|
|
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.
|
|
|
Rozklady organických barviv metodami AOP
Olexová, Barbora ; Dzik, Petr (oponent) ; Kozáková, Zdenka (vedoucí práce)
Tato diplomová práce je zaměřena na studium vlivu pokročilých oxidačních procesů (AOP) na rozklad organických barviv. Mezi AOP – velmi účinné fyzikálně-chemické metody čištění odpadních vod – patří aplikace silných oxidačních činidel, UV a ionizujícího záření a elektrického výboje. Pro tuto práci byly zvoleny dvě z těchto metod – aplikace oxidačního činidla (ozón) a UV záření. Spolu s elektrolýzou, jež je v této práci zmíněna spíše okrajově (její studie je předmětem předchozí práce), jsou tyto jevy produktem elektrického výboje v kapalinách, kde se různou měrou podílejí na rozkladných procesech. Pro všechny série měření byla za modelové sloučeniny zvolena dvě přímá azobarviva – C.I. Direct Blue 106 a C.I. Direct Red 79. Pro rozklad barviv pomocí ozónu byl použit ozonizátor, do kterého byl jako výchozí plyn pro generaci ozónu zaváděn buď O2 anebo syntetický či technický vzduch. Vznikající ozón byl zaváděn do promývačky s roztokem barviva o různé počáteční koncentraci (10–130 mg.dm-3), na kterou navazovala promývačka s roztokem KI pro následné analytické stanovení množství generovaného ozónu. Z dalších parametrů byl měněn průtok plynu (1–2 dm3.min-1), výkon ozonizátoru (minimální a maximální), druh barviva, pH roztoku barviva (neutrální a kyselé) a přídavný elektrolyt (NaCl, Na2SO4 nebo žádný). Reaktor pro studium vlivu UV záření na rozklad barviv tvořil UV sterilizátor, do kterého byl umístěn odpovídající objem roztoku barviva. Možnosti nastavení experimentu zde byly omezenější, nastavoval se pouze druh barviva a přídavného elektrolytu a pH roztoku barviva (vše jako v případě ozónu). Celkem bylo naměřeno několik sérií měření za různě nastavených podmínek, které více či méně ovlivňovaly rozklad zvolených barviv. Bylo zjištěno, že v případě obou použitých metod se lépe odbourává barvivo Direct Blue 106, přičemž ozónem podstatně lépe než UV zářením. K rozkladu barviva Direct Red 79 došlo pouze působením ozónu, při aplikaci UV záření k rozkladu nedošlo. Při zkoumání vlivu počáteční koncentrace barviva na jeho rozklad bylo potvrzeno, že s rostoucí počáteční koncentrací barviva roste i jeho konečná koncentrace, přičemž při nízkých koncentracích (10–50 mg.dm-3) již nehraje počáteční koncentrace roli. V případě obou použitých metod měl urychlující efekt na rozklad barviva přídavek elektrolytu (NaCl i Na2SO4 vykazoval podobné konečné výsledky i přes rozdílný průběh rozkladu), přídavek HCl pak urychlil rozklad pouze v případě UV záření, při aplikaci ozónu nemělo pH prostředí na rozklad barviva vliv. Z plynů pro generaci ozónu měl nejlepší účinnost O2 a syntetický vzduch (srovnatelné výsledky), v případě technického vzduchu byla konečná koncentrace barviva o zhruba 30 % vyšší. Optimální objemový průtok plynu byl stanoven na 1,5 dm3.min-1, optimální výkon ozonizátoru na 30 W (maximální), při minimálním výkonu ozonizátor prakticky nepracoval.
|
|
|
Rozklady organických barviv metodami AOP
Olexová, Barbora ; Dzik, Petr (oponent) ; Kozáková, Zdenka (vedoucí práce)
Tato diplomová práce je zaměřena na studium vlivu pokročilých oxidačních procesů (AOP) na rozklad organických barviv. Mezi AOP – velmi účinné fyzikálně-chemické metody čištění odpadních vod – patří aplikace silných oxidačních činidel, UV a ionizujícího záření a elektrického výboje. Pro tuto práci byly zvoleny dvě z těchto metod – aplikace oxidačního činidla (ozón) a UV záření. Spolu s elektrolýzou, jež je v této práci zmíněna spíše okrajově (její studie je předmětem předchozí práce), jsou tyto jevy produktem elektrického výboje v kapalinách, kde se různou měrou podílejí na rozkladných procesech. Pro všechny série měření byla za modelové sloučeniny zvolena dvě přímá azobarviva – C.I. Direct Blue 106 a C.I. Direct Red 79. Pro rozklad barviv pomocí ozónu byl použit ozonizátor, do kterého byl jako výchozí plyn pro generaci ozónu zaváděn buď O2 anebo syntetický či technický vzduch. Vznikající ozón byl zaváděn do promývačky s roztokem barviva o různé počáteční koncentraci (10–130 mg.dm-3), na kterou navazovala promývačka s roztokem KI pro následné analytické stanovení množství generovaného ozónu. Z dalších parametrů byl měněn průtok plynu (1–2 dm3.min-1), výkon ozonizátoru (minimální a maximální), druh barviva, pH roztoku barviva (neutrální a kyselé) a přídavný elektrolyt (NaCl, Na2SO4 nebo žádný). Reaktor pro studium vlivu UV záření na rozklad barviv tvořil UV sterilizátor, do kterého byl umístěn odpovídající objem roztoku barviva. Možnosti nastavení experimentu zde byly omezenější, nastavoval se pouze druh barviva a přídavného elektrolytu a pH roztoku barviva (vše jako v případě ozónu). Celkem bylo naměřeno několik sérií měření za různě nastavených podmínek, které více či méně ovlivňovaly rozklad zvolených barviv. Bylo zjištěno, že v případě obou použitých metod se lépe odbourává barvivo Direct Blue 106, přičemž ozónem podstatně lépe než UV zářením. K rozkladu barviva Direct Red 79 došlo pouze působením ozónu, při aplikaci UV záření k rozkladu nedošlo. Při zkoumání vlivu počáteční koncentrace barviva na jeho rozklad bylo potvrzeno, že s rostoucí počáteční koncentrací barviva roste i jeho konečná koncentrace, přičemž při nízkých koncentracích (10–50 mg.dm-3) již nehraje počáteční koncentrace roli. V případě obou použitých metod měl urychlující efekt na rozklad barviva přídavek elektrolytu (NaCl i Na2SO4 vykazoval podobné konečné výsledky i přes rozdílný průběh rozkladu), přídavek HCl pak urychlil rozklad pouze v případě UV záření, při aplikaci ozónu nemělo pH prostředí na rozklad barviva vliv. Z plynů pro generaci ozónu měl nejlepší účinnost O2 a syntetický vzduch (srovnatelné výsledky), v případě technického vzduchu byla konečná koncentrace barviva o zhruba 30 % vyšší. Optimální objemový průtok plynu byl stanoven na 1,5 dm3.min-1, optimální výkon ozonizátoru na 30 W (maximální), při minimálním výkonu ozonizátor prakticky nepracoval.
|
|
|
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.
|
host ::
RSS.