GA811 Koloidy v životním prostředí

Přírodovědecká fakulta
podzim 2023
Rozsah
1/0/0. 1 kr. Ukončení: k.
Vyučující
doc. Ing. Jiří Faimon, Dr. (přednášející)
Garance
doc. Ing. Jiří Faimon, Dr.
Ústav geologických věd – Sekce věd o Zemi – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: Ing. Jana Pechmannová
Dodavatelské pracoviště: Ústav geologických věd – Sekce věd o Zemi – Přírodovědecká fakulta
Předpoklady
! GA810 Geochemie koloidních systémů && ( (!(PROGRAM(B-GE)||PROGRAM(N-GE)||PROGRAM(D-GE)||PROGRAM(D-GE4)||PROGRAM(C-CV))) || (NOW( G0101 Školení BOZP a PO pro geology )&&NOW( C7777 Zacházení s chemickými látkami )))
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
předmět má 32 mateřských oborů, zobrazit
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.
Výstupy z učení
Po absolvování předmětu bude student schopen aplikovat poznatky o vlastnostech/chování koloidů při:
- vzorkování vody/atmosféry a eliminaci jejich vlivu při analýze rozpuštěných složek
- interpretaci výsledků v oblasti hydrogeochemie a atmogeochemie
- posuzování jejich dopadů při změně vnějších podmínek antropogenními nebo přírodními vlivy.
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
    doporučená 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
  • Zhang, Q., et al. 2021. Water dispersible colloids and related nutrient availability in Amazonian Terra Preta soils. GEODERMA , 397, Article Number 115103 DOI10.1016/j.geoderma.2021.115103
  • Lu, YX et al., 2021. Spatial and environmental characteristics of colloidal trace Cu in the surface water of the Yellow River Estuary, China. MARINE POLLUTION BULLETIN, 168, Article Number: 112401, DOI10.1016/j.marpolbul.2021.112401
Výukové metody
přednášky
Metody hodnocení
písemný test
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je vyučován jednou za dva roky.
Poznámka k periodicitě výuky: Bude otevřeno v podzimním semestru 2023/2024.
Výuka probíhá blokově.
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2007 - akreditace, podzim 2002, podzim 2003, podzim 2005, podzim 2006, podzim 2007, podzim 2009, podzim 2011, podzim 2011 - akreditace, podzim 2015, podzim 2017, podzim 2019.
  • Statistika zápisu (nejnovější)
  • Permalink: https://is.muni.cz/predmet/sci/podzim2023/GA811