1. Optimizacija encimatske hidrolize tekstilnih odpadkov iz mešanice poliestra in celulozeLeon Škrabl, 2024, undergraduate thesis Abstract: Tekstilni odpadki oz. odpadni material predstavlja velik in rastoč problem v današnji potrošniški družbi, zato smo se v tej diplomski nalogi osredotočili na encimatsko hidrolizo celuloze v materialu, ki vsebuje dve tretjini polietilen tereftalata in eno tretjino celuloze. Preizkusili smo različne pogoje, torej kakšen je vpliv različnih temperatur, koncentracij encimske mešanice (Cellic® CTec2) in dveh različnih pufrskih raztopin. V prvem delu poskusa smo testirali, ali 40 % povečanje količine encimske mešanice pomeni hitrejšo razgradnjo celuloze oziroma višjo koncentracijo glukoze v vzorcih. Ugotovili smo, da večja količina encimske mešanice pomeni malo boljše rezultate, ampak je ta razlika minimalna in nezadostna, da bi bila uporaba večje količine ecimske mešanice smotrna. Prav tako smo preverili, kako reakcija poteka v prisotnosti 0,1 M pufrske raztopine (NH4)2SO4 in 0,1 M pufrske raztopine NH4Cl. Rezultati so pokazali, da je precej več glukoze nastalo v pufrski raztopini (NH4)2SO4 in tudi poraba NaOH je bila veliko manjša. V drugem delu poskusa pa nas je zanimalo, kakšen vpliv na reakcijo in encimsko mešanico imajo tri različne temperature, in sicer 50, 55 in 60 °C. Iz podatkov je razvidno, da je najoptimalnejša temperatura 50 °C, saj je v tem reaktorju nastalo največ glukoze.
Keywords: celuloza, Cellic® CTec2, encimatska hidroliza, (NH4)2SO4, NH4Cl
Published in DKUM: 10.09.2024; Views: 24; Downloads: 7
 Full text (3,71 MB) |
2. Študij biorazgradnje zaščitnih mask (covid-19) na osnovi respirometrijskih meritev v kompostu : magistrsko deloŽiga Šrot, 2023, master's thesis Abstract: Magistrsko delo obravnava tematiko biorazgradnje zaščitnih mask. Zaščitne maske iz naravnih in sintetičnih materialov smo zakopali in pomešali s kompostom. Zaradi vse višje globalne onesnaženosti s plastičnimi odpadki in akumulacije mikroplastike v ekosistemih moramo nujno strmeti k alternativnim, bolj trajnostnim metodam spopadanja z odpadki.
Eksperimentalni del smo opravili na respirometru slovenskega proizvajalca ECHO Instruments d.o.o. Pred samo raziskavo biorazgradnje smo izvedli preliminarni test, s katerim smo določili aktivnosti izbranih kompostov in tistega z najvišjo aktivnostjo določili za nadaljnje delo. Izbran kompost in razrezane koščke mask smo po standardu ISO 14855-2:2018 natehtali in pomešali v reaktorjih.
Napolnjene reaktorje smo preko cevk povezali s senzorskim sistemom respirometra, kjer smo zagotavljali konstantne pogoje. Respirometrične meritve o biorazgradnji materialov smo zbirali dva meseca in pol. Stopnjo biorazgradljivosti materialov smo izračunali na podlagi meritev produkcije ogljikovega dioksida v reaktorjih in meritev vsebnosti organskega ogljika v materialu ter izračunane vrednosti primerjali z referenčno snovjo – mikrokristalno celulozo.
Rezultate o biorazgradljivosti materialov smo preverili še z FTIR spektrometrijo in s posnetki pod mikroskopom. Vzorci mask iz naravnih materialov so se razgradili precej dobro, najbolje med njimi delci maske iz mešanice lanu in bombaža (v 71,63 %), medtem ko so se delci maske iz polipropilena razgradili v 1,89 %.
Keywords: biorazgradnja, kompostiranje, mikrokristalna celuloza, zaščitne maske, FTIR spektoskopija, respirometrija.
Published in DKUM: 05.04.2023; Views: 601; Downloads: 78
Full text (4,30 MB) |
3. Oblikovanje kompozitnih membran na osnovi hitozana s funkcionalizirano nanofibrilirano celulozo za uporabo v gorivnih celicah : doktorska disertacijaMaša Hren, 2022, doctoral dissertation Abstract: Gorivne celice so obetavne naprave za neposredno pretvorbo kemijske energije v električno s potencialno aplikacijo na številnih področjih, vendar komercializacijo trenutno najbolj razvitih vodikovih gorivnih celic ovira visok strošek nekaterih komponent, kot so katalizatorji na osnovi platine. Kot ekonomsko bolj ustrezna alternativa se razvijajo alkalne gorivne celice (AAEMFC), ki kot trdni polielektrolit med elektrodama uporabljajo anionsko izmenjevalno membrano (AEM). Trenutne komercialno razpoložljive AEM, so drage in osnovane na sintetičnih polimerih, njihova priprava pa je navadno kompleksna in okolju neprijazna, kar nakazuje na potrebo po razvoju novih visoko učinkovitih, preprostih za pripravo, okolju prijaznih in ekonomsko sprejemljivih AEM. Doktorska disertacija se osredotoča na razvoj novih biopolimernih AEM na osnovi hitozana (CS) z organskimi vključki nanofibrilirane celuloze (CNF), funkcionalizirane CNF (CNF(D) in CNF(P)) in anorganskega N-dopiranega grafenovega oksida (N-GO). Funkcionalizacijo CNF z namenom uvedbe pozitivnega naboja, ki ga prispevajo kvaterne dušikove skupine, smo izvedli z uporabo organosilanskega reagenta DMAOP in polikationskega reagenta PDDA ter dobljene produkte CNF(D) in CNF(P), uporabne kot vključke, analizirali z metodami ATR-FTIR, 13C NMR in 29Si spektroskopijo, FE-SEM, TGA, DSC analizo, meritvami zeta potenciala in s polielektrolitsko titracijo, ter jih vključili v CS membrane. Za izbiro najobetavnejših AEM za vključitev v AAEMFC smo uporabili eksperimentalni načrt in pripravili serije CS membran s posameznimi vključki, ki smo jih okarakterizirali glede na ionsko prevodnost, kapaciteto ionske izmenjave, prehajanje goriva, navzemanje alkalije in nabrekanje, ter jih analizirali z metodami ATR-FTIR, SEM, TGA, XRD in določili mehanske lastnosti. S celičnim testom najobetavnejših AEM v AAEMFC smo ugotovili, da imajo pripravljene CS membrane z vključki N-GO (Pmax = 149 mW cm-2), CNF (Pmax = 62 mW cm-2), CNF(P) (Pmax = 62 mW cm-2) ter kombiniranima CNF in CNF(P) (Pmax = 65 mW cm-2) višje Pmax, kot komercialna membrana Fumatech (Pmax = 35 mW cm-2), s čimer smo identificirali njihov potencial za uporabo v AAEMFC.
Keywords: alkalna gorivna celica, anionsko izmenjevalna membrana, hitozan, vključki, nanofibrilirana celuloza, grafenov oksid
Published in DKUM: 10.11.2022; Views: 711; Downloads: 129
Full text (11,45 MB) |
4. Detekcija celulaz iz prebavil žuželk in njihov potencial za razgradnjo celulozeAna Vaupotič, 2022, master's thesis Abstract: V prebavilih večine žuželk so v naravi prisotne bakterije, ki pomagajo pri encimatski razgradnji biomase. Podrobnejše poznavanje encimov in možnosti heterolognega izražanja le-teh predstavlja velik potencial v biotehnologiji, kjer bi izražene encime lahko uporabili pri razgradnji celuloznih odpadkov. V okviru magistrske naloge smo želeli ugotoviti prisotnost genov za celulaze mikrobnega izvora v nabranem biološkem materialu (kobilice vrst Tettigonia viridissima, Decticus verrucivorus in Schistocerca sp. ter sviloprejke Bombyx mori) in jih klonirati v vektor, ki bi služil kot podlaga za potencialno ekspresijo iskanih celulaz. Na podlagi literature smo identificirali bakterije, ki se potencialno nahajajo v prebavilih kobilic in sviloprejk. Oblikovali smo filogenetsko drevo glikozil hidrolaz, ki so prisotne v identificiranih bakterijah, in izbrali 13 potencialno prisotnih (9 za kobilice in 4 za sviloprejke). Izolirali smo prebavila osebkov žuželk in ekstrahirali celokupni DNA. Prisotnost genov, ki kodirajo za glikozil hidrolaze v celokupnem genomu prebavila, smo preverjali z reakcijo PCR. Prisotnost smo ugotovili za skupno 11 od 13 izbranih celulaz (9 za kobilice in 2 za sviloprejke). V sklopu te naloge smo uspešno pomnožili gene, ki kodirajo za omenjene celulaze, modificirali vektor pET-22b(+) za ekspresijo celulaz v bakteriji Escherichia coli in tako doprinesli k razvoju sistema za ekspresijo encimov iz mikrobioma, ki se nahaja v prebavilih žuželk.
Keywords: biotehnologija, celulaza, celuloza, mikrobiota, prebavilo žuželk
Published in DKUM: 31.08.2022; Views: 662; Downloads: 47
Full text (3,48 MB) |
5. Optimizacija sinteze nanoceluloze iz bakterije Komagataeibacter hansenii : diplomsko delo visokošolskega strokovnega študijskega programa I. stopnjePolona Potočnik, 2022, undergraduate thesis Abstract: Diplomska naloga proučuje vpliv različnih parametrov na sintezo bakterijske celuloze (BC) iz bakterije Komagataeibacter hansenii. V časovnem obdobju šestih tednov smo sintetizirali BC na produkcijskih gojiščih, ki so bila izpostavljena različnim pogojem gojenja.
Optimizirali smo naslednje pogoje gojenja: volumen inokuluma, različna produkcijska gojišča z različno koncentracijo vira ogljika, vpliv prisotnosti svetlobe in čas gojenja. BC smo izolirali po postopku čiščenja z NaOH s pomočjo centrifugiranja.
Karakterizacija in čistost produkta sta bili določeni s FTIR analizo.
Rezultati so pokazali, da je sinteza BC najučinkovitejša pri večjem volumnu dodanega inokuluma, višji koncentraciji vira ogljika v produkcijskem mediju in brez prisotnosti svetlobe. Po štirih tednih gojenja smo zaradi upočasnitve rasti produkta dodali sveže pripravljen gojitveni medij in s tem povečali produkcijo BC v 6 tednih gojenja.
Keywords: sinteza, optimizacija, gojenje, bakterijska celuloza, Komagataeibacter hansenii, FTIR
Published in DKUM: 30.03.2022; Views: 1153; Downloads: 83
Full text (3,46 MB) |
6. Priprava poroznih polimerov na osnovi celuloze z uporabo emulzij z visokim deležem notranje faze : bachelor thesisPaula Estévez Recio, 2021, undergraduate thesis Abstract: Namen tega dela je razložiti sintezo poliHIPE, ki vsebujejo celulozo. PoliHIPE so bili pripravljeni z uporabo emulzij olja v vodi (O/W). Vodna (kontinuirana) faza je bila sestavljena iz akrilne kisline (AA), karboksimetilceluloze (CMC), N,N′-metilenbisakrilamida (MBA), površinsko aktivne snovi in ustreznih iniciatorjev, medtem ko je bila oljna (notranja) faza toluen. Polimerizacija je potekala termično pri 60 ºC 24 ur. Dobljeni polimeri so imeli diskontinuitetno morfologijo poliHIPE z različnimi premeri, odvisno od stopnje zamreženja in količine CMC. Zanimivo je, da sta prisotnost CMC in višja stopnja zamreženja (30 %) povzročila nastanek večjih por, ki so v bistvu oblikovale material s tremi stopnjami poroznosti - primarno, sekundarno in terciarno. Velikost por je bila od približno 32 μm (0 % CMC) do 260 μm (1 % CMC), površina BET pa se je gibala od približno 1,3 m2/g do 3,9 m2/g. PoliHIPE smo uporabili tudi za adsorpcijo metilen modrega (MB). Pokazalo se je, da prisotnost CMC poveča adsorpcijo MB, vendar se pri višjih koncentracijah CMC adsorpcija zmanjša, kar kaže, da je idealna količina CMC pod 2,5 % (raztopina CMC).
Keywords: PolyHIPE, akrilna kislina, celuloza, adsorpcija, poroznost
Published in DKUM: 22.09.2021; Views: 1136; Downloads: 65
Full text (10,55 MB) |
7. Funkcionalizacija vlaken z naravnimi učinkovinami za medicinske aplikacije : diplomsko deloRosvita Pliberšek, 2020, undergraduate thesis Abstract: V diplomskem delu je bila glavna tema - funkcionalizacija vlaken z naravnimi učinkovinami za medicinske aplikacije. Naravne učinkovine - razne rastline, zelišča, so že od nekdaj del medicine in zdravljenja in se uporabljajo tudi danes. Pravzaprav se uporabljajo vedno pogosteje, saj je bilo dokazano, da jih odlikujejo razne dobre lastnosti, kot so protimikrobnost, antioksidativnost itd., ki pripomorejo k zdravljenju ran ali drugim boleznim ter bolezenskim stanjem. Zato sem v tej diplomski nalogi izbrala nam znane naravne učinkovine, katerih lastnosti so več ali manj že raziskane. Med najbolj raziskano naravno učinkovino seveda spada hitozan, ki ga pridelujemo iz hitina, ter olje CBD in kapsule CBD oziroma glavna učinkovina le-tega, kanabinoid. Ostale uporabljene rastline, iz katerih pridobivamo naravno učinkovino v obliki olja ali ekstrakta, pa so še bile rožmarin, šentjanževka, timijan in ognjič. Te naravne učinkovine sem med seboj primerjala, glede na preizkušene metode za protimikrobnost in antioksidativnost. S pomočjo gravimetrične metode pa sem dokazovala samo funkcionalizacijo izbranih celuloznih vzorcev, in sicer koliko apreture se je nasploh navzelo ter kako je to vplivalo na naslednje pridobljene rezultate.
Keywords: naravne učinkovine, agensi, medicinske tekstilije, funkcionalizacija, vlakna, celuloza, celulozna vlakna, hitozanovi nanodelci, ekstrakt, olje
Published in DKUM: 18.09.2020; Views: 1208; Downloads: 117
Full text (602,28 KB) |
8. Učinkovitost celuloznih membran kot adsorbentov kationskih barvil : magistrsko deloLaura Maleš, 2019, master's thesis Abstract: S problematiko obarvanih odpadnih voda se srečujejo v vseh tekstilnih industrijah. Z željo po ponovni uporabi barvil, čim manjšim onesnaženjem ter večji učinkovitosti barvanja se razvijajo tehnologije, ki bi odpadno vodo na najučinkovitejši in cenovno ugoden način pred izpustom v vodotok tudi prečistile. Predhodne raziskave so pokazale, da je ena izmed bolj učinkovitih fizikalnih metod ločevanja barvil membranska adsorpcija.
V raziskovalnem delu smo preučevali možnosti in načine s katerimi uspešno ločiti kationska barvila z uporabo membranskih adsorbentov na osnovi celuloze. Za ta namen smo izdelali dve vrsti membran na osnovi celuloze: prvo smo sintetizirali s pomočjo celuloznih nanofibrilov in karboksimetilirane celuloze, drugo pa smo pripravili z uporabo komercialne bakterjiske celuloze. V eksperimentalnem načrtu smo vključili tudi dodatno modifikacijo, torej oksidacijo bakterijske celuloze ter variacije med razmerji celuloznih nanofibrilov in karboksimetilirane celuloze z namenom da bi preučili vpliv prisotnosti različnih funkcionalnih skupin na funkcionalnost membran. Uporabljeni kationski barvili sta antrakinonsko barvilo C.I. Basic Blue 47 in azo barvilo C.I. Basic Yellow 29.
Metode s katerimi smo analizirali fizikalno kemijske in morfološke lastnosti membran so atenuirana popolna refleksija infrardeče spektroskopije s Fourierjevo transformacijo (ATR – FTIR) , goniometrija, potenciometrična titracija ter konfokalna optična mikroskopija. UV – VIS spektroskopijo smo uporabili pri preučevanju efikasnosti adsorpcije ter hitrost (kinetika) adsorpcije dveh kationskih barvil na posameznih membranah.
Pri ATR – FTIR spektrih membran smo lahko identificirali prisotnost celuloze 3340 cm-1, tvorbo novih vezi navezujoč se na aldehidne skupine pri oksidaciji bakterijske membrane 1700 cm-1 in 890 cm-1, prisotnost karboksimetiliranih eterskih skupin okrog 1020 cm-1, raztezanje OH skupin okrog 1318 cm-1 ter raztezanje C-H vezi pri CH2 in CH3 skupinah pri 2898 cm-1. Glede na vrednosti skupnega negativnega naboja merjenega pri potenciometrični titraciji, pričakujemo največje adsorpcijske sposobnosti za 4CMC4CNF+CA (Q/m = 1,0675 mmol/g) ter najmanjše za BCoxd (Q/m = 0,2094 mmol/g). Membrane, ki so bolj negativno nabite bodo pozitivno nabito barvilo posledično boljše adsorbirale. Poleg naboja membrane je pomemben dejavnik za adsorpcijo barvila tudi struktura membrane, ki je razvidna iz mikrografov. Rezultati posnetkov konfokalne optične mikroskopije so pokazali, da so izmed vseh najbolj vlaknaste 4CMC4CNF+CA membrane, iz česa lahko sklepamo, da bodo imele tudi največji potencial adsorpcije zaradi večje aktivne površine.
Ob zaključku eksperimentalnega dela, smo ugotovili, da se je obarvana raztopina skoraj povsem razbarvala, kar pomeni, da je bila ločitev kationskega barvila iz vodnega medija uspešna. Membrane na osnovi CMC/CNF so antrakinonsko barvilo 100% učinkovito odstranile, medtem ko je BC le – to barvilo 24,3% učinkovito odstranila in BCoxd 23,6%. Razlika pri membranah na osnovi BC je bila minimalna. Azo barvilo so membrane adsorbirale nekoliko slabše in sicer okrog 7-9% membrane na osnovi CMC/CNF ter 5,57% BC in 7,33% BCoxd membrana. Za najbolj učinkovite so se v obeh primerih pokazale membrane na osnovi 4CMC4CNF+CA. Po vseh opravljenih analizah lahko zaključimo, da so najbolj učinkovit adsorbent izbranih kationskih barvil 4CMC4CNF+CA membrane, sledijo 1CMC7CNF+CA, BCoxd in BC.
Keywords: Celulozna membrana, membranska adsorpcija, kationska barvila, karboksimetilirana celuloza, celulozni nanofibrili, bakterijska celuloza.
Published in DKUM: 09.12.2019; Views: 1641; Downloads: 182
Full text (3,23 MB) |
9. Funkcionalizacija celuloze s kopolimeroma hitozan/eugenol in hitozan/oleuropein : doktorska disertacijaJasna Tompa, 2019, doctoral dissertation Abstract: Namen doktorske disertacije v osnovi izhaja iz postavljenega problema, da obstoječe protimikrobne obdelave celuloznih materialov, zaradi stalnih in prekomerno uporabljenih protimikrobnih spojin, vodijo do odpornosti mikroorganizmov na njihovo delovanje. Izmed naštetega še posebej izstopa obdelava tekstilnih substratov za razvoj produktov, namenjenih medicini in higieni. Trend razvoja inovativnih produktov je zato na omenjenem področju vse bolj usmerjen v protimikrobne obdelave površin celuloznih materialov, ki temeljijo izključno na rabi naravnih, ne-toksičnih in biološko razgradljivih učinkovin. V ta namen se pogosto uporablja hitozan, derivat hitina, ki izkazuje odlične lastnosti, kot so dobra adhezivnost, biološka razgradljivost in protimikrobna učinkovitost. Žal pa obdelave celuloznih materialov s hitozanom niso zmeraj idealno dobre v smislu ponovljivosti obdelave in zato ponovljive redukcije patogenih mikroorganizmov. Iz tega razloga je smiselno v obdelavo s hitozanom vključiti še katero izmed naravno protimikrobno delujočih spojin, na primer eugenol in oleuropein. Obe omenjeni učinkovini izkazujeta odlične biološke in farmakološke lastnosti, ki pa v kombinaciji s hitozanom in kasnejšim prenosom na izbran tekstilni substrat iz celuloze, še nimata vidnejše vloge.
V doktorski disertaciji smo tako hitozan uporabili kot izhodno protimikrobno sredstvo za pripravo novih formulacij v kombinaciji z naravnima učinkovinama (eugenol, oleuropein). Namen vključitve omenjenih učinkovin v sistem s hitozanom predstavlja nadgradnjo in izboljšanje funkcionalnosti hitozana z antioksidativnimi, fizikalno-kemijskimi in biološkimi lastnostmi. To lahko dosežemo na različne načine, med drugim z metodo kemične in encimske funkcionalizacije, ki sta bili uporabljeni v fazi razvoja novih formulacij doktorske disertacije. Graft kopolimeri pridobljeni po omenjenih metodah so bili z vidika uspešnosti izvedene sinteze ovrednoteni z različnimi analiznimi metodami, in sicer spektroskopijo (ATR FT-IR, NMR, UV-VIS), potenciometrično titracijo, simultano termično analizo in z metodami za vrednotenje antioksidativne učinkovitosti (F-C, DPPH•, Redukcija Fe3+). Nadalje je raziskava potekala v smeri prenosa novo nastalih formulacij na izbran celulozni substrat. Zaradi dobrih površinskih aktivnosti, v smislu protimikrobne obdelave, je v ta namen bila izbrana viskoza kot primeren izhodni material za razvoj novih medicinskih in sanitetnih materialov. Za nanos posameznih obdelovalnih formulacij na površino viskoze je bil uporabljen impregnacijsko-sušilni postopek. Po opravljeni površinski funkcionalizaciji so bili vzorci viskoze okarakterizirani z ATR FT-IR spektroskopijo, metodo C.I Acid Orange VII, vrstično elektronsko mikroskopijo (SEM), mikrobiološkim testiranjem in kinetiko sproščanja.
Na podlagi dobljenih rezultatov smo v celoti potrdili zastavljeno hipotezo in dognali, da je protimikrobna in antioksidativna funkcionalizacija viskoze obdelane z novo nastalimi formulacija odvisna od vrste učinkovine in uporabljene metode pridobitve graft kopolimera. V tem pogledu, sta se učinkovina eugenol in metoda kemične funkcionalizacije hitozana glede na učinkovino oleuropein in encimsko funkcionalizacijo hitozana, izkazali kot učinkovitejši.
Keywords: hitozan, eugenol, oleuropein, celuloza, formulacija hitozan/eugenol, formulacija hitozan/oleuropein, graft kopolimerizacija, protimikrobnost, antioksidativnost
Published in DKUM: 16.10.2019; Views: 1487; Downloads: 161
Full text (7,67 MB) |
10. Izolacija mikro in nanoceluloze iz rastlinskih materialovMonika Dokl, 2018, undergraduate thesis Abstract: Nanoceluloza s časom pridobiva vse več pozornosti, saj velja za material z dobrimi mehanskimi in termičnimi lastnostmi. Uporablja se v številnih aplikacijah, kjer se dodaja k drugim materialom in tako izboljša njihove lastnosti. Zaradi razširjenosti, nizke cene in odličnih lastnosti lahko nanocelulozo proizvajamo trajnostno in obnovljivo. V diplomskem delu smo iz praproti Polypodiopsida celulozo izolirali na tri različne načine. Vsi postopki so zajemali začetno mehansko obdelavo in kasnejšo kemijsko obdelavo. Kemijski postopki so vsebovali alkalno in kislinsko obdelavo, obdelavo z vodikovim peroksidom in obdelavo z žveplovo (VI) kislino. Spreminjali smo časovna obdobja naštetih obdelav. Vzorci so bili analizirani s Fourierjevo transformacijsko infrardečo spektroskopijo (FTIR), termogravimetrično analizo (TGA), diferenčno dinamično kalorimetrijo (DSC), dinamičnim sipanjem svetlobe (DLS), vrstičnim elektronskim mikroskopom (SEM) in energijsko disperzijsko spektrometrijo (EDS). S FTIR analizo smo potrdili prisotnost celuloze, hemiceluloze in lignina, z EDS analizo pa vsebnost ogljika in kisika. S TGA in DSC smo daljšo alkalno obdelavo označili za najuspešnejšo pri zagotavljanju termične stabilnosti. S SEM in DLS metodo smo postopek, ki je vseboval daljšo obdelavo z vodikovim peroksidom, označili za najuspešnejšega, saj smo v tem primeru dobili nanocelulozo.
Keywords: celuloza, nanoceluloza, mikroceluloza, izolacija, rastlinski material
Published in DKUM: 05.10.2018; Views: 1974; Downloads: 188
Full text (4,10 MB) |
