velikost textu

Coagulation of organic matter produced by phytoplankton

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Coagulation of organic matter produced by phytoplankton
Název v češtině:
Koagulace organických látek produkovaných fytoplanktonem
Typ:
Rigorózní práce
Autor:
Mgr. Jana Šafaříková
Id práce:
215659
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Ústav pro životní prostředí (31-550)
Program studia:
Ekologie a ochrana prostředí (N1601)
Obor studia:
Ochrana životního prostředí (NOZP)
Přidělovaný titul:
RNDr.
Datum obhajoby:
25. 7. 2019
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Klíčová slova:
AOM (Algal organic matter); úprava pitné vody; destabilizace; agregace; Microcystis aeruginosa
Klíčová slova v angličtině:
Algal organic matter; water treatment; destabilization; aggregation; Microcystis aeruginosa
Abstrakt:
ABSTRAKT Překládaná disertační práce se zabývá odstranitelností organických látek produkovaných řasami a sinicemi (AOM - algal organic matter) koagulací při úpravě vody a také vlivem AOM na koagulaci dalších látek přítomných v surové vodě. Zvláštní důraz je kladen na popis mechanismů koagulace. Účinnost odstranění AOM koagulací byla posuzována za pomoci koagulačních testů prováděných s optimalizovanými dávkami koagulačních činidel (síranu hlinitého nebo železitého) při různých hodnotách pH. V experimentech byly použity peptidy a proteiny obsažené v buněčném materiálu sinice Microcystis aeruginosa, o kterých bylo již dříve zjištěno, že narušují koagulační proces. Za účelem posouzení vlivu AOM na koagulaci zakalených vod byly dále provedeny koagulační testy s peptidy a proteiny společně s kaolinovými částicemi, reprezentujícími jílové částice v zakalených vodách, jak s koagulačními činidly, tak bez nich. Aby bylo možné popsat koagulační mechanismy, AOM byly charakterizovány z hlediska náboje, funkčních skupin, molekulových vah a schopnosti tvořit rozpuštěné komplexy s koagulačními činidly. Výsledky experimentů ukázaly, že odstranitelnost peptidů a proteinů je značně závislá na hodnotě pH a vlastnostech koagulujících částic či molekul. Nejvyšší míry odstranění bylo dosaženo při takových hodnotách pH, při kterých koagulační činidla tvoří kladně nabité hydroxokomplexy interagující se záporně nabitými funkčními skupinami peptidů a proteinů (pH 5 - 6,5 pro hlinitý a 4 - 6 pro železitý koagulant). Obdobných výsledků bylo dosaženo i v případě experimentů s peptidy a proteiny a kaolinovými částicemi, v průběhu kterých amfoterní peptidy a proteiny interagovaly jak s kaolinem tak s hydroxopolymery koagulačních činidel a přispívaly tak ke koagulaci kaolinových částic. Bylo zjištěno, že peptidy a proteiny negativně ovlivňují koagulaci tvorbou komplexů s koagulačními činidly, nicméně pouze v úzkém rozsahu pH (okolo 6,8 v případě Al a 6 v případě Fe). Dále bylo prokázáno, že vysokomolekulární proteiny (s molekulovou hmotností nad 10 kDa) jsou snadno odstranitelné koagulací, zatímco nízkomolekulární peptidy je možné odstranit adsorpcí na aktivním uhlí. Lze tedy říci, že koagulace je za vhodně nastavených reakčních podmínek účinným nástrojem pro odstraňování vysokomolekulárních AOM a může být vhodným krokem před použitím technologií odstraňujících nízkomolekulární organické látky.
Abstract v angličtině:
ABSTRACT This dissertation thesis focuses on the removability of algal organic matter (AOM) by coagulation during water treatment and also on the influence of AOM on the coagulation of other substances present in source water. Special emphasis is put on the description of coagulation mechanisms. The effectiveness of AOM removal by coagulation was investigated by coagulation tests performed with optimized doses of coagulants (aluminium or ferric sulphate) under different pH values. Peptides and proteins contained in cellular organic matter of cyanobacterium Microcystis aeruginosa were used in the experiments since they have been previously reported to disturb the coagulation process. Moreover, peptides and proteins underwent coagulation experiments together with kaolin particles, representing clay particles in turbid waters, in both the presence and absence of coagulants to investigate the effect of AOM on the coagulation of turbid waters. To enable the description of coagulation mechanisms, AOM were characterised in terms of charge, functional groups, molecular weight and ability to form dissolved complexes with coagulant metals. The experimental results demonstrated that the removability of peptides and proteins is greatly dependent on pH value and on the properties of the involved particles or molecules. The highest removal rates were achieved at such pH values, at which coagulants form positively charged hydroxopolymers that interact with negatively charged functional groups of peptides and proteins (pH 5 - 6.5 for aluminium and 4 - 6 for ferric coagulant). Similar results were achieved in the case of experiments with peptides and proteins and kaolin particles, during which amphoteric peptides and proteins interacted with both kaolin and coagulant hydroxopolymers, and peptides and proteins were shown to contribute to the coagulation of kaolin particles. The negative impact of peptides and proteins on the coagulation by formation of complexes with coagulants was observed, though at a narrow pH range (about 6.8 for Al and 6 for Fe). Furthermore, it was shown that high-molecular weight (MW) proteins (MW > 10 kDa) are easily removable by coagulation, whereas adsorption onto activated carbon is appropriate for the removal of low-MW peptides. To conclude, coagulation was shown to be effective in removing high-MW AOM under optimised reaction conditions, and to be a useful pre-treatment step before technologies that are able to remove low-MW organic compounds.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Jana Šafaříková 7.09 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Jana Šafaříková 92 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Jana Šafaříková 79 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby prof. Mgr. Ing. Jan Frouz, CSc. 151 kB