ANDRLE, M. Extrakční detoxikace citlivých komponent [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2014.
Ing. Marek Andrle nastoupil na doktorandské studium oboru Chemie a technologie ochrany životního prostředí v akademickém roce 2008/2009. Téma jeho doktorandského studia bylo zadáno na základě dohody s jeho zaměstnavatelem. Během doktorandského studia Ing. Andrle splnil všechny povinnosti předepsané Studijním a zkušebním řádem VUT. Výsledky jeho aktivit v rámci řešení zadaného tématu disertace průběžně prezentoval zejména na odborných konferencích jak národních, tak i mezinárodních (5 příspěvků), dále formou průběžných nebo závěrečných zpráv, a splnil i povinnost publikace ve dvou impaktovaných časopisech, přičemž v jednom z nich je prvním autorem. Předložená disertační práce splnila zadaný cíl, proto ji doporučuji přijmout k obhajobě a po jejím úspěšném obhájení nechť je jejímu autorovi udělena vědecká hodnot Ph.D.
Předložená dizertační práce je zpracována na 126 stranách textu, včetně seznamu použité literatury, seznamu zkratek a příloh o rozsahu 25 stran; na přílohách je prezentován zápis programu, životopis, publikační a vědecké aktivity předkladatele dizertace. Při sepisování teoretické části práce čerpal autor celkem z 61 použitých literárních zdrojů, přičemž 33 je z časopisů s vyšším IF v anglickém jazyce. Citace literárních zdrojů v podstatě odpovídá požadavkům normy. Text práce je velmi dobře doplněn obrázky, rovnicemi, vzorci chemických sloučenin a ve výsledkové části potom grafickým zpracováním výsledků, včetně přehledných tabulek. Z hlediska grafické úpravy je práce velmi přehledná, pouze u tabulky 10 byla opomenuta mezera za číslicí. Také po stylistické stránce je práce sepsána velmi dobře, avšak totéž již nelze říci o dodržování mluvnických pravidel. Ve větách někde chybí čárky, jinde naopak přebývají, některá větná spojení a mluvnické tvary nejsou zcela v pořádku [se sestává z…(str. 20); ji činí jako velmi vhodnou, str. 22; na str. 21 je na dvou řádcích pod sebou napsáno jednou plazma, podruhé plasma – doporučovala bych ujednotit a psát buď se „s“ nebo „z“, dále je na téže straně napsáno plasma bylo; na str. 41 a 45 patří cca ne ca; v textu na str. 3, 34, 87 a 96 chybí v některých slovech písmena]. Kromě toho se v textu vyskytují pochybení i v dodržování chemického názvosloví; chlor se v chemii píše bez čárky nad „o“ (str. 12 a 22), ethylenglykolmonomethylether se píše dohromady, bez pomlčky, urethan se píše s „h“, na str. 39 má být správně ethoxynonafluorobutan s „h“, na str. 44 má být správně napsáno 100% nastavení, bez mezery za číslicí a také se na stejné straně uvádí % hmotn. , mělo by být hmotn. %. Nutno však konstatovat, že téma dizertace je velmi zajímavé, bylo zadáno v souladu s požadavky pracoviště autora dizertace a vzhledem k závažnosti této problematiky je zcela nezbytné, aby pracoviště mající k tomu pověření tuto problematiku řešila. Z BCHL si autor dizertace zvolil yperit a v rámci prováděných experimentů řešil tři různé situace detoxikace, tj. rozpouštění kapek yperitu, desorpci yperitu ze struktury vzorku a rozpouštění kapek yperitu s následnou desorpcí ze vzorku. Cílem práce bylo potom stanovit pomocí experimentálního zařízení rychlost extrakce v závislosti na rychlosti průtoku rozpouštědla, teplotě a výkonu ultrazvuku. Dále byl v rámci dizertace vypracován matematický model popisující procesy, které ovlivňují extrakční postupy a na podkladě tohoto matematického modelu byly stanoveny difusní charakteristiky a byl posouzen vliv teploty a ultrazvuku na proces extrakce. Dalším cílem bylo ověřit matematický model a porovnat ho se získanými experimentálními daty. Shoda dat získaných matematickým modelováním a experimentálních dat byla prováděna pomocí výborně vypovídajících grafů. Tuto část dizertace hodnotím jako vynikající. Experimenty rovněž umožnily autorovi dizertace stanovit, že průběh extrakce je dvoufázový. Bylo prokázáno, že první rychlejší a dominantní fázi představuje rozpouštění yperitu, zatímco druhá, podstatně pomalejší fáze, je desorpce yperitu ze vzorku. Po komplexním zhodnocení předložené dizertace mohu konstatovat, že základní vytčené cíle byly splněny. K práci však mám některé zásadní připomínky, které by měly být v rámci obhajoby vysvětleny. 1. V práci je na str. 39 v kapitole 4.1.1 uvedeno, že byl pro měření použit plynový chromatograf, a to pro stanovení yperitu. Nikde však jsem v práci nenašla základní chromatografické podmínky této analýzy, včetně použité kolony, nastavení detektoru apod. Podávací karusel je pravděpodobně automatický dávkovač. 2. V teoretické části jsou prezentována různá přístrojová zařízení, která pro podobná stanovení použili jiní autoři. Proto bych očekávala, že v práci bude někde uvedeno, z jakých literárních zdrojů autor dizertace vycházel, když si sestrojoval extrakční celu pro své experimenty. 3. V dizertační práci se sice nachází kapitola Výsledky a diskuse, avšak v této kapitole jsou prezentovány pouze vlastní výsledky, které jsou vysvětlovány a posuzovány, avšak porovnávány jsou pouze s údaji získanými matematickým modelováním, nikoliv však s údaji, které jsou pravděpodobně uvedeny v literárních zdrojích (33 zdrojů z časopisů). Z tohoto hlediska považuji diskusi za nedostačující. Na závěr bych chtěla konstatovat, že by bylo žádoucí, aby tyto výše specifikované dotazy byly dostatečně objasněny při obhajobě dizertační práce. Na základě tohoto svého požadavku doporučuji, aby Ing. Marku Anderlemu bylo umožněno svoji dizertační práci obhájit a po její obhajobě navrhuji udělit jmenovanému hodnost Ph.D.
Detoxikace bojových chemických látek na zamořených citlivých materiálech je dlouhodobý a dosud neuspokojivě vyřešený problém, který vyžaduje důkladné vědecké bádání, podložené řadou praktických chemických pokusů a provozních textů. Disertační práce autora Ing. Marka Andrleho na téma "Extrakční detoxikace citlivých komponent" nepochybně přispěla k řešení ožehavého technického problému. Předložená disertační práce splnila stanovené cíle. Autor disertační práce zvolil správný postup při řešení problémů spojených s detoxikací zamořených citlivých komponent. Vlastní provedení odborné práce bylo velmi obtížné, protože se jednalo o náročnou práci se skutečnými bojovými chemickými látkami, které se mohou označit jako super-jedy. Samotné sestavení experimentální aparatury pro následná měření je nelehký technický a technologický úkol, který musel autor práce řešit. Z popisu sestavené měřící aparatury je zřejmé, že tato byla účelně navržena, připravena a uvedena v činnost samotným autorem. Autor disertační práce si stanovil pro svoji vědeckou práci při provádění a měření extrakce tři tzv. operační faktory, a to průtok zvoleného rozpouštědla a jeho teplotu a výkon používaného ultrazvuku. K praktickému experimentování byl použit sulfidický yperit, čili bis(2-chlorethyl) sulfid s čistotou 92,5%. Pro měření byly zvoleny tři různé situace, a to rozpouštění kapek yperitu, desorpce yperitu ze struktury vzorku a rozpouštění kapek yperitu s následnou desorpcí ze vzorku. Prováděná měření přinesla řadu různých nových poznatků a zjištění, která jsou dobře využitelná v řešené oblasti. Autor práce podrobně diskutuje dosažené výsledky a s použitím matematického modelování získává důležité závěry, z čehož odvozuje různá technická doporučení. Formální úprava disertační práce a její jazyková kvalita je na velmi dobré úrovni a obsahuje řadu účelných tabulek, grafů, obrázků a fotografií, které vhodně ilustrují různé části disertační práce. Konkrétní připomínky k disertační práci: V úvodu se autor zabývá soudobými bojovými chemickými látkami se zaměřením na vybrané nervově paralytické a zpuchyřující látky. Jednak používá starší odborný pojem "otravná látka", ale i nejnovější "bojová chemická látka". Tato pojmová nepřesnost (nejednotně používané odborné názvosloví) je také jasně patrná z tabulky 8 (str. 25), kde se v jedné tabulce používá "bojová chemická látka" a "otravná látka". Domnívám se, že do svého výběru měl autor zařadit i nervově paralytickou látku sarin. V tabulce 3 je u odmořovacích směsí ODS-4 a 5 uvedena receptura pouze pro linkový způsob, zatímco český obranný standard popisuje i kartáčový způsob aplikace odmořovacích směsí. Autor píše nepřesně na str. 9 "ve formě plynu nebo aerosolu", zatímco správně má být "ve formě páry nebo aerosolu", protože uvedené bojové chemické látky jsou za normálních podmínek kapaliny. Toxikologické zkoušky uvedené na str. 24 (včetně tabulky 6) nejsou citovány, přitom je zřejmé, že autor závěry z těchto testů převzal. Uvedené drobné chyby a nepřesnosti nejsou zásadního významu a nesnižují celkovou úroveň předložené disertační práce. Disertační práci Ing. Marka Andrleho doporučuji k obhajobě a po úspěšném obhájení navrhuji udělit jmenovanému titul Ph.D.
Doktorská dizertační práce Ing. Marka Andrleho předložená k oponentnímu posudku shrnuje výsledky práce autora v oblasti extrakčních metod detoxikace BChL, hodnocení závislostí účinnosti extrakční detoxikace na operačních faktorech (průtoku rozpouštědla, teplotě a výkonu ultrazvukového zařízení). Řešená problematika je velmi aktuální a přínosná nejen svým příspěvkem v oblasti detoxikace BChL na površích citlivých komponent vojenské techniky ale i vysoce promyšleným a erudovaným přístupem k matematickému modelování a zobecňování naměřených výsledků využitelných pro hodnocení praktické využitelnosti extrakčních metod pro různé typy rozpouštědel a toxických látek. Výsledky předložené v dizertační práci jsou podloženy úsilím autora o hluboké poznání zákonitostí v daném oboru, a to nejen při plánování a provádění experimentálních prací, ale i při vyhodnocování naměřených výsledků a jejich zobecňování s využitím hlubokého pochopení studovaných procesů a schopností vyjádření obecných zákonitostí s využitím matematického aparátu. Hlavním cílem dizertační práce Ing. Marka Andrleho bylo nalezení optimálního postupu pro dekontaminaci citlivých komponent po zasažení bojovými chemickými látkami a ověření jejich účinnosti a neagresivnosti vůči komponentám citlivým vůči běžně využívaným dekontaminačním procesům a technologiím. V úvodní kapitole se autor zabývá popisem vlastností nejdůležitějších reprezentantů BChL (NPL a zpuchýřujících látek) a stručnou charakterizací zavedených dekontaminačních činidel. V této kapitole se mi jeví jako poněkud nešťastné zařazení tabulek popisujících systematické názvy a strukturní vzorce vybraných BChL (Tabulka 1) a jejich toxikologické parametry (Tabulka 2) do podkapitoly 2.1.2.2 Dekontaminace zpuchýřujících látek. Lépe by oběma tabulkám slušelo umístění v obecné kapitole 2.1 Bojové chemické látky, kde by to čtenář nejspíše očekával. V kapitole 2.2 se autor zabývá charakterizací obecného pojmu dekontaminace a rozdě-lení dekontaminačních metod a postupů. V této souvislosti bych navrhoval u pojmů "odmořo-vání" a "detoxikace" (rovněž tak "zamoření" a "kontaminace") používat v textu pouze jeden z vybraných výrazů neboť, i když se jedná výrazy totožného významu, může docházet u čtenářů nezabývajících se detailně danou problematikou k nedorozumění. V další kapitole 2.3 autor předkládá výsledky rešeršní analýzy v oblasti dekontaminace citlivých materiálů, kde shrnuje v dostatečném rozsahu publikované výsledky zejména v oblasti extrakčních metod, metod využívajících páry peroxidu vodíku, sorpčních metod, vakuových metod, metod s využitím nízkoteplotního plazmatu a metod využívajících superkritického CO2. V kapitole 2.4 autor shrnuje publikované údaje o typech rozpouštědel vhodných pro extrakční detoxikaci citlivých objektů a uvádí základní publikované parametry nejvhodnějšího typu rozpouštědla Novec™ HFE 7200 na bázi hydrofluoroetheru včetně jeho toxikologických a ekologických vlastností a rovněž rozebírá možnosti a způsoby jeho recyklace. V poslední kapitole 2.5 rešeršní analýzy se autor velmi erudovaně zabývá teoretickými přístupy k extrakčním metodám BChL z polymerních matric jako základních materiálů citlivých komponent. V dalších podkapitolách předkládá i rešeršní výsledky týkající se matematického popisu difuzních procesů přestupu toxické látky z pevné polymerní fáze do rozpouštědla, vlivu teploty na rychlost extrakce spolu s teoretickými podklady pro použití ultrazvuku k urychlení extrakčního procesu. V experimentální části dizertační práce (kapitola 4) navrhuje autor postupy pro stanovení rozpustnosti BChL ve vybraném rozpouštědle a technické parametry speciálního experimentálního zařízení pro stanovení průběhu extrakce v závislosti na průtoku rozpouštědla, teplotě a výkonu ultrazvukového zařízení. Rovněž se zabývá i metodami a technickým provedením experimentů stanovení recyklovatelnosti rozpouštědla použitého pro experimentální práce a jeho vlivem na různé technické prvky dekontaminovaných citlivých objektů. Při provádění experimentu na zjištění vlivu výkonu ultrazvukového zařízení dochází z principu metody k výraznému nárůstu teploty způsobenému kavitačními jevy (viz kapitola 2.5.3.2). V této souvislosti mám dotaz, zda byl pozorován nárůst teploty rozpouštědla popř. jakým způsobem byla udržována konstantní teplota extrakční cely v průběhu experimentu? V nejobsáhlejší a nejzajímavější části práce, kapitole 5, předkládá autor výsledky experimentálních prací a jejich hodnocení spolu s velmi erudovaným matematickým popisem naměřených závislostí a jejich srovnáním s naměřenými experimentálními hodnotami. Přístup k plánování experimentálních prací svědčí o velmi dobré experimentální erudici autora a jeho hlubokém pochopení zákonitostí ovlivňujících extrakční procesy navržené pro dekontaminaci citlivých povrchů. V první fázi experimentálních prací autor provedl stanovení rozpustnosti yperitu (jako nejagresivnějšího reprezentanta BChL vůči citlivým povrchům) ve vybraném hydrogenfluorovaném rozpouštědle HFE-7200. Vlastní stanovení průběhu extrakce velmi správně rozdělil na dílčí děje, které probíhají v průběhu extrakčního procesu: (a) rozpouštění volné, neadsorbované BChL na dekontaminovaném povrchu, (b) desorpce BChL ze struktury polymerního materiálu a konečně (c) kombinace rozpouštění volné i desorpce vázané (adsorbované) fáze BChL. Tento přístup k experimentálnímu hodnocení účinnosti extrakčního procesu pak autor důsledně používá pro stanovení průběhu extrakce v závislosti na průtoku rozpouštědla, v závislosti na teplotě a v závislosti na výkonu ultrazvukového zařízení. Experimentální výsledky jsou spolu s popisem dílčího experimentu přehledně a názorně prezentovány ve formě tabulek a grafů. Při diskusi jednotlivých naměřených údajů bych doporučoval nepoužívat formulaci "úplné odmoření". Toto vyjádření je poněkud nepřesné vzhledem k detekčnímu limitu používaných analytických metod. Z tohoto důvodu je vhodnější používat např. formulaci "odmoření pod detekční limit" či "odmoření pod maximální přípustný limit". Ze shrnutí naměřených experimentálních výsledků vyplývá, že ani jeden z operačních faktorů (průtok rozpouštědla, teplota a výkon ultrazvuku) nevykazoval výraznější vliv na účinnost extrakčního procesu. Avšak autor správně usuzuje na synergické působení všech těchto faktorů při extrakční dekontaminaci BChL z málo odolných tzv. "nasákavých" povrchů citlivých komponent a zařízení. V další části práce (kapitola 5.3) předkládá autor výsledky matematického modelování procesů podílejících se na extrakci BChL do rozpouštědla. Předpoklady stanovené autorem při popisu extrakčního procesu (a) difuze BChL do struktury polymerního materiálu, (b) rozpouštění volné (neadsorbované) fáze BChL v rozpouštědle a (c) extrakce adsorbované BChL ze struktury polymerního materiálu do rozpouštědla, byly správně volené a vytvořily předpoklad pro vytvoření matematického modelu, který vykazoval dobrou shodu s naměřenými experimentálními výsledky. V kapitolách 5.4 a 5.5 se autor zabývá i praktickými aspekty provádění extrakční metody dekontaminace BChL na citlivých površích, a to recyklovatelností použitého rozpouštědla a jeho vlivem na různé technické prvky citlivých zařízení (mobilní telefon, radiostanice, LCD kamera, paměťová media, počítače). V kapitole 5.4 na str. 89 jsou v tabulce 28 uvedeny hodnoty sorpční kapacity práškového preparátu Titl43/Ag+ silikagel pro látky HD, VX a GD zatímco v popisech se mluví pouze o yperitu. Dizertační práce Ing. Marka Andrleho je zpracována na velmi dobré odborné úrovni, přehledně a v odpovídajícím rozsahu. Drobné překlepy a nepřesnosti nikterak nesnižují či neovlivňují odbornou náplň dizertační práce. Autor v dizertační práci prokázal velmi dobrou invenci a schopnost vědecky pracovat. Z těchto důvodů doporučuji dizertační práci přijmout a Ing. Markovi Andrlemu udělit vědecký titul PhD.
eVSKP id 76766