Studium reakcí kyslíku a ozónu na povrchu konstrukčních materiálů
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
B
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract
Tato diplomová práce je zaměřena na prostudování reakcí ozonu a kyslíku s různými konstrukčními materiály. Ozon jakožto nestabilní plyn má tendenci podléhat samovolnému rozkladu, který může být urychlen reakcí s jinými látkami. Cílem této práce je zjistit průběh tvorby a zániku ozonu při kontaktu s různými látkami. Ozon je hojně využíván především díky svým dezinfekčním účinkům. Proto sledování těchto reakcí je přínosné pro volbu materiálu ozonizátoru, či jeho příslušenství. V teoretické části této práce jsou popsány důležité vlastnosti ozonu, možnosti využití tohoto plynu, různé metody generace, vlivy příměsí plynů a teploty na generaci a rozklad, metody stanovení koncentrace a povrchové reakce. V experimentální části byla pro silikonový a teflonový materiál sledována závislost vzniku ozonu na velikosti reakčního prostoru. Délka hadic byla 20—50 cm s vnitřním průměrem u teflonového materiálu 6 mm a u silikonového 7,99 mm. Dále byly pro silikon prováděny experimenty, u kterých byl sledován vznik ozonu s použitím kyslíku a s příměsí argonu jakožto pracovními plyny. V třetí sérii experimentů byl prozkoumán vznik a zánik ozonu v závislosti na změně reakční doby. V tomto experimentu bylo pracováno s keramickým materiálem o dvou různých vnitřních průměrech a dále s mosazným a nerezovým materiálem. Materiály byly konstruovány do trubiček o stejné délce 54 cm. Generovaný ozon z kyslíku byl uzavřen v příslušné reakční trubičce a byl sledován úbytek (zánik). Posledním experimentem byl sledován průběh vzniku ozonu v křemenné kyvetě v závislosti na reakční době a na složení pracovního plynu. Množství vzniklého ozonu bylo ve všech případech stanovováno pomocí absorpční spektrometrie. Během působení výboje systémem protékal ozon, který se adsorboval na povrch materiálu. V uzavřeném reakčním prostoru se nacházela směs plynů (adsorbovaný ozon, kyslík a argon v různých poměrech). Ke vzniku ozonu docházelo na povrchu materiálu. Adsorbovaný ozon se rozložil na molekulární a atomární kyslík, který dále reagoval s molekulou kyslíku z reakčního objemu. Ze získaných dat byla zjištěna reakční doba, pro kterou byla koncentrace vzniklého ozonu maximální. Pro většinu materiálů byla tato reakční doba okolo 6 minuty.
This master's thesis deals with the study of the reactions of the ozone and oxygen with various construction materials. Ozone as an unstable gas tends to decompose spontaneously and this process can be accelerated by reaction with other substances. The aim of this work is to determine the course of ozone's formation and its depletion in after the contact with various substances. Ozone is widely used mainly due to its disinfecting effects. Therefore, the monitoring of these reactions is beneficial for the choosing of ozonizer's material or its accessories. The theoretical part of this work describes the important properties of the ozone, the possibilities of using this gas, various methods of its generation, the influence of gas admixtures and a temperature on its generation and decomposition, the methods of determining the concentration and surface reaction. The dependence of ozone's formation on the size of the reaction space was monitored for either the silicone and Teflon material in the experimental part of the thesis. The length of the hoses was 20-50 cm and the diameter of the inner space was 6 mm for Teflon and 7,99 mm for a silicone. Furthermore, other experiments were performed for the silicone material, where the formation of the ozone was monitored while the oxygen and argon were being used as working gases. The formation and the depletion of the ozone depending on the changes of reaction time were investigated in the third series of experiments. We worked with a ceramic material with two different inner diameters and also with a brass and a stainless steel material in this experiment. The materials were constructed as the tubes of the same length of 54 cm. The ozone generated from the oxygen was enclosed into the reaction tube and the depletion was monitored. The last experiment was focused on the monitoring of the course of ozone's formation in a quartz cuvette influenced by the reaction time and the composition of the working gas. The amount of generated ozone was determined by absorption spectrometry in the all studied cases. The ozone flowing through the system was adsorbed by the surface of the material during the discharge. A mixture of gases (the adsorbed ozone, the oxygen and the argon in various ratios) was present in the sealed reaction space. The Ozone was formed on the surface of the material. The adsorbed ozone decomposed into a molecular and an atomic oxygen. The atomic oxygen reacted with the oxygen molecule occurring in the reaction space. The reaction time leading to the biggest obtained concentration of generated ozone was determined by the experimental data. For most of the materials, the reaction time was about 6 minutes.
This master's thesis deals with the study of the reactions of the ozone and oxygen with various construction materials. Ozone as an unstable gas tends to decompose spontaneously and this process can be accelerated by reaction with other substances. The aim of this work is to determine the course of ozone's formation and its depletion in after the contact with various substances. Ozone is widely used mainly due to its disinfecting effects. Therefore, the monitoring of these reactions is beneficial for the choosing of ozonizer's material or its accessories. The theoretical part of this work describes the important properties of the ozone, the possibilities of using this gas, various methods of its generation, the influence of gas admixtures and a temperature on its generation and decomposition, the methods of determining the concentration and surface reaction. The dependence of ozone's formation on the size of the reaction space was monitored for either the silicone and Teflon material in the experimental part of the thesis. The length of the hoses was 20-50 cm and the diameter of the inner space was 6 mm for Teflon and 7,99 mm for a silicone. Furthermore, other experiments were performed for the silicone material, where the formation of the ozone was monitored while the oxygen and argon were being used as working gases. The formation and the depletion of the ozone depending on the changes of reaction time were investigated in the third series of experiments. We worked with a ceramic material with two different inner diameters and also with a brass and a stainless steel material in this experiment. The materials were constructed as the tubes of the same length of 54 cm. The ozone generated from the oxygen was enclosed into the reaction tube and the depletion was monitored. The last experiment was focused on the monitoring of the course of ozone's formation in a quartz cuvette influenced by the reaction time and the composition of the working gas. The amount of generated ozone was determined by absorption spectrometry in the all studied cases. The ozone flowing through the system was adsorbed by the surface of the material during the discharge. A mixture of gases (the adsorbed ozone, the oxygen and the argon in various ratios) was present in the sealed reaction space. The Ozone was formed on the surface of the material. The adsorbed ozone decomposed into a molecular and an atomic oxygen. The atomic oxygen reacted with the oxygen molecule occurring in the reaction space. The reaction time leading to the biggest obtained concentration of generated ozone was determined by the experimental data. For most of the materials, the reaction time was about 6 minutes.
Description
Citation
KRZYŽANKOVÁ, A. Studium reakcí kyslíku a ozónu na povrchu konstrukčních materiálů [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2021.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Spotřební chemie
Comittee
prof. Ing. Martina Klučáková, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. Michal Veselý, CSc. (místopředseda)
doc. Ing. Zdenka Kozáková, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Filip Mravec, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Ladislav Omelka, DrSc. (člen)
doc. Mgr. Martin Vala, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2021-06-21
Defence
Obhajoba proběhla podle následujícího schématu: prezentace studenky-vyjádření vedoucí/ho-oponentský posudek-reakce na posudek-diskuse s komisí. Studentka přednesla dobrý výtah výsledků své diplomové práce, v odpovědích na dotazy oponentské i členů komise nebo v reakcích na připomínky k diplomové práci projevovala menší neznalosti. V diskusi tak studentka prokázala dobrou schopnost orientace v teoretických i praktických základech problematiky diplomové práce. Komise, s uvážením hodnocení v posudku a vyjádření vedoucí/ho, zhodnotila její diplomovou práci celkově jako dobrou.
Veselý: Proč jsou v práci uváděny různé jednotky pro koncentraci ozónu?
Čeppan: Jak se zjišťovala koncentrace ozónu pomocí absorpční spektrometrie?
Jak vypadá Lambert-Beerův zákon?
Co je to S u molekuly kyslíku?
Kozáková: Spektrum jakého zdroje záření je uvedeno na obrázku?
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení