In-line measuring of dissolved carbon dioxide

摘要

Tässä työssä tutkittiin liuenneen hiilidioksidin pitoisuuden in-line-määrittämismenetelmää prosessiteollisuuden tarpeisiin. Menetelmässä mitattava neste erotetaan membraanilla kuivasta mittatilasta, josta pitoisuus määritellään huoneilman hiilidioksidipitoisuuden määrittämiseen tarkoitetulla analysaattorilla. Tutkimus tehtiin K-Patents Oy:n tiloissa Vantaalla työtä varten suunnitellulla mittausastialla. Tutkimukseen valittiin ei-huokoisia polymeerimembraaneja, jotka olivat taustatutkimuksen perusteella parhaiten soveltuvat kyseiseen sovellukseen. Membraanien suorituskykyä ja mekaanista kestävyyttä tutkittiin liuottamalla puhdasta hiilidioksidia deionisoituun veteen eri lämpötiloissa ja paineissa. Mittaukset suoritettiin jaksoittain siten, että mittaustila puhdistettiin ensin puhtaalla ilmalla, jonka jälkeen hiilidioksidin annettiin virrata mittaustilaan ja sen hiilidioksidipitoisuuden kasvua seurattiin. Menetelmään liittyvää laskentaa varten luotiin membraanien hiilidioksidin läpäisyn malli, jonka tarkoitus on kuvata mitattavan nesteen hiilidioksidipitoisuuden ja mittaustilan pitoisuuden kasvunopeuden yhteyttä. Laboratoriokokeiden tulosten perusteella määritettiin vakiot, joilla pitoisuus saadaan laskettua kokeissa käytetyillä membraaneilla. Mittatiedot kerättiin K-Patents Oy:n kehittämällä sulautetulla tiedonkeruuelektroniikalla, joka oli yhteydessä tietokoneeseen, johon tiedot tallennettiin ja jolla niiden analysointi suoritettiin.Tässä työssä kehitetyllä menetelmällä saatiin määritettyä nesteen hiilidioksidipitoisuus membraanin erottamasta mittaustilasta kohtuullisella tarkkuudella, joskin parannettavaa on erityisesti membraanin suorituskyvyssä korkeissa paineissa. Menetelmään perustuvan in-line-prosessimittalaitteen kehittäminen on mahdollista tutkimalla uusia membraanivaihtoehtoja, kehittämällä laitteen mekaanisia ominaisuuksia, ja selvittämällä mallin lämpötilariippuvuudet.