Univerzitet u Beogradu – Hemijski fakultet
Nastavno-naučno veće
Na redovnoj sednici Nastavno-naučnog veća Hemijskog fakulteta, Univerziteta u
Beogradu, održanoj 9. maja 2013. godine, određeni smo u Komisiju za pregled i ocenu doktorske
disertacije Ivana Anđelkovića, istraživača saradnika Inovacionog Centra Hemijskog fakulteta
Univerziteta u Beogradu, prijavljene pod nazivom:
˝Sinteza i optimizacija novih sorbenata na bazi oksidnih materijala za uklanjanje arsena˝.
Pošto smo podnetu disertaciju pregledali, podnosimo sledeći
IZVEŠTAJ
A. Prikaz sadržaja disertacije
Doktorska disertacija Ivana Anđelkovića pod navedenim naslovom napisana je na 155
strana A4 formata (prored 1,5), sadrži 27 grafika, 19 slika i 22 tabele. Rad obuhvata sledeća
poglavlja: 1. Uvod (5 strana), 2. Opšti deo (68 strana), 3. Eksperimentalni deo (8 strana), 4.
Rezultati i diskusija (43 strana), 5. Zaključak (4 strane) i 6. Literatura (27 strana, 294 citata).
Pored navedenog, rad sadrži Izvod na srpskom (dve strane) i engleskom jeziku (dve strane),
sadržaj, zahvalnicu i biografiju Kandidata sa spiskom radova.
U Uvodu Kandidat navodi neophodnost razvijanja novog tipa sorbenta i pronalaženje
optimalnih uslova za uklanjanje arsena iz voda bez prethodnog tretmana. Kao osnovni cilj ove
doktorske disertacije navedena je sinteza materijala koji bi uspešno uklonio arsen iz vodenih
rastvora. Kriterijume koje bi trebalo da zadovolji sintetisani sorbent su: veliki kapacitet sorpcije
1
za arsenove vrste prisutne u vodi bez skupih i složenih predtretmana voda, laka dostupnost i mala
cena.
U Opštem delu ukratko su navedeni osnovni podaci o arsenu, hemiji arsena i izvorima
arsena u životnu sredinu. Opisani su mogući putevi unosa arsena u čovekov organizam,
metabolički putevi As(III) i As(V) u ljudskom organizmu kao i posledice akutnog i hroničnog
trovanja arsenom. Dat je pregled metoda koje se koriste za uklanjanje arsena, njihove prednosti i
mane. Zatim je dat pregled radova koji se bave mehanizmima sorpcije arsena, faktorima koji
utiču na sorpciju kao i pregled instrumentalnih tehnika i eksperimentalnih metoda koje se koriste
pri proučavanju mehanizama sorpcije. Dat je detaljan pregled do sada korišćenih materijala za
sorpciju arsena, sa kapacitetima sorpcije i eksperimentalnim uslovima.
U okviru poglavlja Eksperimentalni deo Kandidat daje detaljan opis aparata, reagenasa
i eksperimentalnih procedura korišćenih u okviru doktorske disertacije.
Poglavlje Rezultati i diskusija se sastoji iz tri celine u okviru kojih Kandidat prikazuje i
obrazlaže rezultate svojih istraživanja. U prvom delu je određena efikasnost sorpcije arsena
komercijalno dostupnim sorbentima kao i uticaj hemijske modifikacije sorbenata na sorpcioni
kapacitet. Za sorbent sa najvećim kapacitetom ispitan je uticaj pH na sorpciju arsena. U drugom
delu prikazan je uticaj vremena sinteze sorbenta mehano-hemijskom reakcijom na kapacitet
sorpcije arsena. Sintetisani sorbenti su okarakterisani skenirajućom elektronskom mikroskopijom
(SEM) i rendgenostrukturnom analizom. Za najperspektivnije sorbente, dobijene mehanohemijskom reakcijom, ispitan je uticaj pH i prisustvo anjona na efikasnost sorpcije. U trećem
delu mikrotalasno-hidrotermalnom metodom sintetisani su sorbenti: gvožđem dopovan titan(IV)oksid i cirkonijumom dopovan titan(IV)-oksid. Određene su specifične površine sorbenata,
zapremine mikropora i zapremine mezopora. Urađena je rendgenostrukurna analiza sorbenata i
ispitana kinetika sorpcije. Određeni su kapaciteti sorpcije sintetisanih materijala, uticaj pH kao i
prisustvo anjona na efikasnost sorpcije. Ispitana je efikasnost sorbenata na realnom uzorku vode.
U poglavlju Zaključak sumirani su rezultati dobijeni u okviru doktorske disertacije.
2
Navedena Literatura (294 citata) obuhvata radove iz oblasti istraživanja i iscrpno
pokriva sve delove disertacije.
B. Kratak opis postignutih rezultata
U ovoj doktorskoj disertaciji sintetisani su sorbenti koji mogu poslužiti kao efikasni
materijali za uklanjanje arsena iz voda. Od ispitanih komercijalno dostupnih sorbenata
hemijskom modifikacijom titanom i hemijskom modifikacijom cirkonijumom povećan je
kapacitet sorpcije BIRM-a, kao sorpcioni kapacitet MTM-a posle hemijske modifikacije titanom,
dok hemijska modifikacija MGS nije uticala na sorpcioni kapacitet. MTM modifikovan titanom
je uspešno uklonio As(III) ili As(V) početne koncentracije 0.2 mg/L u pH opsegu od 5 do 8 na
vrednost ispod preporučene od strane Svetske Zdravstvene Organizacije. Mehano-hemijskom
reakcijom sintetisani su sorbenti na bazi MnO2, Fe2O3 i smeše Fe2O3:MnO2 u masenom odnosu
3:1. Ispitivanjem zavisnosti kapaciteta sorpcije od vremena trajanja mehano-hemijske sinteze,
utvrđeno je da za MnO2 i Fe2O3 sa povećanjem vremena mehano-hemijske sinteze dolazi do
povećanja kapaciteta sorpcije arsena, verovatno usled povećanja specifične površine materijala.
Pri mehano-hemijskoj sintezi materijala sa smešom Fe2O3:MnO2 u masenom odnosu 3:1 kao
polaznim materijalom najbolji sorpcioni kapacitet je dobijen za vreme sinteze od 30 minuta. U
odnosu na polazni materijal, smešu Fe2O3:MnO2 u masenom odnosu 3:1, kapacitet sorpcije
materijala dobijenog mehano-hemijskom reakcijom u trajanju od 30 minuta se povećao pet puta.
Kinetika sorpcije na ovom sorbentu je brza, dobro je opisana pseudo-drugim redom reakcije i
kontrolisana je površinskom difuzijiom kao i procesom intračestične difuzije. Prisustvo hlorida i
sulfata ne utiče na kapacitet sorpcije materijala dok fosfati smanju sorpciju arsena za manje od 20
% pri koncentraciji fosfata od 10 mmol/L. Arsen sorbovan za ovaj materijal je čvrsto vezan i
njegova mobilizacija pod atmosferskim uticajem je malo verovatna, što ga čini materijalom
pogodnim za odlaganje na deponiji posle zasićenja. Dopovanjem titan(IV)-oksida cirkonijumom
ili gvožđem mikrotalasno-hidrotermalnom metodom dobijeni su materijali velike specifične
površine i razvijene strukture mezopora i mikropora, koje omogućavaju brzu kinetiku i veliki
kapacitet sorpcije arsena. Ispitivanjem efikasnosti sorbenata dopovanih cirkonijumom ili
gvožđem na realnom uzorku vode, koji sadrži devet puta veću koncentraciju arsena od
3
koncentracije preporučene od strane Svetske Zdravstvene Organizacije, uspešno je smanjena
koncentracija arsena na vrednost koja je dozvoljena za upotrebu kao vode za piće.
C. Uporedna analiza rezultata Kandidata sa rezultatima iz literature
U ovoj doktorskoj disertaciji po prvi put su ispitani komercijalno dostupni materijali za
sorpciju arsena BIRM, MGS i MTM kao i uticaj aktivacije i hemiske modifikacije ovih materijala
titanom ili cirkonijumom na efikasnost sorpcije arsena. Povećanje kapaciteta sorpcije je postignuto
kod BIRM-a modifikovanog cirkonijumom, BIRM-a modifikovanog titanom i MTM-a
modifikovanog titanom ali kapaciteti sorpcije nisu bili dovoljni za dalje ispitivanje ovih materijala i
primenu na realnim uzorcima, u poređenju sa drugim materijalima. Dalje, Kandidat je po prvi put
ispitao uticaj vremena trajanja mehano-hemijske reakcije pri sintezi sorbenata na bazi MnO2, Fe2O3
kao i smeše ovih oksida u masenom odnosu 3:1 na efikasnost sorpcije arsena. Strukturne promene
materijala
sa
povećanjem
vremena
odigravanja
mehano-hemijske
reakcije,
ispitane
rendgenostrukturnom analizom i skenirajućom elektronskom mikroskopijom, predložene su kao
moguće objašnjenje dobijenih kapaciteta sorpcije. Za najperspektivnije sorbente ispitivanjem
kinetike sorpcije, uticaja pH kao i prisustva anjona na efikasnost sorpcije utvrđeno je da se ovi
materijali mogu koristiti u tretmanu realnih uzoraka. Takođe, Kandidat je ispitao mikrotalasnohidrotermalnu metodu kao metodu superiorniju u odnosu na klasičan hidrotermalni metod, za
dobijanje titan(IV)-oksida dopovanog cirkonijumom i titan(IV)-oksida dopovanog gvožđem.
Dobijeni dopovani materijali imaju dobre fizičko-hemijske karakteristike koje omogućuju brzu i
efikasnu sorpciju arsena. Primenom dopovanih materijala na realan uzorak vode koji sarži
povećanu koncentraciju arsena smanjena je koncentracija arsena do vrednosti koju preporučuje
Svetska Zdravstvena Organizacija.
Efikasnost sorbenata sintetisanih na bazi oksidnih materijala je ispitana, određeni su
kapaciteti sorpcije, njihova zavisnost od eksperimentalnih uslova kao i kinetika sorpcije, kao važan
parametar pri praktičnoj primeni i razumevanju mehanizama sorpcije. Odabir materijala će zavisiti
od fizičko-hemijskih parametara tretirane vode kao i svrhe dalje upotrebe tretirane vode.
4
D. Objavljeni i saopšteni radovi koji čine deo disertacije
Rad u istaknutom međunarodnom časopisu (M22)
Ivan Andjelkovic, Dragan Manojlovic, Sandra Skrivanj, Miodrag B. Pavlovic, Amaizah
Naser Rasmdan, Goran Roglic, As(III) and As(V) sorption on MnO2 synthesized by mechanochemical reaction from aqueous phase, International Journal of Environmental Research 7 (2013)
395-402
Ivan Andjelkovic, Jelena Nesic, Dalibor Stankovic, Dragan Manojlovic, Miodrag B.
Pavlovic, Cedomir Jovalekic, Goran Roglic, Investigation of sorbents synthesised by mechanicalchemical reaction for sorption of As(III) and As(V) from aqueous medium, Clean technologies
and Environmental Policy, DOI 10.1007/s10098-013-0635-1
Rad u međunarodnom časopisu (M23)
Ivan Anđelković, Dragan Manojlović, Dragana Đorđević, Biljana Dojčinović, Goran
Roglić, Ljubiša Ignjatović, Arsenic removal from aqueous solutions by sorption onto zirconiumand titanium-modified sorbents, Journal Of Serbian Chemical Society 76 (2011) 1427-1436
E. Zaključak
Na osnovu svega izloženog može se zaključiti da je u podnetoj disertaciji pod naslovom
˝Sinteza i optimizacija novih sorbenata na bazi oksidnih materijala za uklanjanje arsena˝
kandidat, Ivan Anđelković, uspešno rešio postavljene zadatke koji se tiču sinteze i optimizacije
novih sorbenata na bazi oksidnih materijala za uklanjanje arsena.
Kandidat je ispitivanjima pokazao da se sintetisani sorbenti mogu uspešno koristiti u
tretmanu voda sa povećanom koncentracijom arsena.
U dosadašnjem naučno-istraživačkom radu Kandidat je objavio jedanaest naučnih radova
štampanih u časopisima međunarodnog značaja.
5
Komisija smatra da rezultati objavljeni u okviru ove doktorske disertacije predstavljaju
značajan i originalni naučni doprinos u uklanjanju arsena iz voda. Ispitane metode sinteze
materijala mogu se iskoristiti za dobijanje sorbenata fizičko-hemijskih osobina koje favorizuju
uklanjanje arsena iz voda.
Komisija, takođe, smatra da se ova disertacija neosporno uklapa u savremene trendove
primenjene hemije.
Rezultati istraživanja proistekli iz ove doktorske disertacije objavljeni su u okviru tri rada
štampana u međunarodnim naučnim časopisima.
Na osnovu svega izloženog Komisija predlaže Nastavno-naučnom veću Hemijskog
fakulteta Univerziteta u Beogradu, da podnetu doktorsku disertaciju Ivana Anđelkovića, pod
naslovom „Sinteza i optimizacija novih sorbenata na bazi oksidnih materijala za uklanjanje
arsena“ prihvati i odobri njenu odbranu za sticanje zvanja doktora hemijskih nauka.
Beograd,
Komisija:
30. septembar 2013. godine
dr Goran Roglić, vanredni profesor
Hemijski fakultet, Univerzitet u Beogradu, mentor
dr Aleksandar Nikolić, viši naučni saradnik
Hemijski fakultet, Univerzitet u Beogradu
dr Biljana Dojčinović, viši naučni saradnik
Institut za Hemiju, Tehnologiju i metalurgiju, Univerzitet u
Beogradu
6
Download

izvestaj o urađenoj doktorskoj disertaciji