| | SLO | ENG | Piškotki in zasebnost

Večja pisava | Manjša pisava

Iskanje po katalogu digitalne knjižnice Pomoč

Iskalni niz: išči po
išči po
išči po
išči po
* po starem in bolonjskem študiju

Opcije:
  Ponastavi


1 - 10 / 109
Na začetekNa prejšnjo stran12345678910Na naslednjo stranNa konec
1.
Polielektrolitni polihipe hidrogeli za sanacijo onesnaženih voda
Sarah Jurjevec, 2021, doktorska disertacija

Opis: Brez vode ni življenja. Njeno onesnaževanje danes predstavlja eno najresnejših ekoloških groženj. Sanacija onesnaženih voda je postala nujna. Zato tudi izbrana tema za doktorsko disertacijo Polielektrolitni polihipe hidrogeli za sanacijo onesnaženih voda nikakor ni naključna. Pripravili smo visoko porozne polimerne materiale, ki so sposobni iz vode hitro in učinkovito odstraniti različna onesnaževala, kot so npr. ionska organska barvila, težke kovine ali endokrine motilce, z adsorpcijo ali fotokatalitsko razgradnjo. V prvem delu disertacije smo z radikalsko polimerizacijo emulzij z visokim deležem notranje faze (HIP emulzije) sintetizirali visoko porozne poliamfolitne monolite ali kroglice (imenovane poliHIPE materiali) na osnovi 2-akrilamido-2-metilpropansulfonske kisline (AMPS), (3-akrilamidopropil) trimetilamonijevega klorida (AMPTMA) in N-vinilformamida (NVF). V primeru amfolitnih poliHIPE monolitov smo raziskali vpliv sestave in mešanja HIP emulzij na porozno morfologijo končnih monolitov, porazdelitev ionskih skupin (–SO3- oz. –NR3+) znotraj monolita ter učinkovitost odstranjevanja organskih barvil iz vode. Naš namen je bil uvesti različno nabite ionske skupine v strukturo poroznih monolitov, da bi iz vodnih raztopin lahko odstranjevali hkrati tako kationska kot anionska organska barvila / nečistoče z mehanizmom absorbcije. Porozni poliamfolitni monoliti so se izkazali kot zelo uspešni pri sočasni adsorpciji kationskega (metilensko modro) in anionskega (eritrozin) barvila iz vode. Pokazali smo, da z enostavnim pristopom mešanja HIP emulzij lahko pripravimo porozne monolitne adsorbente, ki imajo polimerno ogrodje sestavljeno iz različno prepletajočih se polikationskih in polianionskih mrež in imajo izjemne adsorpcijske sposobnosti. V nadaljevanju smo na poliHIPE monolitih iz N-vinilformamida raziskali vpliv vsebnosti zamreževalca in pogojev hidrolitske pretvorbe formamidnih skupin do aminskih skupin. Potrdili smo visoko konverzijo formamidnih skupin do primarnih aminskih skupin, saj sintetiziran poliHIPE material vsebuje ~10 mmol aminskih skupin na gram. Poliaminski poliHIPE ima odlične absorpcijske in adsorpcijske lastnosti, saj je sposoben absorbirati ~100 g vode na gram suhe mase. Poliaminski poliHIPE adsorbent smo testirali za odstranjevanje Cu2+ ionov iz vode, pri čemer je material po samo eni uri delovanja adsorbiral kar 43 % začetne (7,9·10-3 M) koncentracije Cu2+ ionov. V nadaljevanju smo s sedimentacijsko polimerizacijo pripravili polielektrolitne poliHIPE materiale v obliki kroglic iz multiplih emulzij. Kroglice smo pripravili na osnovi AMPS oz. AMPTMA ionskih monomerov v kombinaciji z akrilamidom (AAm) v različnih molskih razmerjih in raziskali vpliv kemijske sestave multiplih emulzij (vrsta in vsebnost monomerov, zamreževalca in iniciatorja) na obliko in morfologijo kroglic. Zaradi kombinacije polielektrolitnega značaja in porozne strukture, poliHIPE kroglice v vodi hitro nabreknejo do visoke stopnje, saj ravnotežno vsebnost absorbirane vode dosežejo že po 15 sekundah. Z večjo vsebnostjo ionskih skupin v strukturi kroglic je naraščala tudi ravnotežna vsebnost vode. Maksimalna količina absorbirane vode poliHIPE kroglic na osnovi PAMPS je med 21 in 38 g·g-1, medtem ko je ta vrednost za kroglice na osnovi PAMPTMA med 25 in 43 g·g-1, odvisno od kemijske sestave kroglic. PAMPTAM poliHIPE kroglice smo nadalje testirali kot sušilno sredstvo za sušenje organskih topil in testiranja izvedli s toluenom, diklorometanom, N,N-dimetilformamidom in tetrahidrofuranom. Polielektrolitne poliHIPE kroglice so bile v organskih topilih, v odvisnosti od vrste topila, sposobne v manj kot uri odstraniti med 60 in 95 % začetne vode. V nadaljevanju smo z inovativno Sonogashira-Hagihara reakcijo navzkrižnega pripajanja v HIP emulzijah sintetizirali π-konjugirane poliHIPE materiale na osnovi poli(arilenetinilenov) (PAE) iz različnih substituiranih neionskih monomerov, kot so 1,4-dijodobenzen, 1,4-dijodo-2,5-dimetoksibenzen, 2,6-dij
Ključne besede: porozni polimeri, emulzije z visokim deležem notranje faze, polielektroliti, Sonogashira-Hagihara reakcija navzkrižnega pripajanja, π-konjugirani materiali, čiščenje vode
Objavljeno: 30.09.2021; Ogledov: 61; Prenosov: 12
.pdf Celotno besedilo (4,71 MB)

2.
Porozni polimeri, pripravljeni s polimerizacijo z odpiranjem obroča v emulziji
Petra Utroša, 2021, doktorska disertacija

Opis: V okviru doktorske disertacije smo s polimerizacijo z odpiranjem obroča (ROP) v zvezni fazi emulzij z visokim deležem interne faze (HIPE) polimerizirali heterociklične monomere. Prednost ROP neposredno v HIPE-u je v tem, da lahko pripravimo popolnoma razgradljiva poliHIPE-ogrodja specifične morfologije na osnovi poliestrov in sintetičnih polipeptidov. Za uspešno izvedbo ROP v HIPE-u smo pripravili brezvodne emulzije in uporabili organske katalizatorje, ki omogočajo izvedbo ROP pri relativno nizkih temperaturah in primerni hitrosti polimerizacije. Hitrost ROP v HIPE-u se je izkazala kot izredno pomemben parameter, saj mora zvezna faza emulzije želirati v času stabilne emulzije, obenem pa mora biti viskoznost emulzije primerna za zadovoljivo mešanje in prenos v primerne modele. V prvem delu doktorskega dela predstavljamo poliHIPE na osnovi semikristaliničnega poliestra, poli(ε-kaprolaktona) (PCL). S stopnjo zamreženosti smo vplivali na termomehanske lastnosti PCL poliHIPE-materiala, ki izkazuje oblikovni spomin. Oblikovni spomin smo raziskali s termomehanskimi cikličnimi testi in pokazali, da ga odlikujeta odlična fiksacija začasne oblike pri nizki temperaturi in odlična povrnitev v prvotno obliko med segrevanjem nad temperaturo tališča. Manj zamrežen poliHIPE ima višji temperaturi taljenja in kristalizacije in ga lahko fiksiramo že pri sobni temperaturi. Metodo ROP v HIPE-u smo razširili na različne vrste N-karboksianhidridov (NCA) α-aminokislin ter kot prvi pripravili poliHIPE-materiale iz sintetičnih polipeptidov. Hitrost polimerizacije se je izkazala kot izredno pomemben parameter za uspešno pripravo poliHIPE sintetičnih polipeptidov, saj mora omogočati nadzorovano izhajanje plinastega ogljikovega dioksida, ki se sprošča med ROP NCA. Sintezni postopek, ki smo ga razvili, omogoča sintezo poliHIPE-ogrodij na osnovi polipeptidov različne kemijske sestave, pri čemer je zaradi razlik v reaktivnosti NCA-monomerov za vsak sistem reaktantov potrebno prilagoditi eksperimentalne pogoje sinteze, kot so koncentracija monomerov, količina katalizatorja, količina surfaktanta, vrsta zamreževalca in topila. Vzpostavili smo relacije med sintezo, strukturo in lastnostmi sintetiziranih poliHIPE-ov ter postavili temelje za načrtovanje in pripravo različno funkcionaliziranih polipeptidnih poliHIPE-materialov. Pokazali smo, da lahko z deležem interne faze in količino surfaktanta prilagajamo morfologijo poliHIPE, ki igra pomembno vlogo pri uporabi materiala v namen gojenja celic. Na izbranem polipeptidnem poliHIPE-u smo potrdili, da material ni toksičen za celice ter da omogoča njihovo rast in proliferacijo. V nadaljevanju smo pokazali, da je razvita metoda primerna za pripravo poliHIPE-polimerov na osnovi različnih polipeptidov, kot tudi kopolipeptidov. Pokazali smo tudi, da lahko z odščito zaščitenih stranskih skupin polipeptidov pripravimo poliHIPE-hidrogele, ki omogočajo nadaljnje popolimerizacijske modifikacije. Opisan pristop k pripravi polipeptidnih poliHIPE-ov obeta načrtovanje in pripravo makroporoznih ogrodij na osnovi sintetičnih polipeptidov različne kemijske sestave, katerih funkcionalnost lahko enostavno prilagajamo z izborom NCA-monomerov.
Ključne besede: polimerizacija z odpiranjem obroča (ROP), emulzije z visokim deležem interne faze (HIPE), poli(ε-kaprolakton) (PCL), oblikovni spomin, sintetični polipeptidi, tkivno inženirstvo
Objavljeno: 21.09.2021; Ogledov: 53; Prenosov: 22
.pdf Celotno besedilo (8,48 MB)

3.
Sinteza fleksibilnih in trajnostnih (bio)kemijskih procesov in mrež v pogojih negotovosti
Klavdija Zirngast, 2021, doktorska disertacija

Opis: V doktorski disertaciji je prikazan razvoj robustnih računalniških metod za načrtovanje in sintezo fleksibilnih procesov in mrež z velikim številom negotovih parametrov. Uporaba natančnejših metod, kot je npr. Gaussova integracijska metoda, vodi do eksponentne rasti matematičnega problema glede na število negotovih parametrov. Glavni dosežek disertacije je metodologija, s katero se izognemo eksponentni rasti. Metodologija temelji na dvostopenjski stohastični formulaciji z rekurzom in razstavi reševanje na več korakov, v katerih ločeno določimo prvostopenjske spremenljivke, tj. topologijo in velikost oz. kapaciteto procesa, ter drugostopenjske spremenljivke, tj. obratovalne in regulacijske spremenljivke. Pri tem praviloma rešujemo matematični problem le v eni točki (scenariju), v posameznih variantah metode pa hkrati v manjšem številu scenarijev, npr. do deset. Osnovna ideja metodologije je naslednja: začetno optimalno, a praktično nefleksibilno procesno shemo generiramo pri nominalnih vrednostih negotovih parametrov. To shemo nato zaporedoma optimiramo pri različnih skrajnih vrednostih negotovih parametrov, tako da za procesne enote, ki so že v shemi, določimo potrebno povečanje velikosti, nove enote pa dodajamo le, če je to potrebno za doseganje dopustne rešitve. Na ta način določimo izbor procesnih enot in njihove velikosti za fleksibilno obratovanje. Ko se ti ne spreminjajo več, izračunamo indeks fleksibilnosti za dobljeno rešitev in izvedemo stohastično optimizacijo Monte Carlo za določitev optimalnih drugostopenjskih spremenljivk. Obenem izračunamo pričakovano vrednost optimizacijskega kriterija z določeno stopnjo zaupanja. Za vzpostavitev toka informacij med ločenima korakoma določanja prvo- in drugostopenjskih spremenljivk smo izdelali modificirano metodo, v kateri izračunavamo korekcijske faktorje, s katerimi izboljšamo vzpostavljanje kompromisov med obema vrstama spremenljivk in iterativno izboljšujemo končni rezultat. Za povečanje učinkovitosti optimizacije Monte Carlo v zgoraj opisani metodologiji smo razvili indikator, s katerim določimo minimalno potrebno število scenarijev, da so rezultati dovolj točni za praktično uporabo. Na ta način skrajšamo čas reševanja. Vpeljali smo tudi relativni indeks optimalnosti, s katerim primerjamo približne pristope, ki smo jih razvili, z bolj točnimi. S predlagano metodologijo smo izvedli sinteze fleksibilnih omrežij toplotnih prenosnikov in dobavnega omrežja za proizvodnjo električne energije iz bioplina, ki smo jo nadgradili s predelavo digestata v kvalitetnejša gnojila. Dokazali smo, da lahko s to metodologijo generiramo fleksibilne rešitve za velike procesne sheme z več deset negotovimi parametri v zmernem času z obvladljivim računalniškim naporom. V zadnjem delu disertacije smo oblikovali pristope za vključevanje negotove vrednosti davka na emisije CO2 v sintezo fleksibilnih procesov v celotnem življenjskem ciklu. Razvili smo enoperiodni in večperiodni stohastični pristop. Primerjava rezultatov z determinističnim pristopom je potrdila prednost stohastičnega pristopa. Razvita metodologija predstavlja orodje za sprejemanje trajnostnih investicijskih odločitev v pogojih negotovosti in prispeva k dolgoročnemu povečanju učinkovitosti in konkurenčnosti v procesni industriji. Njena glavna prednost je, da je uporabna za reševanje primerov z velikim številom negotovih parametrov. V nekaterih študijskih primerih smo uporabili trajnostno namensko funkcijo in tako sintezo fleksibilnih procesov povezali s trajnostnim razvojem, pri čemer se vzpostavljajo dolgoročni optimalni kompromisi med fleksibilnostjo obratovanja ter ekonomskimi, okoljskimi in socialnimi vidiki. S predelavo odpadka iz bioplinarne v koristne produkte smo v sintezo fleksibilnih procesov in mrež uvedli zapiranje zank in krožno gospodarstvo.
Ključne besede: matematično programiranje, negotovost, fleksibilnost, stohastično optimiranje, sinteza procesov, dobavno omrežje, emisije CO2, trajnostni razvoj
Objavljeno: 03.09.2021; Ogledov: 117; Prenosov: 18
.pdf Celotno besedilo (3,26 MB)

4.
Uporaba pod- in nadkritične vode za predelavo odpadne plastike
Maja Čolnik, 2021, doktorska disertacija

Opis: Doktorska disertacija obravnava kemijsko razgradnjo najpogosteje uporabljenih plastičnih odpadkov z uporabo pod- in nadkritične vode v uporabne produkte. Doktorsko disertacijo smo razdelili na tri dele. V prvem delu doktorske disertacije smo izvedli hidrotermično razgradnjo brezbarvnih in barvnih odpadnih PET plastenk. Poskuse smo izvajali v visokotemperaturnem in visokotlačnem šaržnem reaktorju pri temperaturah od 250-400 °C in reakcijskem času od 1-30 minut. Pri hidrolizi PET odpadkov so nastali primarni in sekundarni produkti. Glavni produkt razgradnje je bila TPA, ki smo jo po reakciji prečistili in določili izkoristek reakcije. Ugotovili smo, da pri 300 °C in 30 min v podkritični vodi dobimo najvišje izkoristke TPA iz brezbarvnih (90,0 ± 0,4% ) kot tudi iz barvnih (85,0 ± 0,2%) PET odpadnih plastenk. Čistote nastalih TPA smo analizirali s pomočjo HPLC, FTIR in TGA/DSC metod in ugotovili, da so njihove čistote zelo visoke in znašajo med 93-98%. Tekom reakcije so nastajali sekundarni produkti, kot so benzojska kislina, 1,4-dioksan, acetaldehid, IPA in CO2. S pomočjo analiziranih komponent v vodni in plinski fazi smo predpostavili mehanizem razgradnje PET odpadkov. Ocenili smo ekonomski in okoljski vpliv hidrotermične razgradnje PET. Ugotovili smo, da če bi povečali laboratorijski proces na industrijsko merilo, bi na letni ravni dosegli dobiček od prodaje TPA in bi znašal okrog 81 000 €. Pri tem bi kemijsko degradirali skoraj 1400 ton PET odpadkov. Okoljsko analizo hidrotermične razgradnje PET smo izvedli s pomočjo programske opreme OpenLCA in bazo podatkov Ecoinvent 3.6. Ugotovili smo, da so k splošnemu obremenjevanju okolja največ prispevale kategorije morska ekotoksičnost, globalno segrevanje in toksičnost za ljudi. Prav tako smo tekom študije o razgradnji PET odpadkov v podkritični vodi predstavili tudi kinetiko razgradnje kot ireverzibilno zaporedno reakcijo, kjer smo določili, da so reakcije za vse razgradne produkte 1.reda. V drugem delu doktorske disertacije smo v nadkritični vodi degradirali poliolefine (PE in PP). Študirali smo razgradnjo PE in PP odpadne plastike ter za primerjavo degradirali še osnovni LDPE. Prav tako smo spremljali vpliv katalizatorja ocetne kisline na potek, razgradnjo in sestavo nastalih produktov. Eksperimente smo izvajali od 380 °C do 450 °C. Tekom razgradnje so v primeru PP in PE odpadkov nastale štiri faze oljna, plinska, vodna in trdna, med tem ko so v primeru osnovnega LDPE nastale le tri faze. Trdni preostanek pri PP in PE odpadkih smo pripisali razpadu aditivov. Metodo za določevanje lahkih ogljikovodikov in CO2 v plinski mešanici smo tudi razvili in validirali. Plinska faza je vsebovala lahke ogljikovodike (C1 do C6) in CO2, medtem ko oljno fazo po večini sestavljajo nasičeni in nenasičeni alifatski ogljikovodiki, aliciklični ogljikovodiki, aromatski ogljikovodiki in alkoholi. V primeru dodatka ocetne kisline smo ugotovili rahlo povišanje nastanka metana in CO2 v nastali plinski mešanici, zaradi razgradnje ocetne kisline v nadkritični vodi. Z višanjem reakcijskih pogojev je nastajalo manj oljne in več plinske faze. Na osnovi pridobljenih podatkov smo predstavili možen mehanizem razgradnje PP in PE v nadkritični vodi. V tretjem delu doktorske disertacije smo študirali razgradnjo PVC odpadkov v nadkritični vodi pri temperaturi od 400-425 °C in časih od 30-60 min. Ugotovili smo, da PVC odpadki razpadejo na oljno, plinsko, vodno in trdno fazo. Maso kloridnih ionov v vodni fazi smo določili s pomočjo titracijske metode. Pri 400 °C in 30 min smo dobili najvišji izkoristek. Kemijsko sestavo oljne in plinske faze smo določili s pomočjo GC/MS metode. Ugotovili smo, da oljna faza podobno kot pri PE ali PP v glavnem vsebuje nasičene in nenasičene alifatske ogljikovodike, aliciklične ogljikovodike, aromatske ogljikovodike in alkohole. V primeru PVC plastike, pa smo v oljni fazi zasledili še halogenirane ogljikovodike (kloroalkane). Plinska faza je vsebovala le lahke ogljikovodike in CO2.
Ključne besede: Pod- in nadkritična voda, odpadna plastika, kemijsko recikliranje, polietilen tereftalat, polietilen, polipropilen, polivinilklorid, kinetika, tereftalna kislina, benzojska kislina, acetaldehid, 1, 4- dioksan, izoftalna kislina, plini, ogljikovodiki, surovo olje, gorivo
Objavljeno: 11.06.2021; Ogledov: 237; Prenosov: 0
.pdf Celotno besedilo (4,64 MB)

5.
Razvoj in analiza frit za emajliranje aluminijevih zlitin
Mitja Bukovec, 2021, doktorska disertacija

Opis: Doktorska raziskava je temeljila na razvoju frit za emajliranje aluminijevih zlitin, saj je uporaba zlitin zaradi njihove nizke cene, nizke gostote in odlične trdnosti vedno večja. Tako se aluminijeve zlitine uporabljajo v različnih panogah, vendar je njihova uporaba omejena zaradi njihove visoke kemijske aktivnosti in potencialno slabe korozijske odpornosti v kislih, alkalnih in kloridnih raztopinah. Študija je zajemala raziskave različnih surovin ter oksidne sestave frit. Da smo dobili homogen granulat, smo za posamezno frito določili optimalne pogoje časa in temperaturo taljenja. S talilnim mikroskopom smo opazovali površino in določili štiri talilne točke: sintranja, zmehčanja, polkrogle in stekanja. Razteznostni koeficient frite smo določili z dilatometrom, ter ga primerjali z razteznostnim koeficientom posamezne aluminijeve zlitine. Pred emajliranjem smo vzorce zlitin očistili in nekatere tudi zbrusili, da bi ugotovili vpliv predhodne obdelave zlitine na vezavo emajla. Pripravljenih je bilo več frit, med katerimi je bilo sedem frit, s katerimi smo emajlirali tri vrste aluminijevih zlitin in sicer AA2024, AA6082 in AA7075. Za posamezno frito smo določili optimalne pogoje časa in temperaturo žganja. Korozijska odpornost emajliranih vzorcev je bila preizkušena v 5-odstotni raztopini NaCl pri sobni temperaturi z uporabo meritev elektrokemijske impedančne spektroskopije in meritev krivulj ciklične polarizacije. Korozijska odpornost emajliranih vzorcev se je v primerjavi z neemajliranimi aluminijevimi zlitinami povečala. Sestava, površinska in globinska homogenost dveh najučinkovitejših emajliranih vzorcev sta bila potrjena z uporabo FE-SEM posnetkov, jedkanja z ionskim izvorom klastrov argona in z kvantitativno analizo z uporabo rentgenske fotoelektronske spektroskopije. Dodatno je bila za opis 3D sestave frit uporabljena tehnika masne spektrometrije sekundarnih ionov z detektorjem na čas preleta in jedkanjem z uporabo ionskega izvora O2+. Globino nastalega kraterja pri globinskem profiliranju smo analizirali z uporabo 3D profilometra.
Ključne besede: frita, emajl, aluminijeva zlitina, korozija, elektrokemija, XPS, ToF-SIMS, 3D profilometrija
Objavljeno: 12.04.2021; Ogledov: 204; Prenosov: 44
.pdf Celotno besedilo (12,90 MB)

6.
Energetska optimizacija vzporedno delujočih procesov za proizvodnjo formaldehida in zmanjševanje emitiranih količin co2
József Mursics, 2020, doktorska disertacija

Opis: Doktorska disertacija obravnava energetsko optimizacijo delujočih procesov za proizvodnjo in nadaljnjo predelavo formaldehida in zmanjševanje obremenjevanja okolja s posebnim poudarkom na minimizaciji celotnih količin emitiranega CO2. Odpadni plini proizvodnega procesa pridobivanja formalina, morajo ustrezati okoljskim predpisom EU, ki bodo pričakovano zahtevali zmanjšanje vsebnosti formaldehida in hlapljivih organskih spojin. V tem cilju smo razvili dva postopka: • postopek, ki vključuje nadgradnjo obstoječih postopkov odstranjevanja formaldehida in ostalih hlapljivih organskih spojin z dodatno absorpcijsko napravo in • postopek sosežiga odpadnih plinov, ki nastanejo pri postopku pridobivanja formalina s kovinskim oksidom, z zemeljskim plinom v plinski turbini, kjer se formaldehid in hlapne organske spojine v celoti odstranijo, hkrati pe se pridobiva tudi električna energija. Računalniške simulacije smo izvedli s programskim paketom Aspen Plus, z upoštevanjem ravnotežne konstante absorbcije in reakcije nizkih koncetracij formaldehida v vodi. Ekonomske analize so potrdile, da je možno z ustrezno zasnovo vzporedno delujočih procesov znatno znižati obratovalne in fiksne stroške in emisije formaldehida v okolje zmanjšati za več kot petkrat, v primeru prve metode (srebrov katalizator) in na ničelno vrednost v primeru druge metode (kovinskooksidni katalizator).
Ključne besede: proizvodnja formalina, formaldehid, odpadni industrjski plini, proizvodnja energije, ekologija, emisije CO2
Objavljeno: 29.03.2021; Ogledov: 230; Prenosov: 34
.pdf Celotno besedilo (3,26 MB)

7.
Mikro struktura polihipe polimerov dosežena s sinerezo, hiperzamreženjem in graftiranjem
Amadeja Koler, 2020, doktorska disertacija

Opis: V doktorski disertaciji smo pripravili polimere stirenskega tipa z več nivojsko poroznostjo. Dobro definirano porozno strukturo smo dosegli s kombiniranjem različnih tehnik za uvedbo poroznosti v polimere. S polimerizacijo kontinuirne faze emulzije z visokim deležem notranje faze smo ustvarili makro porozne polimere s povezovalno odprto celično poliHIPE strukturo. Mikro poroznost smo dosegli s Friedel-Craftsovo reakcijo hiperzamreženja in s sineretsko fazno separacijo z uporabo mešanice topil. Več nivojska porazdelitev velikosti por je izjemno pomembna pri uporabi polimernih materialov v pretočnih sistemih, kjer makro pore omogočajo konvektivni prenos snovi in zmanjšujejo povratne tlake, medtem ko manjše mezo in mikro pore vplivajo na povečanje specifične površine. Visoko porozne poli(stiren-ko-divinilbenzen) polimere smo pripravili s polimerizacijo kontinuirne faze emulzije z visokim deležem notranje faze. Monolite smo sintetizirali s prosto radikalsko in RAFT (reverzna adicijsko-fragmentacijska polimerizacija s prenosom verige) polimerizacijo. V obeh primerih polimerizacij so imeli polimeri tipično poliHIPE strukturo. Polimere smo nato hiperzamrežili z radikalskim iniciatorjem di-tert-butil-peroksidom in tako pridobili mikro in mezo pore, ter posledično vplivali na dvig BET specifične površine (3-4-kratno povišanje). Prav tako je na mikro strukturo poliHIPE materialov vplivala vrsta polimerizacije. Z RAFT polimerizacijo smo dobili 4-5-krat višje specifične površine ne hiperzamreženih poliHIPE materialov kot pri uporabi proste radikalske polimerizacije, kar kaže na porast formiranja mikro por pri RAFT zamreženju. Poli(stiren-ko-4-vinilbenzil klorid-ko-divinilbenzen) poliHIPE materiale s tipično poliHIPE odprto celično strukturo smo sintetizirali pri različnih stopnjah začetnega zamreženja (2, 5 in 10%). Z dodatkom stirena v monomerno mešanico smo dosegli redčenje funkcionalnih skupin in tako študirali vpliv redčenja na potek Friedel-Craftsove reakcije hiperzamreženja. S hiperzamreženjem smo v makro porozne poliHIPE materiale uvedli mikro pore in dosegli visoke BET specifične površine (do 731 m2/g). Pri dodatku 57-63 mol % STY je bilo redčenje funkcionalnih skupin preveliko, da bi bilo hiperzamreženje še učinkovito, specifične površine so drastično padle, kar kaže na pomanjkanje mikro por. Graftirali smo glicidil metakrilat s površine makro poroznih poli(4-vinilbenzil klorid-ko-divinilbenzen) monolitov pripravljenih z radikalsko polimerizacijo kontinuirne faze emulzije. Z namenom povišanja specifične površine smo visoko porozne poliHIPE materiale hiperzamrežili s Friedel-Craftovo reakcijo in jih nadalje funkcionalizirali z razvejanim tris(2-aminoetil)aminom. Proste amino skupine razvejanega amina smo uporabili za imobilizacijo RAFT reagenta, ki je bil primeren za graftiranje glicidil metakrilata s površine. Z graftiranjem s površine poliHIPE materialov z vezanim RAFT reagentom smo dobili visoko gostoto glicidil metakrilatnih molekul na površini. Graftiranje smo izvedli le na hiperzamreženih materialih, saj so ti dosegli večje konverzije pri reakciji z aminom in RAFT reagentom, zaradi večje dostopnosti reaktivnih mest. Učinkovitost reakcije graftiranja smo potrdili z gravimetrijo, elektronsko vrstično spektroskopijo in infrardečo spekroskopijo. Dinamična mehanska analiza je pokazala, da smo z RAFT polimerizacijo izboljšali mehanske lastnosti poli(4-vinilbenzil klorid-ko-divinilbenzen) poliHIPE materialom. V drugem delu doktorske disertacije smo uporabili sineretsko fazno separacijo pri sintezi poli(4-vinilbenzil klorid-ko-divinilbenzen) zrn s suspenzijsko polimerizacijo. Monomerno fazo smo razredčili s toluenom ali z mešanico topil toluen/heksan. Mikro pore so se formirale zaradi mikrosineretske fazne separacije ob prisotnosti toluena, ki je dobro topilo za stirenske tipe polimerov. Zrna smo hiperzamrežili in s tem uvedli v material nove mikro pore, ki so posledica nastanka novih metilenskih povezav. S tem smo dosegli visoke
Ključne besede: poliHIPE materiali, hiperzamreženje, sinereza, RAFT graftiranje s površine poliHIPE materialov, RAFT polimerizacija
Objavljeno: 01.12.2020; Ogledov: 1657; Prenosov: 91
.pdf Celotno besedilo (14,54 MB)

8.
Uporaba inverzne geometrijske konfiguracije za razvoj senzorskih in elektrokromnih trakov
Martin Rozman, 2020, doktorska disertacija

Opis: Optoelektronika je del naravoslovnih ved, ki se ukvarja s pretvorbo svetlobnega odziva v električni signal ali obratno. Primera takšnih sistemov sta elektronski papir (električni signal se pretvori v svetlobni) in sončne celice (svetlobni signal se pretvori v električni). Pri elektronskem papirju govorimo o pojavu elektrokromizma, medtem ko pri sončnih celicah govorimo o fotoefektu. Oba sistema sta po principu izgradnje precej podobna, saj po navadi uporabljata vsaj eno optično transparentno elektrodo (OTE), protielektrodo ter elektrolit, ki interagira z aktivno komponento, nanešeno na OTE. Optično transparentne elektrode tako predstavljajo ozko grlo razvoja novih aplikacij, saj imajo omejeno specifično električno prevodnost, prav tako pa je izdelava teh elektrod dražja in zahtevnejša od navadnih kovinskih elektrod. Glavno omejitev optoelektronskih naprav je doslej predstavljal izbor materialov za OTE, saj so ti omejeni na steklene ali plastične nosilce z naprašeno kovino ali kovinskim oksidom ter na prevodne prosojne polimere. Za razliko od prosojnih nosilcev s prevodno snovjo in prevodnih polimerov je tehnologija izdelave kovinskih folij precej starejša. Le-te niso prosojne, zaradi česar v industriji izdelave zaslonov niso zaželene, vendar jih odlikujejo odlične mehanske in kemijske lastnosti ter izjemna temperaturna vzdržljivost. Kovinske folije imajo tudi v praktično vseh primerih višjo specifično prevodnost od OTE, zaradi česar bolje prevajajo električni tok. Iz znanstvene literature je razvidno, da vse praktične elektrokromne naprave in fotosenzorji potrebujejo vsaj eno optično prosojno elektrodo. Namen doktorske disertacije je omogočiti nove načine izgradnje optoelektronskih naprav, ki bodo uporabljali novo geometrijsko konfiguracijo. Le-ta bo uporabna tako za sestavo elektrokromnih naprav, kot tudi fotosenzorjev. Ker je praktično nemogoče narediti elektrokromno napravo ali fotosenzor v konfiguraciji, kjer sta neprosojni elektrodi ena na drugi z vmesno plastjo elektrolita, je treba uvesti nekaj rešitev, da lahko naredimo polprosojne optične elektrode ali pa moramo napravo sestaviti na takšen način, da neprepustnost kovinskih elektrod za svetlobo ne bo predstavljala problema. Na osnovi geometrijskih modifikacij je mogoče omenjene elektrokemijske sisteme prilagoditi tako, da za svoje delovanje ne potrebujejo OTE. Na tak način je mogoče sestaviti elektronski papir ali sončne celice v obliki traku, upogljivih plošč ali tankih vrvi. Težava, ki nastopa hkrati z geometrijo sistema, pa je optimizacija elektrokemijskega sistema. Ta zahteva ustrezno kombinacijo kovinskih elektrod, elektrolita in elektrokromne ali fotovoltaične reakcije ter optimizacijo časovnega odziva, ki je v večini primerov odvisen od difuzije ionov v sistemu. V doktorski disertaciji je tako prikazanih nekaj primerov, ki se ukvarjajo z razvojem optoelektronskih naprav v novi geometrijski konfiguraciji »inverznega sendviča«, del disertacije pa se ukvarja s primernimi mehanizmi, ki lahko delujejo v tej inovativni konfiguraciji. Z novimi geometrijskimi pristopi bi bilo mogoče v prihodnosti izdelati nove robustne elektrokemijsko aktivne tkanine in trakove tako za namen spreminjanja barve (elektrokromizem) kot za potrebe pridobivanja cenejše električne energije ali za detekcijo svetlobnega odziva (fotovoltaika).
Ključne besede: geometrijska konfiguracija, inverzni sendvič, elektrokromizem, fotovoltaika, nerjavno jeklo, difuzija
Objavljeno: 25.11.2020; Ogledov: 301; Prenosov: 65
.pdf Celotno besedilo (49,32 MB)

9.
Isolation of chitin from marine biomass with deep eutectic solvents and kinetics study of n-deacetylation to chitosan
Bojana Bradić, 2020, doktorska disertacija

Opis: Namen disertacije je predstaviti razvoj nove metodologije z uporabo zelenih alternativnih rešitev, ki predstavljajo izboljšanje v primerjavi s tradicionalnim naĉinom pridobivanja komponent iz odpadne morske biomase. Frakcioniranje morske biomase, v našem primeru lupine škampov v sestavne dele, z glavnim hitinom, ki je eden prvih in najbolj komercialno pomembnih biopolimerov, je bilo doseženo s selektivno optimizacijo pogojev ekstrakcije z uporabo evtektiĉnih topil, kar je imelo za posledico zelo visok izkoristek hitina. Mehanizem frakcioniranja je razložen s kvantitativno analizo tekoĉih in trdnih frakcij, dobljenih po raztapljanju lupin škampov v DES. Evtektiĉna topila so se reciklirana in ponovno uporabila za hitinsko izolacijo, pri ĉemerto ni imelo velik vpliv na izkoristek hitina. Štiri najbolj obetavna in komercialno dostopna NADES, ki jih sestavljajo mešanice holin-klorid-mleĉna kislina (CCLA), holin-kloridmalonska kislina (CCMA), holin-klorid-seĉnina (CCUR) in holin-klorid-citronska kislina (CCCA), so bili preizkušeni. Najvišji izkoristek ekstrakcije hitina je bil <90% z uporabo CCLA, s ĉistostostjo izoliranega hitina nad 98%. Študija o modeliranju heterogenega koraka N-deacetilacije α-hitina, dobljenega iz odpadkov škampov, z uporabo katalitiĉne alkalne raztopine pri razliĉnih delovnih temperaturah in koncentracijah je prinesla nova mehanistiĉna spoznanja. Porazdelitve velikosti delcev za dva loĉena eksperimenta z manjšim prahom ali veĉjimi morfologijami hitina dobijene so sistemom sledenja v realnem ĉasu.Mehanizem pretvorbe verige biopolimerov je bil opisan preko matematiĉnega modela reakcijsko-difuzijske rešetke, rešen za vse intervale frakcij. Kinetika reakcije je bila predposatvljena drugega reda, ker koncentracija hidroksilnih ionov v porah ni bila konstantna. Izbrani matematiĉni model je omogoĉil razmeroma dober dogovor za kumulativne eksperimentalne podatke glede kinetike v zaĉetni fazi , kot tudi naknadno difuzijo za OH−. V tej študiji je bil nadelje tudi razvit en trajnostni pristop k raztapljanju hitina z vkljuĉitvijo zelene tehnologije v predelavo hitina, da bi odpravili pomanjkljivosti s pomoĉjo konvencialnih naĉinov raztapljanja hitina in kemijske deacetilacije. V tej študiji so bila preizkušena številna razliĉna evtektiĉna topila za raztaplanje hitina, kjer so se štiri izkazala kot zelo uĉinkovita. CCLA ( holin hlorid-mleĉna kislina) je bilo najbolj obetavno topilo za raztapljanje hitina. Alkalna in nevtralna evtektiĉna topila, so lahko vplivali na vodikove vezi v strukturi hitina, hkrati pa so vzpostavili novo in omogoĉili hitrejšo reakcijsko kinetiko N.-deacetilacijo ob uporabi manjše koncetracije NaOH. Tako so najuĉinkovitejši: CCLA, GLBT (glicerol-betain) in CCUR (holin klorid-urea) , uporabljeni za izvajanje N-deacetilacije s 30% raztopino NaOH pri 80°C in reakcijskim ĉasom do 18h. Dobljeni rezultati so pokazali DDA za približno 44-55% višjo od obstojeĉih literaturinih rezultatov, kjer je potekala homogena reakcija N deacetilacije hitina.
Ključne besede: hitin, hitozan, model z vkljuĉevanjem reakcijske kinetike in transporta, frakcionacija biomase, loĉevanje mineralov, evetktĉna topila
Objavljeno: 23.11.2020; Ogledov: 354; Prenosov: 38
.pdf Celotno besedilo (4,52 MB)

10.
Hydrothermal processes for conversion of lignocellulosic biomass to value-added compounds
Tanja Milovanović, 2020, doktorska disertacija

Opis: In this doctorial dissertation subcritical water processes of lignocellulosic biomass to obtain value-added compounds are studied. The doctorial dissertation is divided into four main parts. In the first and second part of dissertation, model compounds (standards of cellulose and sugars and chestnut tannins) were primarly used in order to better understand processes of real biomass material. The degradation of cellulose and different sugars was performed in batch reactor with subcritical water. The different reaction temperatures and times were used. The main phases, such as water-soluble fraction, acetone-soluble fraction and solid residue were separated and analysed. The analysis of water-soluble phase was done by HPLC equipped with UV and RI detector, while acetone-soluble phase of cellulose was analysed by GC-MS. Total sugar content was determined by the phenol-sulphuric acid colorimetric method. The properties of char, obtained using cellulose as a treated material, such as: specific surface area, pore volume and pore diameter were determined by gas adsorption method. A water-soluble phase mainly consists of sugar monomers and monomer degradation products such as 5-hydroxymethylfurfural (5-HMF), furfural, erythrose, sorbitol, 1,6-anhydroglucose, glycolaldehyde, glycerlaldehyde, 1,3-dihydroxyacetone, pyruvaldehyde, formic, levulinic, lactic, oxalic and succinic acids, while acetone-soluble phase, referred to also as bio-oil, consists of furans, phenols, carboxylic acids, aldehydes, ketones and high molecular compounds. The reaction mechanism of cellulose and sugars in subcritical water has been proposed based on the obtained results. Furthermore, the results from cellulose and sugar hydrothermal degradation were utilized in further work to determine which industrially interesting products could be obtained by hydrothermal processing of paper waste in subcritical water. The optimum conditions ( temperature and reaction time), which gave us the highest yield of base chemicals (furfural, 5-HMF, levulinic acid) were determined. Sweet chestnut (Castanea Sativa) bark contains high level of tannins and various phenolic compounds which can be utilized in pharmaceutical, cosmetic, nutritional and medical purposes. The sweet chestnut tannins extract and sweet chestnut bark were used as materials highly rich in bioactive compounds for subcritical water processes which are presented in the second part of doctorial dissertation, respectively. The spectrophotometric methods were used to determine total tannins, phenols and carbohydrates content and antioxidant activity. The identified compounds were ellagic and gallic acid, ellagitannins (vescalagin, castalagin, 1-o-galloyl castalagin, vescalin and castalin), sugars (maltose, glucose, fructose and arabinose) and sugar derivatives (5-HMF, furfural and levulinic acid). The results obtained from hydrothermal hydrolysis were compared to results from acid hydrolysis. Finally, the optimization of reaction parameters of subcritical water processes has been done aiming to obtain the product highly rich in ellagic acid. Subcritical water extraction of horse chestnut (Aesculus hippocastanum) parts such as seeds, seed shell, bark and leaves was described in the third chapter of dissertation. The detected compounds in extracts, such as escins, esculin, fraxin, phenolic compounds (chlorogenic, neochlorogenic and gallic acids) and furfurals (5-hydroxymethyfurfural, furfural, and methylfufrual) are quantified using HPLC. The last part of dissertation proposes extraction of cocoa shell using green technologies (supercritical CO2 and subcritical water extraction) and also conventional methods (Soxhlet extraction with hexane and extraction with 50 % acetone) to obtain bioactive compounds in order to compare the results. The detected compouns were methylxanthines, phenolic compounds, sugars, fatty acids.
Ključne besede: Subcritical water, biomass, biowaste, extraction, hydrothermal degradation, hydrolysis, bioactive compounds.
Objavljeno: 16.10.2020; Ogledov: 479; Prenosov: 77
.pdf Celotno besedilo (6,32 MB)

Iskanje izvedeno v 0.92 sek.
Na vrh
Logotipi partnerjev Univerza v Mariboru Univerza v Ljubljani Univerza na Primorskem Univerza v Novi Gorici