Original title:
Transportní a sorpční charakteristiky modifikovaných huminových kyselin studované v hydrogelových matricích
Translated title:
Transport and sorption properties of modified humic acids studied in hydrogels matrixes
Authors:
Polášková, Nikola ; Pekař, Miloslav (referee) ; Smilek, Jiří (advisor) Document type: Master’s theses
Year:
2023
Language:
cze Publisher:
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická Abstract:
[cze][eng]
Diplomová práce se zabývá transportními a sorpčními charakteristikami huminových kyselin v systémech (hydrogelech), které jsou velmi podobné jejich přirozenému prostředí (půdě), a to pomocí difúzních technik. Jako zástupce huminových kyselin byl vybrán standard huminových kyselin izolovaných z Leonarditu (od Mezinárodní huminové společnosti IHSS, registrační číslo vzorku 1S104H-5). Jejich transportní a sorpční charakteristiky byly zkoumány v hydrogelové matrici na bázi biopolymeru agarózy (nereaktivního termoreverzibilního polysacharidu) pomocí zvoleného organického barviva Rhodaminu 6G, které slouží jako modelové činidlo simulující běžné polutanty. Pro účel této práce byly huminové kyseliny modifikovány tak, aby byly blokovány specifické funkční skupiny v jejich struktuře. Tímto způsobem lze poté stanovit vliv jednotlivých skupin na interakci s dalšími látkami samostatně, což bylo také hlavním cílem a motivací této práce. Karboxylové funkční skupiny byly modifikovány methylací pomocí činidla trimethylsilyldiazometanu (TMS-DM). Pro blokaci karboxylových i fenolových skupin zároveň byl nejdřív zopakován postup pro blokaci pouze karboxylových skupin pomocí TMS-DM a následně byla provedena acetylace fenolových skupin pomocí acetanhydridu. Úspěšnost modifikace byla ověřena pomocí metod termogravimetrie (TGA), infračervené spektrometrie s Fourierovou transformací (FT-IR) a acidobazickými titracemi (přímou, zpětnou a karboxylátovou). S využitím metody difúzních cel a také nestacionární difúze v kyvetách bylo zkoumáno, jak vybrané organické barvivo interaguje s původními a modifikovanými huminovými kyselinami v inertní hydrogelové matrici. Dle experimentálně zjištěných dat byly huminové kyseliny charakterizovány z hlediska jejich reaktivity vycházející z jejich struktury, resp. obsahu kyselých funkčních skupin. Tato práce ověřuje využití difúzních technik jakožto jednoduchých a univerzálních technik ke studiu již zmíněných vlastností huminových kyselin. Vzhledem ke zjištění, že kyselé funkční skupiny mají na tyto vlastnosti minoritní vliv, se otevírají možnosti zohlednění dalších faktorů, jako jsou například hydrofobní interakce, vodíkové vazby, van der Waalsovy síly nebo specifický povrch.
This diploma thesis is focused on transport and sorption properties of humic acids studied in hydrogel matrixes, which are similar to their natural environment (soil). These properties are studied by diffusion techniques. The humic acid standard isolated from Leonardite (from International Humic Substances Society, identification number 1S104H-5) was chosen as a representative of humic acids. Their transport and sorption properties were studied in agarose-based biopolymer hydrogel matrixes (agarose is a nonreactive, thermoreversible polysaccharide) with use of model pollutant Rhodamine 6G (positively charged organic dye), that simulates common pollutants. Humic acids were modified to block their specific functional groups in their structure. Then we are able to study the influence of each functional groups on the interactions with other compounds individually, that was the main goal and motivation of this work. Carboxyl functional groups were modified by methylation with a methylating agent trimethysilyldiazomethane (TMS-DM). For blocking carboxyl and phenolic functional groups together we repeated methylation of carboxyl groups with TMS-DM and then we acetylated phenolic functional groups with acetic anhydride. The successful modification was confirmed by thermogravimetry (TGA), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) and acid-base titrations (direct, indirect and carboxyl titration). The techniques of diffusion cell and non-stationary diffusion in cuvettes were chosen to study how organic dye interacts with unmodified and modified humic acids in inert hydrogel matrix. Humic acids were characterised by their structure-based reactivity, respectively by the acidic functional groups content. This thesis verifies the use of the diffusion techniques as a low-cost and universal techniques suitable for studying properties of humic acids mentioned above. Due to the finding that acidic functional groups have a minor influence on these properties, the possibilities of taking other factors into account (such as hydrophobic interactions, hydrogen bonds, van der Waals forces or specific surface area) are opened up.
Keywords:
agarose; diffusion; humic acids; hydrogel; interaction; methylation; organic dyes; Rhodamine 6G; transport and sorption properties; agaróza; difúze; huminové kyseliny; hydrogel; interakce; methylace; organická barviva; Rhodamin 6G transportní a sorpční charakteristiky
Institution: Brno University of Technology
(web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library. Original record: http://hdl.handle.net/11012/209598
guest ::
