Rozklad kofeinu stejnosměrným výbojem v roztoku - Šindelková, Kateřina (Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická, 2020)
Práce se zabývá problematikou elektrických výbojů generovaných v kapalinách. Teoretická část se zaměřuje na vznik plazmatického výboje v kapalinách, charakterizaci kofeinu a na analytické metody, které lze využít při stanovování kofeinu v roztocích. Zapálením elektrické výboje v kapalině dochází k fyzikálním a chemickým dějům, jako je vznik a působení UV záření, rázových vln a reaktivních částic. Tyto změny je poté možné využít v různých aplikacích, jako je například odbourávání nežádoucích látek v odpadních vodách. Experimentální část se věnuje samotnému rozkladu kofeinu ve vodních roztocích. Sleduje se vliv experimentálních podmínek na degradaci kofeinu. Konkrétně se jedná o vliv koncentrace, pH, vodivosti a použitého výkonu. Experimenty byly provedeny v reaktoru, který se skládal ze dvou elektrod a nádoby o objemu 200 ml. Elektrický výboj tvořící nízkoteplotní plazma v roztoku vznikal v oblasti štěrbiny hlavní elektrody, druhá elektroda byla plochá. Roztoky kofeinu byly připraveny v koncentracích od 10 ppm do 100 ppm. U všech roztoků byla upravena elektrická vodivost a pH pomocí elektrolytů NaCl, NaH2PO4, Na2HPO4 a Na3PO4. Použitý elektrický výkon byl v rozmezí od 60 do 85 W. Degradace kofeinu v roztoku byla stanovena pomocí analytické metody, UV-VIS spektrofotometrie. Všechna naměřená a získaná data byla následně zpracována ve výsledcích. Bylo zjištěno, že na degradaci kofeinu nemají značný vliv experimentální podmínky, kromě typu zapojení. Kofein se lépe rozkládal při zapojení kladné polarity na hlavní elektrodu, u záporné polarity nebyla degradace po dokončení experimentu příliš účinná. U zjišťování vlivu elektrické vodivosti na samotný rozklad bylo pouze zjištěno, že se elektrická vodivost během experimentu zvyšuje, až na jednu výjimku. Co se týče vlivu pH, tak ten se během rozkladu při zapojení kladné polarity projevoval poklesem hodnot, naopak u záporné polarity se hodnoty pH zvyšovaly.

The work deals with electric discharges generated in liquids. The theoretical part focuses on the formation of plasma discharges in liquids, the characterization of caffeine and analytical methods that can be used in the determination of caffeine in solutions. Ignition of an electric discharge in a liquid produces physical and chemical processes, such as the formation and action of UV radiation, shock waves and reactive particles. These changes can then be used in various applications, such as the degradation of undesirable substances in wastewater. The experimental part deals with the decomposition of caffeine in aqueous solutions. The influence of experimental conditions on the degradation of caffeine is monitored. Specifically, it is the effect of concentration, pH, conductivity and power used. The experiments were performed in a reactor consisting of two electrodes and a 200 ml vessel. Electric discharge, forming non-thermal plasma directly in the solution, was created in an orifice of the main electrode, the second electrode was plane. Caffeine solutions were prepared in concentrations from 10 ppm to 100 ppm. The electrical conductivity and pH of all solutions were adjusted with NaCl, NaH2PO4, Na2HPO4 and Na3PO4 electrolytes. The electrical power was set in the range from 60 to 85 W. The degradation of caffeine was determined by an analytical method, UV-VIS spectrophotometry. All measured data are processed in the results. It was found that experimental conditions, except of the discharge polarity, do not significantly affect the degradation of caffeine. Caffeine was decomposed better with the positive polarity of the main electrode, but its decomposition degree after the experiment with the negative polarity was not very effective. In determining the effect of electrical conductivity on the decomposition itself, it was only found that the electrical conductivity was increased during the experiment, with one exception. As for the effect of pH, its values were decreased during the decomposition with the connection of the positive polarity. On the contrary, the pH values were increased in the case of the negative polarity.
Caffeine degradation by direct current discharge in solutions
Keywords: degradace kofeinu; plazmochemické procesy; stejnosměrný výboj v kapalinách; caffeine degradation; plasmachemical processes; direct current discharge in liquids