksien erottamiseen. Näytteestä suodatetaan kiintoaineet ennen pervaporaatiota. Asiakas saa teknisen raportin, käsitellyn vesiliuoksen ja puhtaan liuottimen.

Lisäpalvelut (erillisen tarjouksen mukaisesti):
- Menetelmän optimointi ja skaalaus
- Usean kalvon testaus
- Useiden liuottimien erotus vesiliuoksesta
- Muiden kuin orgaanisten liuottimien erotus

Yhteyshenkilö: Hanna Valkama

Palvelussa hajotetaan orgaanisia aineita vedestä valokatalyyttisesti. Vesinäytteen käsittelyä testataan yleisimmin käytetyllä valokatalyytillä (P25) UV-valossa neljän tunnin ajan. Hajoamista seurataan tunnin välein tehtävin TOC-analyysein. Asiakas saa teknisen raportin valokatalyysin käyttökelpoisuudesta vedenpuhdistukseen.

Lisäpalvelut (erillisen tarjouksen mukaisesti):
- tunnetun molekyylin hajoamisen seuraaminen
-eri katalyyttien ja valolähteiden testaus
- asiakkaan valokatalyyttisen materiaalin testaus

Yhteyshenkilö: Mika Huuhtanen

Palvelussa vertaillaan adsorbentteja raskasmetallien ja arseenin (ppm-pitoisuudet) tai orgaanisten aineiden erottamiseksi vesiliuoksesta. Näyte voi olla esim. jätevesi, luonnonvesi tai kaivosvesi. Palvelussa testataan neljää erilaista adsorbenttia kolmessa eri pitoisuudessa. Jokaisesta kokeesta otetaan 8 näytettä analyyseihin asiakkaan valitsemassa laboratoriossa. Asiakas saa teknisen raportin menetelmän käyttökelpoisuudesta vedenpuhdistukseen.

Lisäpalvelut (erillisen tarjouksen mukaisesti): asiakkaan adsorbenttimateriaalin karakterisointi

Yhteyshenkilö: Kaisu Ainassaari

Palvelussa vertaillaan erotuskalvoja eri olosuhteissa raskasmetallien erottamiseksi vesiliuoksesta. Käytettävä tekniikka joko nanosuodatus tai käänteisosmoosi riippuen vaaditusta puhtausasteesta. Näyte voi olla esim. kaivosvesi, teollisuuden jätevesi tai saastunut luonnonvesi. Palvelussa testataan kolmea erilaista erotuskalvoa eri paine- ja lämpötilaolosuhteissa. Asiakas saa teknisen raportin kalvoerotuksen soveltuvuudesta vedenpuhdistukseen.

Lisäpalvelut (erillisen tarjouksen mukaisesti):
- erotusdynamiikan tutkiminen
- raskasmetallien erottaminen/erotus yhdyskuntajätevedestä
- fosforin, ravinteiden tai orgaanisten aineiden erottaminen/erotus vesiliuoksesta kalvoerotuksella

Yhteyshenkilö: Hanna Valkama

Palvelussa konsentroidaan proteiinit vesiliuoksesta ÄktaCrossflowTM-kalvoerotuslaitteistolla. Tarvittava näytemäärä on vähintään 100 ml vesiliuosta. Palvelussa testataan erilaisia mikro- ja ultrasuodatuskalvoja. Asiakas saa teknisen raportin ja konsentroidun proteiininäytteen.

Lisäpalvelut (erillisen tarjouksen mukaisesti):
- erotusmenetelmän optimointi ja skaalaus
- erotettujen proteiinien puhdistaminen

Yhteyshenkilö: Auli Turkki

Palvelussa tehdään open source –ohjelmistolla laskentamalli systeemille, jossa virtaa neste tai kaasu. Systeemi voi olla esimerkiksi teollisuuden prosessi, mikroilmasto tai hydraulijärjestelmä, jonka laskennalla voidaan löytää ongelmanratkaisu tai mallintaa kehityskohdetta tai -laitetta. Valmiin mallin tuottama data käsitellään halutun informaation esittämiseksi (esim. virtausnopeus, paine, lämpötila, leikkausjännitys tai palamisaste). Asiakas saa raportin laskentamallin tuottamista tuloksista.

Lisäpalvelut (erillisen tarjouksen mukaisesti): kemialliset reaktiot mukana mallissa (edellyttää tietoa reaktiokinetiikasta)

Yhteyshenkilö: Esa Muurinen

Virtuaalianturit-palvelussa selvitetään mittaushistoriaa analysoimalla informatiivisimmat muuttujat ja kehitetään matemaattiseen malliin perustuva virtuaalianturi monitoroitavalle muuttujalle. Tuloksena on mallipohjainen ja ohjelmistopohjainen anturi, jonka parametrit on identifioitu ja joka on validoitu mittausaineistolla. Lisäpalveluna on virtuaalianturin luotettavuuden ja ylläpidon jatkuva-aikainen varmistaminen adaptointialgoritmeilla.

Laadittavan sopimussisällön mukaisesti. Palvelun laskenta- ja toimitusaika riippuu analysoitavasta prosessista.

Yhteyshenkilö: Mika Ruusunen

Prosessien optimointi-palvelu sisältää koesuunnittelun ja sen tulosten käsittelyn, sekä kokeissa kerätyn mittausaineiston perusteella tehtävän prosessin parametrien optimoinnin. Tuloksena on optimoitavien parametrien lukuarvot ja arvio tulosten luotettavuudesta. Lisäpalveluna prosessista muodostetaan dynaaminen malli, jonka avulla optimointi tehdään ja demonstroidaan simuloimalla (esimerkiksi trajektorioptimointi).

Palvelut hinnoitellaan erillisen tarjouksen ja laadittavan sopimussisällön mukaisesti. Palvelun laskenta- ja toimitusaika riippuu analysoitavasta prosessista.

Yhteyshenkilö: Mika Ruusunen

Kehittynyt datan analysointi-palvelu sisältää dynaamisten prosessien monimuuttuja-analyysin tehokkaimmilla tunnetuilla menetelmillä. Tavoitteena voi olla esimerkiksi trendi- tai herkkyysanalyysi, signaaliperustainen prosessien diagnostiikka tai kunnonvalvonta, muuttujien välisten ja niiden aikaan sidottujen riippuvuuksien selvittäminen laajoista mittausaineistoista.

Palvelut hinnoitellaan erillisen tarjouksen ja laadittavan sopimussisällön mukaisesti. Palvelun laskenta- ja toimitusaika riippuu analysoitavasta prosessista.

Yhteyshenkilö: Mika Ruusunen

Riitta Keiski (Professori)

Mika Ruusunen (Professori)

Daniela Bezuidenhout (Professori)

Erkki Alasaarela (Emeritus professori)

Risto Laitinen (Emeritus professori)

Kauko Leiviskä (Emeritus professori)

Esa Muurinen (Dosentti, yksikönjohtaja)

Satu Ojala (Dosentti, yliopistotutkija)

Satu Pitkäaho (Dosentti, Teknillisen tiedekunnan projektikoordinaattori)

Jari Ruuska (Dosentti)

Nora Jullok (Dosentti)

Esko Juuso (Dosentti, emeritus)

Petri Hietaharju

Ari Isokangas

Aino Karhu

Velma Beri Kimbi Yaah

Markku Ohenoja

Prem Kumar Seelam

Aki Sorsa

Jani Tomperi

Ari Vuokila

Petri Österberg

Sajad Ahmadi

Hugo Boddaert

Rufai Ahmed Dahiru

Riikka Help

Hamza Khallok

Antti Koistinen

Tiina Laitinen

Anni Lenkola

Felipe Lopes da Silva

Neshat Moradi

Riku-Pekka Nikula

Linda Omodara

Sanna Päivärinta-Antikainen

Buddhika Rathnayake

Markus Riihimäki

Outi Ruusunen

Fitsum Sarbessa

Khaver Shafqat

Sadia Tanweer

Reeta Tolonen

Esa Turpeinen

Hanna Valkama

David Wunderlin

He Zhao

Auli Turkki (Suunnittelija)

Becman Coulter DELSA Nano C

Mittauskennot: partikkelimittaus, matalan ja korkean kiintoainepitoisuuden kyvetit
Laitteistoa voidaan käyttää partikkelikokojakauma- ja zetapotentiaalimäärityksiin. Laitteessa on lisäksi kiinteiden pintojen kennon liitäntämahdollisuus.

Princeton Applied Research, VersaSTAT3

Mittauskennot: ASTM-, Avesta- ja flat sample cell
Laitteistolla tehdään sähkökemiallisten reaktioiden mittausta, mm. korroosionopeusmäärityksiä. Laitteistossa on impedanssimittaus-mahdollisuus.

Vakumoitava Bruker Vertex V80 FTIR spektrometri

Lisävarusteet: PM-IRRAS –mittauslaitteisto, PAS kiinteiden aineiden mittauskenno, DRIFT lämmitettävällä kaasukennolla ja korroosion kestävillä materiaaleilla

Laitteisto mahdollistaa mm. kiinteiden aineiden tutkimisen ilman näytteiden esikäsittelyä, lietteiden tms. materiaalien tutkimisen, jotka eivät sisällä suurta määrää kosteutta, sekä materiaalien (mm. katalyyttimateriaalit) pintojen tutkimisen eri lämpötiloissa sekä kaasuatmosfääreissä.

Bruker TENSOR 27 + Hyperion 3000

Laite sisältää FTIR-laitteen sekä FPA-matriisidetektorin, MCT-detektorin ja ATR-µ-kiteen.

Laitteisto mahdollistaa pintojen visuaalisen tutkimisen sekä näkyvällä että keski- IR-alueella µm kokoluokassa sekä pinnan karakterisoinnin infrapunaspektroskopian avulla.

Bruker Optics, MultiRAM II herkällä germanium detektorilla

Laite soveltuu nesteiden, kiinteiden ja kaasumaisten näytteiden määrityksiin (orgaaniset, epäorgaaniset, myös kosteutta sisältävät ja vesiliuokset) ja näytteen esikäsittelyn tarve on usein vähäinen.

Laittesto koostuu reaktorilaitteistosta sekä korroosion kestävästä massaspektrometristä, Hiden HPR-20 QIC

Laitteistoa voidaan käyttää kiinteiden aineiden adsorptio-desorptio-ilmiöiden tutkimiseen lämpötilaohjatusti (TPD, TPO, TPR, TPRx).

PANalytical Axios mAX aallonpituusdispersiivinen röntgenfluoresenssilaitteisto

Teho 4 kW, 5 monokromaattoria, 3 detektoria

Laitteistolla voidaan määrittää semikvantitatiivista alkuainekoostumusta sekä nestemäisistä että kiinteistä näytteistä. Lisämahdollisuutena laitteistossa on liitäntämahdollisuus Metso DNA järjestelmään.