Thermodynamic Modelling of Electrolyte Solutions with Application to the Pulp and Paper Industry

Sammanfattning: Popular Abstract in Swedish Elektrolyter är ämnen som sönderdelas i ett lösningsmedel och därvid ger upphov till positivt och negativt laddade joner. De starka elektrostatiska krafter i lösningen som detta i sin tur orsakar är typiska för elektrolytlösningar. Redan vid små tillsatser av en elektrolyt till ett lösningsmedel kan lösningens egenskaper förändras kraftigt. Lösningar av elektrolyter spelar en viktig roll inom ett stort antal kemiska processer, liksom i en mängd biologiska och geokemiska system. Under senare år har intresset för möjligheten till simulering och optimering av processer som innefattar elektrolyter vuxit kraftigt som ett resultat av den ökade miljömedvetenheten inom processindustrin. Det finns ett stort antal modeller tillgängliga för att förutsäga egenskaper hos elektrolytlösningar; allt från enkla modeller med få parametrar till mer sofistikerade flerparametermodeller. Ett problem är att många av modellerna endast kan tillämpas på vattenlösningar av elektrolyter vid låga koncentrationer. Det finns därför utrymme för fortsatta studier och utvecklande av nya modeller med större giltighetsintervall. I detta arbete har en existerande modell modifierats för att på så sätt avsevärt utöka dess tillämpningsområde, vad avser elektrolyternas koncentration. Den modifierade modellen har testats med goda resultat på vattenlösningar innehållande en elektrolyt, samt på blandningar av flera elektrolyter i vatten. Framför allt för en-elektrolyt blandningar uppvisar den nya modellen en mycket hög noggrannhet i jämförelse med andra modeller. Vidare behövs endast få modellparametrar för att beskriva mer komplicerade blandningar, och noggrannheten är också för dessa system mycket god. En annan modell än den som utvecklats i detta arbete, tillgänglig i ett kommersiellt simuleringsprogram, har utnyttjats för att simulera en utfällningsprocess för utstötning av främmande ämnen inom pappersmassaindustrin, och simuleringsresultaten har jämförts med experimentella resultat från laboratoriestudier. Överensstämmelsen mellan experimentella och beräknade resultat är relativt god men det finns möjligheter att förbättra beräkningsmodellen ytterligare.