Kemiantekniikka - Chemical Engineering

Synteettisten polymeerien: valmistus (polymerointi, polymerointireaktioiden kinetiikka ja moolimassat), muokkaus (polymeerien rakenne ja ominaisuudet, polymeeriliuokset ja -seokset, kopolymeerit), tuotteiden valmistus (muoviteknologia, kumien teknologia, polymeerien reologia). Biopolymeerit.

Solujen rakenne ja toiminta. Biomolekyylien rakenne, kemialliset reaktiot ja tehtävät; proteiinit, hiilihydraatit, nukleiinihapot, lipidit. Entsyymit biokemiallisissa reaktioissa. Metabolia.

Kurssiin kuuluu 2 osiota: epäorgaaninen kemia (2op) ja orgaaninen kemia (2op) Epäorgaanisen kemian osiossa  Käydään läpi yleisimpiä epäorgaanisen liuoskemian ionireaktioita ja harjoitellaan sekä kvalitatiivisia että kvantitatiivisia analyysimenetelmiä. Laboratoriossa tehdään käytännön harjoituksia kemian perusmenetelmillä, kuten gravimetria ja titrimetria. Töissä tutustutaan myös analyyttiseen ja turvalliseen työskentelytapaan kemian laboratoriossa. Työkokonaisuudet ovat itsenäisiä työosuuksia. Kurssin “Epäorgaanisen kemian perusteet”- luennot tukevat kurssin opetusta. Orgaanisen kemian osio: Turvallinen laboratoriotyöskentely. Orgaanisen kemian yksikköprosessit ja työskentelymenetelmät; teoria ja laitteistojen rakentaminen. Keskeiset yksikköprosessit: refluksointi, tislaus, uutto, kiteytys, uudelleenkiteytys, kuivaus, sulamis- ja kiehumispisteiden määritys. Monivaiheisen synteesin toteutus. Tuotteen erotus ja puhdistus sekä puhtauden arviointi. Tulosten raportointi. Spektrometriset menetelmät.

Sidokset ja isomeria. Alkaanit, alkeenit ja alkyynit. Aromaattiset yhdisteet. Stereokemia. Nukleofiilinen korvautuminen ja lohkeamisreaktiot. Alkoholit. Eetterit ja epoksidit. Aldehydit ja ketonit. Karboksyylihapot ja niiden johdannaiset. Amiinit. Heterosykliset yhdisteet. Spektroskopia ja orgaanisten yhdisteiden rakennemääritykset.

Kurssin sisältöön kuuluvat ovat perusteet aiheista kvalitatiivinen ja kvantitatiivinen analyysi, gravimetria (sisältäen liukoisuuteen ja saostumiseen liittyvät asiat/laskut) ja titrimetria (sisältäen pH laskut), pääryhmien alkuaineet ja niiden kemia. Lisäksi vuosittain vaihtuvia osioita. Luentojen sisältö tukee kurssin ”Peruskemian laboratoriotyöt kurssin” sisältöä.    

Perusteet seuraavista aiheista: ainemäärät, pitoisuudet ja reaktioyhtälöt, liuokset, kaasut, termodynamiikka, hapetus-pelkistysreaktiot (redox) ja sähkökemia, reaktiokinetiikka (=reaktionopeus) sekä tasapaino. Asiasisällöltä kurssi on hieman laajempi kuin lukiossa opiskeltu kemian laaja oppimäärä. 

Kurssi pitää sisällään tieteellisen tiedon hakuun, käsittelyyn ja raportointiin liittyvien käytäntöjen läpikäynnin ja soveltamisen tekniikan kandidaatintyön kirjoittamisen yhteydessä. Opiskelija valitsee itse kandidaatintyön aiheensa aineopintojensa aihepiirien sisältä. Lisäksi kurssilla käydään läpi tutkimusaiheen valintaan, tutkimuksen suunnitteluun ja tiedon referoinnin ja raportoinnin etiikkaan liittyviä näkökulmia.

Kurssilla kerrotaan miten laboratoriossa työskennellään turvallisesti ja mitä vaaratekijöitä tulee huomioida. Lisäksi kerrotaan, mitä kemikaaliketju tarkoittaa ja tutustutaan kemikaalien käyttöturvatiedotteisiin. Erilaiset suojavälineet ja niiden valintaperusteet esitellään. Tutustutaan toimintaan hätä- ja poikkeustilanteissa sekä keskustellaan organisaation eri henkilöiden rooleista sekä velvollisuuksista ja vastuista.

Kurssilla kerrotaan miten laboratoriossa työskennellään turvallisesti ja mitä vaaratekijöitä tulee huomioida. Lisäksi kerrotaan, mitä kemikaaliketju tarkoittaa ja tutustutaan kemikaalien käyttöturvatiedotteisiin. Erilaiset suojavälineet ja niiden valintaperusteet esitellään. Tutustutaan toimintaan hätä- ja poikkeustilanteissa sekä keskustellaan organisaation eri henkilöiden rooleista sekä velvollisuuksista ja vastuista.

Tekniikan kandidaatin ja diplomi-insinöörin tutkintojen yleisrakenteet, opiskelijapalvelut, tenttikäytännöt. Opiskelutaidot ja opintojen suunnittelu. Ajatus siitä, että opiskellan työelämää varten. Henkilökohtaisen opintosuunnitelman laatiminen. Katsaus kemiantekniikan osa-alueisiin ja kemisti-insinöörin toimenkuviin. Kemiantekniikan koulutusohjelman käytännöt, mukaan lukien opiskelijavaihtoon liittyvät asiat. Kemiantekniikan tiedonhaun perusteet. Perusteet tietoturvasta. Opettajatuutorointi. Lisäksi tutustutaan Microsoft Officen ohjelmiin (Word, Excel sekä Power Point).

Kurssin sisältä koostuu neljästä osa-alueesta · Metsävarat biojalostamoiden raaka-aineena, Skandinaviassa ja globaalisti ja erilaisten biopohjaisten raaka-aineiden kemiallisen ja morfologisen rakenteen · Keskeisimmät nykyisin käytössä olevat biojalostamoprosessit: sellun valmistusprosessit, paperin ja kartongin valmistusprosessit, sekä uudet biojalostamoprosessit, nykyiset ja potentiaaliset uudet tuotteet ja niiden keskeisimmät tuotantoprosessit, sekä niiden yhdistäminen muuhun teollisuuteen · Nykyisen biojalostamoteollisuuden, sen merkityksen taloudelle ja joitakin vaihtoehtoisia tulevaisuuden skenaarioita 

The course covers the most typical biorefining-processes currently in use as well as some selected future processes. Topics include - The globally most common bio-based raw materials for biorefineries - Processes and process conditions including raw material behavior in the process -Integration of biorefineries to other industrial processes such as energy production and oil refineries - Most common biorefinery products and their value chain

Learning the principles of water treatment techniques such as biological methods, coagulation/flocculation, adsorption/ion exchange, advanced oxidation processes (AOPs), membrane technology, and electrochemical methods. Comparison of different water treatment techniques will be considered in the course from economic, environmental and technical perspectives. Problem-based learning (PBL) using real case scenarios will be conducted as a group work. Weekly homework assignments related to the topic of each week will be proposed (to be prepared individually or in groups).

Aineiden vaaralliset ominaisuudet ja materiaalivalintojen pääperiaatteet. Prosessiturvallisuus, turvallisuustoimenpiteet ja riskin käsite. Prosessien vaarojen arviointimenetelmät. Työturvallisuuden perusteet prosessityössä. Henkilökohtaisessa harjoitystyössä opiskelija tutustuu tarkemmin vaarojen arviointiin.

Kurssi pitää sisällään tieteellisen tiedon hakuun, käsittelyyn ja raportointiin liittyvien käytäntöjen läpikäynnin ja soveltamisen tekniikan kandidaatintyön kirjoittamisen yhteydessä. Opiskelija valitsee itse kandidaatintyön aiheensa aineopintojensa aihepiirien sisältä. Lisäksi kurssilla käydään läpi tutkimusaiheen valintaan, tutkimuksen suunnitteluun ja tiedon referoinnin ja raportoinnin etiikkaan liittyviä näkökulmia.

Concept of design of experiments; Origin and mitigation of uncertainty in experiments; Factorial design methods, regression analysis and analysis of variance

Adsorption column dynamics; Propagation of concentration waves; Ion exchange in biorefining; Chromatographic processes and analysis of process performance; Industrial chromatography in biorefining

Solid-liquid separation in biorefining; Basic phenomena in membrane processes (fouling, concentration polarization, osmotic pressure); Microfiltration, ultrafiltration, nanofiltration and applications in biorefining

Lignocellulosic biorefining processes; Chemical and mechanical pulping; Process integration in lignocellulosic biorefinery