|
|
Production, Characterization and Design of Applications of Regenerated Humic Acids
David, Jan ; Grasset, Laurent (oponent) ; Taraba, Boleslav (oponent) ; Novotná, Miroslava (oponent) ; Kučerík, Jiří (vedoucí práce)
Submitted thesis deals with the humic substances, namely the humic acids and their salts, i.e. potassium humates. A literature review about humic substances is presented, the brief history of their research, their structure issues, supramolecular arrangement and applications. A special attempt is paid to review methods of extractions of humic acids from various sources. Further, the papers concerning biological, hormone-like properties are listed and discussed. From the environmental chemistry point of view mainly sorption properties are overviewed. Industrial applications of humics are covered by a wide range of patents and published works such as for instance dyes, polymer additives, etc. In experimental part, the regeneration of lignite and preparation of humic acids and their salts is described. The regeneration principle lies in the oxidation of parental lignite with a range of concentrations of nitric acid and hydrogen peroxide. Novel approach is presented in the characterization humic substances, where the chemical characteristics like Elemental Analysis, Fourier Transform Infra-red Spectroscopy and Thermogravimetry are followed by physico-chemical assessments (Dynamic Light Scattering, Fast Field Cycling Nuclear Magnetic Resonance Relaxometry, High Performace Size Exclusion Chromatography and Fluorescence Spectroscopy in combination with research of humates hydration by means of High Resolution Ultrasonic Spectrometry and Densitometry). These chemical and physico-chemical characteristics are put into the correlation with the biological characteristics, i.e. biological activity of humates, which is assessed by a slightly modified method based on the determination of maize roots weight, length and number of lateral roots. Finally, the statistical approach is applied via Pearson’s correlation coefficient and as a pilot studies, two environmental applications of regenerated humic materials are designed, in the field of sorption of tetracycline antimicrobial and researching of regenerated lignited as a potential source of fermentable sugars.
|
|
|
Humic Substances Characterization Employing High Resolution Ultrasonic Spectroscopy
Drastík, Martin ; Franců, Juraj (oponent) ; Janoš, Pavel (oponent) ; Pekař, Miloslav (vedoucí práce)
This doctoral thesis deals with the application of high resolution ultrasonic spectroscopy (HRUS) on studying of humic substances (HS). The goal is to obtain deeper insight to the field of relations between primary characteristics (elemental composition and distribution of carbon in functional groups) and aggregation properties. In the literature review the contemporary information about HS and HRUS are presented. Furthermore, basic information about fractal analysis as well as its application on data obtained by various techniques is mentioned. In the first section of the experimental part of this thesis the advantageous application of HRUS in the research of HS is discussed. International Humic Substances Society (IHSS) standards were selected to represent wide spectrum of samples, both humates and fulvates were used. To determine the influence of sodium counterion also fulvic acids in their protonized form were used. Power-based fitting was applied on all samples data and gained empirical parameters were correlated with primary characteristics. Fractal analysis method was developed and applied on the HRUS data. An alternative approach was applied on data gained by HRUS. From a global point of view, the dependency of ultrasonic velocity on concentration shows a linear trend and therefore a linear regression method can be applied. The second purpose of this thesis is to find information about thermal stability of HS aggregates (IHSS standards). Samples at four different concentrations were treated by temperature gradients and aggregation behavior was assessed and discussed. In the third part of thesis the concentration dependencies of the samples were studied. Unlike the first goal, samples originating mainly from locations unaffected by anthropogenic activity were used. Power-based fitting and fractal analysis were applied and acquired parameters were correlated with primary characteristics. To elucidate the extent of hydration shells, the high precision density measurements were performed. As the state-of-the-art research shows, the aggregation properties of humic biomolecules may play an important role in the future designing of humic substances applications, mainly in the agriculture and environmental protection, but even also in medicine.
|
|
|
Correlation of Thermoanalytical Data with Primary Properties of Humified Substrata
Kislinger, Jiří ; Šimon, Peter (oponent) ; Tesařová, Marta (oponent) ; Schaumann, Gabriele (oponent) ; Pekař, Miloslav (vedoucí práce)
This doctoral thesis is composed as a thermoanalytical study of humified substrata, i.e. humic substances and soils, obtained from several different sources and of various types in order to cover wide range of primary characteristics. It enquires after linear correlations (using Pearson product-moment correlation coefficient) between thermo-oxidative degradation kinetics (observed by means of thermogravimetric analysis (TGA) and expressed as conversion time assessed by non-isothermal isoconversional method) and standard characteristics, such as amount of aromatic and carboxylic carbon present in humic substances determined by nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy. The main aim is to shed light on the processes of thermo-oxidative degradation of humified pool of natural organic matter and to search for trends between primary and secondary structure of humic substances. The second goal lies within correlating thermogravimetric weight losses of whole soil samples to their microbiological stability measured in laboratory experiments as soil respiration via carbon dioxide evolution method. The purpose consists in assessment of the interrelationship existence and in disclosing what kind of processes occurring during soil respiration can be easily detected by TGA. Results of the work bring more detailed view on thermal analysis of soils and other humified matter. The major benefit of this work is the presentation of emerging applications of thermal analysis for the characterization of soil organic matter and furthermore the contribution to the development of application of thermal analysis techniques in humus science.
|
|
|
Studium botnavosti a biologické aktivity hydrogelů huminových kyselin
Kozelková, Aneta ; Hynšt, Jaroslav (oponent) ; Sedláček, Petr (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá studiem biologické aktivity huminových látek. Na základě literární rešerše byly optimalizovány metody přípravy hydrogelových aplikačních forem s obsahem huminových látek a biopolymerů s vysokou bobtnavostí a byla navržena a otestována metodika pro rychlé a experimentálně nenáročné posouzení biologické aktivity získaných materiálů v laboratorních podmínkách. Náplní experimentální části je charakterizace hydrogelových vzorků základními fyzikálně-chemickými metodami, hlavní pozornost byla věnována sorpci vody a uvolňování huminové složky. Poté byly připravené hydrogelové materiály otestovány z hlediska jejich vlivu na růst kukuřice seté v půdě. Byl také studován vliv připravených hydrogelových forem na vstřebávání minerálních živin kořeny rostlin. Motivace této práce je založena na využití těchto hydrogelových materiálů v zemědělství a současně i v ochraně životního prostředí, neboť je snahou navrátit do půdy chybějící přirozenou organickou složku v podobě materiálu s postupným uvolňováním aktivní látky a zastavit tak pozvolnou degradaci půd.
|
|
|
Využití potenciálu tvorby trihalomethanů k hodnocení účinnosti úpravy povrchové vody
Halešová, Barbora ; Mergl, Václav (oponent) ; Mega, Jaroslav (vedoucí práce)
Předmětem diplomové práce bylo použití testu potenciálu tvorby trihalogenmethanů (THM FP) a jeho porovnáním s běžnými ukazateli jakosti vody (CHSKMn, A254 a barvy) při hodnocení kvality vody. V experimentální části práce bylo k tomuto srovnání použito hodnocení účinnosti vybraných technologických testů (čiření, sorpce a ozonizace při úpravě uměle připravené modelové vody se zvýšeným obsahem huminových látek v laboratorních podmínkách). Na základě získaných výsledků bylo zjištěno, že vybrané běžné ukazatele jakosti vody mají srovnatelný charakter a navzájem se doplňují, avšak při hodnocení jakosti vody se zvýšeným obsahem huminových látek nemusí postačovat. Získané poznatky ukazují, že test THM FP umožňuje citlivě posoudit kvalitu vody z hlediska obsahu organických látek snadno podléhajících chemickým změnám. Potenciál tvorby THM se ukázal jako cenný nástroj, který může vhodně doplnit doposud používaná kritéria pro posuzování jakosti upravené vody.
|
|
|
Lignitové hydrokoloidy
Macháčková, Mirka ; Taraba, Boleslav (oponent) ; Pekař, Miloslav (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá studiem neenergetického využití lignitu. Hlavním cílem bylo navržení optimální receptury pro přípravu tekutých a polotuhých (pastovitých) hydrokoloidů z jihomoravského lignitu v planetárním mlýnu a výběr vhodných disperzních prostředí s důrazem na jejich možné použití v zemědělství. Z důvodu tohoto požadavku byly vyzkoušeny 10, 20 a 40 hm.% roztoky močoviny; 5, 10 a 15 hm.% roztoky kyseliny citronové; 1, 5 a 10 hm.% roztoky chloridu draselného a deionizovaná voda. Nejvhodnější poměr pro přípravu lignitových hydrokoloidů je 1 hmotnostní díl lignitu a 2 hmotnostní díly roztoku. V další části této práce byly z připravených lignitových hydrokoloidů a jejich jednotlivých částí (tzn. kapalná a tuhá fáze) izolovány huminové kyseliny, u kterých byla porovnávána získaná hmotnost vzhledem k výchozímu hydrokoloidu a stanovován obsah popela. U připravených lignitových hydrokoloidů bylo zkoumáno jejich reologické chování, distribuce velikosti částic, stabilita a pomocí metody TG byla studována termická stabilita. Pro zjištění prvkového složení vybraných míst ve vzorku hydrokoloidu byla použita korelační mikroskopie.
|
|
|
Frakční složení kovových iontů v huminových gelech
Potočková, Jana ; Gregorová, Eva (oponent) ; Klučáková, Martina (vedoucí práce)
Práce se zabývá sílou vazby kovových iontů v huminových gelech. Ke studiu bylo použito několik vzorků huminových kyselin tak, aby mohl být posouzen vliv postupu izolace vzorků a jejich výsledných vlastností na sílu vazby kovových iontů v jejich komplexech. U části vzorků byly blokovány některé funkční skupiny pomocí metylace. Množství aktivních funkčních skupin v jednotlivých vzorcích byla stanovena standardními titračními metodami. Kovové ionty vázané v huminových komplexech byly rozděleny do několika frakcí pomocí extrakce různými činidly (destilovaná voda, 1M MgCl2, 1M HCl a 0,025M NH4EDTA). Byly použity dvě extrakční metody: kontinuální a frakční. Při frakční extrakci probíhá vyluhování kovových iontů v jednotlivých činidlech vždy z původního komplexu, zatímco při kontinuální extrakci probíhá vyluhování postupně ve všech extrakčních činidlech v pořadí podle vzrůstající afinity činidla, tj. síly vazby kovových iontů ve vzorcích. Množství kovových iontů ve výluzích po extrakcích bylo stanoveno pomocí UV-VIS spektrometrie.
|
|
|
Kalorimetrická studie interakcí huminových látek s kovovými ionty
Solná, Irena ; Pospíšilová, Ľubica (oponent) ; Klučáková, Martina (vedoucí práce)
Hlavní náplní této diplomové práce bylo prostudovat interakce huminových látek s vybranými kovovými ionty pomocí titrační kalorimetrie. Byla provedena rešerše o reaktivitě huminových látek a využití modelových sloučenin při výzkumu v této oblasti, jako nástroje k snadnějšímu pochopení struktury, vlastností a vazebných možností huminových látek. K charakterizaci studovaných huminových kyselin byly použity metody elementární analýzy, FT-IR spektrometrie, potenciometrické a konduktometrické titrace, kterými byly získány kyselosti huminových kyselin - celková kyselost a karboxylátová kyselost. Byla optimalizována metoda isotermické titrační kalorimetrie k využití při studiu reaktivity huminových kyselin, tato optimalizace byla nejlépe aplikovatelná na soly huminových kyselin. Jako modely hlavních vazebných míst huminových kyselin byly vybrány jednoduché organické sloučeniny- kyselina benzoová, kyselina ftalová, kyselina salicylová, pyrokatechol a fenol. Z výsledků titrací byly vypočítány hodnoty reakční entalpie. Výsledky entalpií z titrací modelů byly porovnány se semiepirickými kvantově chemickými výpočty podle INDO metody.
|
|
|
Konformace a molekulární organizace huminových kyselin ve vodných roztocích
Věžníková, Kateřina ; Pospíšilová, Ľubica (oponent) ; Klučáková, Martina (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá studiem konformace a molekulární organizace huminových kyselin ve vodných roztocích. Huminové látky mají heterogenní a polydisperzní povahu, proto nebyla doposud zcela objasněna jejich sekundární struktura stejně jako jejich konformační uspořádání. Konformace huminových látek v roztocích jsou převážně stabilizovány slabými disperzními silami, jako jsou Van der Waalsovy, -, CH- interakce a vodíkové vazby. Huminové látky v roztocích mají tendenci tvořit agregáty, které jsou drženy pohromadě především intermolekulárními hydrofobními interakcemi. Byly připraveny koncentrační řady huminových kyselin ve třech různých prostředích se stejnou iontovou silou: NaOH a NaCl (připravený buď neutralizací NaOH pomocí HCl, nebo přímým ředěním roztokem NaCl). Pro stanovení konformace a molekulární organizace huminových kyselin ve vodných roztocích byly použity následující analytické metody: potenciometrické stanovení pH, přímá konduktometrie, ultrafialová a viditelná spektrometrie, měření hustoty, dynamický rozptyl světla, laserová Dopplerova velocimetrie a vysoce rozlišovací ultrazvuková spektrometrie. Bylo potvrzeno, že konformace a molekulární organizace huminových kyselin ve vodných roztocích závisí nejen na pH prostředí, ale i na jeho chemické povaze a koncentraci při stejném pH. Výsledky ukázaly, že hydrodynamický průměr částic se výrazně zvyšuje v prostředí NaCl připraveném neutralizací NaOH pomocí HCl zvláště při nízkých koncentracích huminových kyselin, čemuž odpovídají i vyšší hodnoty zjištěného zeta potenciálu. Koncentrační závislosti ultrazvukové rychlosti a stlačitelnosti roztoků huminových kyselin v daných prostředích rovněž ukazují na změny konformace a molekulární organizace korespondující s výsledky ostatních použitých metod.
|
|
|
Vliv aplikace kompostu na vlastnosti půdních huminových látek
Enev, Vojtěch ; Pospíšilová, Ľubica (oponent) ; Klučáková, Martina (vedoucí práce)
Tato diplomová práce je zaměřena na studium vlivu přídavku kompostu na půdní huminové látky extrahované z černozemě luvické. Huminové látky extrahované z půdy a kompostu byly charakterizovány pomocí titrace s potenciometrickou a konduktometrickou indikací, UV-VIS, FT-IR a 3D EEM fluorescenční spektroskopií. Černozem luvická byla obohacena o 124, 239 a 478 t/ha kompostu a tyto dávky byly zapraveny do hloubky 150 mm. Hlavním cílem práce bylo posouzení vlivu přídavku kompostu na fluorescenční chování půdních HL a lokalizace daných fluorescenčních maxim v emisně excitačních spektrech. Další část diplomové práce byla zaměřena na studium spektroskopických vlastností půdních HL a kompostu pomocí UV-VIS a infračervené spektroskopie s Fourierovou transformací. Huminové látky byly charakterizovány humifikačním indexem E4/E6 a transmisními vibračními spektry. Posledním cílem této práce byla charakterizace výluhů půdních HL a kompostu pomocí acidometrické titrace. Z naměřených titračních křivek byly vypočítány hodnoty látkového množství H+ iontů pro každý vzorek.
|
host ::
RSS.