GA811 Koloidy v životním prostředí

Přírodovědecká fakulta
podzim 2005
Rozsah
2/1. 3 kr. (příf plus uk plus > 4). Ukončení: zk.
Vyučující
doc. Ing. Jiří Faimon, Dr. (přednášející)
Garance
doc. RNDr. Rostislav Melichar, Dr.
Ústav geologických věd – Sekce věd o Zemi – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: Běla Hrbková
Rozvrh
St 8:00–9:50 Bp1,01007, St 10:00–10:50 Bp1,01007
Předpoklady
! GA810 Geochemie koloidních systémů
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Předmět si smí zapsat nejvýše 33 stud.
Momentální stav registrace a zápisu: zapsáno: 0/33, pouze zareg.: 0/33, pouze zareg. s předností (mateřské obory): 0/33
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Přednáška se zaměřuje na problematiku koloidů v životním prostředí. Charakterizovány jsou přírodní koloidní systémy, jejich chování a vlastnosti. Dále je diskutována termodynamika povrchů a stabilita koloidních částic. Na modelech agregace je demonstrována křivka potenciální energie, potenciálová bariéra, primární a sekundární minimum. Vznik koloidů je diskutován na polymeraci hliníku a křemíku ve vodách. Diskutovány jsou také dezintegrační procesy. Velká pozornost je věnována transportu koloidů vodou, vzduchem a pórovitým prostředím. Hlavní náplní přednášky jsou současné poznatky o roli koloidů při tvorbě a ochraně životního prostředí. Je diskutována sorpce na povrchu koloidních částic a funkce koloidů jako "nosičů" a "odklízečů" polutantů. Na závěr jsou uvedeny metody experimentálního studia koloidních systémů.
Osnova
  • Koloidní systémy: Klasifikace, chování, vlastnosti, stabilita. Koloidní částice, disperzní prostředí. Aerosoly, koloidní roztoky gely. Hydrofilní a hydrofobní povrchy. Fázové koloidy, molekulární koloidy. Termodynamika koloidů

    Vznik koloidů: Kondenzační procesy, vznik a význam přesycení, nukleace, tvorba tuhé fáze, kinetické faktory. Desintegrační procesy. Vlivy povrchové energie.

    Stabilita koloidních systémů: Termodynamika povrchů, stabilizace koloidů povrchovým nábojem. Sterický vliv polymerů. Elektrická dvojvrstva. Vliv iontové síly, brakické vody. Agregace částic, agregace řízená reakcí a difúzí.

    Modelování stability: Odpudivé a přitažlivé síly. Křivky potenciální energie. Potenciálová bariéra, primární a sekundární minimum.

    Polymerizace v roztocích: Monomery, přesycení, polymery hliníku a křemíku, růst částic, modelování.

    Povaha přírodních koloidů: Oxidy a hydroxidy kovů. Sírany, karbonáty, fosforečnany, fluoridy, arseničnany. Jílové minerály. Organické polymery.

    Transport koloidů: Transport atmosférou, transport vodou, transport v pórovitém prostředí. Rychlost transportu ve srovnání s rozpuštěnými látkami, kolonové experimenty s koloidy a tritiovanou vodou.

    Koloidy v životním prostředí: Sorpční chování (povrchová plocha, sorpce stopových prvků, "nosiči" a "odklízeči" polutantů). Koloidy v granitických podzemních vodách (hlavní a stopové prvky vázané na koloidy). Půdní koloidy (srážky, drenáž, výpar, tvorba půdních koloidů, význam). Koloidy v ústí řek a oceánské vodě (mísení dvou typů vod, agregace koloidů v oblasti říčních delt). Transport radionuklidů (izotopy U, Ac, Ru, Te, Cs). Atmosférické aerosoly (chování, složení a rozměry částic aerosolů v atmosféře, speleo-aerosoly, speleoterapie). Koloidy v hydrotermálních procesech (chování koloidů při zvýšených teplotách).

    Metody studia koloidních systémů: Metody izolace koloidních částic (ultrafiltrace, ultrafiltry, membrány, ,hromatografické gely, kolonová chromatografie, gelová filtrace, gelová chromatografie). Studium koloidů po jejich separaci (elektronová mikroskopie, neutronová aktivační analýza, plynová chromatografie). Studium koloidů bez separace (Thyndalův jev, optické metody, spektrofotometrie).
Literatura
  • YARIV, S. a H. CROSS. Geochemistry of colloid systems. Springer Verlag, 1979, 360 s. ISBN 0387089802. info
  • HIEMENZ, Paul C. a Raj RAJAGOPALAN. Principles of Colloid and Surface Chemistry. 3rd edition. Marcel Dekker, 1997, 650 s. ISBN 0824793978. info
  • ANDERSSON, P.S., D. PORCELLI, O. GUSTAFSSON, J. INGRI a G.J. WASSERBURG. The importance of colloids for the behavior of uranium isotopes in the low-salinity zone of a stable estuary. Geochimica et Cosmochimica Acta. Elsevier Pergamon, 2001, roč. 65, č. 1, s. 13-24. ISSN 0016-7037. info
  • SCHEMEL, L.E., B.A. KIMBALL a K.E. BENCALA. Colloid formation and metal transport through two mixing zones affected by acid mine drainage near Silverton, Colorado. Applied Geochemistry. Elsevier, 2000, roč. 15, s. 1003-1017. ISSN 0883-2927. info
  • MCCARTHY, J.F. Colloid-facilitated transport of contaminats in grounwater: Mobilization of transuranic radionuclides from disposal trenches by natural organic matter. Physics and Chemistry of the Earth. Elsevier, 1998, roč. 23, č. 2, s. 171-178. ISSN 1464-1895. info
  • VILKS, P., L.H. FROST a D.B. BACHINSKI. Field-scale colloid migration experiments in a granite fracture. Journal of Contaminant Hydrology. Elsevier, 1997, roč. 26, s. 203-213. ISSN 0169-7722. info
Další komentáře
Předmět je vyučován jednou za dva roky.
Poznámka k periodicitě výuky: Výuka bude probíhat v podzimním semestru 2005/2006.
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2007 - akreditace, podzim 2002, podzim 2003, podzim 2006, podzim 2007, podzim 2009, podzim 2011, podzim 2011 - akreditace, podzim 2015, podzim 2017, podzim 2019, podzim 2023.