Ústav environmentálního a chemického inženýrství (ÚEnviChI)

 

V oblasti membránových procesů byla činnost zaměřena na získání dalších experimentálních i teoretických poznatků tak, aby bylo možné rozšířit jejich aplikační potenciál. V tomto směru bylo použití tlakových membránových procesů směrováno na likvidaci kontaminovaných odpadních vod a úpravu technologických vod, včetně vody pitné. 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 použitím reverzní osmózy. Pro experimenty byly využity tři RO membrány, měření bylo provedeno v recirkulačním uspořádání s konstantním průtokem retentátu. Na základě výsledků RO experimentů byl posouzen vliv fyzikálně-chemických faktorů (viskozita, molární hmotnost, interakce látka–membrána) na průběh separace binárních směsí alkohol–voda.

 

Byly zpracovány experimentální údaje týkající se neutralizační dialýzy kyseliny šťavelové s použitím aniontově-výměnné membrány Neosepta-AHA. Získané výsledky přispěly k objasnění transportu hmoty v tomto systému.

 

Ve spolupráci s firmami MEGA, a. s., a Membrain, s. r. o. bylo zahájeno řešení projektu MPO FV 40062 „Zpracování průmyslových odpadních vod do nulového odtoku kapaliny (ZLD) pomocí elektrodialýzy“. Byla realizovaná diplomová práce zaměřená na studium maximálního zahuštění solných roztoků a provedeny další experimenty pro zjištění selektivity membrán.

 

Byla vyvinuta, optimalizována a validována analytická metoda vysokoúčinné kapalinové chromatografie pro stanovení modelové látky kofeinu a byl ověřen průnik této látky kůží či membránou za různých podmínek testu. Byly porovnávány statické vertikální difuzní komory dle Franze (Copley Scientific – UK a zakázkově vyráběné – ČR), kožní preparáty (prasečí a lidská kůže) a jejich náhrady (membrány Strat-M).

 

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, příp. lepivosti pomocí tzv. tack testů, a výsledky byly využity při popisu reologického chování testovaných látek.

 

Skupina zaměřená na ekologické aspekty chemických technologií řešila problematiku odstraňování průmyslově významných chlorovaných a fluorovaných 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. 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 projektů Epsilon „Efektivní odstraňování aromatických halogenderivátů (AOX) z lokálních průmyslových zdrojů“ a Zéta „Odstraňování polárních polyfluorovaných sloučenin z kontaminovaných materiálů“. Pro odstraňování zmiňovaných halogenderivátů z vod byla laboratorně testována aplikace iontových kapalin na vhodném nosiči, konkrétně např. u nasycené adsorpční náplně 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 ověřené technologie. Popisovaný postup umožňuje zkoncentrování halogenovaných organických kyselin, přičemž sorpční náplň je možné regenerovat použitím vhodných tenzidů. Vypracovaná technologie využití iontové výměny s použitím iontových kapalin aplikovaných na nosič tvořený nasyceným sorbentem pro záchyt AOX a následná regenerace použitých iontových kapalin reduktivní dehalogenací byla následně formou patentové přihlášky předložena Úřadu průmyslového vlastnictví. Formou licence bylo komerčně využíváno know-how obsažené 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, spol. s. r. o., a Geotest, a. s., řešena problematika omezování emisí organických halogenderivátů v odpadních vodách s využitím destrukce organických halogenderivátů chemickou redukcí. V rámci smluvního výzkumu s firmou Bochemie, a.s., byla řešena problematika čištění technologických vod s cílem snížení obsahu fosforu za současné možnosti využití separované soli fosforu pro výrobu hnojiv. V rámci smluvního výzkumu s firmou PLEAS, a.s., bylo ve spolupráci s firmou Geotest, a.s., úspěšně ověřováno poloprovozní provedení recyklace barvicích lázní.

 

Ve spolupráci s firmami VÚOS a. s. a K2pharm s.r.o. byl prováděn aplikovaný výzkum a experimentální vývoj finančně podpořený Technologickou agenturou ČR v rámci projektu Epsilon „Suplementy pro pozitivní ovlivnění lidského mikrobiomu“, který skončil v prosinci 2019 přijetím užitného vzoru CZ 33526 U1. Cílem užitného vzoru je formulace doplňku stravy ve formě dvoudílných tvrdých tobolek s vyšší antimikrobiální účinností a biodostupností monolaurinu díky jejich úpravě na samoemulgující formy.

 

V oblasti ekotoxikologie a environmentální chemie bylo provedeno ekotoxikologické testování glyfosátu a herbicidu Roundup pomocí testů platných v rámci Evropské unie a to konkrétně testu akutní imobilizace dafnií, testu inhibice růstu zelených řas a sinic a testu inhibice respirace aktivovaného kalu. Na základě výsledků těchto testů byly stanoveny ekotoxikologické hodnoty a posouzeny testované látky z hlediska nebezpečnosti pro životní prostředí.

 

Pokračovala spolupráce s Ústavem elektroniky a fotoniky FEI STU v Bratislavě za účelem testování a využívání nových elektrodových materiálů – zejména BDD elektrod. V této souvislosti byla vyvinuta průtoková BDD cela s vyšší životností, která bude testována na modelových a reálných odpadních vodách. Již třetím rokem byla v provozu testovací malá DČOV, pro kterou je připravován elektrochemický dočišťovací modul. 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 je zkoumáno využití těchto elektrod při potlačování AOX vznikajících během elektrooxidace organických sloučenin v prostředí chloridových iontů.

 

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“.

 

Jako výsledek již skončeného projektu TAČR č. TA04020258 „Pokročilé technologie lithotrofní imobilizace a anaerobní bioremediace pro nápravu a prevenci škod na životním prostředí“ byl Úradom priemyselného vlastníctva Sovenskej republiky udělen patent č. 288738 „Zariadenie na zachytávanie iónov kovov zo znečistených vôd biologickou imobilizáciou, spôsob čistenia vody biologickou imobilizáciou pomocou tohto zariadenia a jeho použitie“.

 

Pro zadavatele Ecocoal s.r.o., Ostrava byl řešen tzv. Inovativní voucher (OP PIK) „Vypracování návrhu nových technologických postupů k získání využitelných látek z výluhů odprašků z hutních výrob“.

 

Byl pořízen software GaBi pro posuzování životního cyklu produktu. Díky tomuto vybavení byla zpracována komparativní studie vlivu na životní prostředí dvou katalyzátorů (Ni-alumina a V-alumina) použitých při výrobě etylénu. Dále byl uvedený SW využit na studii posouzení životního cyklu přípravy biomasy k přeměně na biopaliva.

 

 

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). 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. Pozornost byla zaměřena na transport gadolinia antropogenního původu v půdě a rostlinách. Byla hodnocena gadoliniové anomálie ve víně a připraven experimentální plán sledování přenosu gadolinia antropogenního původu z půdy do hroznů vinné révy. Prvková analýza tetovacích barev a dotazníkové šetření sloužily jako podklady pro studii vnímání rizik spojených s tetovacími barvami.

 

Skupina ekotoxikologie se v rámci činnosti nové laboratoře zaměřila zejména na studium ekotoxických účinků nanočástic a mikročástic plastů, a to jak samotných, tak v kombinaci s jinými znečišťujícími látkami (např. kontrastní látky na bázi gadolinia). Skupina dále navázala spolupráci s Hydrobiologickým ústavem AV ČR, v.v.i., a podílí se na řešení projektu, jež se zabývá vlivem perifytonu na pohyb fosforu v oligotrofních jezerech vzniklých v rámci rekultivace povrchových hnědouhelných dolů.

 

Studium separace Zn ze zvolených typů průmyslových roztoků obsahujících cca 100 mg/L ZnSO4, pokračovalo zpracováním dat pomocí navrženého modelu poskytujícího přesnější informace a charakteristiky časového poklesu koncentrací c zinku v roztoku. Na jejich základě bylo možno pro různé hodnoty proudových hustot i mezi 1 a 25 mA/cm2 při specifických vodivostech roztoků např. mezi 4 a 5 mS/cm a pH např. mezi 2 a 4 určit stupeň separace Zn v závislosti na čase t. Tyto pro posouzení praktické využitelnosti významné údaje ukázaly, že např. při i = 1 mA/cm2 nedošlo k dosažení ustáleného stavu c vs. t ani dlouho po uplynutí 5 hodin elektrolýzy, kdežto při 8–16 mA/cm2 se tato doba blížila 5 hodinám a při 25 mA/cm2 byla dokonce již mezi 4 a 5 hodinami.

 

V oblasti testování potenciometrické indikace postupu čištění elektrárenských vod pomocí měření potenciometrické odezvy stříbrné amalgámové elektrody AgAE (se speciálním interface) byl na základě modelové představy experimentálně nalezen způsob významného dílčího zlepšení (cca o 30 %) opakovatelnosti získaných dat. Nalezený postup využíval snímání série diskrétních potenciometrických signálů v čase (nikoliv jen signálů v určitém okamžiku od ponoření elektrody Eti), následné určení jejich kvazi-stacionárních hodnot Etki po každé ze série prováděných čisticích operací Oi a vynesení diagramů Etki vs. Oi (a nikoliv jako dříve Eti vs. Oi).

 

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 protizánětlivých léčiv ze skupiny oxicamů, konkrétně meloxicamu a lornoxicamu, a byly vyvinuty metody jejich stanovení s využitím borem dopované diamantové elektrody (BDDE). Byl zahájen výzkum týkající se dalších oxicamů (piroxicamu a lornoxicamu). Další studovanou skupinou látek jsou azolové fungicidy, kde již byly vypracovány metody pro stanovení difenoconazolu a tebuconazolu. Současně byl zahájen výzkum zaměřený na modifikace BDDE za účelem zlepšení jejích elektrochemických vlastností (např. citlivosti a selektivity).

 

V oblasti vývoje voltametrických metod pro stanovení rostlinných stimulátorů byl studován reakční mechanismus oxidace kyseliny naftyloctové (NAA) 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 DPZ. Pokračuje vývoj modelů a optimalizace zpracování družicových dat.

Rozšířit fotografii: 
false