Technical solution for determining the permeability of membranes for substances in the liquid phase using 3D printing

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F61989100%3A27360%2F21%3A10247888" target="_blank" >RIV/61989100:27360/21:10247888 - isvavai.cz</a>

Alternative codes found

RIV/61989100:27710/21:10247888

Result on the web

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Result language

čeština

Original language name

Technická řešení pro stanovení propustnosti membrán pro látky v kapalné fázi s využitím 3D tisku

Original language description

Konferenční příspěvek - poster, abstrakt ve sborníku. Konference &quot;Membránové procesy pro udržitelný rozvoj&quot; MEMPUR 2021, Pardubice, 6. - 7. 9. 2021. ISBN 978-80-907673-4-8. Znečištění odpadních, povrchových i podzemních vod cizorodými látkami (xenobiotiky) představuje celosvětový problém. Rezidua léčiv, jejich metabolity, dezinfekční látky, chemikálie obsažené v hygienických přípravcích, ale také pesticidy či látky pocházející z průmyslových zdrojů se kumulují v životním prostředí a negativně ovlivňují nejen organismy vázané na vodní ekosystémy. Pro stanovení propustnosti membrán pro látky v kapalné fázi bylo navrženo zařízení s detekcí na principu rezonance povrchového plazmonu (SPR). Zařízení sestává ze dvou cel umístěných na SPR senzoru; horní cela je průtočná a zajišťuje stálou koncentraci analytu v prostoru nad membránou, zatímco spodní cela pod membránou je stacionární a v její spodní části je umístěn SPR senzor. Jako alternativa k této metodě jsou konstruovány ocelové Franzovy difuzní cely, a dále plastové cely tištěné pomocí 3D tisku metodou SLA (tisk z pryskyřice) a metodou FDM (tisk ze strun). Cely jsou poté testovány jak pro umělé membrány (např. polyethersulfonové), tak pro přírodní membrány (rostlinné kutikuly) se zvolenými analyty ze skupiny léčiv (např. paracetamol) či pesticidů (např. metazachlor). Každé z použitých technických řešení má své výhody i nevýhody. V případě kovových i tištěných plastových či pryskyřicových cel musí být vzorky permeátu odebírány v pravidelných intervalech a analyzovány metodou HPLC-MS. Kovové cely nejsou průtočné a není možné snadno přizpůsobovat jejich geometrii, nerezová ocel je však vhodná pro použití při studiu látek rozpustných v organických rozpouštědlech. V případě 3D tisku je možné rozměry cel definující objem a aktivní plochu membrány snadno přizpůsobit měřené membráně, analytu a hodnotám permeance tak, aby měřená koncentrace byla nad limitem stanovení chromatografické metody. Je také možné využít připojení kapilár a stanovovat permeabilitu látek v cross-flow uspořádání. V případě SPR metody probíhá detekce online, což umožňuje kontinuální a rychlé stanovení propustnosti membrány pro zvolený analyt. Použité cely je také možné tisknout na 3D tiskárně. Maximální rozměry cel jsou limitovány geometrií použitého přístroje, je však možné měřicí cely minimalizovat na objem několika mikrolitrů a aktivní plochu membrány na jednotky mm2, což umožňuje měřit i velmi malé vzorky. Dále je díky použití CCD (charge-coupled device) kamery jako detekčního prvku v SPR zařízení možné sledovat plošnou heterogenitu membrány.

Czech name

Technická řešení pro stanovení propustnosti membrán pro látky v kapalné fázi s využitím 3D tisku

Czech description

Konferenční příspěvek - poster, abstrakt ve sborníku. Konference &quot;Membránové procesy pro udržitelný rozvoj&quot; MEMPUR 2021, Pardubice, 6. - 7. 9. 2021. ISBN 978-80-907673-4-8. Znečištění odpadních, povrchových i podzemních vod cizorodými látkami (xenobiotiky) představuje celosvětový problém. Rezidua léčiv, jejich metabolity, dezinfekční látky, chemikálie obsažené v hygienických přípravcích, ale také pesticidy či látky pocházející z průmyslových zdrojů se kumulují v životním prostředí a negativně ovlivňují nejen organismy vázané na vodní ekosystémy. Pro stanovení propustnosti membrán pro látky v kapalné fázi bylo navrženo zařízení s detekcí na principu rezonance povrchového plazmonu (SPR). Zařízení sestává ze dvou cel umístěných na SPR senzoru; horní cela je průtočná a zajišťuje stálou koncentraci analytu v prostoru nad membránou, zatímco spodní cela pod membránou je stacionární a v její spodní části je umístěn SPR senzor. Jako alternativa k této metodě jsou konstruovány ocelové Franzovy difuzní cely, a dále plastové cely tištěné pomocí 3D tisku metodou SLA (tisk z pryskyřice) a metodou FDM (tisk ze strun). Cely jsou poté testovány jak pro umělé membrány (např. polyethersulfonové), tak pro přírodní membrány (rostlinné kutikuly) se zvolenými analyty ze skupiny léčiv (např. paracetamol) či pesticidů (např. metazachlor). Každé z použitých technických řešení má své výhody i nevýhody. V případě kovových i tištěných plastových či pryskyřicových cel musí být vzorky permeátu odebírány v pravidelných intervalech a analyzovány metodou HPLC-MS. Kovové cely nejsou průtočné a není možné snadno přizpůsobovat jejich geometrii, nerezová ocel je však vhodná pro použití při studiu látek rozpustných v organických rozpouštědlech. V případě 3D tisku je možné rozměry cel definující objem a aktivní plochu membrány snadno přizpůsobit měřené membráně, analytu a hodnotám permeance tak, aby měřená koncentrace byla nad limitem stanovení chromatografické metody. Je také možné využít připojení kapilár a stanovovat permeabilitu látek v cross-flow uspořádání. V případě SPR metody probíhá detekce online, což umožňuje kontinuální a rychlé stanovení propustnosti membrány pro zvolený analyt. Použité cely je také možné tisknout na 3D tiskárně. Maximální rozměry cel jsou limitovány geometrií použitého přístroje, je však možné měřicí cely minimalizovat na objem několika mikrolitrů a aktivní plochu membrány na jednotky mm2, což umožňuje měřit i velmi malé vzorky. Dále je díky použití CCD (charge-coupled device) kamery jako detekčního prvku v SPR zařízení možné sledovat plošnou heterogenitu membrány.

Type

O - Miscellaneous

CEP classification

—

OECD FORD branch

10511 - Environmental sciences (social aspects to be 5.7)

Project

—

Continuities

—

Publication year

2021

Confidentiality

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů