|
|
Study of the influence of polyethylene terephthalate recycling on the quality of the resulting recyclate
Mach, Jakub ; Řezáčová, Veronika (referee) ; Kučerík, Jiří (advisor)
Plastics and recycling of plastics is a frequently discussed topic. The output of sythetic polymers is rising exponentially every year. In accordance with the sustainable development, development of effective recycling techniques enabling to process these huge amounts of waste and convert it back into useful material is essential. The aim of this work was to study qualitative effects of production methods, various types of recycling processes and degree of degradation of polyenthylene terephtalate on results of differential scanning calorimetry (DSC) analysis. In experimental part, analyzes of 62 regranulates of recycled PET were performed. The samples from various manufacturers differed (manufacturers use different technologies) in terms of mechanical and physico-chemical properties or additives. The results confirmed that the properties of recycled PET have an impact on thermophysical properties recorded using DSC. A simple DSC run enables distinguishing a number of fundamental qualitative properties of PET, in particular crystallinity, melting point and enthalpy, temperature and enthalpy of crystallization and glass transition temperature and in this work we show that their mutual relationship enables to estimate the quality of recycled material and the possibilities of its further use.
|
|
|
Controlled Drug Release from Biodegradable Hydrogels.
Oborná, Jana ; Chýlková, Jaromíra (referee) ; Kráčmar, Stanislav (referee) ; Kučerík, Jiří (referee) ; Vávrová, Milada (advisor)
This dissertation is focused on the controlled release of drugs from a biodegradable amphiphilic hydrogel based on hydrophobic poly(lactic acid), poly(glycolic acid) and hydrophilic poly(ethylene glycol) (PLGA-PEG-PLGA, ABA) and its modification with itaconic anhydride (ITA). The resulting ,-itaconyl(PLGA-PEG-PLGA) copolymer is referred to as ITA/PLGA-PEG-PLGA/ITA or ITA/ABA/ITA. Itaconic acid provides reactive double bonds and a functional carboxyl group at the ends of the PLGA-PEG-PLGA copolymer chain, thereby rendering the modified ITA/ABA/ITA copolymer less hydrophobic and offering the possibility of forming a carrier for hydrophilic drug substances. These functional copolymers are thermosensitive and change in the external environment (e.g. temperature) causes a sol-gel phase transition due to the formation of micellar structure. The bioactive substances can thus be mixed with a copolymer which is in a low viscous phase (sol phase) and subsequently the mixture can be injected into patient's body at the target site where it forms a gel at 37 °C. This hydrogel becomes a drug depot, which gradually releases the active substance. Prediction of the substance’s release profile from the hydrogel is an effective tool to determine the frequency of administration, potentially enhancing efficacy, and assessment of side effects associated with dosing. The analgesic paracetamol and the sulfonamide antibiotic sulfathiazole were used as model drugs, representing hydrophilic and hydrophobic substances, respectively. The active substances had a significant effect on the resulting hydrogel stiffness. Type of solvent, incubation medium and nanohydroxyapatite also influenced on the gel stiffness and subsequent stability of the hydrogel-drug system. Controlled release of drugs took place in simulated conditions of the human body. Verification of Korsmeyer-Peppas (KP) drug-release model is also discussed in this thesis. The KP model was found suitable for simulating the release of sulfathiazole from ABA and ITA/ABA/ITA hydrogels. On the contrary, the performance of KP model was not suitable for describing the release of paracetamol from the ABA hydrogels. Therefore, a new regression model suitable for both buffered simulated media and water has been proposed. The proposed model fitted better the release of both sulfathiazole and paracetamol from composite material prepared from ABA hydrogel and nanohydroxyapatite.
|
|
|
Fate of microplastics in soil
Kameníková, Eliška ; Řezáčová, Veronika (referee) ; Kučerík, Jiří (advisor)
The problems with microplastics, small plastic particles contaminating the environment, is a subject of heated discussions today. It has been recognized that the microplastics are not inert, but instead they have an impact on all enviromnental compartments. There are studies describing the negative effects of microplastics, for example on fauna and flora or on human health, but the effects on soil quality have not been sufficiently described. The aim of this thesis was to assess the short and medium term effects that microplastics could have on the soil. In this work, a series of experiments were performed to elucidate the fate of microplastics in the soil. Changes in soil organic matter thermal properties, soil respiration, amount of water and soil aggregation depending on the incubation time were monitored. Three types of agricultural land (chernozem, cambisol and phaeozem), which were contaminated with different concentrations od PET and tyre rubber, were tested. The results confirmed the specific effects of microplastics on soil properties, which were observed in non-incubated samples (i.e. at the time of incubation 0 months), microplastics did not behave inertly in the soil and affected, for example, soil properties, texture and respiration.
|
|
|
Study of microplastic sorption properties
Hlaváčková, Hana ; Kučerík, Jiří (referee) ; Řezáčová, Veronika (advisor)
There is currently an effort to replace conventional plastics with biodegradable products that will have the ability to replace these substances. One of the possible biodegradable felt, which is currently being studied in detail, is also poly (3-hydroxybutyrate), which is produced by bacteria. This bachelor thesis deals with the sorption of selected substances on poly(3-hydroxybutyrate) microparticles. Substances whose contamination of water sources is a significant problem today have been selected for this work. Specifically, the sorption of the nonsteroidal anti-inflammatory substance ibuprofen, the triazole fungicide tebuconazole and the most common drug caffeine on PHB particles, which fall in the size of the microplastic group, were studied. The method of liquid chromatography with mass detection was used for analyzes.
|
|
|
Hydrogels of Humic Acids
Cihlář, Zdeněk ; Lehocký,, Marián (referee) ; Pospíšilová,, Lubica (referee) ; Kučerík, Jiří (advisor)
Huminové kyseliny představují hlavní součást půdní organické hmoty. Jedná se o všudypřítomné sloučeniny s komplexní chemickou a fyzikálně-chemickou strukturou. Předkládaná práce shrnuje několik způsobů modifikací huminových kyselin provedených za účelem úpravy jejich vlastností. V první části byl studován vliv vzdušné oxidace lignitu na velikost výtěžku a fyzikálně-chemický charakter produkovaných regenerovaných huminových kyselin. Druhý krok představoval snahu stabilizovat strukturu lignitických huminových kyselin a zlepšit zádrž vody. Bylo provedeno síťování pomocí formaldehydu a karbodiimidů, které předpokládá vznik nových kovalentních vazeb v různých částech struktury huminových kyselin. Produkce zesíťované struktury byla motivována snahou vytvořit systémy podobné hydrogelům, založené na huminových látkách s možností úpravy jejich reaktivity a retence vody. Chemické složení a fyzikálně-chemické vlastnosti připravených vzorků byly studovány různými metodami, mezi nejdůležitější patří DSC a NMR relaxometrie. Chemické složení bylo studováno pomocí FTIR a elementární analýzy za účelem posoudit a porovnat změny s původním neupraveným vzorkem. Stability vzorků byly stanoveny pomocí termogravimetrie. Nejdůležitějším sledovaným parametrem této práce byla změna hydratačních charakteristik. K jejich studiu jsme vyvinuli a aplikovali několik nových termoanalytických a NMR relaxometrických přístupů. Ve snaze napodobit přírodní procesy byla studována sorpce vody huminovými kyselinami z prostředí s kontrolovanou vzdušnou vlhkostí. Byly pozorovány kvalitativní a kvantitativní hlediska sorpce vody. Zesíťování za použití formaldehydu způsobilo snížení sorpční kapacity vlhkosti. Tato změna je připisována separaci funkčních skupin a menší strukturní kompaktnosti. Zesíťované huminové kyseliny dále vykazovaly rychlejší příjem vody a přibližně třikrát větší kapacitu zádrže vody než původní huminové kyseliny. V případě použití karbodiimidu (ve vodě rozpustného N-Ethyl-N-(3-dimethylaminopropyl)karbodiimidu (EDC)) obsahovaly výsledné produkty 14–40 % původních karboxylových skupin. I přesto tyto látky překonaly schopnost sorpce vlhkosti původního nemodifikovaného vzorku o 10–14 % po kondiciaci v prostřední se 100% relativní vzdušnou vlhkostí. Navzdory rigidnější struktuře vykazovaly EDC deriváty rychlejší bobtnání a dosáhly téměř stejné kapacity zádrže vody po 18 dnech jako původní vzorek. Vzorky modifikované karbodiimidy vykazovaly známky degradace již po 3–9 dnech což částečně snižuje jejich využitelnost. Získané výsledky naznačují, že kapacita zádrže vody, kinetika bobtnání a schopnost sorpce vlhkosti huminových kyselin nejsou výhradně určeny koncentrací karboxylových skupin, nebo dalších polárních fragmentů, ale také jejich vzájemným rozmístěním a distribucí velikosti pórů na povrchu a také uvnitř struktury. Získané poznatky této studie mohou sloužit například k produkci půdních kondicionérů založených na huminových kyselinách, tj. remediačních preparátů s požadovanými, ale především nastavitelnými schopnostmi poutat a následně uvolňovat vodu do okolního prostředí. V neposlední řadě přispějí uvedené závěry ke zkvalitnění základního porozumění procesu hydratace v modifikovaných a původní vzorcích, což je přínosné ve vztahu k objasnění hydratace komplexních přírodních systémů a to zejména přírodní organické hmoty.
|
|
|
Influence of soil pretreatment on the determination of its properties using thermogravimetry
Ragačová, Lucia ; Doležalová Weissmannová, Helena (referee) ; Kučerík, Jiří (advisor)
This diploma thesis focuses on the influence of soil pretreatment on the determination of its properties by the method of thermogravimetry, which allows the soil sample to be analyzed as a whole. The aim is to clarify how soil preparation affects the results of TG soil analysis. Soil preparation can have a major impact on its quality and thus disrupt the interrelationships of soil components that have been formed as a result of long-term pedogenesis. In this thesis, therefore, the original soils were compared with the soils, which were grinded using a ball mill before the analysis, which represented a very intensive intervention in the soil structure and was therefore a mechanically disturbed soil. A modified method of deriving weight loss has been used to evaluate the issue. The data obtained were divided into 10°C thermal intervals, in-between which the loss of weight of the individual intervals were identified. The impact of soil milling on its determinability in relation to the total carbon and nitrogen content in the soil have been compared through the correlation of data obtained from elemental analysis and TG data. Subsequently, we focused on comparing the interrelationships of the equations of ground and unground soil samples, based on the theoretical equations of the issue. As a final look, we chose autocorrelation of TG data for the obtained ground and unground samples. The results of the examination have shown that even though grinding of samples represents a very intensive intervention into the soil structure and thus the soil is mechanically disturbed, such sample preparation has only a minimal effect on the determinability of soil properties.
|
|
|
Hydration and structure of humic acids studied by thermal analysis
Grebíková, Lucie ; Šmejkalová, Daniela (referee) ; Kučerík, Jiří (advisor)
Cílem této práce bylo užití termické analýzy, především teplotně modulované diferenční kompenzační kalorimetrie (TMDSC) k odhalení změn ve struktuře huminových kyselin (HA), způsobených pravidelným vlhčením HA vodou a jejím opakovaným sušením. Celkový počet cyklů vlhčení byl pět, neboť následující cykly již nezpůsobily žádné další pozorovatelné strukturální změny. Experimenty provedené v této práci ukázaly, že voda hraje roli nejen v bobtnání struktury HA a přerušení van der Waalsových sil, ale i v přerušení některých vodíkových vazeb, což má větší vliv na snížení teploty skelného přechodu, Tg. Změny v teplotách skelného přechodu byly nepatrné, protože voda ovlivnila především okolí amorfních domén (zodpovědných za skelný přechod), než domény samotné. Dalším úkolem bylo ozřejmit roli volných lipidů ve stabilitě fyzikální struktury HA s ohledem na opakované vlhčení a sušení. Voda periodicky stabilizovala a destabilizovala strukturu HA, ve vzorku HA bez volných lipidů byl vliv vody krátkodobý, voda potřebovala méně času k vyvolání změn ve vzorku, zatímco v původním vzorku byly změny kontinuální. Opakované vlhčení vyvolalo pokles v teplotách fázových přeměn v každém cyklu v porovnání s předcházejícím a ovlivnilo především kinetické procesy, jmenovitě krystalizaci/krystalickou reorganizaci. Opakované vlhčení dále způsobovalo redistribuci a vymytí hydrofilních molekul a tím postupnou hydrofobizaci celé struktury.
|
|
|
Study on phase transitions in humic substances
Grebíková, Lucie ; Šmejkalová, Daniela (referee) ; Kučerík, Jiří (advisor)
The work is aimed to examine the potential applications of temperature modulated differential scanning calorimetry in study on phase transitions in humic acids. Experiments will deal with both humic standards and the solid rests after sequential extraction of specific molecular fractions to reveal their role in secondary structure of humic acids.
|
|
|
Microplastics in soil
Dvořáková, Alena ; Kučerík, Jiří (referee) ; Doležalová Weissmannová, Helena (advisor)
This bachelor thesis deals with the appraisal of the suitability of infrared spectroscopy for the identification of plastics and microplastics in soils. Available techniques were DRIFT (diffuse reflectance) and ATR (attenuated total reflectance). Mixtures of model soil and pure PET were prepared for analysis in various concentrations. Furthermore, a total of 21 samples of soil and 3 samples of compost were evaluated. The obtained data were used for interpretation of infrared spectra, creation of calibrations of PET using ATR and DRIFT methods. Part of the work was the evaluation of validation models using spectra and basic soil parameters.
|
|
|
Assessment of the suitability of PET flakes produced by PETKA CZ, Inc. company for the manufacture of granulates for food purposes
Šudomová, Lucie ; Kučerík, Jiří (referee) ; Čáslavský, Josef (advisor)
This thesis deals with the recycling of polyethylene terephthalate and its subsequent processing into the form of a regranulate meeting the parameters required for food use. A brief description of recycling technology, PET flake quality rating and input material contamination is provided. Additionally, legislation regarding recycling for food purposes is discussed and regranulation technologies are described. The suitability of these technologies for processing specific flake samples has been confirmed. In the experimental part, differences in the regranulate samples are compared using DSC and FT-IR. It has been found that there are no major differences between food quality samples. Tests were carried out on 200 PET bottles (bottle, label), on which the input material was divided into 16 groups. Groups that are unsuitable for recycling with this technology was defined. In addition, contaminants of the final product were examined. Their approximate composition was determined and the relationship between the labels of the bottles at the inlet and the impurities at the outlet was found. Appropriate solutions have been proposed to reduce this contamination
|
guest ::
