Magnetické biokompozitní materiály pro odstranění významných xenobiotik z vodních systémů

Abstract

Teoretická část předložené dizertační práce poskytuje ucelený pohled na problematiku přípravy a následného využití magnetických derivátů biologických materiálů pro separace xenobiotik z vod. Pozornost je zaměřena zejména na magnetickou modifikaci odpadních materiálů či vedlejších produktů zemědělského a potravinářského průmyslu, které reprezentují široce dostupné materiály za minimální cenu, a také na mikrobiální buňky. Kromě popisu přípravy magnetických částic a jednotlivých dostupných technik magnetické modifikace je zde uvedena stručná charakteristika vybraných polutantů a rozsáhlý tabulkový přehled využití biomateriálů s adekvátní magnetickou odezvou pro biosorpce organických barviv, těžkých kovů, farmaceutických preparátů a přípravků osobní péče společně s všudypřítomnými průmyslovými endokrinními disruptory a v neposlední řadě také ropných derivátů.

Experimentální část se zabývá přípravou a optimalizací nových typů magnetických materiálů. Důraz je kladen na využití jednoduchých, rychlých a zároveň cenově přijatelných magnetizačních technik (např. postmagnetizace magnetickými oxidy železa připravenými pomocí mikrovlnného záření či jednokroková modifikace magnetickými kapalinami). Vybrané rostlinné materiály (ječná a žitná sláma) byly chemicky modifikovány za účelem významného (až pětinásobného) navýšení maximálních adsorpčních kapacit pro testovaná barviva. Veškeré připravené biomateriály vykazovaly dobrou magnetickou odezvu a zároveň relativně vysokou adsorpční kapacitu pro vybraná xenobiotika v testovaných podmínkách. Byly studovány faktory významně ovlivňující adsorpci, jako je pH, počáteční koncentrace, inkubační doba či teplota. Adsorpční rovnovážná data byla vyhodnocena pomocí Langmuirova, Freundlichova či Sipsova modelu.

Experimentální data z časové závislosti byla analyzována pomocí vybraných kinetických modelů, konkrétně modelu pseudo-prvního a pseudo-druhého řádu a intračásticového difúzního modelu. Termodynamické parametry (Gibbsova volná energie, entalpie a entropie) popisující povahu adsorpce byly taktéž zahrnuty do studie.