Podrobno

Hidrofobizacija nanoceluloznih materialov z dušikovo plazmo in njihova uporaba pri separaciji olja in vode
ID Martinović, Vuk (Avtor), ID Iskra, Jernej (Mentor) Več o mentorju... Povezava se odpre v novem oknu, ID Likozar, Blaž (Komentor)

.pdfPDF - Predstavitvena datoteka, prenos (2,89 MB)
MD5: AC747455F959405C55F1C7FC0E0F3B6D

Izvleček
Separacija olja in vode predstavlja enega od ključnih okoljskih izzivov, zlasti pri sanaciji naftnih madežev in čiščenju industrijskih odpadnih voda. Razvoj učinkovitih, trajnostnih in biorazgradljivih materialov za tovrstne aplikacije je zato izjemno pomemben. Nanoceluloza je zaradi svoje razpoložljivosti, visoke specifične površine in možnosti funkcionalizacije zelo obetaven material za razvoj filtrirnih in absorpcijskih sistemov. V magistrski nalogi smo preučevali možnost hidrofobizacije filmov in aerogelov iz celuloznih nanofibrilov (CNF) z obdelavo z dušikovo plazmo ter analizirali vpliv pripravljalnih parametrov na lastnosti materialov. Filmi iz CNF so že uspešno hidrofobizirani z uporabo dušikove plazme, pri čemer se je izkazalo, da je za hidrofobizacijo pomembna prisotnost siloksanov. Kratkoverižni siloksani se lahko iz silikonskih pekačev in kalupov izločajo v vodo, maščobe in zrak. Ker filme iz CNF pripravljamo na silikonskih podlagah, se nekateri siloksani izločijo v matrico CNF. Po obdelavi z dušikovo plazmo se vežejo na celulozo in povzročajo povečano hidrofobnost. Želeli smo preveriti, ali se lahko postopek priprave hidrofobnih filmov iz CNF prilagodi tudi za pripravo hidrofobnih aerogelov iz CNF. Aerogele iz CNF ni bilo mogoče uspešno hidrofobizirati, kar pripisujemo prenizki koncentraciji siloksanskih skupin v materialu po liofilizaciji. ATR-FT-IR spektri niso pokazali jasnih vrhov, ki kažejo na prisotnost siloksanov, medtem ko je bil učinek plazme omejen zaradi termične občutljivosti aerogelov. Preverjali smo tudi, ali vplivata temperatura sušenja in debelina filma iz CNF na njihovo hidrofobnost obdelanih filmov. Razlike v hidrofobnosti med filmi iz CNF različnih debelin in med filmi iz CNF, sušenimi pri različnih temperaturah, nismo opazili. Filmi iz pa so po plazemski obdelavi prešli iz hidrofilnega v hidrofobno stanje, neodvisno od orientacije pri pripravi, kar je bilo dodatno potrjeno z analizo kontaktnih kotov. Z AFM analizo smo potrdili spremembe v površinski morfologiji, kar nakazuje vpliv plazme na hrapavost kot dodaten dejavnik pri razvoju hidrofobnosti. Na koncu smo z enostavnim poskusom preverili selektivno vpijanje olja iz vodno-oljne mešanice. Hidrofobizirani filmi so pokazali jasno izboljšano sposobnost ločevanja faz, kar potrjuje njihov potencial za uporabo pri okoljskih aplikacijah, kot so filtracija ali sanacija razlitij.

Jezik:Slovenski jezik
Ključne besede:nanoceluloza, aerogel, dušikova plazma, separacija olja in vode, hidrofobnost, siloksani
Vrsta gradiva:Magistrsko delo/naloga
Tipologija:2.09 - Magistrsko delo
Organizacija:FKKT - Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo
Leto izida:2025
PID:20.500.12556/RUL-173589 Povezava se odpre v novem oknu
COBISS.SI-ID:257803011 Povezava se odpre v novem oknu
Datum objave v RUL:19.09.2025
Število ogledov:104
Število prenosov:19
Metapodatki:XML DC-XML DC-RDF
:
Kopiraj citat
Objavi na:Bookmark and Share

Sekundarni jezik

Jezik:Angleški jezik
Naslov:Hydrophobization of nanocellulose materials with nitrogen plasma and their use in oil-water separation
Izvleček:
Separation of oil and water represents one of the key environmental challenges, particularly in the remediation of oil spills and the treatment of industrial wastewater. The development of efficient, sustainable, and biodegradable materials for such applications is therefore extremely important. Nanocellulose, due to its availability, high specific surface area, and potential for functionalization, is a very promising material for the development of filtration and absorption systems. In this master’s thesis, we studied the possibility of hydrophobization of films and aerogels made from cellulose nanofibrils (CNF) by treatment with nitrogen plasma, and analyzed the influence of preparation parameters on the properties of the materials. CNF films have already been successfully hydrophobized using nitrogen plasma, whereby the presence of siloxanes proved to be important for hydrophobization. Short-chain siloxanes can leach from silicone baking molds and trays into water, fats, and air. Since CNF films are prepared on silicone substrates, some siloxanes are released into the CNF matrix. After nitrogen plasma treatment, they bind to cellulose and cause increased hydrophobicity. We wanted to test whether the process of preparing hydrophobic CNF films could also be adapted for the preparation of hydrophobic CNF aerogels. CNF aerogels could not be successfully hydrophobized, which we attribute to the too low concentration of siloxane groups in the material after lyophilization. ATR-FT-IR spectra did not show clear peaks indicating the presence of siloxanes, while the effect of plasma was limited due to the thermal sensitivity of aerogels. We also tested whether drying temperature and film thickness influence the hydrophobicity of the treated CNF films. No differences in hydrophobicity were observed between CNF films of different thicknesses or between those dried at different temperatures. However, after plasma treatment, CNF films transitioned from a hydrophilic to a hydrophobic state, independent of the orientation during preparation, which was further confirmed by contact angle analysis. AFM analysis confirmed changes in surface morphology, indicating the influence of plasma on roughness as an additional factor in the development of hydrophobicity. Finally, we tested selective oil absorption from an oil–water mixture with a simple experiment. The hydrophobized films showed clearly improved phase separation ability, confirming their potential for environmental applications such as filtration or oil spill remediation.

Ključne besede:nanocellulose, aerogel, nitrogen plasma, oil-water separation, hydrophobicity, siloxanes

Podobna dela

Podobna dela v RUL:
Podobna dela v drugih slovenskih zbirkah:

Nazaj