Repository of Faculty of Chemical Engineering and Technology University of Zagreb
Not a member yet
2768 research outputs found
Sort by
Application of machine learning in chemical engineering
No full textStrojno učenje je jedan od najnovijih i trenutno najpopularnijih dijelova računalne znanosti - primjena algoritama koji stvaraju neki smisao od skupa podataka. Kreće se od vektora, a glavni već razvijeni algoritmi su regresija i klasifikacija. Od složenijih algoritama najpopularnije su neuralne mreže koje, kao što im i ime kaže, podsjećaju na rad ljudskog mozga te se sastoje od neurona i čvorova. Strojno učenje, uključujući i neuralne mreže, ima široku primjenu i postaje svakodnevnica uporabe, a da se to ni ne primjećuje. Strojno učenje se može primjenjivati i u kemijskom inženjerstvu, a posebno je popularno razvijanje metoda za predviđanje molekularnih svojstava. Postoje razne metode i modeli, a jedna od metoda je i Uni-Mol metoda koja uzima u obzir 3D konfiguraciju molekula. Metoda se bazira na transformeru, vrsti dubokog učenja koje radi slično kao i neuralne mreže uz određena poboljšanja. U ovome radu bit će objašnjeni spomenuti pojmovi i ključne riječi te algoritmi i metode, a cilj rada je uvidjeti veliki potencijal koje strojno učenje ima u konkretno kemijskom inženjerstvu, ali i općenito u ostalim industrijama.Machine learning is one of the newest and currently most popular parts of computer science - the application of algorithms that make some sense out of a set of data. It starts from vectors, and the main already developed algorithms are regression and classification. Among the more complex algorithms, the most popular are neural networks, which, as their name suggests, resemble the work of the human brain and consist of neurons and nodes. Machine learning, including neural networks, have a wide application and becoming common place without anyone realizing it. Machine learning can also be applied in chemical engineering, and the development of methods for predicting molecular properties is particularly popular. There are various methods and models, and one of the methods is the Uni-Mol method, which takes into account the 3D configuration of molecules. The method is based on a transformer, a type of deep learning that works similarly to neural networks with some improvements. In this paper, the mentioned terms and keywords as well as algorithms and methods will be explained, and the aim of the paper is to comprehend the great potential that machine learning has in chemical engineering in particular, but also in other industries in general
State-of-the art in passivation processes for stainless steels
No full textKorozija predstavlja kemijski proces koji dovodi do oštećenja i degradacije metala. Brzina i vrsta korozije variraju ovisno o vrsti metala, upotrijebljenim materijalima te primijenjenim mjerama zaštite. Jedan od materijala koji je s početkom 20. stoljeća privukao veliku pozornost zbog svoje iznimne otpornosti prema koroziji jest nehrđajući čelik. Ova otpornost proizlazi iz korozijske otpornosti zaštitnog oksidnog sloja na površini koja se može dodatno unaprijediti različitim metodama. Metode pasivacije nehrđajućeg čelika zaslužuju posebnu pažnju zbog svoje široke primjene u raznim industrijama. U ovom radu istražene su nove obećavajuće metode pasivacije nehrđajućeg čelika, kao što su SMAT (Surface Mechanical Attrition Treatment) i PISG (Plasma Immersion Ion Implantation and Deposition). Ovim metodama postiže se visoka otpornost nehrđajućeg čelika na koroziju putem obrade površine. Također, u radu je razmotreno elektropoliranje, jer omogućuje stvaranje glatke i sjajne površine koja također pridonosi otpornosti na koroziju. Važno je napomenuti da se pasivacija nehrđajućeg čelika danas najčešće provodi upotrebom dušične kiseline. Međutim, ovaj proces smatra se štetnim za okoliš, pa je u radu napravljena usporedba alternativnog ekološki prihvatljivijeg procesa pasivacije limunskom kiselinom i procesa provedenog s pomoću dušične kiseline. Ovaj rad pruža uvid u nove tehnike pasivacije nehrđajućeg čelika, istražuje njihove prednosti i potencijal za smanjenje negativnog utjecaja na okoliš.Corrosion is a chemical process that leads to damage and degradation of metal. The rate and type of corrosion vary depending on the type of metal, the materials used and the protection measures applied. One of the materials that attracted a lot of attention at the beginning of the 20th century due to its exceptional resistance to corrosion is stainless steel. This resistance results from the corrosion resistance of the protective oxide layer on the surface, which can be further improved by various methods. Stainless steel passivation methods deserve special attention due to their wide application in various industries. In this paper, new promising methods of stainless steel passivation, such as SMAT (Surface Mechanical Attrition Treatment) and PISG (Plasma Immersion Ion Implantation and Deposition) are investigated. These methods achieve a high resistance of stainless steel to corrosion through surface treatment. Also, electropolishing is considered in the work, because it enables the creation of a smooth and shiny surface, which also contributes to corrosion resistance. It is important to note that the passivation of stainless steel today is most often carried out using nitric acid. However, this process is considered important for the environment, and a comparison of an alternative, more ecologically acceptable passivation process with citric acid and a process carried out using nitric acid was hereby made. This works provides an insight into new stainless steel passivation techniques, explores their advantages and potential for reducing the negative impact on the environment
Plan upravljanja istraživačkim podacima za projekt "Razvoj polimera s otiskom molekula za primjenu u analizi farmaceutika i tijekom naprednih postupaka obrade voda" (HRZZ-IP-2022-10-4400)
No full textFarmaceutici se kontinuirano unose u okoliš a njihova potrošnja bilježi uzlaznu putanju zbog pojave novih bolesti, ali i broja oboljenja. Svi oni prije ili poslije završe u vodama tako da kontinuirano treba raditi na poboljšanju postojećih te razvoju novih analitičkih protokola za njihovo određivanje. Zbog velikog broja različitih komponenti koji se mogu naći u realnim uzorcima posebice u situacijama kada u uzorku imamo spojeve različite polarnosti sam postupak pripreme uzorka za analizu primjenom komercijalnih sorbensa postaje nedostatan. S druge strane problem se javlja i tijekom različitih postupaka obrade vode jer je velika većina organskih zagađivala pa tako i farmaceutika postojana u okolišu i teško razgradljiva.
Projekt MIPdePharma će se baviti pripremom polimernih sorbensa s otiskom ciljane molekule farmaceutika na više različitih načina u ispitivanom području primjene (priprava uzorka, sorpcija i fotokataliza), a sve s ciljem rješavanja prethodno navedenih problema. To će se postići provedbom velikog broja eksperimenata, pregledom literature te na osnovu fizikalno-kemijskih karakteristika ciljane molekule kroz sinergiju između iskusnih istraživača iz područja analitičke kemije, znanosti o okolišu, kemije materijala i računalne kemije. Primjena računalne kemije, uključivat će predviđanje najpovoljnije strukture istraživanih sustava koji bi trebali utjecati na smjer daljnjih eksperimenata, a koji će značajno skratiti postupak njihove pripreme te smanjiti primjenu velike količine standardne tvari ciljane molekule farmaceutika potrebnog za molekularno utiskivanje. Na kraju će se za sve pripremljene sorbense ispitati ostvarena učinkovitost. Kod postupka pripreme uzorka ona će se usporediti s učinkovitošću na komercijalno dostupnim sorbensima, dok će se u slučaju razvoja inovativnih tehnologija obrade otpadnih voda utvrditi i energetska učinkovitost svakog pojedinačnog procesa
Procesos de oxidación avanzada en UV-LED para la eliminación eficiente de microcontaminates orgánicos del agua
No full textThe recent developments of ultraviolet light-emitting diodes (UV-LEDs) open up new horizons for advanced oxidation processes (AOPs) for water treatment such as photocatalysis. In this work, the performance of UV-LED-based AOPs for the removal of organic micropollutants (OMPs) in water was investigated in a multitude of scenarios. Initially, the light profiles of a labscale photoreactor were simulated using different UV-LED arrays to investigate light intensity and homogeneity. A design of experiments (DoE) was made to access which variables have more significance for the apparent kinetic rate (kapp) and electrical energy per order consumption (EEO) of the antibiotic ciprofloxacin, and the optimal photoreactor design was defined. The simultaneous and individual degradation of 5 OMPs (all in the EU Watch List of Contaminants of Emerging Concern of 2020) was studied in sub sequential DoEs investigating the significance of numerous parameters (concerning both the photoreactor design and matrix composition) on relevant process outputs. The influence of simultaneous wavelength use on EEO values was investigated. Finally, a transformation product (TP) analysis was carried out to identify which molecules are generated for different scenarios, and their possible correlation with toxicity levels. Results show that a higher light homogeneity inside a cylindrical photoreactor is not necessarily achieved with more LEDs around it. The DoEs gave accurate models to predict outputs. LEDs’ controlled periodic illumination was able to increase kapp values for photocatalytic experiments, but this was not followed by a benefit in EEO. Disparate responses of different OMPs to each situation suggest that the optimized treatment of choice will depend on matrix composition, target pollutant reactivity and required standards of the final effluent. The use of UV-C for photocatalysis is not recommended due to screening effects. The EEO values of photocatalysis remain unfeasible for practical purposes. The use of simultaneous wavelength did not lead to a decrease on EEO values. Nevertheless, improvements can be foreseen due to the unique features of UV-LEDs and their exponential performance enhancements in the last few years, which should have a direct impact on process costs. Transformation products for different reaction scenarios were identified, but their correlations with toxicity remain unclear due to possible synergistic effects and undetected TPs.Klimatske promjene uzrokuju stres na izvorima čiste vode. Sve veći zahtjevi našeg društva u pogledu standarda kvalitete voda potiču razvoj održivih tehnologija za pročišćavanje voda koje će omogućiti razgradnju novih zagađivala (engl. contaminants of emerging concern, CEC), kao što su organska mikrozagađivala (engl. organic micropollutants, OMP). Iako se ovi spojevi nalaze u malim koncentracijama u vodnom okolišu, postoji mogućnost njihove bioakumulacije u okolišu. Akutna i kronična izloženost OMP-ima može uzrokovati štetne, a opet nepredvidive učinke na zdravlje ljudi i drugih živih organizama. Konvencionalni postupci obrade voda nisu u mogućnosti ukloniti te tvari na zadovoljavajući način, budući da su mnoge od njih antropogenog podrijetla (npr. farmaceutski proizvodi i pesticidi) sa sporim putevima biološke razgradnje. Napredni oksidacijski procesi (engl. advanced oxidation process, AOP) moguće su rješenje ovog problema, s obzirom da se tijekom tih procesa generiraju visoko reaktivni radikali, poput hidroksilnih radikala, sposobnih razgraditi OMP-e. AOP-i često zahtijevaju znatnu količinu električne energije ili dodatnih kemikalija. Zbog toga većina njih još uvijek nije praktično primjenjiva. Među AOP-ima, fotokataliza uz TiO2 kao fotokatalizator, privlači veliku znanstvenu pozornost u posljednjih nekoliko desetljeća jer može generirati reaktivne radikale djelovanjem Sunčevog zračenja. Time se omogućava učinkovita obrada vode potaknuta obnovljivom energijom. Ipak, fotokataliza se još uvijek svrstava među energetski najzahtjevnije AOP-e zbog svoje niske fotonske učinkovitosti. Brzi razvoj svjetlećih dioda koje emitiraju ultraljubičasto zračenje (engl. ultraviolet lightemitting diode, UV-LED) stvorio je nove mogućnosti za AOP-e koji se temelje na djelovanju zračenja, kao što je fotokataliza. Jedinstvene značajke UV-LED-a kao što su kontrolirano periodično osvjetljenje (engl. controlled periodic illumination, CPI), karakter točkastog izvora i veliki izbor valnih duljina omogućuju znatno fleksibilniji dizajn reaktora u usporedbi s tradicionalnim UV živinim svjetiljkama. U ovoj je disertaciji istražena izvedba UV-LED AOP-a za uklanjanje OMP-a u vodi u nekoliko različitih scenarija. U prvom koraku dizajn fotoreaktora planiran je primjenom softvera koji omogućava simulaciju optičkih profila i raspodjelu svjetlosti unutar cilindričnog laboratorijskog reaktora (150 mL). Simulirani su intenzitet i homogenost svjetla za različite položaje i brojeve UV-LED traka postavljenih oko reaktora. Također je istražen učinak udaljenosti između LED dioda i stijenki reaktora na profil zračenja. Rezultati su pokazali da, iako se veći svjetlosni fluks i intenzitet zračenja postižu u slučaju kada više LED-dioda okružuje reaktor, homogenija raspodjela svjetlosti nije nužno postignuta s više LED-dioda. Na temelju simulacije korištena su dva identična fotoreaktora izrađena od kvarca. U jednom je na njegove unutarnje stijenke sol-gel postupkom nanesen nanofilm TiO2 za fotokatalitičke eksperimente, dok je drugi reaktor korišten za eksperimente fotolize. Pripremljen je dizajn eksperimenata (DoE) (categorical full factorial design) kako bi se istražio utjecaj 4 varijable na prividnu konstantu brzine reakcije (kapp) i potrošnju električne energije (EEO). Eksperimenti su provedeni s antibiotikom ciprofloksacinom. Promatrane varijable bile su: broj LED-dioda oko reaktora, njihova udaljenost od stijenke reaktora, korištenje CPI i prisutnost TiO2 nanofilma. Temeljem eksperimentalnih rezultata određen je točan model predviđanja utjecaja promatranih varijabli na konstantu brzine reakcije. Rezultati su pokazali da, iako je korištenje većeg broja LED-dioda i primjena CPI povećalo kapp vrijednosti, nije postignut statistički značajan utjecaj na smanjenje vrijednosti EEO. Jedino je prisutnost fotokatalizatora i kraće udaljenosti između LED-dioda i stijenke reaktora utjecalo na smanjenje EEO-vrijednosti. Potvrđeno je da je CPI učinkovito samo u prisutnosti fotokatalizatora, dok ne utječe na razgradnji tijekom fotolize. Odabran je optimalan dizajn s 3 LED-trake oko reaktora udaljene 10 mm od stijenke s obzirom na postignute visoke kapp i niske EEO-vrijednosti. Ovaj dizajn reaktora odgovara simulaciji kojom je postignuta najhomogenija raspodjela svjetlosti unutar reaktora. Koristeći optimalni dizajn reaktora, istražena je razgradnja 5 OMP-a (ciprofloksacin, trimetoprim, sulfametoksazol, venlafaksin i o-desmetilvenlafaksin - svi se nalaze na trenutno vežećem popisu za praćenje), pojedinačno i istovremeno, pri različitim eksperimentalnim uvjetima. S obzirom na različita fizikalno-kemijska svojstva ispitivanih spojeva, postignuti su različiti stupnjevi razgradnje za različite spojeve i različite eksperimentalne uvjete. Dodatak vodikovog peroksida ubrzao je razgradnju pri svim uvjetima, što je i očekivano s obzirom da doprinosi stvaranju više reaktivnih vrsta. Drugi DoE (full-factorial categorical design) napravljen je s ciljem proučavanja utjecaja odabranih varijabli na kapp-vrijednosti za svaki od 5 ispitivanih OMP-a, smanjenje ukupnog organskog ugljika (TOC) i toksičnosti (određena praćenjem inhibicije bioluminiscencije Vibrio fischeri). Odabrane varijable bile su: prisutnost fotokatalizatora, valna duljina svjetlosti, CPI i matrica uzorka vode. Više kapp-vrijednosti dobivene su za UV-A fotokatalizu ili UV-C fotolizu, ovisno o spoju. Iako se kraćim valnim duljinama poput UV-C postiže bolja fotolitička razgradnja, tijekom fotokatalitičke razgradnje fotokatalizator apsorbira to zračenje prije nego dođe do zagađivala stvarajući učinak zasjenjenja (screening). Za neke od proučavanih OMP-ova, ubrzanje razgradnje uslijed djelovanja reaktivnih vrsta generiranih na fotokatalizatoru nije kompenziralo učinak zasjenjenja (screening) te su postignute niže kapp-vrijednosti. Kada je vodovodna voda korištena kao matrica, smanjenje TOC-a je značajno opalo, čime se naglašava važnost predobrade prije AOP-a. Općenito, glavni čimbenik za smanjenje toksičnosti otpadnih voda je uporaba UV-C zračenja u odnosu na UV-A. Veća inhibicija luminiscencije uočena je za UV-A fotokatalizu zbog stvaranja toksičnih produkta razgradnje. Također, određeni su matematički modeli za predviđanje pojedinačnih i kombiniranih utjecaja ispitivanih varijabli na smanjenje TOC-a i toksičnosti. Nadalje, analiziran je utjecaj početne pH-vrijednosti na istovremenu razgradnju 5 OMP-a UV-A fotokatalizom. Općenito, više pH-vrijednosti pogoduju stvaranju reaktivnih vrsta i ubrzavaju razgradnju. Ipak, ionsko stanje svakog ciljanog OMP-a, njegova reaktivnost s generiranim reaktivnim vrstama i afinitet prema TiO2 također utječu na proces razgradnje. Provedena su ispitivanja koja su uključila tvari koje inhibiraju reaktivne vrste (scavengers) kako bi se utvrdili putevi fotokatalitičke razgradnje za svaki od ispitivanih OMP-ova. Treći DoE (response-surface Box-Behnken design) napravljen je kako bi se provjerio utjecaj tvari uobičajeno prisutnih u realnim uzorcima voda (bikarbonati, nitrati i huminske kiseline) na kapp-vrijednost 5 ispitivanih OMP-a UV-A fotokatalizom. I ovdje je uočen različit utjecaj na razgradnju različitih spojeva zbog višestrukih kemijskih interakcija u sustavu. Štoviše, proučavane varijable mogu doprinijeti ili spriječiti razgradnju, ovisno o ciljanom OMP i drugim eksperimentalnim uvjetima. Istražena je istodobna primjena dviju valnih duljina (UV-A i UV-C u kombinaciji) zbog mogućnosti poboljšanja uslijed izlaganja OMP-a različitim valnim duljinama. Međutim, nije postignuto značajno smanjenje EEO -vrijednosti, vjerojatno zato što su odabrane valne duljine bile previše udaljene da bi izazvale sinergijski učinak. Konačno, provedena je analiza uzoraka vode nakon razgradnje primjenom vezanog sustava tekućinske kromatografije (LC) i spektrometrije masa visoke razlučivosti (Orbitrap). Uspješno su identificirani razgradni produkti 3 ciljana OMP-a nastali UV-A fotokatalitičkom razgradnjom. Uspoređeni su razgradni produkti nastali u MQ i vodovodnoj vodi nakon UV-A fotokatalize i UV-C fotolize. Za svaki proces identificirani su različiti razgradni produkti. Nakon UV-A fotokatalize identificirani su isti razgradni produkti za MQ i za vodovodnu vodu, iako u različitim količinama. Molekula niti jednog od detektiranih razgradnih produkata nije bila znatno manja u odnosu na početnu molekulu, što može objasniti povećanje toksičnosti i ukazuje na postojanost ispitivanih OMP-a. Različit stupnjevi razgradnje ispitivanih OMP-a u svakom od ispitanih scenarija sugeriraju da će optimalni postupak obrade ovisiti o sastavu matrice, reaktivnosti ciljanog OMP-a i ciljanom standardu kvalitete konačnog efluenta. EEO-vrijednosti TiO2 fotokatalize uz korištenje UV-LED izvora zračenja su i dalje visoke za praktičnu primjenu. Međutim, u skoroj budućnosti može se očekivati značajno smanjenje potrošnje energije zbog eksponencijalnog poboljšanja svojstava UV-LED izvora zračenja postignutog u posljednjih nekoliko godina. Fotokataliza može biti vrlo učinkovita i pogodna za primjenu u malom mjerilu izravno na mjestu upotrebe u slučajevima kada se zahtijevaju efluenti visoke kvalitete. Pozornost treba obratiti na potencijalne razgradne produkte koji mogu utjecati na povećanje toksičnosti efluenta.El cambio climático causa estrés en las fuentes de agua. Las crecientes demandas de estándares de calidad de nuestra sociedad han estado impulsando el desarrollo de tecnologías sostenibles de tratamiento de agua capaces de degradar compuestos de preocupación emergentes recalcitrantes (en inglés: contaminants of emerging concern, CECs), tales como los microcontaminantes orgánicos (en inglés: organic micropollutants, OMPs). Aunque estos compuestos se encuentran en pequeñas concentraciones en los cuerpos de agua, sí no son removidos adecuadamente, se pueden bioacumular en el medio ambiente. La exposición aguda y crónica a los OMPs puede causar efectos nocivos e impredecibles para la salud de las personas y otros organismos vivos. Los sistemas de potabilización y tratamientos de aguas residuales no son capaces de remover estas sustancias satisfactoriamente, debido a que muchos de ellos son de origen antropogénico (p. ej. productos farmacéuticos y pesticidas) con baja degradabilidad. Los procesos de oxidación avanzada (en inglés, advanced oxidation process, AOPs) son una posible solución a este problema, debido a que pueden generar especies altamente reactivas de oxígeno (en inglés: radical oxygen species, ROS) capaces de degradar los OMPs. Los AOPs a menudo requieren una cantidad considerable de electricidad o productos químicos adicionales. Debido a esto, la mayoría de estos procesos aún son inviables para propósitos prácticos. Entre todas los AOPs, la fotocatálisis basada en el TiO2 ha llamado mucho la atención de la comunidad científica en las últimas décadas, debido a que puede generar ROSs a partir de la luz solar, prometiendo ser un tratamiento de agua eficiente impulsado por energía renovable. Sin embargo, la fotocatálisis aún se encuentra entre los AOPs que más demandan energía debido a su baja eficiencia fotónica. El rápido desarrollo de los diodos emisores de luz ultravioleta (en ingles: ultraviolet lightemitting diodes, UV-LEDsLEDs) abre nuevas posibilidades para los AOPs basados en la luz, tales como la fotocatálisis. Las características únicas de los LEDs de UV tales como iluminación periódica controlada (en inglés: controlled periodic illumination, CPI), el carácter de fuente puntual y la adaptación de la longitud de onda, permiten un diseño de reactor mucho más flexible en comparación con las lámparas UV de mercurio tradicionales. En esta disertación, el desempeño de los AOPs basados en los UV-LEDs para la remoción de OMPs presentes en el agua fueron investigados en una multitud de escenarios. Inicialmente, un diseño de reactor fue realizado con un software capaz de simular los perfiles ópticos y la distribución de luz dentro de un reactor cilíndrico a escala de laboratorio (150 mL). La intensidad y homogeneidad de la luz fue estudiada para configuraciones conteniendo diferentes cantidades de líneas de LEDs UV alrededor del reactor. Los efectos en los perfiles de luz también fueron investigados para variaciones en la distancia entre los LEDs y las paredes del reactor. Los resultados muestran que, aunque se obtienen mayores flujos de luz e irradiación cuando más LEDs se aplican al reactor, no necesariamente se alcanza una distribución más homogénea de la luz cuando más LEDs son usados. Basado en la simulación, dos fotoreactores idénticos hechos de cuarzo fueron usados. En uno de ellos, una nano pelicula de TiO2 fue aplicada en las paredes internas del reactor, usando el método sol-gel, para experimentos fotocatalíticos, mientras el otro reactor fue usado para estudiar la fotólisis. Un diseño de experimentos (en inglés: design of experiments, DoE) categórica factorial completo fue hecho para investigar el impacto de 4 variables en la tasa de la constante cinética aparente (kapp) y en la energía eléctrica por orden de consumo (EEO) para el antibiótico ciprofloxacino, seleccionado con compuesto objetivo. Las variables escogidas fueron el número de LEDs alrededor del reactor; su distancia de las paredes del reactor; el uso de la CPI y la presencia de la nano película de TiO2. Un modelo de predicción preciso fue obtenido. Los resultados mostraron que mientras más LEDs e CPI incrementaron los valores de kapp, la tendencia energética no fue estadísticamente suficiente para convertir esta ganancia en una menor EEO. Solo la presencia de la nano película y menores distancias entre los LEDs y las paredes del reactor fueron capaces de reducir los valores de EEO. Fue confirmado que la CPI solo puede ser efectiva en la presencia de un catalizador, sin ninguna contribución en la degradación durante la fotólisis solamente. Un deseno optimo con 3 líneas de LEDs alrededor del reactor, a una distancia de 10 mm del reactor, fue seleccionado debido a su mayor valor de kapp y menor valor de EEO. Esta elección coincide con la simulación que tuvo la más alta homogeneidad de luz. Usando el DoE, las degradacines individuales y simultáneas de 5 OMPs (ciprofloxacino, trimetoprima, sulfametoxazol, venlafaxina y o-desmetilvenlafaxina – todos actualmente en la lista de observacion de la UE de CECs) fueron investigadas en varias condiciones. Cada compuesto respondió diferentemente a cada tratamiento. La adición de peróxido de hidrógeno mejoró la degradación en todos los escenarios, debido a que contribuye a la formación de más ROS. Un segundo DoE categórico factorial completo fue hecho para estudiar el impacto en el kapp individual para cada uno de los 5 contaminantes objetivo, la disminución del carbono orgánico total (en inglés: total organic carbon, TOC) y la toxicidad (representada por inhibición bioluminiscente en Vibrio fischeri) del efluente. Las variables escogidas fueron la presencia de la nanopelícula, la longitud de onda, CPI y diferentes matrices. Mayores valores de kapp fueron obtenidos para UV-A fotocatálisis o para UV-C fotólisis, dependiendo del compuesto. Aunque longitudes de onda más cortas como UV-C son capaces generar reacciones fotolíticas, la presencia de la nano película absorbe estos rayos antes de que ellos puedan llegar al contaminante. Para alguno de los OMPs estudiados, el incremento en la degradación producida por los ROS generados en la nano película no compensó la obstrucción de fotólisis por UV-C, causando un efecto de apantallamiento que redujo los valores de kapp. Al emplear agua del grifo como matriz, la reducción del TOC cayó considerablemente, destacando la importancia de un efluente limpio y los pretratamientos en el desempeño de los AOPs. En general, el principal factor para reducir la toxicidad de los efluentes fue el uso de luz UV-C en vez de UV-A. Se observó una mayor inhibición para la fotocatálisis UV-A debido a la formación de productos de transformación tóxicos (en inglés: transformation products, TPs) en todos los casos. De nuevo, los modelos matemáticos desarrollados fueron capaces de predecir con precisión todos los resultados basados en los efectos individuales y combinados de las variables escogidas. El impacto del pH inicial en la degradación simultanea de los 5 OMPs por fotocatálisis UV-A fue también analizado. Generalmente, a pH altos se favorece la formación de ROS y se incrementa la degradación. Sin embargo, el estado iónico de cada contaminante, su reactividad respecto a los ROS y su afinidad superficial hacia el TiO2 también influencia el proceso. Un estudio involucrando inhibidores de ROS fue realizado para estimar que rutas fotocatalíticas son prevalentes para cada uno de los OMPs. Se ejecutó un tercer DoE (superficie de respuesta – diseño de Box-Behnken) para verificar el impacto de sustancias comúnmente encontradas en matrices reales (bicarbonatos, nitratos y ácido húmicos) en los valores de kapp de los 5 OMPs por fotocatálisis UV-A. De nuevo, fue evidente que cada contaminante responde diferentemente a cada condición debido a las múltiples interacciones químicas en el sistema. Adicionalmente, las variables estudiadas pueden contribuir o impedir la degradación, dependiendo del contaminante objetivo y de otras condiciones de reacción. El uso simultáneo de UV-A y UV-C fue investigado debido a las posibilidades de mejora generadas por el acoplamiento de las longitudes de onda. Sin embargo, una reducción insignificante de los valores de EEO fue obtenida, posiblemente porque las longitudes de ondas escogidas fueron muy separadas en el espectro, para causar algún tipo de efecto sinérgico o interferencia positiva. Finalmente, un análisis realizado en un LC-.MS de alta resolución (Orbitrap) fue capaz de identificar los TPs de 3 de los contaminantes durante sus degradaciones mediante fotocatálisis UV-A. Se intentó correlacionar la formación de los TPs con los niveles de toxicidad de los efluentes. Las comparaciones fueron hechas entre los TPs obtenidos en dos matrices (MQ y agua de grifo) y bajo distintos tratamientos (fotocatálisis UV-A y fotólisis UV-C). Diferentes TPs fueron obtenidos para cada tratamiento. Mediante fotocatálisis UV-A, se observaron los mismos TPs en MQ y agua de grifo, aunque en diferentes cantidades. Ningún TP detectado fue considerablemente mas pequeño que su respectivo compuestos original. Las respuestas dispares de los OMPs para cada escenario sugieren que el tratamiento óptimo a elegir dependerá de la composición de la matriz, reactividad del contaminante objetivo y de los requerimientos del efluente final. Los valores de EEO de los LEDs UV para la fotocatálisis basada en el TiO2 continúan siendo inviables a efectos prácticos. Sin embargo, una reducción considerable de los costos se puede prever debido al mejoramiento exponencial del desempeño de los LEDs UV en los últimos años. La fotocatálisis puede encontrar su nicho en el punto de uso, en aplicaciones a pequeña escala para objetivos específicos que requieran un efluente de más alta calidad. Se debería prestar atención a los TPs y correlaciones entre ellos y se puede especular la toxicidad del efluente. Sin embargo, para escenarios reales, deberían buscarse soluciones más simples debido al elevado número de variables que pueden influenciar la toxicidad en los cuerpos de agua, y las dificultades de su identificación.El
Optimizing the conditions for preparation of solid dispersions of drug in a planetary ball mill
No full textDjelatna tvar X je izrazito male topljivosti u vodenom mediju što otežava njezinu primjenu u liječenju leukemije. S ciljem povećanja njezine topljivosti pripravljene su čvrste disperzije djelatne tvari u matrici hidrofilnog polimera poli(vinil-pirolidona) (PVP). U pripravi disperzija korišten je pristup koji prati načela zelene kemije. Mehanokemijski su pripravljene disperzije čvrste djelatne tvari X u planetarnom kugličnom mlinu. Dobivene disperzije karakterizirane su diferencijalnom pretražnom kalorimetrijom, rendgenskom difrakcijskom analizom praha i infracrvenom spektroskopijom. Detektirani su optimalni procesni uvjeti za uspješnu mehanokemijsku pripravu binarne čvrste disperzije specifična djelatna tvar- polimer. Pripravljene su kapsule s čvrstim disperzijama djelatne tvari i testirane na topljivost. Mehanokemijskim tretmanom povećava se količina oslobođene djelatne tvari. Profili oslobađanja ukazuju na poboljšanu topljivost i brže oslobađanje djelatne tvari iz kapsula koje sadrže čvrste disperzije u odnosu na one koje sadrže netretiranu djelatnu tvar.Drug X is of extremely low solubility in an aqueous medium, which makes it difficult to use in the treatment od leukemia. In order to increase its solubility, solid dispersions of a drug in a matrix of hydrophilic polymer, poly(vinyl pyrrolidone) (PVP) were prepared. Approach that follows the principles of green chemistry was used to prepare dispersions. Dispersions of solid drug X were prepared mechanochemically in a planetary ball mill. Obtained solid dispersions were characterized by differential scanning calorimetry, X-ray powder difraction analysis and infrared spectroscopy. Optimal process conditions for successfull mechanochemical preparation of binary solid dispersions specific drug-polymer are to be detected. Capsules with solid dispersions od drug were prepared and tested on solubility. Generally, mechanochemical treatment has been found to increase the amount of drug released. Release profiles indicate improved solubility and faster drug release from capsules filled with solid dispersions in comparison to those containing untreated drug
Application of precious and rare metals in catalysts
No full textU ovom radu istraživano je koji su rijetki i plemeniti metali, koja su njihova fizikalna i kemijska svojstva, te njihova primjena u katalizatorima. Navedena je i opisana je svrha rada katalizatora. Navedeni su i opisani neki postojeći katalizatori koji sadrže rijetke i plemenite metale te njihova učinkovitost u svrhu očuvanju okoliša.In this work is researched what noble and precious metals are, what their physical and chemical properties are, and their application in catalysts. The purpose of catalyst´s work are stated and described. Some existing catalysts containing precious and noble metals and their effectiveness for the purpose of the environmental protection are listed and described
Comparison of the accuracy of robotic and manual methods for the analysis of protein glycosylation
No full textGlikani su lančane strukture sastavljene od velikog broja glikozidno povezanih molekula šećera. Glikozilacija je enzimski kontrolirani proces kovalentnog vezanja glikana na mjesto neglikanskog entiteta (aglikona). Ona igra ključnu ulogu u funkcioniranju organskog sustava u njegovim fiziološkim i patofiziološkim stanjima. Imunoglobulin G (IgG) je glavni serumski glikoprotein koji obnaša ulogu protutijela u imunosnom sustavu. Razvojem univerzalne automatizirane metode pripreme za analizu glikozilacije proteina, uspjeli bi se izbjeći problemi koji nastaju djelovanjem ljudske ruke. U okviru ovog rada razvila se robotizirana metoda pripreme glikana za analizu glikozilacije proteina iz krvi s Guthrijevih kartica, nakon čega se preciznost iste usporedila s već korištenom manualnom metodom. Robotska radna stanica na kojoj je vršen ovaj rad je TECAN EVO 200 unutar kojeg je implementirana samostalna jedinica za pozitivni tlak Reslovex A200. Karakterizacija uzoraka je provedena multipleksnom kapilarnom gel elektroforezom potpomognutom laserski induciranom fluorescencijom.
Metoda je uspješno razvijena, a kvantitativnom i kvalitativnom analizom statističkih izračunatih podataka potvrđuje se pouzdanost robotizirane metode pripreme za analizu glikozilacije proteina. Robotizirana i manualna metoda su međusobno usporedne budući da su vrijednosti prosječnih relativnih postotnih površina glikanskih vrhova vrlo slične. Standardne devijacije su nešto veće za robotiziranu metodu, što je bilo i očekivano s obzirom da je u ovom radu ova metoda prvi puta pokrenuta. Daljnjim razvojem metode te implementacijom dodatnih uređaja preciznost će se povećati te će se ova metoda približiti potpunoj automatizaciji.Glycans are chain-like structures composed of a large number of glycosidically linked sugar molecules. Glycosylation is an enzymatically controlled process of covalently attaching glycans to a non-glycan entity (aglycone). It plays a key role in the functioning of the organic system in both physiological and pathophysiological states. Immunoglobulin G (IgG) is the main serum glycoprotein that functions as an antibody in the immune system. By developing a universal automated preparation method for protein glycosylation analysis, the problems caused by human intervention could be avoided. In this study, a robotic method for glycan preparation from blood samples collected on Guthrie cards was developed and its accuracy was compared with the previously used manual method. The robotic workstation used for this study was the TECAN EVO 200, equipped with a self-contained positive pressure
Reslovex A200 unit. Sample characterization was performed using mltiplex capillary gel electrophoresis with laserinduced fluorescence detection. The method was successfully developed, and the reliability of the robotic method for protein glycosylation analysis was confirmed through quantitative and qualitative analysis of statistically calculated data. The robotic and manual methods were comparable, as the values of the average relative percentage areas of glycan peaks were very similar. The standard deviations were slightly higher for the robotic method, which was expected since this method was first implemented in this study. Further method development and implementation of additional devices will increase precision and bring this method closer to complete automation
Electric vehicle range vs. road condition
No full textDomet je jedna od najvažnijih karakteristika električnih vozila, a odnosi se na broj kilometara koje električno vozilo može prijeći s potpuno napunjenom baterijom. Postoji veliki broj parametara koji imaju utjecaj na domet električnog vozila, a neki od njih su baterija, stil vožnje vozača i okolišni uvjeti. U ovome radu istraživana je ovisnost dometa električnih vozila o uvjetima vožnje. U tu svrhu uzete su realne vrijednosti potrošnje električne energije dobivene mjerenjem pri četiri različite brzine vožnje. Pomoću podataka o potrošnji energije i iskoristivom kapacitetu baterije izračunat je domet električnih vozila pri sve četiri brzine vožnje, te je napravljena usporedba između dometa koji propisuju proizvođači električnih vozila i dometa u realnim uvjetima vožnje. Brzina vožnje ima utjecaj na potrošnju električne energije i na domet električnih vozila.Range is one of the most important characteristics of electric vehicles and it is referred to as the number of kilometers an electric vehicle can travel with a fully charged battery. There are a large number of parameters that have an impact on the range of an electric vehicle, some of them are the battery, the driver's driving style and environmental conditions. In this paper the focus was on the dependence of the range of electric vehicles on driving conditions. For this purpose, real values of electric energy consumption obtained by measurement at four different driving speeds were taken. Using data on energy consumption and usable battery capacity, the range of electric vehicles at all four driving speeds was calculated and a comparison was made between the range prescribed by electric vehicle manufacturers and the range in real driving conditions. Driving speed has an impact on the electric energy consumption and on the range of electric vehicles
Praćenje razgradnje odabranih farmaceutika naprednim oksidacijskim procesima
No full textPharmaceuticals are extensively utilized globally and their persistent nature and potential adverse impacts on the environment and human health are well−documented. The ubiquitous usage of pharmaceuticals significantly contributes to water pollution which has become a major global issue. Advanced oxidation processes have emerged as a promising solution to address this problem. In our study, we focused on monitoring the degradation of a commonly used active pharmaceutical compound, pantoprazole, using UV/H2O2 and UV/S2O82– advanced oxidation processes. We studied the influence of various water matrix factors, including pH, oxidant concentration, phosphate ion, sulfate ion, chloride ion, nitrite ion, nitrate ion, and humic acid, on the degradation rates of pantoprazole. To ensure efficient data collection while minimizing the experimental runs, we used the Taguchi design of experiment. The experimental results were analyzed using statistical software MiniTab. The analysis emphasized the notable influences of water matrix constituents on the degradation rates, which in most cases, were in agreement with previous scientific findings.Farmaceutici se uvelike koriste na globalnoj razini, a njihova trajna priroda i potencijalni štetni utjecaji na okoliš i ljudsko zdravlje dobro su dokumentirani. Sveprisutna uporaba farmaceutika značajno pridonosi onečišćenju vode koje je postalo veliki globalni problem. Napredni oksidacijski procesi pojavili su se kao obećavajuće rješenje za rješavanje ovog problema. U ovom radu smo se usredotočili na praćenje razgradnje često korištenog aktivnog farmaceutskog spoja, pantoprazola, korištenjem UV/H2O2 i UV/S2O82– naprednih oksidacijskih procesa. Proučavali smo utjecaj različitih čimbenika vodene matrice, uključujući pH, koncentraciju oksidansa, fosfatni ion, sulfatni ion, kloridni ion, nitritni ion, nitratni ion i huminsku kiselinu, na brzinu razgradnje pantoprazola. Kako bismo osigurali učinkovito prikupljanje podataka uz minimiziranje broja eksperimenata, upotrijebili smo Taguchijev dizajn eksperimenta. Eksperimentalni rezultati analizirani su pomoću statističkog programa MiniTab. Analiza je naglasila značajne utjecaje sastojaka vodene matrice na brzinu razgradnje, koji su u većini slučajeva bili u skladu s prethodnim znanstvenim spoznajama
Deposition of thin manganite coatings from solution onto a glass substrate
No full textCilj ovog rada jest ispitivanje mogućnosti nanošenja tankih manganitnih prevlaka iz otopine uz naknadnu kristalizaciju žarenjem te u kombinaciji žarenja i intenzivne pulsirajuće svjetlosti (engl. Intense pulsed light, IPL). Provedena je sinteza lantanovog manganita (LaMnO3) limunskim postupkom s množinskim omjerima limunske kiseline i metala 2:1 i 3:1. Kao izvor metalnih kationa korišten je lantanov(III) oksid (La2O3) i manganov(II) nitrat tetrahidrat (Mn(NO3)2·4H2O). Zbog velikog potencijala ovako pripremljenih tankih filmova za upotrebu u perovskitnim solarnim ćelijama, ispitano je kako uvjeti priprave i nanošenja utječu na homogenost i kristalnost prevlake. Morfološke karakteristike pripremljenih uzoraka tankih filmova određene su pretražnim elektronskim mikroskopom. Za identifikaciju različitih faza korištena je rendgenska difrakcijska analiza za mali upadni kut. Daljnja istraživanja usmjerena su na ispitivanje optičkih svojstava. Optička transmitancija i reflektancija izmjerene su UV-Vis spektroskopijom. Dobiveni rezultati pokazuju da je film s najvećim udjelom LaMnO3 faze pripravljen iz otopine u kojoj je množinski omjer limunske kiseline i metalnih kationa 3:1, na staklu debljine 1/8 inča i žaren na temperaturi od 800 °C. Optički procjep je određen filmove izabrane na temelju SEM analize, a vrijednosti za sve izabrane filmove su podjednake i iznose ~ 1,4 eV.The aim of this study is to examine the possibility of applying thin manganite coatings from the solution with subsequent crystallization by annealing and in combination with annealing and intense pulsating light (IPL). Synthesis of lanthanum manganite (LaMnO3) was carried out by citric acid method, using citric acid and metal molar ratios of 2:1 and 3:1. Lanthanum(III) oxide (La2O3) and manganese(II) nitrate tetrahydrate (Mn(NO3)2·4H2O) were used as a source of metal cations. Due to the high potential of prepared thin films for use in perovskite solar cells, it was examined how the conditions of preparation and application affect the homogeneity and crystallinity of the coating. The morphological characteristics of the prepared samples were determined by a scanning electron microscope. Grazing incidence X-ray diffraction analysis was used to identify different phases. Further research is focused on testing optical properties. Optical transmitance and reflectance were measured by UV-Vis spectroscopy. The obtained results show that the film with the best properties is the one prepared from a solution with the molar ratio of citric acid to metal cations 3:1, on glass with a thickness of 1/8 inch and annealed at a temperature of 800 °C. The optical gap was determined by the films selected on the basis of SEM analysis, and the values for all selected films are equal and amount to ~ 1.4 eV