V oblasti membránových procesů byla činnost zaměřena na získání dalších experimentálních i teoretických poznatků tak, aby bylo možné rozšířit aplikační potenciál membránových procesů. V tomto směru bylo použití tlakových membránových procesů směrováno na likvidaci kontaminovaných odpadních vod a úpravu technologických vod, včetně vody pitné. Experimenty byly zaměřeny např. na studium procesů kombinujících fotooxidaci na pevné fázi s membránovou mikro- a ultrafiltrací. Výchozím katalyzátorem byl oxid titaničitý. Byla ověřována účinnost procesů pro odstranění pevných nečistot, koloidních částic, těžkých kovů a organických sloučenin obsažených v separovaných systémech. Hlavní náplní činnosti v oblasti nanofiltrace bylo studium vlivu významných parametrů na separaci těžkých kovů a vybranných léčiv, jako např. koncentrace těžkého kovu (léčiva) v roztoku, tlakový rozdíl nad a pod membránou, iontová síla roztoku, typ membrány, apod., na základní charakteristiky tohoto tlakového membránového procesu (intenzita toku permeátu a rejekce složek zpracovávaného systému).

Byla ověřena možnost separace vybraných organických látek z vodných roztoků s využitím reverzní osmózy. Pro experimenty byly použity vodné roztoky etanolu, n-propanolu, i-propanolu, butanolu a ethylacetátu. Byl zkoumán vliv koncentrací jednotlivých látek na intenzitu toku permeátu a dále retence složek v závislosti na použitém tlakovém rozdílu.

Byly zpracovány dříve získané experimentální údaje týkající se transportu kyseliny fosforečné aniontově-výměnnou membránou Fumasep-FAD (Fumatech, Německo). K vyhodnocení byl použit rigorózní matematický model, umožňujícíl kvantifikovat nejen transport kyseliny, ale i transport vody, který je v tomto případě významný.

Byly započaty práce související se studiem využití elektrodialýzy v ZLD („zero liquid discharge“) technologiích. V první fázi byly v rámci diplomové práce a ve spolupráci s firmami MEGA a.s. a Membrain s.r.o. zjišťovány maximální koncentrace vybraných solí, kterých je možno dosáhnout v koncentrátu. V případě poskytnutí dotace MPO bude projekt pokračovat až do konce roku 2021.

Skupina reologie se zabývala měřením reologických vlastností nových vzorků komerčních i vývojových polyuretanových lepidel využívaných v automobilovém průmyslu a jejich komponent s ohledem na vliv teploty (teplotní interval 25 – 80 oC), a mechanických vlastností při jejich vytvrzování ve spolupráci s firmou SYNPO a. s. Vlastní měření byla zaměřena na zjištění průběhu tokových a viskozitních křivek, možné tixotropie vzorků, viskoelastického chování (creep-recovery testy), oblasti lineární viskoelasticity na základě dynamických experimentů (oscilační testy), lepivosti pomocí tzv. tack testů a výsledky uvedených testů byly využity při popisu reologického chování testovaných látek. Byly určeny také body gelace lepidel a teploty skelných přechodů lepidel.

Skupina ekologických aspektů chemických technologií řešila problematiku odstraňování průmyslově významných chlorovaných aromatických sloučenin (léčiv, herbicidů, azobarviv a vedlejších produktů z výroby azopigmentů) z modelových a/nebo reálných technologických a odpadních vod s použitím nejlepších dostupných technik, jakými jsou např. sorpce, iontová výměna a koagulace a flokulace. Vypracovaná technologie využití iontové výměny s použitím iontových kapalin pro záchyt chlorovaných organických kyselin byla následně patentována (CZ307282 (B6) Univerzita Pardubice). Ve spolupráci s firmami VÚOS, a. s., a Synthesia, a.s., byl prováděn aplikovaný výzkum a experimentální vývoj finančně podpořený Technologickou agenturou ČR v rámci projektu Epsilon „Efektivní odstraňování aromatických halogenderivátů (AOX) z lokálních průmyslových zdrojů“. Pro odstraňování zmiňovaných halogenderivátů z vod byla laboratorně testována aplikace iontových kapalin na nasycenou adsorpční náplň aktivního uhlí v adsorpčních kolonách s cílem prodloužení sorpční schopnosti kolony bez potřeby výměny její náplně dle modifikace patentu Univerzity Pardubice (Weidlich T.: CZ307282 (B6)), přičemž tento postup byl finalizován formou funkčního vzorku čtvrtprovozní sorpční kolony. Popisovaný postup umožňuje zkoncentrování halogenovaných organických kyselin, přičemž sorpční náplň je možné regenerovat použitím vhodných tenzidů. Následně byla vyvíjena metoda chemické reduktivní destrukce takto zkoncentrovaných halogenovaných organických kyselin vycházející z patentu. Formou licence bylo komerčně využito know-how patentované v patentu Univerzity Pardubice (Weidlich T.: CZ 305586 (PV 2014-367)). V rámci další spolupráce s průmyslovými podniky byla formou smluvního výzkumu s firmami ASIO, s.r.o., Geotest, a.s. a Toray, a.s., řešena problematika omezování emisí organických halogenderivátů v odpadních vodách s využitím ekonomicky přijatelných nejlepších dostupných technik, jakými jsou adsorpce, koagulace a flokulace a následná destrukce organických halogenderivátů chemickou redukcí.

Dále byly studovány možnosti využití fotokatalytického odbourávání residuí léčiv a barviv z odpadních vod při využití ekonomicky výhodných LED zdrojů UV záření a TiO2 katalyzátoru. Byl zejména studován vliv iontového prostředí na průběh procesu. Přitom byla hledána korelace mezi fotokatalytickým procesem, sorpcí barviva na povrchu katalyzátoru a zeta-potenciálem částic katalyzátoru.

Pokračoval též experimentální výzkum zaměřený na využití elektrodialýzy a reverzní osmózy při zpracování výluhů ze skládek komunálního odpadu. Pro experimenty byla použita reálná voda z komunální skládky Svébořice. Pro modelování a vyhodnocení saturačních indexů byly použity komerční programy ROSA (Dow Filmtec) a Design Systems (Toray). Výsledky experimentů ukazují, že elektrodialýza integrovaná do systému zpracování skládkových výluhů účinně snižuje jejich solnost. Následná reverzní osmóza tak může být provozována při nízkých tlakových rozdílech a vysokých konverzních poměrech kolem 80 %. Průběh membránové separace byl významně ovlivněn předúpravou výluhu. Byla navržena a ověřena účinná metoda odstranění případného fyzikálního a chemického reverzibilního znečištění pomocí alkalického čištění.

V oblasti disolucí pevných lékových forem byl výzkum zaměřen na disoluční zkoušky se zpožděným uvolňováním. Byla ověřena rozpustnost suplementu ve formě tablet jako účinné látky na přístroji Sotax. Testoval se vliv otáček a vliv povrchové úpravy tablet. Byla vyvinuta, optimalizována a validována analytická metoda vysokoúčinné kapalinové chromatografie. Aplikovaný výzkum a experimentální vývoj byl finančně podpořen Technologickou agenturou ČR schválením projektu Epsilon „Suplementy pro pozitivní ovlivnění lidského mikrobiomu“.

V oblasti fotokatalytické účinnosti heterogenních katalyzátorů byla porovnána účinnost katalyzátorů na bázi oxidu titaničitého pomocí fotokatalýzy Methyloranže ve fotochemickém reaktoru (prášková forma TiO2 Degussa P25, krystalický TiO2, balotina/TiO2 a Fe3O4/SiO2/TiO2).

Pokračovala spolupráce s Ústavem elektroniky a fotoniky FEI STU v Bratislavě za účelem testování a využívání nových elektrodových materiálů – zejména BDD elektrod. Již třetím rokem byla v provozu testovací malá DČOV, pro kterou je připravován elektrochemický dočišťovací modul. Současně s využíváním elektrooxidační metody byla testována i možnost snižování výstupních koncentrací celkového fosforu pomocí obětovaných elektrod. V současnosti se řeší optimální skladba obětované anody z hlediska minimalizace odpadního kalu, resp. možnosti jeho využití v zemědělství (omezení Al v sedimentovaném kalu a současné zvýšení obsahu Mg v kombinaci s vysráženým P představuje významný zdroj biogenních prvků). Byla navázána spolupráce formou smluvního výzkumu s firmou Glanzstoff Bohemia, s. r. o., v oblasti separace a regenerace zinku v odpadních a provozních vodách pomocí elektrodepozice. Tato spolupráce pokračuje a je zaměřena na zvýšení efektivity pomocí nových katodových materiálů na bázi titanu pokoveného Pt, Au a případně Pd. Současně se hledá využití těchto elektrod při potlačování AOX vznikajících během elektrooxidace organických sloučenin v prostředí chloridových ionů. Formou smluvního výzkumu s fy. Saint Gobain Adfors CZ s.r.o. „Laboratorní ověření snížení koncentrace síranů zvyšující parametr RAS při flotaci“ byla laboratorně úspěšně ověřena náhrada flotačního činidla Prefloc pomocí obětované ocelové anody jako zdroje Fe2+ a jeho oxidace na Fe3+.

Společně s Výzkumným ústavem lesního hospodářství a myslivosti, v. v. i., a firmou TERAMED, s. r. o., bylo v rámci 2. veřejné soutěže programu TA ČR Epsilon pokračováno v řešení projektu TH02030823 „Vývoj metodicko-technických postupů minimalizace dopadů lesního hospodářství na kvalitu podzemních vod v důsledku nadbytečné migrace reaktivních forem dusíku a fosforu“. Činnost byla zaměřena na pokračování v monitoringu srážkových, podpovrchových a podzemních vod a lesních půd v prostoru Městských lesů Hradec Králové na lokalitě v k. ú. Běleč nad Orlicí.

V součinnosti s firmou TERAMED, s. r. o. a Výzkumným ústavem bramborářským Havlíčkův Brod, s. r. o. byl v rámci programu TA ČR Epsilon řešen projekt „Biokompozitní složka pro pomalé uvolňování účinných minerálních látek v půdě pro výživu rostlin“.

Byly rozvíjeny metodiky přípravy vzorku k analýze spolu se statistickými metodami plánování experimentu a postupy následné prvkové analýzy vzorků ve formě roztoků a suspenzí využívající ICP-OES, ICP-MS a spojení ICP-MS s elektrotermickým vypařováním (ETV). Tyto postupy byly využity při popisu chování kontrastních látek na bázi komplexů gadolinia a jodových kontrastních látek používaných v lékařské diagnostice. Byly studovány schopnosti vybraných biosorbentů (aktivní uhlí, huminové kyseliny, suchá biomasa řasy Chlorella Keslleri, iontová kapalina) akumulovat tyto látky, což přispívá k objasnění jejich osudu v životním prostředí i k nalezení možných mechanismů jejich odstraňování z nemocničních odpadních vod. Byla vypracována metoda ETV-ICP-MS stanovení thallia a zlata v suspenzní formě vzorku, jež je významným krokem ke komplexní prvkové ICP-MS analýze mikrovzorků na pracovišti. Byl vyvinut postup přípravy a následné ICP-OES analýzy mikrovzorků živých organismů (Enchytraeus albidus) pro účely hodnocení ekotoxikologických testů.

V oblasti aplikací LIBS byla vyvinuta metodika pro stanovení Zn ve tkáňových vzorcích roupice bělavé. Daná metodika byla využita při vyhodnocování výsledků testů ekotoxicity nanočástic ZnO.

Skupina ekotoxikologie nanomateriálů studovala vliv přídavků modelových půdních konstituentů (rašelina, písek) do agarového živného na výsledky testů ekotoxicity nanočástic ZnO prováděných na roupici bělavé. Dále byly vyvinuty nízkonákladové metodiky pro stanovení biomarkerů oxidativního stresu (malondialdehyd, glutathion) ve tkáňových vzorcích roupic.

Pokračovalo studium podmínek katodické elektrodepozice Zn2+ z vodných roztoků při obsahu 100 mg/L ZnSO4 na elektrodě typu Ti/Pt-Ti; při vodivostním rozsahu mezi 3 a 5 mS/cm bylo po 5 hod. dosahováno během 11 experimentů odstranění Zn z roztoku s maximální výtěžnosti v rozmezí 85-96 %, tedy o jednotky procent víc než dříve u Pt/Ti elektrody. Obdobná měření s Pt/Cu elektrodou vykázala v rozsahu vodivosti 1 – 5 mS/cm po 5 hod. výtěžnost mezi 73 % a 96 %, přičemž bylo obdobně jako v případě Ti/Pt-Ti elektrody dosaženo nejlepších výsledků depozice Zn při vodivosti 5 mS/cm.

Bylo zahájeno testování potenciometrické indikace postupu čištění elektrárenských vod založené na bázi registrace potenciálové odezvy stříbrné (AgE) a stříbrné amalgámové elektrody (AgAE) opatřené speciálním interface, s využitelností i v běžných technologických podmínkách. Byl prokázán vliv způsobu přípravy a geometrie použité pracovní elektrody na sekvenci získaných signálů např. u AgE v rozmezí 430 – 460 mV a na citlivost a opakovatelnost měření např. mezi 2 – 4 mV. Výsledky vykázaly násobné rozdíly v citlivosti mezi AgE a AgAE.

Výzkum byl rovněž zaměřen na vývoj nových voltametrických metod stanovení vybraných bioaktivních látek významných z hlediska lidského zdraví a životního prostředí s využitím perspektivních elektrodových materiálů. Byly dokončeny a vyhodnoceny studie voltametrického chování léčiv leukovorinu, mesalazinu a herbicidu linuronu na borem dopovaných diamantových elektrodách (BDDE). Dále byla pozornost zaměřena na voltametrické chování protizánětlivých léčiv ze skupiny oxicamů a byl zahájen vývoj metod jejich stanovení s využitím BDDE. Další studovanou skupinou látek jsou azolové fungicidy. Současně byl dokončen výzkum zaměřený na charakterizaci BDDE jako elektrodového materiálu, a to zejména v závislosti na různém obsahu boru v diamantovém filmu. V oblasti vývoje voltametrických metod pro stanovení rostlinných stimulátorů byl studován reakční mechanismus přeměny kyseliny 3-indolylmáselné (IBA) v silně kyselém prostředí. Tyto poznatky byly využity k vypracování selektivní metody pro stanovení této látky v reálných přípravcích na posílení růstu a zakořeňování rostlin.

V oblasti využití dálkového průzkumu Země (DPZ) v monitoringu povrchových vod pokračovaly odběry vzorků (pomocí vyvinutého plovoucího vzorkovacího zařízení) k rozšíření datové základny modelů parametrů kvality vody na základě družicových dat a rovněž optimalizace těchto modelů. Byly publikovány první výsledky navrženého skriptu pro atmosférickou korekci družicových snímků spolu s prvním modelem chlorofylu-a z dat družice Sentinel-2 a aktualizované modely pro více parametrů kvality vody z dat Landsat 7.

 

Rozšířit fotografii: 
false