PŘIBILOVÁ, P. Odstranění organického znečištění pomocí pokročilých oxidačních procesů [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2022.
Oponentní posudek doktorské práce „Odstranění organického znečištění pomocí pokročilých oxidačních procesů“ vypracovanou Ing. et Bc. Petrou Přibilovou. Dizertační práce popisuje využití hydrodynamické kavitace k odstraňování mikropolutantů, a to především látek ze skupiny přírodních estrogenů jakými jsou estron (E1), 17-estradiol (E2), estriol (E3) a syntetického 17-ethinylestradiolu (EE2). V první části práce jsou shrnuty základní poznatky a pojmy týkající se tématu předložené práce. V teoretické částio podáva autorka informace o estrogenech, jejich výskytu a působení v životním prostředí na necílové organismy napříč trockými úrovněmi. Dále se pak zaměřuje na publikované možnosti a účinnosti jejich odstraňování z odpadních vod, do detailu jsou rozvedené pokročilé oxidační procesy a současné trendy a poznatky v této oblasti. V experimentální práci pak autorka popisuje po použité analytické metody, jejich validace a uspořádání jednotlivých experimentů včetně testování materiálu pro konstrukci použitého zařízení. V části „Výsledky“ pak a uvedeny výsledky testovaných variant odstraňování estrogenů z vody jakými byly HC/H2O2, HC/O3, HC/perkarbonát, HC/persulfát, samotná hydrodynamická kavitace a samotný H2O2. V poslední kapitole „Diskuze“ pak sumarizuje získané poznatky. Dále následuje seznam zkratek, obrázků a tabulek. Přílohu tvoří 4 práce, z nichž jsou 2 přijaté a dvě ve formě manuskriptu. Na jedné z prací je studentka jako hlavní autorka, na ostatních jako spoluautorka. Tematicky je práce velmi zajímavá, poměrně dobře a čtivě sepsaná s minimálním počtem překlepů, autorka cituje úctyhodných 283 zdrojů literatury. Dosažené výsledky nepochybně připívají k lepšímu pochopení mechanismů eliminace estrogenů z vody metodou hydrodynamické kavitace. Trochu netypické je dělení práce na teoretickou a výzkumnou část. Připomínku bych měl k formátu abstraktu, ten by měl obsahovat spíše dosažené výsledky než pouhý popis obsahu disertační práce. Také bych měl připomínku k některým formulacím, například: „Voda je základním kamenem života na Zemi…“ nebo „Mikropolutanty ve vodě představují dynamický celosvětový problém…“. Dále pak, cílem práce by neměl být „podat přehled…“ nebo „popsat stav…“, disertační práce je prací vědeckou, takže cíle mají být vědeckého charakteru, literární rešerše je důležitá, nicméně spíše podpůrná s ohledem na cíle práce. Část práce „Diskuze“ je poměrně krátká, přičemž tato část spíše sumarizuje postřehy z části „Výsledky“, což dělá tuto část práce spíše popisnou než opravdovou diskuzi na výsledky a zamyšlení se nad mechanismy a ucelenými závěry. Nicméně, lze konstatovat, že cíle vytyčené na začátku disertační práce byly splněny. K práci mám pouze několik doplňujících otázek: 1. Na straně 3 autorka píše, feminizace rybích populací působením hormonální antikoncepce ve vodách není jediný nežádoucí účinek. Jaké další byly pozorovány a jaké další nám podle autorky mohou čekat? Jak se projevují tyto účinky na úrovni ekosystémů? 2. Na straně 11 autorka píše“ hodnoty rozdělovacího koecientu oktanol/voda (Kow), … naznačují mírně hydrofobní chování …“ Tyto hodnoty uvádí Tabulka 2. Od jaké hodnoty Kow již podle autorky látka není „mírně“ hydrofobní. 3. Strana 35 „Protože žádné dvě odpadní vody nejsou stejné, je možnost předpovědět účinnost určitého procesu značně omezená.“ Platí to vždy i pro průmyslové odpadní vody? 4. Strana 43 „VUV záření s vlnovou délkou od 100 do 200 nm je silně absorbováno molekulami vody a způsobuje jejich hydrolýzu.“ Lze tento proces opravdu nazvat hydrolýzou? 5. Strana 51 „Účinnost odstranění organických polutantů pomocí HC aktivovaného PS je ovlivněna hlavně: vstupním tlakem, pH, koncentrací PS a počáteční koncentrací znečišťujících látek.“ Na straně 56 pak „Obecně bylo zjištěno, že s rostoucí koncentrací kontaminantu klesá účinnost procesu“ (AOP). Čím si to autorka vysvětluje? 6. Proč nebyly hodnoty v Grafu 2 průměrovány? 7. Z literární rešerše i práce vyplývá, že pro eliminaci estrogenů jsou důležité i koncentrace přídavných látek, například peroxidu, a dále pak koncentrace kontaminantu, obě se v průběhu eliminace mění. Proč tedy byla kinetika eliminace počítána za použití kinetického modelu pseudo-prvního řádu? 8. Jaký je TRL kavitační jednotky použité v této práci? 9. Jaký je podíl autorky na přiložených publikacích? Celkově hodnotím práci pozitivně, autorka prokázala schopnost samostatně vědecky pracovat, a proto doporučuji práci k obhajobě a udělení titulu „PhD“.
prof. Ing. Jaromíra Chýlková, CSc. Ústav environmentálního a chemického inženýrství Fakulta chemicko-technologická, Univerzita Pardubice Oponentský posudek disertační práce Doktorand: Ing. Petra Přibilová Název disertační práce: ODSTRANĚNÍ ORGANICKÉHO ZNEČIŠTĚNÍ POMOCÍ POKROČILÝCH OXIDAČNÍCH PROCESŮ Předkládaná disertační práce Ing. Petry Přibilové se zabývá využitím pokročilých oxidačních procesů zahrnujících hydrodynamickou kavitaci při tvorbě hydroxylových radikálů a radikálů na bázi síry. Pro testování těchto postupů studentka zvolila tří přírodní estrogeny, a to estron, 17-estradiol, estriol a jeden syntetický estrogen 17-ethinylestradiol. Teoretická část je velmi obsáhlá. Úvodem jsou popsány vlastnosti estrogenů, jejich zdroje a výskyt v životním prostředí. Následuje podrobný výpis účinků estrogenů na živočichy, a to od ryb až po savce a člověka. Na základě uvedených skutečností je nanejvýš zřejmé, že je potřebné tyto látky ze složek životního prostředí a především z vody odstraňovat. V další části tohoto oddílu popisuje autorka principy dosud užívaných AOP (Advanced Oxidation Processes). Je zde zahrnuto působení samotného UV záření, klasická Fentonova oxidace, foto-Fentonova oxidace, fotokatalytická oxidace, fotolýza používající kombinaci UV/peroxid vodíku, dále aplikace UV/chlor a UV/ozon. Na závěr je zde také kapitola týkající se využití síranových radikálů k odstraňování organických mikropolutantů z vod. Vzhledem k tomu, že doktorandka při svých experimentech využívá hydrodynamickou kavitaci, je tento proces rovněž popsán v teoretické části. V rámci „Experimentální části“ prezentuje autorka nejdříve použitou analytickou metodu LC-MS/MS, která sloužila ke kontrole průběhu studovaných procesů. Rovněž jsou zde popsány používané spektrofotometrické metody stanovení peroxidu vodíku a peroxodisíranu sodného. Následuje popis jednotlivých provedených experimentů sloužících k odstranění estrogenů z vody a podrobný souhrn dosažených výsledků. Z těchto výsledků v následné diskuzi vyplývá, že použitá hydrodynamická kavitace vedla k významnému urychlení testovaných rozkladných procesů. 1. V teoretické části práce nejsou diskutovány obr.1 a 2. 2. Na str. 11: Místo „alkoholové skupiny“ patří „hydroxylové skupiny“. 3. Na str. 12: Místo „v lokalitách typu kejdy“ patří například „v lokalitách po aplikaci kejdy“. 4. Sulfátový radikál je uveden nesprávně. Má být SO4. 5. Místo uhlíkový radikál je třeba uvést „alkylový“ a místo peroxyl „hydroperoxidový“ radikál. 6. Rovnice (2) není správná. Aby souhlasily náboje, musí vzniknout vedle radikálu aniontu radikál kation, tedy A+. 7. V rovnici 9 nepatří na pravé straně OH. Jedná se pouze o excitaci TiO2 kdy vzniká radikál kation, který reaguje dále, jak je uvedeno v rovnici 11. 8. Rovnice 15 není správně vyčíslena. 9. Rovnice 16 není vyčíslena správně. 10. V rovnicích 17 a 18 je nesprávně použit symbol pro rezonanční strukturu, o což se v tomto případě nejedná. 11. Rovnice 22 je zbytečná, je souhrnným vyjádřením rovnic 23 a 24. 12. Rovnice 25 není správně vyčíslena. 13. Na str. 43 je lépe užít místo „hydrolýza vody“ rozklad vody. 14. Jak byl připravován pufr pro derivatizaci estrogenů? Hydrogenuhličitan sodný je při pH 10,5 zastoupen v roztoku minimálně. Při pH 10,5 se nedá hovořit o hydrogenuhličitanovém pufru. 15. Autorka nechávala roztoky po provedení testovaných procesů 24 hod. stát při laboratorní teplotě. Ze zkušenosti vím, že pokud se ponechají nízké koncentrace látek stát delší dobu při laboratorní teplotě, snižuje se jejich koncentrace například v důsledku adsorpce na stěny, vlivem biochemického rozkladu aj. Přesvědčila se doktorandka o tom, že pokles koncentrace estrogenů, který nastane po tomto čase je skutečně výsledkem dobíhajících procesů AOP? 16. Kde se vzal proces derivatizace? Proces derivatizace aplikovaný v rámci analytického stanovení byl převzat nebo byl vypracován autorkou? 17. Ke stanovení H2O2 se používá titanové činidlo. 18. Záchyt látky na pevný sorbent je adsorpce a nikoliv absorpce, jak je uvedeno na ose y v grafu 5. 19. V grafu č. 6 nejsou uvedeny žádné hvězdičky, jak je uvedeno v legendě pod obrázkem. Závěrem mého hodnocení konstatuji, že výše uvedené kritické připomínky nijak nesnižují dobrou odbornou úroveň disertační práce Ing. Petry Přibilové. Tato práce přináší značný objem informací o využití pokročilých oxidačních procesů k odstranění estrogenů z vod. Doporučuji, aby byla přijata k obhajobě a postoupena k řízení o udělení vědecké hodnosti Ph.D. V Pardubicích 5.12.2022 prof. Ing. Jaromíra Chýlková, CSc.
eVSKP id 150143