|
|
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.
|
|
|
Water retention capacity of humic substances
Cihlář, Zdeněk ; Šmejkalová, Daniela (referee) ; Kučerík, Jiří (advisor)
Humic acids were extracted from South Moravian lignit. That humic sample was oxidized by either H2O2 or HNO3. In next step, oxidized humic acids were polymerized by formaldehyde in order to obtain cross-linked structures with improved water retention capacity. Affinity to water and water retention capacity of obtained products were studied by thermal analysis (DSC – differential scanning calorimetry and TGA – thermogravimetric analysis). In order to study above-mentioned parameters two different methods were used. First approach represented sorption of water to humic acids from three controlled humidities, for description of those processes TGA measurement was used. Second study was based on the DSC monitoring of water excess sorption. Results obtained from TGA measurements showed an increasing sorption ability with increasing relative humidity of the environment. DSC measurerents in hermetically sealed containers resulted in an increasing content of water bound by humic acids structures. All the modified samples of humic acids (oxidized as well as oxidized and modified by formaldehyde) gave higher retention capacity in comparion with the parental humic sample.
|
|
| |
|
|
: Viscoelasticity of bones - the methodology of measurement
Cihlář, Zdeněk ; Ďoubal, Stanislav (advisor) ; Kuchařová, Monika (referee)
Charles University in Prague, Faculty of Pharmacy in Hradec Králové Department of biophysics and physical chemistry Candidate: Mgr. Zdeněk Cihlář Supervisor: Prof. RNDr. Ing. Stanislav Ďoubal, CSc. Title of Thesis: Viscoelasticity of bones - the methodology of measurement The aim of the thesis was to verify the methodology of measuring the viscoelastic parameters of human bones using an apparatus enabling the measurement of dynamic characteristics. The method is based on measurement of deformation response of samples to short or rectangular impulse of force. The samples were obtained from femoral head. The methodology is therefore based on measuring of creep curves and impulse characteristics. Resulting damped oscillations were analysed. The transient and impulse characteristics in bending stress and twisting stress were obtained. Based on these characteristics, viscoelastic parameters of samples were determined (Young modulus, shear modulus and viscosity). The Poisson's number, indicating the ratio of transverse contraction to longitudinal extension of the material during deformation, was calculated using the values of Young's modulus and shear modulus. The measured values of the Young's modulus in bending stress vary in the range from 62MPa to 670MPa. The values of the shear stress modulus range...
|
|
|
: Viscoelasticity of bones - the methodology of measurement
Cihlář, Zdeněk ; Ďoubal, Stanislav (advisor) ; Kuchařová, Monika (referee)
Charles University in Prague, Faculty of Pharmacy in Hradec Králové Department of biophysics and physical chemistry Candidate: Mgr. Zdeněk Cihlář Supervisor: Prof. RNDr. Ing. Stanislav Ďoubal, CSc. Title of Thesis: Viscoelasticity of bones - the methodology of measurement The aim of the thesis was to verify the methodology of measuring the viscoelastic parameters of human bones using an apparatus enabling the measurement of dynamic characteristics. The method is based on measurement of deformation response of samples to short or rectangular impulse of force. The samples were obtained from femoral head. The methodology is therefore based on measuring of creep curves and impulse characteristics. Resulting damped oscillations were analysed. The transient and impulse characteristics in bending stress and twisting stress were obtained. Based on these characteristics, viscoelastic parameters of samples were determined (Young modulus, shear modulus and viscosity). The Poisson's number, indicating the ratio of transverse contraction to longitudinal extension of the material during deformation, was calculated using the values of Young's modulus and shear modulus. The measured values of the Young's modulus in bending stress vary in the range from 62MPa to 670MPa. The values of the shear stress modulus range...
|
|
| |
|
|
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.
|
|
|
Water retention capacity of humic substances
Cihlář, Zdeněk ; Šmejkalová, Daniela (referee) ; Kučerík, Jiří (advisor)
Humic acids were extracted from South Moravian lignit. That humic sample was oxidized by either H2O2 or HNO3. In next step, oxidized humic acids were polymerized by formaldehyde in order to obtain cross-linked structures with improved water retention capacity. Affinity to water and water retention capacity of obtained products were studied by thermal analysis (DSC – differential scanning calorimetry and TGA – thermogravimetric analysis). In order to study above-mentioned parameters two different methods were used. First approach represented sorption of water to humic acids from three controlled humidities, for description of those processes TGA measurement was used. Second study was based on the DSC monitoring of water excess sorption. Results obtained from TGA measurements showed an increasing sorption ability with increasing relative humidity of the environment. DSC measurerents in hermetically sealed containers resulted in an increasing content of water bound by humic acids structures. All the modified samples of humic acids (oxidized as well as oxidized and modified by formaldehyde) gave higher retention capacity in comparion with the parental humic sample.
|
guest ::
