| Title: | Karakterizacija in uporaba optičnih senzorjev za on - line in in - situ merjenje plinov v biotehnoloških procesih |
|---|
| Authors: | ID Brglez, Polonca (Author)
ID Kolar, Mitja (Mentor) More about this mentor...  |
|---|
| Files: |  DR_Brglez_Polonca_2013.pdf (4,84 MB)
MD5: 8B4862F23355050DB4F861B8792C5CDD
|
|---|
| Language: | Slovenian |
|---|
| Work type: | Dissertation |
|---|
| Typology: | 2.08 - Doctoral Dissertation |
|---|
| Organization: | FKKT - Faculty of Chemistry and Chemical Engineering
|
|---|
| Abstract: | Doktorska disertacija je razdeljena na več sklopov, v katerih smo poskušali poglobiti dosedanje raziskave na področju optičnega senzorja kisika na osnovi 4,7 - difenil - 1,10 - fenantrolin rutenijevega(II) diklorid kompleksa - (Ru(dpp)3). Namen doktorskega dela je bila izboljšava optičnih lastnosti in odziva senzorjev na osnovi Ru(dpp)3. Lastnosti senzorja smo dodatno raziskali s poudarkom na preučevanju različnih tehnik izdelave senzorjev, spreminjanja koncentracij barvila, aplikacije različnih polimernih nosilcev, vpliva potencialnih interferenčnih plinov in vključevanja nanodelcev.
Izdelali smo tankoslojne optične senzorje kisika s pomočjo različnih tehnik nanosa senzorskih raztopin (»spin coating« tehnike, s pomočjo naprave za tanke nanose in s pomočjo mehanskega nanosa). Namen je bil pripraviti najbolj homogen nanos senzorske raztopine in tako dobiti najbolj optimalne lastnosti senzorjev.
Nanašanje senzorske raztopine s pomočjo mehanskega nanosa je enostavna in cenovno najbolj ugodna tehnika. Vendar se ta tehnika ni izkazala kot najprimernejša, saj je težko zagotoviti popolnoma homogen nanos po celotni senzorski površini.
Ugotovili smo, da je glavna prednost uporabe »spin coating-a« ta, da je tehnika hitra, enostavna za uporabo in primerna za nanos majhnih volumnov. Omogoča izdelavo več serij senzorjev z različnimi lastnostmi ob minimalni porabi reagentov. »Spin coating« se je izkazal kot učinkovita metoda za nanos senzorskih raztopin v laboratorijskem merilu, vendar je po celotni senzorski površini težko pripraviti popolnoma homogen nanos (150 µL senzorske raztopine, 80 mg Ru(dpp)3, kloroform, silikon E41, folija Dataline, program na »Spin coater-ju«: 1. korak: 750 obr. 3 s, 2. korak: 300 obr. 3 s in 3. korak: 150 obr. 3 s).
Kot najprimernejša tehnika za nanos senzorskih raztopin se je izkazala metoda nanosa senzorske raztopine s pomočjo naprave za tanke nanose, kjer smo nanašali senzorske raztopine v debelini: 10 µm, 15 µm, 20 µm, 25 µm, 30 µm, 40 µm in 50 µm. Ta način izdelave omogoča najbolj homogen nanos senzorske raztopine, postopek je hiter, enostaven in omogoča izdelavo večjih količin senzorjev s ponovljivimi lastnostmi.
Ugotovili smo, da so se z dodajanjem različnih kovinskih nanodelcev in Triton - X, karakteristike senzorjev izboljšale.
Pri uporabi senzorjev v realnih pogojih smo spremljali vsebnost kisika med postopkom biološke razgradnje, kjer imajo elektrokemijski senzorji omejitve. Elektrode iz plemenitih kovin, ki reagirajo s korozivnimi plini, zato niso primerne za tovrstne aplikacije. S pomočjo optičnega senzorja kisika na osnovi Ru(dpp)3 smo spremljali koncentracijo kisika pri razgradnji organskih odpadkov; le-ta je ključnega pomena pri proizvodnji komposta. Študirali smo tudi razgradnjo mešanih organskih odpadkov s pomočjo mikroorganizmov v avtomatskem kompostniku, ki je učinkovitejši način, v kolikor se odločimo za kompostiranje na domu. Za optimalno delovanje avtomatskega kompostnika so potrebne še dodatne študije, ki bodo vključevale drugačne pogoje kompostiranja (različne substrate in mešanice substratov, selekcionirane mikroorganizme, spremljanje nastanka plinov itd.).
Tretjo uporabnost razvitega senzorja smo preizkusili na področju meritev sestave bioplina. Merjenja, ki se lahko izvajajo on-line ali in-situ nam lahko povedo bistveno več o samem procesu in tako dajejo možnost vplivanja ter optimizacije procesa nastanka bioplina. Z merjenjem koncentracije kisika v pilotnem bioreaktorju smo dokazali, da je optični senzor kisika primeren tudi za merjenje kisika v bioplinu. Senzor ima sledeče prednosti: je enostaven za uporabo in omogoča meritve v vodi ali v plinskih fazi, je eksplozijsko varen in z njim lahko izvajamo meritve v vrtinah, kjer je podtlak ali nadtlak. |
|---|
| Keywords: | 4, 7 - difenil-1, 10-fenantrolin rutenijev(II) diklorid kompleks, optični senzor kisika, spin coating, kisik, bioplin, interference, mešalna komora, kompost, mešanje plinov, nanodelci |
|---|
| Place of publishing: | Maribor |
|---|
| Publisher: | [P. Brglez] |
|---|
| Year of publishing: | 2013 |
|---|
| PID: | 20.500.12556/DKUM-42894 |
|---|
| UDC: | 543.42:543.279:602.4(043.3) |
|---|
| COBISS.SI-ID: | 270618368 |
|---|
| NUK URN: | URN:SI:UM:DK:ZRXAVT07 |
|---|
| Publication date in DKUM: | 29.11.2013 |
|---|
| Views: | 2495 |
|---|
| Downloads: | 226 |
|---|
| Metadata: |     |
|---|
| Categories: | KTFMB - FKKT
|
|---|
|
:
|
Kopiraj citat |
|---|
| | | | Average score: | (0 votes) |
|---|
| Your score: | Voting is allowed only for logged in users. |
|---|
| Share: |  |
|---|
|
|
Hover the mouse pointer over a document title to show the abstract or click
on the title to get all document metadata. |
