Study of Plasma - Liquid Interactions

Disertační práce se zabývá detailním studiem vlastností různých elektrických výbojů generovaných ve vodných roztocích. Tyto výboje se staly v posledním desetiletí velmi populárním tématem, a to zejména díky mnoha praktickým využitím jako například v biomedicíně, čištění odpadních vod, ekologii nebo nanoinženýrství. Studium je zaměřeno na generaci peroxidu vodíku, jakožto jednu z nejvýznamnějších částic generovaných právě elektrickými výboji v kapalinách. Pro první část této práce byla využita speciální výbojová komora zkonstruovaná na Fakultě chemické Vysokého Učení Technického v Brně. Komora byla rozdělena tenkou diafragmovou přepážkou na dvě poloviny, přičemž uvnitř přepážky se nacházela malá dírka. V každé části komory se nacházela jedna elektroda, a obě dvě části komory byly vyplněny kapalinou. Ze zdroje bylo do kapaliny aplikováno vysokofrekvenční napětí (1 a 2 kHz), které tak vlastně upravovalo roztok chloridu sodného (1.5 l). Bylo zjištěno, že tento druh napětí, v porovnání s DC, nezpůsobuje nežádoucí přehřívání roztoku (počáteční vodivost 100 - 800 S/cm) během jeho úpravy při zachování účinnosti produkce peroxidu. Experimentální aparatura pro druhou část práce byla sestavena na Gentské Univerzitě v Belgii. Stejnosměrný výboj byl generován v bublinách plynů (He, Ar, N2, vzduch) v prostředí vodných roztoků. Byla studována generace peroxidu vodíku a odbourávání organických barviv přítomných ve zkoumaném roztoku. Ke generaci peroxidu vodíku byl použit roztok NaH2PO4 . 2H2O (5 microS/cm, V= 750 ml), ke zkoumání rozkladu barviv byly použity roztoky organických barviv Direct Red 79 (20 mg/l) a Direct Blue 106 (20 mg/l, V= 750 ml). Minimální koncentrace peroxidu vodíku byla naměřena při aplikaci proudu 10 mA, zatímco maximální koncentrace peroxidu vodíku byla zaznamenána při použití proudu 30 mA. Rozklad organických barviv vykazoval stejné vlastnosti. Čím vyšší byla dodávaná energie, tím více barviva se odbouralo. Třetí část práce probíhala ve spolupráci s Queen's University of Belfast, Centrum for Plasma Physics, UK. K realizaci experimentů bylo využito vysokofrekvenčního plazmového skalpelu (Arthrocar). Bylo zjištěno, že hodnota koncentrace peroxidu vodíku dosahovala maxima v roztocích s nepatrným přídavkem alkoholu (0.25 %). Celkem byly studovány čtyři 0.15 M roztoky BaCl2, Na2CO3, KCl a NaCl (V= 20 ml), jejichž počáteční vodivost se pohybovala kolem 13 mS/cm. Z výsledků bylo patrné, že největší rozdíl hodnot pH byl zaznamenán u roztoků s přídavkem ethanolu. V optických emisních spektrech byly identifikovány především radikály OH, které jsou prekurzory peroxidu vodíku. Výsledky ukázaly, že plazma v takovémto roztoku je stále tvořeno, což může být považováno za první krok generace plazmatu v organických sloučeninách. Poslední část práce byla zaměřena na tzv. mikroplazmatický jet v přímém kontaktu s kapalnou fází. Tato experimentální práce byla realizována na pracovišti Nanotechnology & Integrated Bio-Engineering Centre (NIBEC), University of Ulster, UK během studijní stáže. Jako vodivé médium byl použit roztok trihydrátu kyseliny chlorozlatité s různou počáteční vodivostí. Zajímavým zjištěním je fakt, že při tomto druhu měření bylo generováno stabilní plazma i při velmi malém výbojovém proudu (0.05 a 0.2 mA), a tedy i peroxid vodíku vznikal při velmi malé vstupní energii, což může být považováno za velmi dobrý výsledek.This Ph.D. thesis contains a detailed investigation of different electric discharges generated in liquids. These discharges have become a popular topic during the last decade, mainly due to many practical applications for example in biomedicine, waste water treatment, ecology and nanoengineering. The study is focused on hydrogen peroxide generation which is one of the most important particles generated by electric discharges in liquids. A special batch discharge chamber, constructed at the Brno University of Technology, Faculty of Chemistry, Czech Republic, was used for the first experimental part. This discharge chamber is separated by a diaphragm membrane with a pin hole at its centre. A single high voltage electrode is placed in each part of the chamber, which is filled by water solution. High frequency voltage (1 and 2 kHz) was used as a power source to treat a NaCl solution (1.5 l). After evaluation of all results it has been found that this kind of power supply, compared to DC, does not cause any unwanted overheating of the solution (initial conductivity 100 - 800 microS/cm) during its treatment and thus the hydrogen peroxide production efficiency is quite high. The second part of this thesis was done at the Ghent University, Department of Applied Physics, Belgium. Here the DC discharge was created in gas bubbles (He, Ar, N2 or Air) flowing water solutions. NaH2PO4 . 2H2O solution (5 microS/cm, V= 750 ml) was used to hydrogen peroxide production studies, Direct Red 79 (20 mg/l) and Direct Blue 106 (20 mg/l, V= 750 ml) solutions were chosen for the organic dyes destruction study. The minimal concentration of the H2O2 was obtained when 10 mA current was applied, while the maximum concentration was observed at the current 30 mA. It leads to the conclusion that concentration of hydrogen peroxide increases with increasing applied current. The organic decomposition showed the same trend. The higher energy was applied, the more organic dye was destructed. The third part of this thesis took place at the Queen's University of Belfast, Centrum for Plasma Physics, UK using high frequency plasma scalpel (Arthrocare). It was found that the hydrogen peroxide concentration has reached the maximal value in solutions with a small addition of an alcohol (0.25 %). Four different treated liquid 0.15 M water solutions of BaCl2, Na2CO3, KCl and NaCl (V= 20 ml) were used. The initial conductivity of the samples was around 13 mS/cm. From the taken results it was obvious that the biggest difference between pH values was obtained in the solution with the additional of ethanol. The active particles generated by discharge were detected by spectra, mainly OH radicals which are understood as precursors to hydrogen peroxide. The main innovation was study of the influence of additional of organic compound on the plasma process. It was obtained that plasma still can be generated in such solution kind which can be considered as the first step to plasma created in the pure organic liquid medium. The last part of this work looked at atmospheric pressure microplasma jet interaction with the liquid phase and it was carried out at the Nanotechnology & Integrated Bio-Engineering Centre (NIBEC), University of Ulster, UK during host internship. As a liquid medium a gold (III) chloride trihydrate (HAuCl4.3H2O) aqueous solution with different initial conductivity was used. Interestingly, even a very low current (0.05 and 0.2 mA) generates stable plasma and produces hydrogen peroxide which can be understood as a very good result. Here, H2O2 behaviours as an oxidizing agent which converts gold precursors into gold nanoparticles.

Study of electrolyte influence on diaphragm discharge stability and efficiency

Tato práce je zaměřena na tzv. diafragmový výboj, což je jeden z druhů elektrického výboje v kapalině, který lze přiřadit mezi tzv. AOP´s techniky v současnosti stále více používané k čištění vody. Jedním z ukazatelů efektivity a stability diagramového výboje je vznik peroxidu vodíku. V teoretické části se nachází podrobnější popis principu elektrického výboje v kapalině, dále jsou zde uvedeny vlastnosti elektrolytů a popsána obecně spektrofotometrická metoda stanovení získaného vzorku. V experimentální části je uveden podrobný popis průběhu experimentu. Následuje část výsledky a diskuze, kde jsou uvedeny konkrétní výsledky jednotlivých měření a jejich zdůvodnění. Poslední kapitolou je závěr, který tvoří celkové shrnutí a zhodnocení všech výsledků. Při použití všech vybraných elektrolytů docházelo při diafragmovém výboji v roztoku k tvorbě peroxidu vodíku. Byly použity anorganické i organické elektrolyty. Mezi anorganické elektrolyty patřily např. roztoky halogenidů, dále dusičnan sodný jako zástupce dusičnanů, dihydrogenfosforečnan draselný jako zástupce fosforečnanů apod. Zástupcem organických elektrolytů byla kyselina citronová. Hlavní vliv na tuto tvorbu měla hodnota počáteční vodivosti elektrolytů. Největší vliv na efektivitu a stabilitu diafragmového výboje měly elektrolyty dihydrogenfosforečnan draselný a síran sodný. Jejich rychlostní konstanty dosahovaly při použití roztoku s počáteční vodivostí cca 400 mikrosiemens nejvyšších hodnot, konkrétně 0,0492 mmol/l.min a 0,048 mmol/l.min. Naopak nejnižší hodnoty dosahovala při přibližně stejné počáteční vodivosti rychlostní konstanta elektrolytu chloridu amonného – 0,0269 mmol/l.min. V průběhu experimentů se používaly nerezové a platinové elektrody. Bylo zjištěno, že materiál nemá vliv na generaci peroxidu vodíku. Peroxid vodíku vznikal pouze v katodovém prostoru.This thesis is focused on so-called diaphragm discharge, which is one kind of electric discharges in liquid, which belongs among so-called AOP´s techniques, still more used for water cleaning in the present. One of effectiveness and stability indicators of diaphragm discharge is generation of hydrogen peroxide. In theoretical part, detail principle description of electric discharge in liquid is situated. Further, properties of electrolyte are introduced and general spectrophotometric method of obtained sample determination is described. In experimental part, a full procedure of experiment is introduced. Next part containing results and discussions introduces particular results of individual measurements and their reasons. Final chapter is the end, which forms total summary and evaluation of all results. By the application of all chosen electrolytes in solution at diaphragm discharge formation of hydrogen peroxide has appeared. Inorganic and organic electrolytes were used. As inorganic electrolytes following salts were selected – solutions of halogenides, next sodium nitrate as a representative of nitrates, potassium dihydrogenphosphate as a representative of phosphates, etc. Representative of organic electrolytes was citric acid. The value of initial conductivity of electrolytes had the main influence on hydrogen peroxide formation. Electrolytes potassium dihydrogenphosphate and sodium sulphate the great influence on effectiveness and stability of the diaphragm discharge. Their rate constants reached maximum value by the application of solution with initial conductivity of approximately 400 mikrosiemens, particularly 0.0492 mmol/l.min and 0.048 mmol/l.min. On the contrary, low values of rate constant were achieved in electrolyte ammonium chloride at around the same initial conductivity – 0.0269 mmol/l.min. During experiments stainless steel and platinum electrodes were used. It was found that kind of electrode material hadn’t influence on generation of hydrogen peroxide. Hydrogen peroxide was formed only in the cathode space.

Optimization Models in Energy Production

Bakalářská práce se zabývá optimalizací kapacity kotle spalovny odpadů, a to z jeho ekonomie provozu. V práci byl vytvořen model spalovny. Model byl aproximován diskretizací, protože se v modelu spalovny vyskytují náhodné parametry s normálním rozdělením. K posouzení kvality aproximace byly vytvořeny intervaly spolehlivosti na základě aplikace náhodného výběru, metody Sled nezávislých náhodných čísel (IRN z angl. independent random number streams) a metody Sled společných náhodných čísel (CRN z angl. common random number streams). V závěru této práce byly použité metody porovnány a navržen minimální počet scénářů, který „dostatečně dobře“ úlohu aproximuje.This bachelor's thesis focuses on optimization of a boiler's size of a waste incineration plant from an economic point of view. The problem was approximated by discretization because random parameters with normal distribution occured in the incineration plant model. To evaluate the quality of such approximation there were created confidence intervals using random sample information, independent random number streams method and common random number streams method. Used methods were compared and the smallest number of scenarios that aproximates the problem "well enough" was proposed in the last part of this thesis.

Inventory Analysis in a Selected Company

Tato bakalářská práce se zabývá analýzou zásob ve vybraném podniku. V první části je popsáno teoretické vymezení, které souvisí s danou problematikou. Další část je zaměřena na analýzu zásob, pomocí ABC analýzy a ukazatelů rychlosti obratu zásob. V závěru jsou shrnuty výsledky a navrhnuty směry zlepšení.This bachelor thesis deals with the analysis of stocks in the selected company. The first part describes the theoretical definition, which are related with the given issue. The next part is focused on the stocks analysis, using ABC analysis and inventory turnover rate indicators. In conclusion, the results are summarized and directions for improvement are suggested.152 - Katedra podnikohospodářskávelmi dobř

The information system in Velveta a.s. Varnsdorf

katedra: KEL; přílohy: 1 CD-ROM; rozsah: 49 s.Abstrakt Cílem této diplomové práce je navrhnutí vhodných úprav informačního systému Noris, které pomohou zlepšit řízení a vizualizaci provozu ve Velveta a.s. Varnsdorf. Tato práce s názvem {\clqq} Informační systém Velveta a.s. Varnsdorf `` je rozdělena do čtyř hlavních bodů. V bodě 1. je provedena analýza materiálového a informačního toku ve Velveta a.s. Varnsdorf , vysvětleno organizační schéma a schéma řízení společnosti. Dále je vysvětleno třídění materiálových skladů jednotlivých technologických stupňů výroby, ve kterém je zobrazen tok materiálu vně společnosti. V bodě 2. je analyzována provázanost toku materiálu mezi jednotlivými technologickými stupni výroby. Je přiblížen proces prvotních vstupů materiálu do výrobního procesu, četnost jednotlivých technologických stupňů a likvidační kroky výrobních, ale i komunálních odpadů. V bodě 3. je analyzována počítačová síť ve Velveta a.s. Varnsdorf, vysvětlen výrobní logistický proces společnosti a plán práce logistických procesů (workflow). V bodě 4. jsou navrženy vhodné úpravy pro zlepšení funkčnosti a pro splnění požadavků na řízení a vizualizaci provozu informačního systému Noris společnosti Velveta a.s. Varnsdorf.Abstract The thesis aims to suggest suitable adjustments to the Noris information system that will improve the control and visualisation of the of Velveta a.s. Varnsdorf operation. The diploma paper comprises four main parts, and its title is {\clqq}The Information System in Velveta a.s. Varnsdorf``, Part 1 resolves the material and information flows in the Velveta a.s. Varnsdorf plant, and it explains the organizational as well as the company management charts. Part 1 then deals with the material stock sorting with regard to the individual technological steps of the production; the material flow outside the company is also described.. Part 2 of the paper analyses the links between the material flow and the technological stages of the production. The thesis outlines the primary material input into the production process, the deployment frequency of individual technologies, as well as the production and municipal waste disposal processes. Part 3 deals with the analyses of the computer network in Velveta a.s. Varnsdorf, it explains the production logistics and the workflow processes within the company. Part 4 proposes suitable adjustments to be made in order to improve the functionalities, and to meet the requirements on the control and on the visualisation of the operation of the Noris information system used in Velveta a.s. Varnsdorf

Robust QRS Detection Using Combination of Three Independent Methods

QRS detection is a fundamental step in ECG analysis. Although there are many algorithms reporting results close to 100%, this problem is still not resolved. The reported numbers are influenced by the quality of the detector, the quality of annotations and also by the chosen method of testing. In this study, we proposed and properly tested robust QRS detection algorithm based on a combination of three independent principles. For enhancement of QRS complexes there were developed three independent approaches based on continuous wavelet transform, Stockwell transform and phasor transform which are followed by individual adaptive thresholding. Each method produces candidates for QRS complexes which are further processed by cluster analysis resulting in final QRS positions. The proposed detection algorithm was tested on three complete standard ECG databases: MIT-BIH Arrhythmia Database, European ST-T Database and QT Database without any change in algorithm setting. We utilized complete data from mentioned databases including all provided leads and used original (not adjusted) reference positions of QRS complexes. Summarized detection accuracy for all three databases was expressed by sensitivity 99.16% and positive predictive value 98.99%