Search the digital library catalog

Abstract: Doktorsko delo predstavlja raziskave in izsledke na področju magnetno grete katalize za razklop in sintezo amonijaka. Magnetno gretje za namene katalize je relativno nov pristop, ki omogoča izredno hitro gretje katalizatorja brez fizičnega stika med indukcijsko tuljavo in ferimagnetnim ali feromagnetnim materialom v njeni notranjosti, ki se segreje v izmeničnem magnetnem polju (100–300 kHz). Brezkontaktni prenos energije in Joulovo gretje v električnem prevodniku zaradi induciranih vrtinčnih tokov je že uveljavljena tehnologija, trenutno v uporabi za kaljenje, taljenje, lotanje in varjenje kovinskih izdelkov. Zanimiv je tudi način izdelave z interferenčnim prileganjem sestavnih delov, kjer je potrebno segreti eno komponentno, da se razširi, nakar je vanjo mogoče vstaviti drugo. V redkih primerih lahko ta pristop uporabimo za gretje kovinskega medija znotraj reaktorja za katalizo. Za indukcijsko gretje prevodnika potrebujemo večje delce, vsaj nekaj mikronov, kar pa močno presega red velikosti zrn katalizatorja, ki morajo biti zaradi čim večje specifične površine majhna. V delu smo se osredotočili na razvoj nanostrukturnih materialov, ki so zmožni katalize in gretja po drugem mehanizmu sproščanja energije, na račun histereznih izgub v visokofrekvenčnem magnetnem polju, kar smo za namene naših raziskav poimenovali magnetno gretje. Razvili smo več kompozitnih materialov, ki smo jih prilagodili trenutnim potrebam. Zaradi potrebe po dolgoročni stabilnosti katalizatorja v reduktivni atmosferi smo pripravili kompozit, ki sestoji iz magnetne podlage in katalitskih nanodelcev. Podlaga vsebuje feromagnetna jedra zlitine Co in Ni, ki tekom reakcije v reduktivnih pogojih ohranijo feromagnetne lastnosti, s spreminjanjem razmerja med kovinama pa vplivamo na lastnosti histerezne zanke in posledično sposobnosti gretja. Jedra so ukleščena v katalitsko podlago, γ-Al2O3 z veliko specifično površino (200 m2/g), ki preprečuje njihovo rast pri povišanih temperaturah in omogoča prenos toplote s feromagnetnih jeder do nanodelcev Ru, ki se nahajajo na njeni površini. Opisani katalizator vsebuje dve vrsti nanodelcev. Feromagnetna zlitina CoNi omogoča gretje, Ru pa nudi katalitska mesta. Ker v literaturi nismo zasledili materialov, zmožnih hkratnega magnetnega gretja in katalize, smo razvili zlitino Ru in Co, s čemer smo želeli poenostaviti postopek priprave in omogočiti sproščanje toplote neposredno na katalitskem mestu. Bimetalni delci se najahajo na površini nemagnetnega γ-Al2O3, ki pa v tem primeru zgolj služi kot podlaga in ne omogoča gretja. Rutenij je žlahtna kovina, ki katalizira razklop in tvorbo amonijaka, reakcija pa je ravnotežna. Amonijak je molekula z visoko vsebnostjo vodika, ker pa je transport vodika pri povišanem tlaku nevaren, se raziskujejo možnosti kemijske vezave. S katalitskim razklopom amonijaka pri povišani temperaturi lahko po potrebi proizvedemo vodik, sinteza amonijaka pa je eksotermna reakcija. Za testiranje plinske katalize z magnetnim gretjem smo sestavili nov reaktorski sistem. V tuljavo indukcijskega ogrevalnika smo namestili cevko iz kremenovega stekla z magnetnim katalizatorjem, temperaturo pa smo spremljali z nemagnetnim termočlenom. Za preučevanje razklopa amonijaka smo uporabili razredčen amonijak pri sobnem tlaku, razpadne produkte in preostali amonijak pa smo spremljali s plinskim kromatografom in z masnim spektrometrom. Z bimetalnim katalizatorjem RuCo na nemagnetni podlagi smo pri 520 °C dosegli popolno pretvorbo 2,5 vol.% NH3 (40 mL/min). Z rutenijevim katalizatorjem na magnetnem γ-Al2O3 smo ugotovili, da je pri pretoku 30 mL/min 10 vol.% NH3 pretvorba popolna že pri 400 °C. Za sintezo amonijaka smo uporabili vodik in dušik pri 30 bar ter enak rutenijev katalizator, saj je bil cilj pokazati reverzibilnost razvite tehnologije, ki jo usmerjamo z izbiro pogojev. Največji delež NH3 v efluentu in s tem najvišjo proizvodnost smo zaznali pri 550 °C (0,66 %), ki je z nadaljnjim dvigom temperature pričel upadati.
Keywords: Magnetna kataliza, razklop amonijaka, kompozitni katalizator, rutenij, nanodelci RuCo
Published in DKUM: 28.03.2025; Views: 0; Downloads: 52
Full text (11,28 MB)

Abstract: V diplomskem delu smo za določanje Al, As, Ba, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Ga, Mn, Mo, Ni, Pb, Sn, Sr, Tl in Zn v različnih sladolednih izdelkih uporabili tehniko induktivno sklopljene plazme z masno spektrometrijo. Sladoledne izdelke smo razklopili z mikrovalovnim kislinskim razklopom z uporabo HNO3, H2O2 in ultra čiste vode. Izvedli smo delno validacijo metode z določitvijo meje zaznavnosti, meje določljivosti, linearnega koncentracijskega območja, točnosti in natančnosti. Linearnost metode smo potrdili z določitvijo kvadrata korelacijskega koeficienta (R2) s kriterijem R2 ≥ 0,9900. Točnost metode smo preverili z izračunom izkoristka za realne vzorce z dodatkom znane množine analita (Re) in izkoristka raztopin standardov (Rec) na več koncentracijskih nivojih določenega linearnega koncentracijskega območja. Z vrednostmi Re in Rec znotraj zastavljenega kriterija (med 80,0 % in 120,0 %) smo potrdili točnost metode. Natančnost metode smo potrdili z izračunom relativnih standardnih odmikov, katerih vrednosti so morale biti nižje ali enake kriteriju 20,0 %. Točnost s številom injiciranj med meritvami smo preverjali z merjenjem raztopine standarda z določeno koncentracijo 40,0 µg/L. Določili smo vsebnosti težkih kovin v ng/g zatehte sladolednega izdelka in vsebnosti primerjali z mejnimi vrednostmi za težke kovine v mleku in mlečnih izdelkih, ki jih postavljajo različni regulativni organi. Med seboj smo primerjali lokalne (sladoledni izdelki, kupljeni v slaščičarnah, kioskih, stojnicah) in industrijske sladoledne izdelke (sladoledni izdelki, kupljeni v trgovinah), veganske in mlečne sladoledne izdelke, sladoledne izdelke različnih proizvajalcev ter različnih okusov. Ugotovili smo, da so najvišje vsebnosti težkih kovin imeli čokoladni sladoledni izdelki.
Keywords: sladoledni izdelki, težke kovine, induktivno sklopljena plazma z masno spektrometrijo, mikrovalovni kislinski razklop, delna validacija metode
Published in DKUM: 16.09.2024; Views: 17; Downloads: 108
Full text (2,70 MB)

Abstract: Magistrsko delo prikazuje delno validacijo tehnike induktivno sklopljene plazme z optično emisijsko spektroskopijo (ICP-OES) za določevanje ionov As, Ba, Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Mo, Ni, Pb, Se, Sr in Zn v vzorcih pijač. Delno validacijo smo za vsak analit izvedli pri več valovnih dolžinah in med njimi izbrali eno valovno dolžino za vsak analit glede na zastavljen kriterij. Določili smo mejo zaznavnosti (LOD), mejo določljivosti (LOQ), linearno koncentracijsko območje, točnost in natančnost. Linearno koncentracijsko območje metode smo ovrednotili z izračunom kvadrata korelacijskega koeficienta (R2) in koeficienta kvalitete (QC), zastavljena kriterija sta bila R2 ≥ 0,9990 in QC ≤ 5,00 %. Natančnost smo ovrednotili z izračunom relativnega standardnega odmika, ki je bil za vse analite manjši od zastavljenega kriterija 20,0 %. Točnost metode smo potrjevali z izračunom izkoristkov meritev raztopin standarda znane koncentracije. Izkoristki so bili znotraj zastavljenega kriterija med 80,0 % in 120,0 %. Točnost določevanja koncentracije ionov kovin v vzorcih pijač smo preverili z izračuni izkoristkov, pri čemer smo vzorcem pijač dodali znano količino raztopine standarda. Slednjo točnost smo potrdili za vse ione kovin v vzorcih pijač znotraj zastavljenega kriterija. Vzorce pijač smo pred analizo z ICP-OES pripravili s pomočjo mikrovalovnega kislinskega razklopa v raztopini HNO3 in H2O2. Instrument smo pred merjenjem vzorcev pijač umerili in ga na vsakih 23 injiciranj ponovno umerili. Na ta način smo opazovali, kako se signal spreminja s številom injiciranj ter določili, na koliko injiciranj je potrebno narediti ponovno umerjanje instrumenta za določen analit. Ioni Se so bili edini ioni, ki jih nismo zaznali v nobenem od 25 testiranih vzorcev pijač (ali ionov Se ni bilo v vzorcih ali pa je bila koncentracija pod LOD). Ione Co smo zaznali v enem, Pb v štirih, As v desetih in Mo v enajstih vzorcih pijač, vendar jih ni bilo mogoče kvantificirati, saj so bile izmerjene koncentracije pod LOQ. Izmerjene vsebnosti ionov kovin v vzorcih pijač smo primerjali z mejnimi vrednostmi za vsebnost ionov kovin v pitni vodi, določenimi s strani Svetovne zdravstvene organizacije, Evropske agencije za varnost hrane in v Pravilniku o pitni vodi (Uradni list RS št. 19/2004). Previsoko vsebnost smo določili le pri merjenju vsebnosti ionov Mn v vzorcu ananasovega soka. Ioni kovin, ki smo jih določiti v ostalih vzorcih pijač, so bili pod mejnimi vrednostmi in posledično lahko trdimo, da uživanje analiziranih pijač ne predstavlja tveganja za zdravje.
Keywords: ICP-OES, mikrovalovni kislinski razklop, delna validacija metode, težke kovine, kovine v pijačah
Published in DKUM: 31.03.2023; Views: 758; Downloads: 140
Full text (1,87 MB)

Abstract: Namen diplomske naloge je bilo s pomočjo literature preučiti vrste postopkov odstranjevanja težkih kovin iz onesnažene zemlje in možnost njihove ponovne uporabe v kmetijstvu. Odločil sem se za postopek pranja sedimenta in blata, ki smo ga pridobili iz dveh čistilnih naprav. Z eksperimentom sem poskušal določiti najprimernejši čas pranja vzorca v kelatnem sredstvu, ki je bil v našem primeru EDTA. V teoretičnem delu so opisani najpogostejši vzroki kontaminacije in posledice degradacij tal s težkimi kovinami. Prav tako so povzete lastnosti naslednjih elementov: svinec, kadmij, cink, mangan, železo, nikelj, živo srebro, arzen, kositer. Predstavljenih pa je tudi vrsto različnih postopkov oz. načinov čiščenja prsti. Eksperimentalni del sem izvedel v laboratoriju, kjer sem na začetku pripravil načrt izvedbe eksperimenta, povezanega z določevanjem količin posameznih težkih kovin v vzorcu zemlje pred in po čiščenju z EDTA. Sledil je postopek priprave vzorca, vse od vzorčenja, mletja, sejanja in sušenja. Za analizo sem imel tri različne vzorce, in sicer: sediment Drave, blato iz industrije težkih odpadkov in mulj iz čistilne naprave. Nato sem začel s postopkom pranja, tako da sem na vzorce nalili ligand EDTA in pričel z mešanjem. Po končani metodi je sledila filtracija in sušenje očiščene zemlje. Izbral sem metodo razklopa z zlatotopko in s hitrimi testi dobili vednosti težkih kovin v zemljini. Elementi kroma, železa in cinka so imeli največje vrednosti koncentracij, ki pa se je skozi daljšanje časa pranja zmanjševala. Opazil sem tudi, da je najprimernejši čas pranja pri šestih urah.
Keywords: onesnaženost tal, težke kovine, postopek pranja, EDTA, razklop, degradacija
Published in DKUM: 10.10.2019; Views: 2392; Downloads: 370
Full text (1,72 MB)