Cilj ovog rada bio je modelirati višesustavnu dinamičku adsorpciju tehnikom umjetne inteligencije. Za izradu umjetne neuronske mreže (ANN) upotrijebljen je skup podataka prikupljen iz znanstvenih ...radova koji sadrže kinetiku dinamičke adsorpcije na aktivnom ugljenu. Ispitivani parametri bili su: molarna masa, početna koncentracija, brzina protoka, visina sloja, promjer čestica, površina BET, prosječni promjer pora, vrijeme i koncentracija bezdimenzijskih otpadnih voda. Rezultati su pokazali da je tijekom faze generalizacije dobiven optimiran ANN s visokim koeficijentom korelacije, R = 0,997, korijenom srednje kvadratne pogreške RMSE = 0,029 i srednjim apsolutnim odstupanjem AAD (%) = 1,810. Dodatno, provedena je i analiza osjetljivosti primjenom metode inverzne umjetne neuronske mreže kako bi se proučio učinak svih ulaza na dinamičku adsorpciju. U radu je provedena i sljedivost procijenjenih rezultata razvojem grafičkog korisničkog sučelja.
Ovo djelo je dano na korištenje pod licencom Creative Commons Imenovanje 4.0 međunarodna .
Provider: - Institution: - Data provided by Europeana Collections- The research goal of this Ph.D thesis is development of new, more efficient adsorbents for arsenic removal from water. The research ...was conducted on two modified multiwall carbon nanotubes (MWCNTs). In the first part, two adsorbents based on multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) were synthesized. These adsorbents were prepared by oxidation (o-MWCNTs) following by amination (e- MWCNTs), and examined as potential adsorbents for arsenic removal from water. Moreover, o-MWCNTs and e-MWCNTs were further modified in order to improve their adsorption capacities. Iron(III) oxide, in the form of goethite, was incorporated in the e-MWCNTs surface in two different ways. The first approach was addition of Fe3+ ions, while the second was oxidation of incorporated Fe2+ ions using KMnO4, hence giving both e-MWCNTs/Fe 3+ and e-MWCNTs/Fe2+ adsorbents, respectively. Also, o-MWCNTs were functionalized with SOCl2 and aminated with amino-polyethylene glycol (PEG), making thus one new adsorbent, MWCNTs-PEG. All adsorbents were characterized in detail using numerous instrumental techniques: FTIR, XRD, BET, SEM, TEM, EDS. Elementary composition was determined before and after adsorption. These results gave useful information for characterization of adsorbent before and after adsorption, as well as for the description of adsorption mechanism. In the second part, the adsorption characteristics of raw and modified MWCNTs were determined using the batch system adsorp8 tion experiments. The influence of pH, contact time, initial concentrations and temperature was examined. The kinetic and equilibrium data for the arsenate ion adsorption on synthesized adsorbents were determined by using six equilibrium and four kinetic theoretical models, applying linear and nonlinear fitting methods, in order to evaluate the adsorption mechanism. The maximum adsorption capacities of investigated adsorbents for the removal of arsenate species, determined from the Langmuir adsorption isotherm, were in the range from 3.55 mg g-1 for raw-MWCNTs to 23.47 mg g-1 for e-MWCNTs/Fe2+. Based on presented results, the study showed that the e- MWCNTs/Fe2+ is the most promising adsorbent for the successful removal of As(V) species from aqueous solutions at low and high concentrations. Good agreement of experimental and calculated data was obtained for e-MWCNTs/Fe2+, using non-commercial software MINTEQ. This method enables accurate, swift and efficient modeling system and prediction of adsorption results.- Predmet istraživanja u okviru izrade ove doktorske disertacije bio je razvoj novih, efikasnijih adsorbenata za uklanjanje arsena iz vode. Ispitivanja su uključivala razne vrste modifikacija višeslojnih ugljeničnih nanocevi. U prvom delu ispitivanja je izvršena priprema dva adsorbenta na bazi višeslojnih ugljeničnih nanocevi (MWCNTs), koje su najpre modifikovane oksidacijom (o-MWCNTs), a zatim su aminofunkcionalizovane (e-MWCNTs) i ispitivane kao potencijalni adsorbenti za uklanjanje As(V) iz vode. Takođe, o-MWCNTs i e-MWCNTs su dalje modifikovane u cilju poboljšanja njihovih adsorpcionih karakteristika. Na e-MWCNTs je naneseno gvožđe(III)-oksid u formi goetita na dva načina, vezivanjem Fe3+ jona, kao i vezivanjem Fe2+ jona, koji su zatim oksidovani pomoću KMnO4; na ovaj način dobijeni su e- MWCNTs/Fe 3+ i e-MWCNTs/Fe2+ adsorbenti. o-MWCNTs su naknadno funkcionalizovane sa SOCl2 i aminovane amino-polietilenglikolom (PEG); na taj način je dobijen još jedan novi adsorbent, MWCNTs-PEG. Svi adsorbenti, dobijeni modifikacijom MWCNTs, su detaljno okarakterisani, primenom brojnih instrumentalnih tehnika: FTIR, XRD, BET, SEM, TEM, EDS i ispitivanjem elementarnog sastava, pre i posle adsorpcije, čime su dobijeni podaci značajni za opisivanje mehanizma adsorpcije. U drugom delu istraživanja su ispitivane adsorpcione karakteristike sirovih i modifikovanih MWCNTs, za izdvajanje As(V) i As(III) iz vode, eksperimentima u šaržnom sistemu. Ispitivan je uticaj pH vrednos6 ti rastvora, vremena kontakta, početnih koncentracija arsena i temperature. U okviru ispitivanja adsorpcionih karakteristika sirovih i modifikovanih MWCNTs, kao adsorbenta za As(V) iz vodenog rastvora, eksperimentalno dobijene vrednosti su upoređivani sa šest ravnotežnih i četiri kinetička teorijska modela. Maksimalni adsorpcioni kapaciteti ispitivanih adsorbenata, određeni prema modelu Langmuirove adsorpcione izoterme, su bili u opsegu od 3,55 mg g-1 za MWCNTs bez modifikacije do 23,47 mg g-1 za e-MWCNTs/Fe2+. Na osnovu dobijenih rezultata ispitivanja zaključeno je da je najefikasniji adsorbent e-MWCNTs/Fe2+, koji se može uspešno koristiti za uklanjanje anjonskih vrsta As(V) iz vodenih rastvora, kako pri niskim, tako i pri visokim koncentracijama. Kod ovog adsorbenta su dobijena dobra slaganja između eksperimentalnih rezultata i vrednosti dobijenih modelom, pomoću nekomercijalnog računarskog programa MINTEQ, što omogućava modelovanje sistema i predviđanje rezultata adsorpcije.- All metadata published by Europeana are available free of restriction under the Creative Commons CC0 1.0 Universal Public Domain Dedication. However, Europeana requests that you actively acknowledge and give attribution to all metadata sources including Europeana
U ovom radu ispitana je primjena neuronskih mreža u modeliranju procesa adsorpcije smjese plinova (CO2, CH4 i N2) na različitim aktivnim ugljicima. Izrađeno je sedam modela neuronskih mreža, ...karakteriziranih različitim strukturama s ciljem predviđanja adsorpcije smjesa plinova. Za testiranje neuronskih mreža primijenjen je skup od 417, 625, 143, 87, 64, 64 i 40 podatkovnih točaka za NN1 do NN7. Od ukupnih podataka 60 %, 20 % i 20 % rabljeno je za obuku, validaciju i testiranje sedam modela. Rezultati pokazuju dobar odnos predviđenih i eksperimentalnih vrijednosti za svaki model; pronađene su dobre korelacije (R = 0,99656 za NN1, R = 0,99284 za NN2, R = 0,99388 za NN3, R = 0,99639 za Q1 za NN4, R = 0,99472 za Q2 za NN4, R = 0,99716 za Q1 za NN5, R = 0,99972 za Q3 za NN5, R = 0,99746 za Q2 za NN6, R = 0,99783 za Q3 za NN6, R = 0,9946 za Q1 za NN7, R = 0,99089 za Q2 za NN7 i R = 0,9947 za Q3 za NN7). Dodatno, usporedba predviđenih rezultata i klasičnih modela (Gibbsov model, generalizirani Langmuirov model i teorija idealne adsorpcije otopine) pokazuje da su modeli neuronskih mreža dali daleko bolje rezultate.
Ovo djelo je dano na korištenje pod licencom Creative Commons Imenovanje 4.0 međunarodna .
Provider: - Institution: - Data provided by Europeana Collections- The borate (C6 and C9,5) and citrate (C17 and C30) capped gold nanoparticles
of different average core sizes and properties, were ...characterized by
transmission electron microscopy (TEM), ultraviolet-visible spectroscopy
(UV-Vis), fluorescence spectroscopy, Fourier transform infrared spectroscopy
(FTIR), dynamic light scattering (DLS) and zeta potential measurements, in
the absence and presence of cyanine dye, sodium
(Z)-3-(5-chloro-2-((5-chloro-3-(3-sulfonatopropyl) benzothiazol-2(3H)-
ylidene)methyl)benzothiazol-3-ium-3-yl)propane-1-sulfonate (TC) in water
conditions, and the obtained results confirmed that TC was adsorbed on the
surface of these nanoparticles. The measurements of fluorescence of the
particle–dye assembly, corrected for inner filter effects, clearly indicated
that the fluorescence of TC was quenched by gold nanoparticles on the
concentration dependent manner. This process was found to be quantitatively
related to the surface coverage of the Au nanoparticle by TC dye molecules.
Significant increase of quenching efficiency was noticed when nanoparticle
size increased, keeping the concentration of nanoparticles of different size
constant. The experimental results of fluorescence quenching were compared
with those obtained by theoretical calculations, in which we assumed that the
maximum quenching of TC dye fluorescence was restricted to full monolayer
coverage of TC on the nanoparticle surface. In case of C17 and C30
nanoparticles, the experimentally obtained values for nanoparticle
concentration needed to completely quench TC dye fluorescence were lower than
the calculated ones, while higher experimental values in comparision with
calculated ones of quenched TC dye at constant nanoparticle concentration
were obtained. These findings leaded to the conclusion that the most probable
orientation of TC dye molecules on the surface of these nanoparticle was
slanted. On the other hand, in case of C6 and C9,5 nanoparticles, the
obtained calculated values for TC concentration needed to cover the
nanoparticle surface and be completely quenched, for all three possible
orientations of TC dye, were lower in comparision with the experimental
values. The experimentally obtained value of C9,5 concentration needed to
completely quench TC dye fluorescence most closely corresponds to vertical TC
dye orientation along the short side, while the experimentally obtained
results in case of C6 nanoparticles were much lower than theoretically
calculated values for all three possible TC dye orientations. These findings
indicated that on the surface of C6 nanoparticles the dye was accommodated in
more than one layer. In addition, from the fluorescence quenching
experiments, the equilibrium constants for the sorption of TC on the surface
of all mentioned nanoparticles were calculated. TC dye J-aggregate formation,
obtained only in the presence of C6 colloidal nanoparticles, as well as
kinetics and mechanism of this process were investigated. Thereby, the
kinetic and activation parameters of this reaction were determined, and the
influence of mono- (Li+, Na+, K+, Cs+), di- (Mg2+) i trivalent (Al3+) metal
cations on TC J-aggregation was estimated. Kinetic studies of this hybrid
dye/metal nanoparticle Jaggregate formation have shown a two-step process, a
fast initial formation of the surface layer, followed by the slower, growth
of J-aggregates on the initial TC layer. The adsorption of this negatively
charged dye on the surface of negatively charged gold nanoparticles is only
possible if the dye molecules are oriented toward the surface of
nanoparticles via thiazole sulfur, which carries partial positive charge.
This hypothesis is supported by the activation parameters estimated from
kinetic data. The presence of Jaggregates was noticed in the prescence of
metal ions in TC dye solution, and also after the addition of C6
nanoparticles and in the presence of all mentioned cations except Al3+. The
rate constants for faster and slower process of J-aggregate formation
decreased with increasing the size of monovalent cations. With increasing
temperature, in the presence of Cs+ ions, the values of rate constants for
both processes increased, while the obtained calculated lower values of
activation energies in comparison with values obtained without their presence
indicated that in this case the energy barrier was reduced and the
J-aggregate formation was promoted. Two more colloidal dispersions of gold
nanoparticles prepared by citrate reduction, namely C15 i C47, were
sintetized, and their cytotoxic properties were examined using two in vitro
human cells model systems: proliferating lymphocytes and connective tissue
fibroblasts. The obtained results indicated the concentration dependent
effects in both cases, as well as size dependence, although lymphocytes
turned to be more sensitive to gold nanoparticles. Treatment of lymphocyte
cultures with these gold nanoparticles caused cytotoxic effects as revealed
by significant enhancement of incidence of micronuclei but non significant
increase of cell proliferation potential when compared to the control, still
suggesting disturbed function of cell-cycle checkpoints. In a fibroblast cell
line, the same doses of gold nanoparticles induced the slightly higher level
of γ- H2AX foci than in a control.- Primenom više eksperimentalnih metoda (TEM, UV-Vis spektrofotometrija, fluorescentna spektroskopija, FTIR, DLS, merenja zeta potencijala) ispitane su nanočestice zlata različitih svojstava i veličina sa adsorbovanim boratnim (C6 i C9,5) i citratnim (C17 i C30) jonima na površini, u odsustvu i prisustvu TC boje (natrijum-(Z)-3- (5-hlor-2-((5-hlor-3-(3-sulfonatopropil)benzotiazol-2(3H)-iliden)metil)benzotiazol-3- ium-3-il)propan-1-sulfonata) u vodenoj sredini, i potvrđena je adsorpcija TC na površini ovih nanočestica. Merenje fluorescencije agregata čestica-boja, korigovane za efekat unutrašnjeg filtera, je ukazalo da nanočestice zlata, u zavisnosti od koncentracije, gase fluorescenciju TC boje. Nađeno je da je ovaj proces kvantitativno povezan sa stepenom pokrivenosti površine nanočestica zlata molekulima TC boje. Pritom je efikasnost gašenja rasla sa povećanjem veličine čestica, pri čemu je koncentracija nanočestica zlata u rastvoru održavana konstantnom. Uz pretpostavku da je maksimalno gašenje fluorescencije TC boje ograničeno na potpunu monoslojnu pokrivenost površine nanočestica TC bojom (zavisno od orijentacije boje), eksperimentalno dobijene vrednosti koncentracije nanočestica C17 i C30 potrebne za potpuno gašenje fluorescencije TC boje su bile niže od teorijski izračunatih, dok su za gašenje fluorecencije TC boje pri konstantnoj koncentraciji nanočestica dobijene više eksperimentalne vrednosti u poređenju sa teorijski izračunatim, iz čega je zaključeno da je najverovatnija orijentacija molekula TC boje na površini ovih nanočestica kosa. S druge strane, u slučaju nanočestica C6 i C9,5 teorijski dobijene vrednosti za koncentraciju TC boje potrebnu da pokrije površinu nanočestice i da fluorescencija boje bude potpuno ugašena, u slučaju sve tri orijentacije, su niže u poređenju sa dobijenim eksperimentalnim vrednostima. Koncentracija nanočestica C9,5, potrebna da bi došlo do potpunog gašenja fluorescencije TC boje, po vrednosti najpribližnije odgovara vertikalnoj orijentaciji boje duž kraće strane, dok je u slučaju C6 eksperimentalno dobijen rezultat dosta niži od teorijski izračunatih vrednosti za sve tri moguće orijentacije boje, iz čega je zaključeno da je na površini ovih nanočestica boja smeštena u više od jednog sloja. Iz eksperimenata u kojima je ispitivano gašenja fluorescencije, izračunate su i konstante ravnoteže za proces adsorpcije TC na površini svih ispitivanih nanočestica. Ispitano je formiranje J-agregata, dobijenih samo u prisustvu koloida C6, kao i kinetika i
mehanizam J-agregacije. Pritom su određeni kinetički i aktivacioni parametri ove
reakcije, kao i uticaj jednovalentnih (Li+, Na+, K+, Cs+), dvovalentnih (Mg2+) i
trovalentnih (Al3+) metalnih jona na reakciju J-agregacije. Kinetička ispitivanja formiranja
hibridnih J-agregata boje u prisustvu ovih nanočestica zlata su pokazala da se reakcija
odvija kroz dva koraka, brzo inicijalno formiranje površinskog sloja, koje je praćeno
sporijim rastom J-agregata na inicijalnom sloju J-agregata. Adsorpcija ove negativno
naelektrisane boje na površini negativno naelektrisanih nanočestica zlata je moguća kada
su molekuli boje prema površini nanočestica orijentisani preko tiazolnog sumpora, koji
nosi parcijalno pozitivno naelektrisanje, što je u skladu sa aktivacionim parametrima
određenim iz kinetičkih podataka. J-agregacija je primećena po dodatku metalnih jona u
rastvor boje, a nakon dodatka nanočestica u rastvor boje i u prisustvu svih navedenih
jona, osim Al3+, takođe je došlo do formiranja J-agregata. Pritom, sa porastom veličine
jednovalentnih katjona dolazi do smanjenja vrednosti konstante brzine i brzog i sporijeg
procesa J-agregacije. Sa povišenjem temperature, u prisustvu Cs+, vrednosti konstanti
brzina za oba procesa rastu, pri čemu su izračunate niže vrednosti aktivacionih energija u
poređenju sa vrednostima dobijenim bez njihovog prisustva ukazale da je u ovom slučaju
smanjena energetska barijera i pospešena reakcija J-agregacije.
Ispitana su citotoksična svojstva još dve različite koloidne disperzije zlata, C15 i C47,
sintetizovane sa citratom kao redukcionim sredstvom, korišćenjem dva in vitro model
sistema humanih ćelija: limfocita i fibroblasta. Dobijeni rezultati su pokazali da u oba
slučaja postoji koncentraciona zavisnost za različite efekte, kao i zavisnost od veličine
čestica, ali je u slučaju limfocita dobijena veća osetljivost na nanočestice zlata. Tretiranje
kultura limfocita sa nanočesticama zlata je izazvalo citotoksične efekte koji su pokazani
značajnim uvećanjem učestalosti mikronukleusa ali zanemarljivo malim povećanjem
ćelijskog proli
Provider: - Institution: - Data provided by Europeana Collections- In the aim to investigate the new and more efficient adsorbents for nicotine
adsorption from aqueous solutions, nicotine carrier in ...electronic cigarettes
and transdermal systems for nicotine release, a) the adsorption isotherms of
nicotine from aqueous solution on zeolite USY, b) kinetics isothermal
adsorption curves of nicotine from aqueous solution on zeolite USY, c)
kinetics isothermal adsorption curves of nicotine from aqueous solution on
precipitated silicon dioxide, d) isothermal kinetic curves nicotine bonding
onto poly(acrylic acid) hydrogel (PAA), e) kinetics curves of the isothermal
desorption of nicotine adsorbed on silicon dioxide, f) kinetics curves of the
non-isothermal desorption of nicotine adsorbed on silicon dioxide and g)
isothermal kinetic curves nicotine release from poly(acrylic acid) hydrogel
are determined. The kinetic models and kinetic parameters for investigated
processes are determined. The same model was established for the desorption
of nicotine adsorbed on silicon dioxide under isothermal and non-isothermal
conditions. Complexity of kinetics of the investigated processes was
examined. Kinetics of the complex process can be described by established
kinetic models, because the activation energy distribution is narrow and most
likely energy is closed to the value of activation energy of chosen models.
The determined kinetic models for nicotine adsorption and absorption on the
investigated adsorbents and hydrogeland nicotine desorption and release from
investigated adsorbents and hydrogel are explained by different mechanisms.
The values of activation energy for adsorption are correlated with structural
parameters and the linear correlation between adsorption activation energy of
the model and average diameter of pores of investigated adsorbents are
determined. The results showed that the different structure porosity of the
examined adsorbents and hydrogels have influence on the kinetics and
mechanism of adsorption and desorption of nicotine. The formation of
activation complex under adsorption and desorption of nicotine can be
explained by applying Larsson model of selective transfer of energy.- U cilju pronalaženja novih i efikasnih adsorbenata za adsorpciju nikotina iz
vodenih rastvora, nosača nikotina u elektronskim cigaretama i sistema za
transdermalno oslobađanje nikotina, u radu su određene: a) izoterme
adsorpcije nikotina iz vodenog rastvora na hidrofobnom zeolitu USY, b)
kinetičke krive izotermne adsorpcije nikotina iz vodenog rastvora na zeolit
USY, v) kinetičke krive izotermne adsorpcije nikotina iz vodenog rastvora na
taložni silicijum dioksid, g) kinetičke krive izotermne apsorpcije nikotina u
hidrogel poliakrilne kiseline PAA, d) kinetičke krive izotermne desorpcije
nikotina adsorbovanog na taložni SiO2, đ) kinetičke krive neizotermne
desorpcije nikotina adsorbovanog na taložni SiO2 i e) kinetičke krive
izotermnog oslobađanja nikotina iz hidrogela. Utvrđeni su kinetički modeli i
određene su vrednosti kinetičkih parametara za ispitivane procese. Pokazano
je da se kinetika desorpcije nikotina sa SiO2 u izotermnim i neizotermnim
uslovima dešava po istom kinetičkom modelu. Ispitana je kinetička složenost
ispitivanih procesa. Kinetika složenih procesa može da se opiše utvrđenim
modelima, jer je raspodela energija aktivacije uska, a najverovatnija
energija bliska modelnoj vrednosti. Utvrđeni kinetički modeli za procese
adsorpcije i apsorpcije nikotina na ispitivanim adsorbentima i hidrogelu,
odnosno desorpcije i oslobađanja nikotina sa ispitivanih adsorbenata i
hidrogela su objašnjeni različitim mehanizmima. Utvrđeno je da vrednosti
energija aktivacije za adsorpciju zavise od strukturnih parametara
adsorbenata i da postoji linearna korelacija između modelne energije
aktivacije za adsorpciju i srednjeg dijametra pore ispitivanih adsorbenata.
Može se tvrditi da različita porozna struktura ispitivanih adsorbenata i
hidrogela ima uticaj na kinetiku i mehanizam adsorpcije i desorpcije
nikotina. Pokazano je da formiranje aktiviranog kompleksa pri adsorpciji i
desorpciji nikotina može da se objasni primenom generalizovanog Larsson- ovog
modela selektivnog prenosa energije.- All metadata published by Europeana are available free of restriction under the Creative Commons CC0 1.0 Universal Public Domain Dedication. However, Europeana requests that you actively acknowledge and give attribution to all metadata sources including Europeana
Ispitivan je adsorbens pripremljen iz katalizatora za katalitičko krekiranje u vrtložnom sloju (FCC) i diatomita, te njegova adsorpcija iona Cu2+, Zn2+ i Ni2+. Adsorbens je karakteriziran XRD, SEM i ...N2 adsorpcijsko-desorpcijskim tehnikama. Rezultati su pokazali da se specifična površina i volumen pora adsorbensa povećavaju s povećanjem količine potrošenog katalizatora FCC. Proučavani su čimbenici utjecaja na adsorpciju adsorbensa. Prikladni uvjeti adsorpcije bili su: pH vrijednost 5,0, omjer čvrste tvari i kapljevine 1 : 600 (g:ml), vrijeme adsorpcije 4 h i sobna temperatura. Adsorpcija metalnih iona varira s tipom metalnih kationa. Adsorpcijske izoterme pokazale su da je slijed učinkovitosti adsorpcije Cu2+ > Zn2+ > Ni2+. Količina metalnih iona Cu2+, Zn2+ i Ni2+ adsorbiranih na adsorbensu iznosila je 49,17 mg g–1, 46,83 mg g–1, odnosno 35,72 mg g–1. Podatci o adsorpciji iona Cu2+, Zn2+ i Ni2+ slijede model Freundlichove adsorpcijske izoterme.
Ovo djelo je dano na korištenje pod licencom Creative Commons Imenovanje 4.0 međunarodna .
Provider: - Institution: - Data provided by Europeana Collections- The goal of this work was to develop an adsorption based microelectronic sensor along with the technology for its production. The ...sensor is intended for environmental pollution monitoring and applications in the industrial processes. The sensor was fabricated by the equipment available at the IHTM CMTM, Belgrade, Serbia and tested on a set-up which allows for precise tuning of mercury vapor concentration in the sensor chamber. The sensor was tested for different concentrations of mercury vapor in the range from 4 to 200 μg/m3. Mercury vapor was mixed with pure nitrogen and by this mixing various concentrations were achieved. The operating current in all of the experiments was held at 10 mA. The sensor was operating in the constant current mode. The input voltage was (5 ± 0,1) V which corresponds to a Wheatstone bridge resistance of (500 ± 10) . Together with this, the sensor is tested on a concentration of 14 g/m3 which corresponds to the mercury vapor pressure on 20 0C. The complete cycle of the sensor measurement and restoration is presented. Within this thesis, a method for the sensor readout for maximum sensitivity is developed. The readout procedure for the maximum sensitivity lowers the detection threshold below the value of 0.18 μg/m3 which is five times lower than the previously reported result and enables utilisation of the sensor for detection of low pollution levels. The sensor is improved in the sense of a new readout procedure which enables continuous monitoring of the mercury vapor concentration. Previous attempts to solve this problem were based on the deployment of the diffusion filter which is used to form specific gradient of the mercury vapor concentration in front of the sensor surface. In this dissertation it is shown that knowing temporal value of the output voltage and derivative of the output voltage over time is sufficient for the continuous sensor readout. In this way the key problem for the practical application of the sensor is resolved. Milija Sarajlić Microelectronic sensor of elemental mercury Summary Sensor fabrication was improved by introduction of a new manufacturing procedure with a lower number of technology steps which makes fabrication simpler and reduces the cost of the sensor production. All details of the fabrication are thoroughly explained, so based on this guidance it is posssible to reproduce fabrication process by having the appropriate equipment. A survey of the methods and sensors for mercury vapor detection is given in this dissertation. A special attention is given to the sensors based on surface adsorption process. This is due to the fact that the sensor developed within the course of this work operates on the same principle. General data about physical and chemical properties of the mercury are given along with the influence of mercury as a pollutant to the human environment. A special attention is given to the legislative regulations considering working environment protection and human health. It is possible to simplify the fabrication of the sensor and to use to this purpose the equipment already available for the production of microelectronic components with smallest features of 20 μm. The sensor has high sensitivity so that it can register low level pollutions, much lower than the maximum exposure levels set by the legislations. With the new procedure of continuous monitoring proposed in this dissertation the sensor can be used for real-time detection of mercury vapor concentation in air.- Cilj ove disertacije je razvoj mikroelektronskog adsorpcionog senzora i osvajanje tehnologije njegove proizvodnje za potrebe praćenja aero zagañenja, zaštite životne sredine i primene u industrijskim procesima. Senzor je izrañen pomoću opreme za mikroelektroniku dostupnu na IHTM CMTM u Beogradu i testiran na aparaturi koja može veoma precizno da zadaje kocentraciju živine pare u komori senzora. Senzor je testiran na koncentracije žive u atmosferi čistog azota u rasponu od 4 do 200 μg/m3. Radna struja senzora u svim eksperimentima je držana na 10 mA pomoću strujnog izvora, tj. senzor je radio u modu konstantne struje. Ulazni napon je bio (5,0 ± 0,1) V što odgovara otporu Vitstonovog mosta senzora od (500 ± 10) . Senzor je takoñe testiran na koncentraciju od 14 g/m3 što odgovara naponu pare žive pri temperaturi od 20 0C. Kompletan ciklus merenja i odgrevanja senzora je prikazan sa objašnjenjem mogućnosti praćenja procesa odgrevanja preko izlaznog napona senzora. U disertaciji je dat metod očitavanja senzora za dobijanje maksimalne osetljivosti. U ovom postupku očitavanja senzora moguće je prag detekcije sniziti ispod 0,18 μg/m3 što je pet puta manje or ranije objavljenih vrednosti i omogućava upotrebu senzora za praćenje malih vrednosti zagañenja. U okviru ove disertacije senzor je unapreñen u smislu nove procedure očitavanja izlaznog signala koja omogućava kontinualno (u svakom trenutku vremena) praćenje koncentracije žive u gasnoj fazi. Prehodni pokušaji da se ostvari kontinualno očitavanje ovakvog senzora zasnivali su se na dodavanju difuzionog filtera i pravljenju gradijenta koncentracije ispred površine senzora. U ovoj disertaciji pokazano je da je poznavanje trenutne vrednosti izlaznog napona i priraštaja izlaznog napona u vremenu dovoljno za kontinualno očitavanje senzora. Na ovakav način rešen je ključni problem za praktičnu primenu senzora. Tehnološki detalji izrade senzora su unapreñeni uvoñenjem novog postupka izrade sa manjim brojem koraka što pojednostavljuje i snižava cenu proizvodnje. Svi detalji izrade su objašnjeni i na osnovu ovih objašnjenja Milija Sarajlić Mikroelektronski senzor elementarne žive Rezime moguće je u potpunosti reprodukovati proces izrade senzora uz posedovanje odgovarajuće opreme. Disertacija daje pregled mernih metoda i senzora do sada poznatih za merenje koncentracije živine pare u vazduhu. Poseban akcenat je stavljen na senzore koji funkcionišu po principu površinske adsorpcije. Ovo iz razloga što senzor razvijen u okviru teze funkcioniše po istom principu. Opšti podaci o fizičko-hemijskim osobinama žive su dati a takoñe i uticaj žive kao zagañivača na ljudsku okolinu. Poseban osvrt dat je na zakonsku regulativu o zaštiti ljudi na radu i u svakodnevnim uslovima. Moguće je pojednostaviti izradu senzora i proizvesti ga pomoću opreme koja je već dostupna za izradu mikroelektronskih komponeneti sa najsitnijim detaljima od 20 μm. Senzor ima osetljivost dovoljno veliku da može da registruje mala zagañenja životne okoline, daleko ispod propisanih zakonskih maksimuma. Takoñe, sa novom procedurom kontinualnog očitavanja senzor se može iskoristiti za praćenje trenutnih promena koncentracije živine pare u atmosferi.- All metadata published by Europeana are available free of restriction under the Creative Commons CC0 1.0 Universal Public Domain Dedication. However, Europeana requests that you actively acknowledge and give attribution to all metadata sources including Europeana
Provider: - Institution: - Data provided by Europeana Collections- Due to the fact that surface characteristics of carbon material depend of carbon precursor nature and manufacturing parameters, the ...main objective of this work was to find appropriate carbonization and activation parameters in order to obtain activated hemp fibers (ACh) and carbon monolith (CM) with good adsorption properties toward pesticides. Chemical modification of short hemp fibers prior to carbonization was used to examine the influence of carbon precursor chemical structure and morphology on carbonized material characteristics. The factor of the influence on the final porous texture and adsorptive properties of activated carbon materials by production conditions are as follows: carbonization temperature, activating agent/carbon material ratio and activation temperature. Optimal production conditions were selected based on the adsorption properties of carbonized materials toward pesticides. Activated hemp fibers and carbon monolith surface were characterized by specific surface area and porosity, obtained from adsorption and desorption isotherms of N2 and by the amount and nature of surface oxygen groups, obtained by temperature-programmed desorption (TPD). As a specific test for surface activity, adsorption of silver was used. Obtained carbon materials impregnated with silver were also used for water disinfection. The possibility of using obtained materials in water purification was tested through adsorption of heavy metals and pesticides. Adsorption of heavy metal ions was tested through adsorption isotherms and kinetics. The experimental data obtain in this way was used for development of the mathematical model that would describe both the phenomenon of metal ions transport through the porous matrices, and the structure of carbonized hemp fibers. For the pesticides adsorption study, pesticides with different chemical structure were chosen: acetamiprid, dimethoate, nicosulfuron, carbofuran and atrazine. Decrease of pesticide concentration, as a consequence of the adsorption, was determined by liquid chromatography–tandem mass spectrometry technique. The possibility of using carbonized and activated hemp fibers as a sorbent in the solid-phase extraction (SPE) for pesticide analysis in water samples were also tested. Abstract The removal of lignin by chemical modification of carbon precursor brings the increase in the amount of surface oxygen groups, while polymorphic transformation of Cell I to Cell II increases specific surface area. Scanning electron microscopy (SEM) showed that the main feature of the carbonized samples are partial or complete fibrillation, caused by alteration of carbon precursor chemical structure. By varing the parameters of carbonisation and activation, different ACh and CM samples were obtained. Based on the adsorption capacities of ACh and CM samples toward pesticides, the optimal production parameters were chosen: carbonization temperature of 1000ºC, activated agent/carbon material ratio of 2/1 and activation temperature of 900ºC. It was shown that by following optimal production parameters microporous samples with high specific surface area (SBET, = 2192 m2/g) and amount of surface oxygen groups were obtained. Surface oxygen groups have dominant influence on silver deposition on the carbon material surface. Increased amount of CO yielding groups leads to the increased amount of Ag deposit and decreases its crystallite sizes. Activated hemp fibers and carbon monolith impregnated with silver are suitable for water disinfection due to the strong antimicrobial activity against Escherichia coli, Staphylococcus aureus and Candida albicans. Carbonized hemp fibers show good adsorption properties toward heavy metal ions, which is mostly influenced by specific surface area. A good agreement between model prediction and the experimental data indicates that the proposed mathematical model can be used for optimization of heavy metal ions adsorption process by correlating the model parameters to the carbonized hemp fibers performances. All tested samples have good adsorption properties toward pesticides. The nature and the amount of surface oxygen groups show dominant effect on pesticide adsorption, while specific surface area is not the crucial factor. Due to the good adsorption properties toward heavy metals and pesticides, along with the strong antimicrobial effect, examined materials could be successfully used as filter materials in water purification. Also, results obtained from SPE experiments indicate that the activated hemp fibers could be successfully applied as a solid-phase sorbent for the pesticides analysis in water samples. For same pesticides, recoveries obtained by these cartridges were even higher than recoveries obtained by commercial cartridges.- Cilj ovog rada je razvoj metode dobijanja i funkcionalizacije površine nanostrukturisanih ugljeničnih materijala različitih morfologija u cilju postizanja maksimalne adsorpcije pesticida na tako dobijenim materijalima. Hemijska modifikacija kratkih vlakana konoplje pre karbonizacije, korišćena je u cilju ispitivanja uticaja hemijske strukture i morfologije ugljeničnog prekursora na svojstva karbonizovanog materijala. U cilju ispitivanja uticaja parametara dobijanja na površinske karakteristike rezultujućih ugljeničnih materijala, variranjem temperature karbonizacije, temperature aktivacije i odnosa količina aktivirajućeg agensa i karbonizovanog materijala, dobijeni su uzorci ugljeničnih materijala različitih površinskih karakteristika, a optimalni parametri dobijanja izabrani su na osnovu efikasnosti uklanjanja pesticida iz vodenih rastvora. Aktivirana vlakna konoplje i karbon monolit okarakterisani su sa aspekta specifične površine i poroznosti, određenih na osnovu adsorpcionih i desorpcionih izotermi azota, i količine površinskih grupa, dobijene metodom temperaturnoprogramirane desorpcije. Kao specifičan test za ispitivanje površinske aktivnosti dobijenih ugljeničnih materijala, korišćena je adsorpcija srebra na njihovoj površini, a potom je ispitana i mogućnost dezinfekcije vode ugljeničnim materijalima impregnisanim srebrom. Mogućnost korišćenja dobijenih ugljeničnih materijala u prečišćavanju vode ispitana je i sa aspekta adsorpcije teških metala i pesticida. Adsorpcija teških metala okarakterisana je adsorpcionim izotermama i adsorpcionom kinetikom. Dobijeni eksperimentalni podaci iskorišćeni su za matematičko modelovanje samog procesa transporta jona kroz poroznu matricu, kao i za karakterizaciju površinske strukture karbonizovanih vlakana konoplje. Za ispitivanje adsorpcije pesticida, korišćena je smeša rastvora pet pesticida različitih hemijskih struktura: acetamiprida, dimetoata, nikosulfurona, karbofurana i atrazina. Koncentracija pesticida u rastvoru određivana je metodom tečne hromatografije u kombinaciji sa tandem masenom spektrometrijom. Takođe, ispitana je i mogućnost korišćenja karbonizovanih i aktiviranih vlakana Rezime konoplje kao sorbenata u metodi ekstrakcije na čvrstoj fazi, pri analizi pesticida iz vodenih rastvora. Pokazano je da hemijska struktura ugljeničnog prekursora ima višestruki uticaj na karakteristike karbonizovanog materijala. Značajnije uklanjanje lignina iz strukture prekursora utiče na povećanje količine kiseoničnih površinskih grupa, dok polimorfna transformacija celuloze iz Cell I u Cell II izaziva povećanje specifične površine karbonizovanog materijala. Promene hemijskog sastava prekursora indirektno utiču i na morfologiju karbonizovanih vlakana konoplje, što je detektovano skenirajućom elektronskom mikroskopijom (SEM). Variranjem parametara karbonizacije i aktivacije dobijeni su različiti uzorci aktiviranih vlakana konoplje i karbon monolita. Optimalni parametri proizvodnje odabrani su na osnovu kapaciteta materijala za adsorpciju pesticida: temperatura karbonizacije od 1000ºC, odnos aktivacioni agens : karbonizovani materijal – 2:1 i temperatura aktivacije od 900ºC. Na ovaj način dobijeni su mikroporozni materijali visokih vrednosti specifične površine (SBET, = 2192 m2/g) i količine kiseoničnih površinskih grupa. Pokazano je da kiseonične grupe imaju dominantan uticaj na adsorpciju srebra, i da se povećanjem količine kiseoničnih grupa koje termalnom dekompozicijom otpuštaju CO može povećati količina i smanjiti veličina kristalita depozita Ag. Aktivirana vlakna konoplje i karbon monolit impregnisani srebrom pokazuju jako antimikrobno dejstvo na smešu Escherichia coli, Staphylococcus aureus i Candida albicans. Karbonizovana vlakna konoplje pokazuju dobre karakteristike u adsorpciji jona teških matala, pri čemu je efikasnost sorpcije uslovljena veličinom specifične površine. Matematički model razvijen u cilju opisivanja samog procesa transporta jona teških metala, kao i strukture adsorbenta pokazuje jako dobra slaganja između eksperimentalnih podataka i predikcije modela, pa se na zadovoljavajući način može koristiti za modelovanje procesa adsorpcije teških metala na karbonizovanim vlaknima konoplje. Svi ispitivani uzorci pokazuju visoku efikasnost adsorpcije pesticida, pri čemu vrsta i količina površinskih grupa imaju dominantan uticaj na adsorpciju pesticida, dok specifična površina nema presudnog uticaja u ovom procesu. Visoka efikasnost u uklanjanju pesticida i teških metala, kao i mogućnost dezinfekcije vode, omogućavaju uspešno korišćenje ovih materijala u izradi filtera za prešišćavanje vode. Rezime Rezultati dobijeni u SPE eksperimentu pokazuju da se aktivirana vlakna konoplje mogu koristiti kao sorbent za predkoncentrisanje pesticida, što ih čini adekvatnom zamenom za skupe komercijalne kertridže.- All metadata published by Europeana are available free of restriction under the Creative Commons CC0 1.0 Universal Public Domain Dedication. However, Europeana requests that you actively acknowledge and give attribution to all metadata sources including Europeana
Hidroksiapatit (HAp) je glavna anorganska komponenta u kostima i zubima, a riječ je o kalcijevu fosfatu. Životinjske kosti i ljuske jaja su bogati izvor biološkog otpada, a njihova struktura bogata ...kalcijem čini ih optimalnim prekursorima za bioaktivnu sintezu HAp kroz biomimetičku mineralizaciju. Problematika ispusta industrijskih otpadnih voda je globalno alarmantan problem s obzirom na obimne industrijske procese, čije dugoročne negativne posljedice na ljudsko zdravlje i okoliš su neminovne. Adsorpcija je najrašireniji separacijski proces za uklanjanje onečišćujućih tvari iz otpadnih voda. Čestice HAp-a mogu se koristiti kao bioadsorbensi u procesu pročišćavanja otpadnih voda zbog svoje bioaktivne prirode. Korištenje čestica HAp dobivenih iz biootpada dodatni je korak prema održivom razvoju i kružnom gospodarstvu jer promiče ponovnu upotrebu i recikliranje biološkog otpada. Kroz ovaj rad dan je pregled radova objavljenih 2023. na temu primjene čestica HAp-a dobivenih iz biološkog otpada u pročišćavanju otpadnih voda.
Nanomembrana od poliakrilonitrila pripremljena je metodom elektropredenja. Nakon toplinske obrade i alkalne hidrolize, na membranu, koja je slabi ionski izmjenjivač, vezan je hitozan, a zatim je ...membrana kovalentno imobilizirana bojom Cibacron Blue F3GA. Ispitani su sljedeći parametri: promjer vlakana, propusnost i veličina pora membrane te gustoća imobilizirane boje. Osim toga, u šaržnom je postupku ispitana sposobnost membrane da veže lizozim promjenom različitih parametara, kao što su: pH-vrijednost, masa hitozana po volumenu otopine, koncentracija boje, snaga ionske veze i temperatura. Rezultati ispitivanja primijenjeni su za pročišćavanje lizozima iz bjelanjka kokošjeg jajeta pomoću membranske kromatografije. Dobiveni podaci pokazuju da je u jednom stupnju procesa učinkovitost vezivanja lizozima bila 90 %, iskoristivost membrane 87 %, a lizozim je pročišćen 47 puta. Sposobnost vezivanja ostala je nepromijenjena tijekom pet ciklusa ponavljanja postupaka adsorpcije i desorpcije. Rad je pokazao da nanomembrana koja sadržava ligande što vežu boju pruža velike mogućnosti pročišćavanja lizozima izravno iz sirovine.
PDF
