|
|
Studium kinetických procesů v dohasínajícím plazmatu titračními metodami
Josiek, Stanislav ; Kozáková, Zdenka (oponent) ; Mazánková, Věra (vedoucí práce)
V posledních více než padesáti letech bylo provedeno nesčetně experimentů a publikováno velké množství teoretických prací v oblasti dohasínajícího dusíkového plazmatu. Část těchto prací se zaměřovala i na dusík v aktivním výboji, na dohasínání i na kinetické procesy v něm probíhající. Cílem prezentované bakalářské práce bylo právě studium kinetických procesů v dohasínajícím výboji v čistém dusíku a v dusíku obsahujícím stopy methanu. Metodou popsanou v práci byla stanovena koncentrace atomárního dusíku při různých příměsech methanu titrací oxidu dusného do dohasínajícího výboje. Všechny experimentální výsledky byly získány optickou emisní spektroskopií. Optická emisní spektra byla změřena v rozsahu 300-600 nm. Mezi elektrodami ve výbojové trubici z křemenného skla byl udržován stejnosměrný výboj a celý experiment probíhal v proudícím režimu. Proudícím režim byl zvolen z důvodu vhodného časového rozlišení dohasínajícího výboje. Průtok dusíku byl 400 mln/min. Oxid dusný byl do dohasínajícího výboje přidáván v různých časech dohasínání a jeho průtok činil 0-10 mln/min. Stopové příměsi methanu v čistém dusíku byly v rozsahu 0,006-0,025 % z celkového objemu proudícího plynu. Totální tlak byl nastaven na 1000 Pa, výboj byl udržován při proudu 150 mA a napětí na 1110 V. Ve všech spektrech byly identifikovány následující spektrální systémy: 1. pozitivní, 1. negativní a 2. negativní systémy dusíku, dále NO a NO2*. Koncentrace atomárního dusíku byla určena pomocí naměřených intenzit NO a NO2*. Ze získaných výsledků lze usoudit, že hodnota koncentrace atomárního dusíku se zvyšuje se zvyšující se koncentrací methanu. Na druhé straně, molekulární ion dusíku je silně zhášen dokonce už při nízkých koncentrací methanu. Z hlediska použití titrační metody a vyhodnocení získaných výsledků se tato práce řadí mezi inovativní a přináší nové poznatky do současného výzkumu.
|
|
|
Diagnostika elektrických výbojů v kapalinách
Vašíček, Michal ; Mazánková, Věra (oponent) ; Kozáková, Zdenka (vedoucí práce)
Cílem této práce je proměření elektrických charakteristik zapálení stejnosměrného elektrického výboje v roztoku elektrolytu a vyhodnocení jednotlivých parametrů (napětí, proud, světelný signál a zvuk). Výsledkem je porovnání těchto parametrů při přechodu z diafragmové na kapilární konfiguraci použitím statických a dynamických charakteristik. Další část popisuje vzájemné rozdíly a určuje přibližnou hranici mezi jednotlivými konfiguracemi. Studium stejnosměrného elektrického výboje generovaného na dírce bylo prováděno v polykarbonátovém reaktoru o celkovém objemu 110 ml rozděleného měnitelnou polyacetátovou přepážkou. Na tyto přepážky byla umístěna série keramických disků značky Shapal o tloušťce 0,3–1,5 mm se středovou dírkou o průměru 0,3 mm. Rozdělením vznikly dvě přibližně stejně velké komory, z nichž každá obsahovala nerezovou elektrodu. Na elektrody bylo dodáváno stejnosměrným zdrojem vysoké napětí o výkonu až 500 W. Jako elektrolyt byl použit roztok NaCl s počáteční vodivostí 570 S/cm. Časově rozlišené charakteristiky byly zaznamenávány na čtyřkanálovém osciloskopu Tektronix TDS 2024B, na němž bylo měřeno napětí přes sondu HV Tektronix P6015A, proud přes odpor 5,13 , zvuk piezoelektrickým mikrofonem pod reaktorem a emitované světlo výboje pomocí optického vlákna u otvoru v přepážce. Naměřením a zpracováním časově rozlišených charakteristik jednotlivých parametrů bylo dosaženo přesného popisu chování diafragmové a kapilární konfigurace. Byly popsány rozdíly napětí při fázi generace bublin a zapálení výboje. Práce obsahuje zejména popis chování kavitujících bublin a přibližně stanovuje přechod mezi diafragmovou a kapilární konfigurací na l/d = 3 (kde l je tloušťka přepážky a průměr dírky je značen d).
|
|
|
Studium rozkladu ozónu na pevných površích
Krejsková, Eliška ; Stančík, Jiří (oponent) ; Kozáková, Zdenka (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce je zaměřena na prozkoumání rozkladu ozónu, ke kterému dochází při styku s pevnými povrchy. Cílem je zjistit, který materiál rozkládá ozón nejméně, a tím pádem je nejvhodnější k výrobě potrubí pro dopravu ozónu z místa výroby do místa použití. V teoretické části jsou popsány důležité vlastnosti ozónu, způsoby jeho výroby, stanovení koncentrace a vztah ozónu k nejrůznějším pevným povrchům. V experimentální části bylo zkoumáno, v jaké míře dochází k rozkladu ozónu vlivem pěti běžně dostupných kovových materiálů (nerez, mosaz, měď, hliník a železo). Měření bylo prováděno ve skleněné trubici (Liebigův chladič), do které se vkládaly duté trubky z daných materiálů. Skrz tuto trubici procházel ozón, jehož koncentrace se na výstupu stanovovala dvěma metodami: jodometrickou titrací a spektrofotometricky. Bylo změřeno a porovnáno několik sérií při různých reakčních časech, různých experimentálních podmínkách (průtok vzduchu, výkon ozonizátoru) a při použití technického a syntetického vzduchu, jelikož vlhkost technického vzduchu má podstatný vliv na rozklad ozónu. Ze získaných výsledků bylo vyhodnoceno, že nejvhodnější materiály pro zmíněné použití jsou nerez a hliník.
|
|
|
Studium vlivu teploty a UV záření na celkový sterilační účinek dielektrického bariérového výboje
Kramárová, Petra ; Grossmannová, Hana (oponent) ; Kozáková, Zdenka (vedoucí práce)
Hlavním tématem této bakalářské práce je studium vlivu teploty a UV záření na celkový sterilizační účinek dielektrického bariérového výboje. Sterilizace je proces, při kterém dochází k eliminaci všech forem života. Předložená bakalářská práce se zabývá plazmovou sterilizací, což je jedna z metod, které vyhovují požadavkům na sterilizaci teplotně senzitivních materiálů a materiálů citlivým na chemické látky. Tato sterilizační metoda je účinná na široké spektrum prokaryotních i eukaryotních mikroorganismů. Působí na ně několika mechanismy založenými na účincích UV-záření, aktivních částic a teploty. V mé práci byl pro opracování vzorků použit dielektrický bariérový výboj (DBD) pracující za atmosférického tlaku. Výboj byl generován v argonu a dusíku. Hustota výkonu dodávaného do plazmatu byla 2 562,96 mW.cm-3 (pro argon) a 2 044,44 mW.cm-3 (pro dusík), u těchto plazmových výkonů bylo v předchozích měřeních dosaženo nejlepších sterilizačních účinků. Jako modelové mikroorganismy byly použity spory plísně Aspergillus niger. Nosným materiálem byl papír typu Whatman No. 1. Každá série vzorků byla opracovávána vždy v časech 5, 10, 20, 40, 60, 120 a 180 sekund. Vliv UV záření byl studován v plazmatu pomocí křemenného skla propouštějící toto záření. Při opracování byla část vzorků zakrytá křemenným sklíčkem a část ponechána volně. Dielektrický bariérový výboj pronikající přes křemenné sklíčko měl nižší sterilizační účinek než výboj působící přímo na vzorek, jelikož na vzorky bez sklíčka působily kromě UV záření a teploty i aktivní částice. Výsledky nám ukázaly i to, že sterilizační účinek DBD roste s délkou expozičního času. Při srovnávání výsledků získaných při stejných podmínkách v argonu a dusíku byl vyšší sterilizační účinek pozorován v argonu. Účinky UV záření a teploty byly studovány odděleně. Při studiu teplotní inaktivace byla pomocí termočlánku proměřena teplota působící mezi elektrodami, poté byly v termostatu vzorky vystaveny teplotě shodné s teplotou v plazmatu. Takto získané výsledky byly srovnány s výsledky dosaženými při přímé expozici plazmatem. Na základě srovnání lze konstatovat, že vliv teploty při sterilizaci v DBD byl zcela zanedbatelný. Pomocí optické emisní spektroskopie byla provedena spektrální analýza plazmového výboje.
|
|
|
Vliv elektrolýzy na degradaci vodných roztoků barviv
Olexová, Barbora ; Možíšková, Petra (oponent) ; Kozáková, Zdenka (vedoucí práce)
Základním tématem této práce je studium vlivu elektrolýzy na rozklad organických barviv ve vodných roztocích. Elektrolýza je fyzikálně-chemický děj, při kterém dochází vlivem procházejícího stejnosměrného proudu k chemickým reakcím uvnitř systému. Vhodným zvolením vstupních podmínek lze docílit zásadních změn ve struktuře molekul organických látek a tím například jejich postupného odbourání. Tohoto jevu lze využít v procesu čištění odpadních vod. Hlavním úkolem práce je podrobné studium vlivu různě zvolených chemických a fyzikálních podmínek na míru rozkladu azobarviv, jakožto nejpočetnější skupiny organických barviv používaných v průmyslu, a z tohoto důvodu ve velké míře obsažených v průmyslovém i komunálním odpadu. Azobarviva byla pro tento pokus zvolena pro jejich velmi dobrou rozpustnost ve vodě. Další výhodou je, že jejich rozklad je doprovázený viditelným odbarvením roztoku a jejich koncentrace v roztoku je lehce stanovitelná pomocí metody UV-VIS spektrometrie. Konkrétně byla použita dvě přímá azobarviva - Saturnová modř LB (C.I. Direct Blue 106) a Saturnová červeň L4B (C.I. Direct Red 79). Experiment byl prováděn v jednoduchém reaktoru složeném z vaničky s míchadlem, do které byly vloženy dvě elektrody napojené na zdroj stejnosměrného napětí. Každá série měření probíhala při konstantním proudu, jehož hodnoty byly voleny v rozsahu od 100 mA do 1 000 mA. Elektrické napětí se pohybovalo v rozmezí 7 V až 22 V. Během pokusu byly odebírány dílčí vzorky roztoku a u každé série byl vyhodnocen pokles koncentrace barviva. Tímto vyhodnocením byla potvrzena hypotéza, že se barviva obsažená v roztoku skutečně odbourávají, což bylo doprovázeno i očekávaným odbarvováním roztoku. K odbarvování vodného roztoku barviva dochází proto, že je narušována struktura molekuly barviva, která tak ztrácí své charakteristické prvky způsobující barevnost (konjugovaný systém dvojných vazeb a přítomnost příslušných substituentů). Dohromady bylo naměřeno 16 sérií s různými vstupními podmínkami (Fe a Pt elektrody, elektrolyty NaCl, Na2SO4, a NaNO3 a jejich různá koncentrace, různé hodnoty proudu), které více či méně ovlivňovaly míru rozkladu zkoumaných látek. Bylo zjištěno, že lépe se elektrolyticky odbourává modré barvivo. Příčinou může být chemická struktura jeho molekul, které jsou menší a méně rozvětvené než molekuly použitého červeného barviva. K největšímu odbourání modrého barviva pak došlo při nejvyšších hodnotách voleného konstantního proudu 800 mA a 1 000 mA. Lze tedy předpokládat, že čím větší proud prochází systémem, tím větší je pokles koncentrace barviva. Za použití elektrod z nerezové oceli probíhala degradace modrého barviva rychleji, než v případě platinových elektrod. Jako nejvhodnější elektrolyt se jevil chlorid sodný, přičemž platilo, že čím větší koncentrace (resp. vodivost) elektrolytu byla zvolena, tím efektivněji probíhal rozklad.
|
|
|
Studium sterilizačního účinku dielektrického bariérového výboje na eukaryotní mikroorganismy
Vojkovská, Hana ; Ing.Hana Grossmannová, Ph.D. (oponent) ; Kozáková, Zdenka (vedoucí práce)
V současnosti je využívána celá řada dekontaminačních postupů k inaktivaci mikroorganismů na nejrůznějších materiálech a předmětech. Vážným nedostatkem těchto konvenčních metod je to, že zatěžují exponovaný materiál teplem nebo chemikáliemi. Předložená bakalářská práce se zabývá plazmovou sterilizací, která je šetrnější a účinná na široké spektrum prokaryotních i eukaryotních mikroorganismů. Působí na ně několika mechanismy založenými na účincích UV-záření, aktivních částic a teploty. V našem případě byly sledovány účinky dielektrického bariérového výboje (DBD) za atmosférického tlaku na bioindikátor Aspergillus niger. Výboj byl generován v dusíku a argonu. Jako nosný materiál byl použit papír a PET-fólie. Byl studován vliv různých pracovních podmínek na efektivitu sterilizace. Konkrétně šlo o vliv délky expozičního času v plazmatu, hustoty plazmového výkonu, typu pracovního plynu a nosného média. Výsledky ukázaly, že s rostoucí hustotou výkonu, případně délky expozičního času vzorků plazmatem, roste sterilizační účinek DBD. Při srovnání výsledků získaných při stejných podmínkách v dusíku a argonu byl vyšší sterilizační účinek pozorován v argonu. Doba sterilizace se pohybovala od 40 s do 150 s v závislosti na použité hustotě plazmového výkonu, plynu a nosném médiu. Dále byl prokázán vliv nosného média na efektivitu sterilizace. Ukázalo se, že v případě papíru dochází k tzv. ”efektu stínění”. Mikroorganismy mohou být zachyceny v pórech papíru, což může vést k zhoršení kontaktu mikroorganismu s plazmatem a následně tak snížit účinnost dekontaminačního procesu. Pórovitost papíru navíc ztěžuje uvolnění spor do roztoku, takže se z něj získá vždy méně mikroorganismů než z PET-fólie. Pomocí optické emisní spektroskopie byla provedena spektrální analýza plazmatu.
|
|
|
Studium sterilizačního účinku dielektrického bariérového výboje na prokaryotní mikroorganismy
Bittnerová, Zuzana ; Ing.Hana Grossmannová, Ph.D. (oponent) ; Kozáková, Zdenka (vedoucí práce)
Předložená bakalářská práce je zaměřena na studium sterilizačního účinku dielektrického bariérového výboje na prokaryotní mikroorganismy. Sterilizace je důležitou biomedicínckou i potravinářskou technologií a plazmová sterilizace je jednou z metod, které vyhovují požadavkům na sterilizaci teplotně senzitivních materiálů a materiálů citlivým na chemické látky. Pro opracování vzorků byl použit dielektrický bariérový výboj pracující za atmosférického tlaku. Výboj byl generován v argonu a dusíku. Jako prokaryotní mikroorganismus byla použita bakterie Bacillus subtilis nanesená na papíře nebo na PET fólii. Efektivita sterilizace byla posuzována podle vlivu délky expozice, hustoty plazmového výkonu a použitého plynu. Vlivem působení DBD na vzorky obsahující Bacillus subtilis došlo k výraznému snížení počtu životaschopných mikroorganismů či úplné sterilitě. S prodlužující se délkou expozice klesl počet životaschopných mikroorganismů. V případě hustoty plazmového výkonu, s rostoucím výkonem rostla efektivita sterilizace a klesal čas nutný k inaktivaci mikroorganismů. Při hustotě 2,37 W/cm bylo sterility dosaženo po 60 s, zatímco při 1,78 W/cm byla nutná delší doba působení. Větší účinnosti bylo dosaženo pokud bylo plazma buzeno v argonu. Čas nutný k redukci největšího počtu mikroorganismů v argonu byl 10 s, zatímco v dusíku bylo za stejný čas dosaženo redukce pouze 50 %.
|
|
|
Spektroskopie povrchového výboje při rozkladu VOC katalyzovaném TiO2
Veverková, Radka ; Slavíček, Pavel (oponent) ; Kozáková, Zdenka (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá studiem rozkladu těkavých organických látek v povrchovém výboji katalyzovaném TiO2. Těkavé organické látky jsou nebezpečné jak pro lidský organismus tak i životní prostředí. Proto je nutné těkavé organické látky eliminovat a plazmové techniky jsou jedna z možností. Experiment byl prováděn v plazmovém reaktoru na elektrodách pro povrchový výboj. Na jedné z elektrod byla nanesena jedna nebo dvě vrstvy katalyzátoru TiO2. Jako nosný plyn byl použit dusík, který se před vstupem do reaktoru míchal se vzduchem. Záření emitované výbojem při rozkladu VOC bylo pomocí optického vlákna přenášeno do optického emisního spektrometru Jobin Yvon TRIAX 550. Jako modelové látky byly použity toluen, hexan, cyklohexan a xylen. Během experimentu byl sledován vliv výkonu na katalyzovaný, respektive nekatalyzovaný rozklad VOC výbojem. Pomocí optické emisní spektrometrie je možné stanovit některé důležité parametry výboje, např. rotační a vibrační teplota. Tyto hodnoty byly pro jednotlivá měření stanoveny rozsahu od 650 do 1050 K pro rotační teplotu a od 1600 do 1950 K pro vibrační teplotu. Průměrná chyba stanovení byla 100 K pro rotační teplotu a 120 K pro vibrační teplotu. Bylo zjištěno, že katalyzátor nemá na rotační a vibrační teplotu vliv. Naopak změna výkonu výboje výrazně ovlivňuje jak rotační, tak i vibrační teplotu. Při nižším výkonu byly spočteny výrazně odlišné hodnoty vibrační teploty u jednotlivých sloučenin, zatímco při vyšším výkonu byly tyto hodnoty podobné. Dále byly z emisních spekter identifikovány spektrální pásy dusíku, kyslíku a NO. Zjištěné výsledky lze použít jako základ pro další, rozšířené studium rozkladu těkavých organických látek v povrchovém výboji.
|
|
|
Diagnostika diafragmového výboje v kapalinách
Dřímalková, Lucie ; Krčma, František (oponent) ; Kozáková, Zdenka (vedoucí práce)
Hlavním cílem této práce je diagnostika diafragmového výboje v kapalinách. Ačkoli byla v posledních letech objevena celá řada aplikací elektrického výboje v kapalinách, vlastní mechanismus vzniku tohoto výboje není dosud znám. Z těchto důvodů se tato práce zaměřila na studium dějů předcházejících samotnému zapálení výboje, zápalného napětí, samotného výboje jak v oblastech náhodného průrazu tak i pravidelnému výboji. Použitím roztoků dvou anorganických solí o různých vodivostech práce zkoumala ovlivnění diafragmového výboje a také celé V-A křivky z hlediska vodivosti a druhu elektrolytu. V poslední části práce zkoumala emisní spektrum produkované výbojem. V teoretické části práce jsou uvedeny mechanismy vzniku výboje v plynech včetně popisu jednotlivých druhů známých výbojů. Jsou také zmíněny základní teorie ke vzniku výboje v kapalinách. Měření probíhalo v reaktoru rozděleném dielektrickou přepážkou (diafragmou) s dírkou uprostřed na dva elektrodové prostory. Diafragma byla zhotovena z polyetylentereftalátu a dírka měla počáteční průměr 0,4 mm. Nerezové elektrody byly umístěny ve stejné vzdálenosti od diafragmy (2 cm) v držácích umístěných symetricky s diafragmou. Časově rozlišené charakteristiky průběhu proudu a napětí byly zaznamenávány pomocí dvoukanálového osciloskopu, který snímal jejich výstupní hodnoty. Hodnoty byly zaznamenávány za postupného zvyšování stejnosměrného napětí po cca 50 V, po dosažení pravidelně hořícího výboje bylo napětí postupně snižováno. Proměřovány byly sodné roztoky síranu a fosforečnanu při šesti různých vodivostech. Výbojem emitované záření bylo snímáno křemenným vláknem a přiváděno do spektrometru Jobin Yvon TRIAX 550. Emitované záření bylo zkoumáno pouze u jednoho druhu roztoku o dvou vodivostech. Ve výsledkové části jsou uvedeny veškeré závislosti a zákonitosti, na které se přišlo během měření a porovnávání veškerých naměřených dat. Naměřené dynamické charakteristiky stanovují zápalné napětí, popisují průběhu proudu a napětí určitých částí V-A charakteristik. Práce porovnává, jak na V-A charakteristiky působí změna vodivosti a také druhu anorganické soli. Zvýšením vodivosti se měřená charakteristická křivka posune směrem k nižšímu napětí, což znamená, že dojde ke snížení zápalného napětí. Změní-li se anorganická sůl, dochází ke změně napětí, při kterém začnou vznikat bublinky v okolí diafragmové membrány. Tato změna však žádným významným způsobem neovlivňuje zápalné napětí, jehož hodnoty si jsou ve stejných vodivostech velice blízké. Poslední část práce se zabývala optickou emisní spektroskopií výboje. Ve spektrech byly identifikovány čáry OH radikálu, jejichž intenzita v podstatě nezávisí na koncentraci soli. Práce ukázala jednotlivé děje probíhající v okolí diafragmy při přivádění stejnosměrného napětí na elektrody v roztoku až do okamžiku zapálení diafragmového výboje. Dále jsou prezentovány výsledky, jak tyto jednotlivé děje ovlivňuje změna vodivosti či elektrolytu. Bylo zjištěno, kdy nastává zapálení výboje a jeho závislost na vodivosti roztoku. Optická emisní spektrometrie nám objasnila, co obsahuje záření emitované výbojem.
|
|
|
Studium sterilizačního účinku diafragmového výboje v kapalinách
Holíková, Lenka ; Slámová, Jitka (oponent) ; Kozáková, Zdenka (vedoucí práce)
Hlavním cílem této bakalářské práce je studium sterilizačního účinku diafragmového výboje v kapalinách. Sterilizace je proces, při kterém dochází k eliminaci všech forem života. Obecně se sterilizace dělí na fyzikální a chemické. Plazmová sterilizace je řazena do fyzikálních metod, ačkoliv se v ní uplatňuje i působení chemických procesů. Využívá se při ní vlivů UV záření, volných radikálů a teploty. Jako modelové mikroorganismy jsou v této práci využívány spóry plísně Aspergillus niger F8189 a spóry bakterie Bacillus subtilis. Aspergillus niger je vhodný mikroorganismus pro jeho odolnost vůči změnám pH, je životaschopný v širokém rozmezí hodnot pH. Bacillus subtilis je vybrán kvůli dobré teplotní rezistenci. Diafragmový výboj je jedním z možných typů elektrických výbojů buzených v kapalinách. Jedná se o nízkoteplotní plazma, které je generováno pomocí vysokého stejnosměrného napětí. V plazmových kanálcích („streamerech“) vznikají různé fyzikální a chemické procesy. Mezi chemické procesy patří hlavně generace aktivních látek a částic, které iniciují chemické reakce a atakují spóry plísní a bakterií obsažených v kapalinách. Do fyzikálních procesů se řadí rázové vlny, silné elektrické pole a ultrafialové záření. Pokusy byly prováděny v reaktoru s odděleným katodovým a anodovým prostorem. V nevodivé přepážce byla uchycena PET diafragma s otvorem velikosti špendlíkové dírky (počáteční průměr 0,4 mm). Bylo pozorováno zvětšení otvoru v důsledku degradace materiálu na hraně dírky vlivem výboje. Odbourávání spór bylo pozorováno v závislosti na čase a na výkonu. Dalšími měřenými veličinami byly pH, vodivost a teplota. Nebylo prokázáno odlišné působení v katodovém a anodovém prostoru. Hlavním činitelem odstranění spór plísně Aspergillus niger byla pravděpodobně teplota, protože u teplotně odolnějšího mikroorganismu Bacillus subtilis nebyl pozorován prokazatelný sterilizační účinek působení diafragmového výboje. Byl také proveden pokus, při kterém byl zkoumán pouze vliv teploty na spóry plísně Aspergillus niger. Vzorky byly umístěny v termostatu, kde byl simulován stejný teplotní nárůst jako ve výboji. Experiment měl podobný průběh jako pokus ve výboji.
|
host ::
RSS.