Cer je dostupný a stabilní prvek. Ve formě oxidu ceričitého se často využívá jako adsorbenty. V rámci této diplomové práce došlo k posouzení vhodnosti různých materiálů CeO2, pro adsorpci cefalexinu, fosforečnanů a
2,4-dichlorfenoxyoctové kyseliny. Cefalexin je velmi často využívané antibiotikum, jehož přítomnost v pitné vodě může způsobit zvýšení výskytu některých onemocnění. Přítomnost fosforečnanů vede především k eutrofizaci vod. Herbicid 2,4-dichlorfenoxyoctová kyselina je klasifikována jako "pravděpodobně karcinogenní" (kategorie 2 B), což značí, že představuje nebezpečí pro lidskou populaci. Pro vyhodnocení adsorpčních interakcí byl využito matematických modelů Freundlichovy, Langmuirovy, Langmuir-Freundlichovy a Henryho izotermy. Prostřednictvím acidobazické titrace byl určen počet hydroxylových skupin, na všech adsorbentech zvlášť, z čehož jich nejvíce vykazoval adsorbent Ce_HMT. Adsorpční kinetika posloužila k odhadu typů adsorpce různých polutantů, využitím matematických modelů pseudo-prvního a pseudo-druhého řádu. Při adsorpci většiny polutantů na materiálech CeO2 byla vykazována chemisorpce. Pro adsorpci cefalexinu vykazuje nejvyšší qMAX adsorbent Ce_AMN, pro fosforečnany adsorbent Ce_PER, a pro 2,4-dichlorfenoxyoctovou kyselinu adsorbent Ce_HMT.
Anotace v angličtině
Cerium is an affordable and stable element. In the form of cerium oxide, it is often used as an adsorbent. In this thesis, the suitability of different CeO2 materials for the adsorption of cephalexin, phosphates, and
2,4-dichlorophenoxyacetic acid is investigated. Cephalexin is a widely used antibiotic whose presence in drinking water can lead to an increase in the incidence of certain diseases. The presence of phosphates, in particular, leads to the eutrophication of waters. The herbicide 2,4-dichlorophenoxyacetic acid is classified as 'probably carcinogenic' (category 2B), meaning that it poses a danger to the human population. Mathematical models of Freundlich, Langmuir, Langmuir-Freundlich, and Henry isotherms were used to evaluate the adsorption interactions. The number of hydroxyl groups was determined by acid-base titration on all adsorbents separately, with the Ce_HMT adsorbent showing the highest number. Adsorption kinetics were used to estimate the types of adsorption of different pollutants using pseudo-first and pseudo-second-order mathematical models. The adsorption of most pollutants on CeO2 materials showed chemisorption. For the adsorption of cephalexin, the Ce_AMN adsorbent shows the highest qMAX, for phosphates the Ce_PER adsorbent, and for 2,4-dichlorophenoxyacetic acid the Ce_HMT adsorbent.
Cer je dostupný a stabilní prvek. Ve formě oxidu ceričitého se často využívá jako adsorbenty. V rámci této diplomové práce došlo k posouzení vhodnosti různých materiálů CeO2, pro adsorpci cefalexinu, fosforečnanů a
2,4-dichlorfenoxyoctové kyseliny. Cefalexin je velmi často využívané antibiotikum, jehož přítomnost v pitné vodě může způsobit zvýšení výskytu některých onemocnění. Přítomnost fosforečnanů vede především k eutrofizaci vod. Herbicid 2,4-dichlorfenoxyoctová kyselina je klasifikována jako "pravděpodobně karcinogenní" (kategorie 2 B), což značí, že představuje nebezpečí pro lidskou populaci. Pro vyhodnocení adsorpčních interakcí byl využito matematických modelů Freundlichovy, Langmuirovy, Langmuir-Freundlichovy a Henryho izotermy. Prostřednictvím acidobazické titrace byl určen počet hydroxylových skupin, na všech adsorbentech zvlášť, z čehož jich nejvíce vykazoval adsorbent Ce_HMT. Adsorpční kinetika posloužila k odhadu typů adsorpce různých polutantů, využitím matematických modelů pseudo-prvního a pseudo-druhého řádu. Při adsorpci většiny polutantů na materiálech CeO2 byla vykazována chemisorpce. Pro adsorpci cefalexinu vykazuje nejvyšší qMAX adsorbent Ce_AMN, pro fosforečnany adsorbent Ce_PER, a pro 2,4-dichlorfenoxyoctovou kyselinu adsorbent Ce_HMT.
Anotace v angličtině
Cerium is an affordable and stable element. In the form of cerium oxide, it is often used as an adsorbent. In this thesis, the suitability of different CeO2 materials for the adsorption of cephalexin, phosphates, and
2,4-dichlorophenoxyacetic acid is investigated. Cephalexin is a widely used antibiotic whose presence in drinking water can lead to an increase in the incidence of certain diseases. The presence of phosphates, in particular, leads to the eutrophication of waters. The herbicide 2,4-dichlorophenoxyacetic acid is classified as 'probably carcinogenic' (category 2B), meaning that it poses a danger to the human population. Mathematical models of Freundlich, Langmuir, Langmuir-Freundlich, and Henry isotherms were used to evaluate the adsorption interactions. The number of hydroxyl groups was determined by acid-base titration on all adsorbents separately, with the Ce_HMT adsorbent showing the highest number. Adsorption kinetics were used to estimate the types of adsorption of different pollutants using pseudo-first and pseudo-second-order mathematical models. The adsorption of most pollutants on CeO2 materials showed chemisorption. For the adsorption of cephalexin, the Ce_AMN adsorbent shows the highest qMAX, for phosphates the Ce_PER adsorbent, and for 2,4-dichlorophenoxyacetic acid the Ce_HMT adsorbent.
Polutanty se stávají problematickou součástí životního prostředí. U řady těchto látek se stále neví, jak působí na živou i neživou součást životního prostředí. Jednou z cest, jak odstranit tyto látky z ŽP, je využití procesu adsorpce na vhodné nanomateriály, které jsou cenově dostupné, relativně snadné na přípravu a obnovitelné. Nanokrystalické oxidu ceru petří mezi tyto látky a splňují výše uvedené vlastnosti. Cílem této práce je využití nanokrystalických oxidů ceru pro efektivní a snadné odstranění modelového polutantu z modelových rozotků za různých podmínek. Práce se zaměří na porovnání adsorpčních charakteristik vybraných nanokrystalických oxidů ceru vůči modelovému polutantu.
Zpracování literární rešerše na téma polutantů v ŽP a potenciální možnosti jejich odstranění pomocí různých nanokrystalických oxidů.
Vlastní laboratorní práce
Otestovaní adsorpčních schopností na již připravených CeO2 materiálech pro možné odstranění zvoleného emergentního polutantu z modelových či reálných roztoků.
Měření adsorpčních izoterem na již připravených CeO2 materiálech spojená s chromatografickou analýzou.
Vyhodnocení a zpracování dosažených výsledků
Zpracování adsorpčních dat za účelem získání adsorpčních izoterem
Porovnání adsorpčních kapacit kompozitních materiálů pro emergentní polutant.
Zásady pro vypracování
Polutanty se stávají problematickou součástí životního prostředí. U řady těchto látek se stále neví, jak působí na živou i neživou součást životního prostředí. Jednou z cest, jak odstranit tyto látky z ŽP, je využití procesu adsorpce na vhodné nanomateriály, které jsou cenově dostupné, relativně snadné na přípravu a obnovitelné. Nanokrystalické oxidu ceru petří mezi tyto látky a splňují výše uvedené vlastnosti. Cílem této práce je využití nanokrystalických oxidů ceru pro efektivní a snadné odstranění modelového polutantu z modelových rozotků za různých podmínek. Práce se zaměří na porovnání adsorpčních charakteristik vybraných nanokrystalických oxidů ceru vůči modelovému polutantu.
Zpracování literární rešerše na téma polutantů v ŽP a potenciální možnosti jejich odstranění pomocí různých nanokrystalických oxidů.
Vlastní laboratorní práce
Otestovaní adsorpčních schopností na již připravených CeO2 materiálech pro možné odstranění zvoleného emergentního polutantu z modelových či reálných roztoků.
Měření adsorpčních izoterem na již připravených CeO2 materiálech spojená s chromatografickou analýzou.
Vyhodnocení a zpracování dosažených výsledků
Zpracování adsorpčních dat za účelem získání adsorpčních izoterem
Porovnání adsorpčních kapacit kompozitních materiálů pro emergentní polutant.
Seznam doporučené literatury
[1] I. Nurhasanah, Kadarisman, V. Gunawan, H. Sutanto, Cerium oxide nanoparticles application for rapid adsorptive removal of tetracycline in water, J. Environ. Chem. Eng. 8 (2020) 103613. https://doi.org/10.1016/j.jece.2019.103613.
[2] M. Kurian, Cerium oxide based materials for water treatment-A review, J. Environ. Chem. Eng. 8 (2020) 104439. https://doi.org/10.1016/j.jece.2020.104439.
[3] Z. Fallah, E.N. Zare, M. Ghomi, F. Ahmadijokani, M. Amini, M. Tajbakhsh, M. Arjmand, G. Sharma, H. Ali, A. Ahmad, P. Makvandi, E. Lichtfouse, M. Sillanpää, R.S. Varma, Toxicity and remediation of pharmaceuticals and pesticides using metal oxides and carbon nanomaterials, Chemosphere. 275 (2021) 130055. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.130055.
[4] M. Brigante, P.C. Schulz, Cerium(IV) oxide: Synthesis in alkaline and acidic media, characterization and adsorption properties, Chem. Eng. J. 191 (2012) 563–570. https://doi.org/10.1016/j.cej.2012.02.064.
[5] M. Brigante, P.C. Schulz, Adsorption of the antibiotic minocycline on cerium(IV) oxide: Effect of pH, ionic strength and temperature, Microporous Mesoporous Mater. 156 (2012) 138–144. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2012.02.033.
Seznam doporučené literatury
[1] I. Nurhasanah, Kadarisman, V. Gunawan, H. Sutanto, Cerium oxide nanoparticles application for rapid adsorptive removal of tetracycline in water, J. Environ. Chem. Eng. 8 (2020) 103613. https://doi.org/10.1016/j.jece.2019.103613.
[2] M. Kurian, Cerium oxide based materials for water treatment-A review, J. Environ. Chem. Eng. 8 (2020) 104439. https://doi.org/10.1016/j.jece.2020.104439.
[3] Z. Fallah, E.N. Zare, M. Ghomi, F. Ahmadijokani, M. Amini, M. Tajbakhsh, M. Arjmand, G. Sharma, H. Ali, A. Ahmad, P. Makvandi, E. Lichtfouse, M. Sillanpää, R.S. Varma, Toxicity and remediation of pharmaceuticals and pesticides using metal oxides and carbon nanomaterials, Chemosphere. 275 (2021) 130055. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.130055.
[4] M. Brigante, P.C. Schulz, Cerium(IV) oxide: Synthesis in alkaline and acidic media, characterization and adsorption properties, Chem. Eng. J. 191 (2012) 563–570. https://doi.org/10.1016/j.cej.2012.02.064.
[5] M. Brigante, P.C. Schulz, Adsorption of the antibiotic minocycline on cerium(IV) oxide: Effect of pH, ionic strength and temperature, Microporous Mesoporous Mater. 156 (2012) 138–144. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2012.02.033.
Přílohy volně vložené
-
Přílohy vázané v práci
ilustrace, grafy, tabulky
Převzato z knihovny
Ano
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
V rámci obhajoby své diplomové práce přednesl student svou prezentaci. Student zde představil metodiku, výsledky a závěry formou tabulek, grafů a fotodokumentace. U obhajoby byl přítomen vedoucí práce. Posudek oponenta přečetl předseda komise doc Ing. Pavel Krystyník, Ph.D. Student zodpověděl otázky z posudků vedoucího práce a oponenta.
V diskuzi byly vzneseny následující dotazy a připomínky: Ing. Daniel Bůžek, Ph.D. - zmiňoval jste v metodice velké množství metod - které metody jste užil vy sám? Doc. Ing. Trögl - lze dopočítat nejistota k adsorpční kinetice?
Student zodpověděl dotazy v dostačující míře.