PANNON TEHETSÉGNAP Konferencia kötet

PANNON TEHETSÉGNAP Konferencia kötet

Pannon Egyetem Mérnöki Kar 2011

Készült az Oktatásért Közalapítvány NTP-OKA-XXII. „A felsőoktatási intézmények karain és tanszékein működő, tehetséggondozó műhelyek és a tudományos diákköri tevékenység keretében működő kutatóműhelyek támogatása” című pályázat támogatásával.

Felelős kiadó: Dr. Szalai István dékán Felelős szerkesztő: Ószer András Design: Zachar István Készült a Tradeorg Nyomdában 2011-ben

PANNON TEHETSÉGNAP 2011. május 16.

Jedlik Ányos Tehetséggondozó Műhely Limnológia Tehetséggondozó Műhely

Előszó Napjainkra a Pannon Egyetem Mérnöki Kara, a klasszikus mérnökképzés hagyományait folytatva, a műszaki és a természettudományok nemzetközileg elismert oktatási és kutatási központjává vált. A Pannon Egyetem 2010-ben elnyert „Kiváló Egyetem” címe annak az elismerését jelenti, hogy az intézményben folyó kutatások nemzetközi mércével is kiemelkedő színvonalon folynak, hazai és nemzetközi kutatási pályázatok és ipari projektek támogatásával. Mint ez a kiadvány is mutatja, a Mérnöki Kar elkötelezett a tehetséggondozás a minőségi utánpótlás-nevelés mellett. Jelentős erőfeszítéseket teszünk annak érdekében, hogy az átlag feletti képességekkel rendelkező hallgatóinknak támogatást nyújtsunk, tehetségük kibontakoztatását segítsük. Ezen szándékunkkal összhangban, a Jedlik Ányos Szakkollégiummal szoros együttműködésben indítottuk útjára az Oktatásért Közalapítvány által is támogatott Jedlik Ányos Tehetséggondozó Műhelyt, amelynek keretében a Mérnöki Kar hallgatóinak lehetőséget biztosítottunk a kutatásra, elért tudományos eredményeik bemutatására és elismerésére. Örömömre szolgál, hogy e programban szépszámú tehetséges hallgató vett részt, akik a kar oktatóival és egymással is megoszthatták eredményeiket, a kutatás és a felfedezés örömét. Remélem, hogy a bemutatott tudományos munkák sokszínűsége termékenyítőleg hat a résztvevők kutatásaira, mások eredményeinek, módszereinek és előadásmódjának megismerése segíti őket leendő értelmiségi-kutatói pályájukon. Az előadásokat hallgatva még az is megfordult a fejemben, hogy e kiadvány szerzőinek némelyikével a nem túl távoli jövőben nemzetközileg elismert tudósként vagy neves szakemberként fogok találkozni. Veszprém, 2011. június 1. GELENCSÉR ANDRÁS egyetemi tanár a tehetséggondozó műhely vezetője

5

PROGRAM 2011. május 16., hétfő Pannon Egyetem, B épület földszint, Konferenciaterem

8:30- Regisztráció 9:00 Megnyitó 9:15 Szabó Péter, II. évfolyam kémia mesterszak A H + O2 → O + OH reakció dinamikájának vizsgálata kváziklasszikus trajektória módszerrel. Témavezető: dr. Lendvay György 9:30 Szabó Dávid Sándor, I. évfolyam anyagmérnök mesterszak Diatomaföld hidraulikus cementkiegészítőként való alkalmazhatóságának vizsgálata. Témavezető: Eniszné dr. Bódogh Margit 9:45 Hubai Katalin Eszter, I. évfolyam Kémiai és Környezettudományi Doktori Iskola A Torna-patak és a Marcal folyó limnológiai paramétereinek vizsgálata az iszapár után. Témavezető: dr Padisák Judit 10:00 Zsűri értékelése 10:15 Szünet 10:30 Schmidt Kristóf, V. évfolyam vegyész szak Oxálsav és hangyasav fotokatalitikus bontása különböző gerjesztett katalizátorok felületén. Témavezető: Szabóné dr. Bárdos Erzsébet 10:45 Serdült Viktor, III. évfolyam vegyészmérnök alapszak Reakcióhő-szimuláció szakaszos reaktorban. Témavezető: dr. Nagy Lajos 11:00 Szigeti Márton Géza, III. évfolyam biomérnök alapszak Ultrahangos előkezelések hatásának vizsgálata egyes biomassza alapanyagok lebonthatóságára. Témavezető: dr. Dallos András 11:15 Szentgyörgyi Csanád, III. évfolyam vegyészmérnök alapszak Cérium- és neodímiumion síkon kívüli porfirin-komplexeinek képződése, fotofizikai és fotokémiai vizsgálata vizes közegben. Témavezető: dr. Horváth Ottó, dr. Valicsek Zsolt 11:30 Gulyás Gábor, I. évfolyam környezetmérnök mesterszak Állati hulladékfeldolgozás során keletkező szennyvizek tisztíthatósága biofilmes rendszerekben. Témavezető: dr. Kárpáti Árpád, Fazekas Bence

6

11:45 1Vass Máté, 2Kucserka Tamás, 1II. évfolyam, környezettan alapszak, 2 III. évfolyam Kémiai Környezettudományi DI Ingold-féle gombák: az első túlélők – A Torna-patak a vörösziszap katasztrófa után. Témavezető: dr. Padisák Judit 12:00 Zsűri értékelése 12:15 Ebédszünet 13:00 Poszter szekció (Pannon Egyetem, B épület aula) Fábián Ferenc, III. évfolyam vegyészmérnök alapszak Újszerű polimerizált ionos folyadék membránok előállítása. Témavezető: Bélafiné dr. Bakó Katalin Henn Bernadett, II. évfolyam környezettan alapszak Magyarország patakjainak kovalga biótája és ökológiai állapota. Témavezető: dr. Stenger-Kovács Csilla Szentgyörgyi Csanád, III. évfolyam vegyészmérnök alapszak Ionos folyadékok alkalmazása cellulóz bontására Témavezető: dr. Gubicza László Török Ferenc, II. évfolyam környezettan alapszak A bevonatlakó kovaalgák mintavételi módszerének tesztelése, statiszikai értékelése. Témavezető: dr. Stenger-Kovács Csilla Vozik Dávid, V. évf. környezetmérnök szak Gázfázisú enzimes reakciók vizsgálata. Témavezető: dr. Csanádi Zsófia 13:30 Eller Gábor, III. évfolyam kémia alapszak Vízoldható lantán(III)-porfirinek fotokémiai és fotofizikai vizsgálata. Témavezető: dr. Valicsek Zsolt, dr. Horváth Ottó 13:40 Tamás Ágnes, III. évfolyam környezettan alapszak Légköri szennyezők ökotoxicitásának vizsgálata. Témavezető: dr Kováts Nóra 13:50 Szabó Beáta, Bíró Rita, III. évfolyam, környezettan alapszak A Torna-patak bevonatlakó kovaalgáinak kolonizációja az iszapkatasztrófa után Témavezető: dr. Stenger-Kovács Csilla 14:00 Kaviczki Ákos, III. évfolyam, vegyészmérnök alapszak Zeolitok szimulációs vizsgálata. Témavezető: dr. Kristóf Tamás 14:10 Kiss Melitta, II. évfolyam kémia alapszak Vízoldható szamárium(III)-porfirinek képződésének és szerkezetének vizsgálata Témavezető: dr. Valicsek Zsolt, dr. Horváth Ottó 14:20 Zsűri értékelése (poszter szekció is) 14:30 Szünet

7

14:45 Sepsey Annamária, IV. évfolyam vegyész mesterszak Különböző méretékben protonált anionok ionkromatográfiás csúcsalakjának vizsgálata az elválasztás hatékonyságának növelése céljából. Témavezető: dr. Hajós Péter, dr. Horváth Krisztián 15:00 Kovács Róbert, IV. évfolyam vegyészmérnök alapszak Párhuzamos töltött rétegek közé adszorbeálódott elektrolitok Monte Carlo szimulációs vizsgálata. Témavezető: dr. Boda Dezső 15:15 Fodor Melinda Anna, III. évfolyam kémia alapszak Vízoldható mangán-porfirin komplexek fotokémiai és fotofizikai vizsgálata Témavezető: dr. Horváth Ottó 15:30 Tóth Zoltán, I. évfolyam környezetmérnök mesterszak A diklofenák mint környezeti szennyező vizsgálata. Témavezető: Szakácsné dr. Földényi Rita 15:45 Zsűri értékelése 16:15 Záró értékelő ülés (Pannon Egyetem, B épület földszint, Konferenciaterem)

2011. május 16., hétfő Jedlik Ányos Szakkollégium, Tetőtér

10:30 Selmeczy Géza Balázs1, Drávecz Eszter2 1V. évfolyam, környezettudományi szak, 2I. évfolyam, környezettan alapszak A Torna-patak és a Marcal makrogerinctelen faunája az iszapkatasztrófa után Témavezető: Kovács Kata 10:45 Lázár Ildikó, III. évfolyam vegyészmérnök alapszak Szénhidrogén-frakciók előállítása szennyezett ipari és egyéb hulladékok enyhe krakkolásával: az alapanyagok hatásának vizsgálata. Témavezető: dr. Miskolczi Norbert 11:00 Samu Gyöngyi, I. évfolyam környezetmérnök mesterszak Felületaktív anyagok és humuszanyagok kölcsönhatásának tanulmányozása Témavezető: Szakácsné dr. Földényi Rita 11:15 Kovács András, III. évfolyam anyagmérnöki alapszak A kaolinit szerkezetének módosítása mechanokémiai interkalációval. Témavezető: Kristófné dr. Makó Éva` 11:30 Kontos János, III. évfolyam vegyészmérnök alapszak Kritikus tulajdonságok becslése mesterséges neurális hálózatok alkalmazásával Témavezető: dr. Dallos András 11:45 Medve Hunor, I. évfolyam mechatronikai mérnöki mesterszak, Permanens mágneses szinkron motorok érzékelő nélküli szabályozása.

8

12:00 12:15 13:00 13:30

13:45

14:00

14:15 14:30 14:45

15:00

15:15

15:30

15:40 16:15

Témavezető: dr. Fodor Dénes Zsűri értékelése Ebédszünet Poszter szekció (Pannon Egyetem, B épület aula) Somogyi Katalin, II. évfolyam kémia mesterszak Fenilalanin fotokatalitikus degradációjának vizsgálata. Témavezető: Szabóné dr. Bárdos Erzsébet Gerencsér Anita, III. évfolyam vegyészmérnök alapszak Szénhidrogén-frakciók előállítása szennyezett ipari és egyéb hulladékok enyhe krakkolásával: a katalizátorok hatásának vizsgálata. Témavezető: dr. Miskolczi Norbert Fehér Klaudia, III. évfolyam, vegyészmérnök alapszak Heterociklusos oldalláncot tartalmazó szteroidok előállítása azid-alkin cikloaddícióval. Témavezető: Skodáné dr. Földes Rita Zsűri értékelése Szünet Dolyákné Vincze Julianna, VI. évfolyam vegyész szak Implicit vízmodellen alapuló elektrolitokmodellek termodinamikai tulajdonságainak vizsgálata nagykanonikus Monte Carlo szimulációkkal. Témavezető: dr. Boda Dezső Szánti-Pintér Eszter, II. évfolyam vegyész mesterszak Szteroid-ferrocén konjugátumok előállítása homogén katalitikus reakciók segítségével. Témavezető: Skodáné dr. Földes Rita Tóth Attila, V. évfolyam vegyészmérnök szak Foszfán-foszforamidit ligandumok szintézise és alkalmazása aszimmetrikus allilhelyzetű szubsztitúciós reakciókban. Témavezető: dr. Bakos József Szepesi Miklós, II. évfolyam vegyészmérnök alapszak K2[Ru(diimin)(CN)4]-komplexek egyensúlyi reakcióinak vizsgálata d8 elektronkonfigurációjú ionokkal. Témavezető: dr. Fodor Lajos Zsűri értékelése Záró értékelő ülés (Pannon Egyetem, B épület földszint, Konferenciaterem)

9

10

A H + O2 → O + OH reakció dinamikájának vizsgálata kváziklasszikus trajektória módszerrel Szerző: Szabó Péter Szak, évfolyam: Vegyész MSc., II. évfolyam Témavezető: dr. Lendvay György Intézet: Általános és Szervetlen Kémia Intézeti Tanszék A hidrogént és oxigént tartalmazó reakciórendszerek egyik elemi lépése a H+O2 → O + OH reakció. Ebben a reakcióban lép az O2 az oxidációs folyamatba, és emellett láncelágazási pontként is szerepel. Ugyanez a szerepe a szénhidrogének égési folyamataiban. Emiatt szokás az égések kémiájának legfontosabb elemi reakciójaként emlegetni. A reakcióról számos kísérleti és elméleti munka látott napvilágot. Azonban a kísérleti vizsgálatok csak az alapállapotú oxigén (O2(3Σg-)) és hidrogén (H(2S)) reakciójára szorítkoztak, de fontos lenne tudni, hogyan reagál a gerjesztett elektronállapotú O2 (1Δg) molekula, ugyanis egyes források szerint lángokban előfordul ilyen állapotú O2 is. E folyamat dinamikája nehezen tanulmányozható kísérleti úton, elméleti vizsgálatokban viszont megkaphatóak a dinamikai paraméterek. Vizsgálataim a gerjesztett oxigénmolekula H-atomokkal lejátszódó reakciójának a teljes dinamikai jellemzése és annak felmérése, hogy mi a különbség az alap- és gerjesztett elektronállapotú O2 reaktivitásában. A dolgozatban a reakció kváziklasszikus trajektória módszerrel történő vizsgálata során kapott eredményeket foglalom össze. A trajektóriaszámítások mellett a PES részletes tanulmányozását is elvégeztem. A trajektóriaszámítások alapján meghatároztam a reakció szórási hatáskeresztmetszetét, a termékek kvantumállapot illetve szórási szög szerinti eloszlását. Elemeztem a gerjesztett állapotra kapott eredményeim és a Guo és munkatársai által szűk reaktáns kvantumállapot tartományban végzett egzakt kvantummechanikai úton, valamint statisztikus módszerrel származtatott adatok viszonyát, valamint az alap- és gerjesztett elektron állapotú O2 reakciójának hasonlóságait és különbségeit. Az alap és gerjesztett állapot reaktivitása között drasztikus különbségek mutatkoznak. Az eredményeim szerint az elektrongerjesztett O2 molekula reaktivitása nagyságrendekkel meghaladja az alapállapotú oxigénét, és a termékek rezgési és forgási gerjesztettsége is magasabb. 1000 K-en a reakció sebességi együtthatója gerjesztett állapotra: kexc = 6.3×10-13 cm3mol-1s-1, alapállapot esetében pedig kgr = 7.5×10-15 cm3mol-1s-1.

11

Diatomföld hidraulikus cementkiegészítő anyagként való alkalmazhatóságának vizsgálata Szerző: Szabó Dávid Sándor Szak, évfolyam: Anyagmérnök MSc., II. évfolyam Témavezető: Eniszné Dr. Bódógh Margit Intézet: Anyagmérnöki Intézet A huszadik század utolsó negyedétől az olajválság okozta gazdasági erők és a növekvő építőipari igények arra késztették a cementgyárakat, hogy egyre nagyobb kapacitással, és minél inkább kevesebb energiaforrás felhasználásával gyártsanak hidraulikus kötőanyagokat. Az igények kielégítéséhez olyan segédanyagokra volt szükség, melyek a portlandcementtel keverve növelik a termék gazdaságosságát, miközben nem rontják a kötőanyag tulajdonságait. Ezeket az anyagokat összefoglaló néven hidraulikus cementkiegészítőknek nevezik. Hazánkban jelenleg hidraulikus cementkiegészítőként csak mesterséges eredetű anyagokat alkalmaznak, melyek az ipari termelés visszaesése miatt korlátozott mennyiségben állnak rendelkezésre. Munkám során egy lehetséges természetes eredetű anyag, az erdőbényei diatomaföld hidraulikus cementkiegészítőként való alkalmazhatóságát vizsgáltam. Az alkalmazhatóság felméréséhez elengedhetetlen szabványos cementipari vizsgálatokat, néhány fontosabb betonipari vizsgálatot és egyéb kiegészítő kutatásokat végeztem. A vizsgált diatomaföld kémiai és ásványi összetételéből adódóan puccolános viselkedést mutat, ami kedvezően befolyásolhatja a kötési, szilárdulási folyamatokat. Vizsgálataim szerint a diatomaföld morfológiája, nagy fajlagos felülete miatt nagymértékben növeli a cementpép vízigényét, ami az előző hatással ellentétben rontja a szilárdságot. A két hatás eredményeként a diatomaföldnek 5, 10 m/m% bekeverési arányok mellett a szilárdságokra gyakorolt hatása jelentéktelen, ami megengedné az alkalmazását. A hatályos szabványos követelményeknek való megfelelőség azonban csak szükséges és nem elégséges feltétele az alkalmazhatóságnak. A diatomaföld fizikai tulajdonságai kedvezőtlenek a cementgyári folyamatokban (tapadás, agglomerátum képzés, nehezebb őrlési finomság szabályozás). A diatomaföld hozzáadásával készített kötőanyag az eltarthatósági kívánalmaknak nem felelt meg. A betonipari alapvizsgálatok szerint a diatomaföld adagolása nagymértékben befolyásolja a transzportbeton konzisztenciáját, ezáltal a bedolgozhatóságát is. Kutatásaim szerint az erdőbényei diatomaföld cementipari tömegtermék gyártására a cementipari technológiai sajátosságok, a diatomaföldet tartalmazó keverék kötőanyagok rossz eltarthatósága miatt nem alkalmas, transzportbetonban való alkalmazására pedig jelenleg nincs igény. A diatomaföld csak speciális felhasználású, kis tömegben készített termékek előállítására lehet alkalmas, például a restaurátor habarcs vagy speciális könnyűbeton szerkezetek.

12

A Torna-patak és a Marcal folyó limnológiai paramétereinek vizsgálata az iszapár után Szerző: Hubai Katalin Eszter Szak, évfolyam: Kémiai és Környezettudományi Doktori Iskola I. évfolyam Témavezető: Prof. Dr. Padisák Judit Intézet: Limnológia Intézeti Tanszék 2010. október 4-én eddig példátlan vörösiszap katasztrófa történt, melynek következtében a Torna-patak érintett szakaszának teljes élővilága kipusztult. A Pannon Egyetem Limnológia Intézeti Tanszékén több olyan tudományos kutatás is folyt, melynek helyszínéül a Torna- patak devecseri szakasza szolgált, ezért fontosnak tartottuk, hogy a katasztrófa után is folyamatos mintavételezést végezzünk a területen. A munkám célja az volt, hogy felmérjem a Torna-patak és a Marcal vizének limnológiai paramétereiben bekövetkező változást a vörösiszap szennyezést követően, illetve, hogy folyamatos monitorozással nyomon kövessem a víz fizikai- és kémiai paramétereinek normalizálódását. A Torna-patakon és Marcal folyón 9 mintavételi pontot jelöltünk ki melyeken kezdetben naponta, majd háromnaponta, hetente, később kéthetente most pedig havonta helyszíni méréseket végzünk, és laboratóriumi vizsgálatok elvégzéséhez vízmintát gyűjtünk. A Torna-patak és a Marcal vízének kémiai helyreállása az élővilág regenerálódásának egyik feltétele, emiatt ezen paraméterek vizsgálata fontos feladat. Ezek ismeretében sok új összefüggésre lehet következtetni a víz kémiai tulajdonságai és élővilág összetétele közt.

13

Az oxálsav és a hangyasav fotokémiai bontása különböző gerjesztett katalizátorok felületén Szerző: Schmidt Kristóf Szak, évfolyam: Vegyész ,V. évfolyam Témavezetők: Szabóné Dr. Bárdos Erzsébet, Dr. Horváth Attila Intézet: Általános és Szervetlen Kémia Intézeti Tanszék Környezetünk (levegő, víz, talaj) minőségének megóvása nagyon sokrétű és összetett feladat, amelyben a nemkívánatos anyagok kibocsátásának minimalizálása meghatározó jelentőségű. Fontos, hogy a környezetbe visszajutó anyagokból minél nagyobb mértékben távolítsuk el a szennyezőket Az utóbbi évtizedekben kidolgozott, úgynevezett nagyhatékonyságú oxidációs eljárások (Advanced Oxidation Processes, AOPs) közös vonása, hogy fotolízissel vagy kémiai úton nagy reakciókészségű gyököket állítanak elő. A képződött reaktív gyökök és a vízben oldott szerves vagy szervetlen molekulák reakciója elvezethet a szennyezők teljes lebomlásához. Munkám során a nagyhatékonyságú oxidációs eljárások közé tartozó heterogén fotokatalízist tanulmányoztam. Modellvegyületként egyszerű szerves vegyületeket alkalmaztam. A katalizátor fotoaktivitását a TiO2 kristályszerkezetén kívül befolyásolja: a részecskék mérete, eloszlása és fajlagos felületük. Ezek a tulajdonságok együttesen határozzák meg az elektron-lyuk rekombináció sebességét és a felületi hidroxilcsoportok számát, a katalizátor adszorpciós készségét.Különböző összetételű és szemcseméretű katalizátorokon vizsgáltam meg a két kiválasztott modellvegyület adszorpcióját, illetve fotodegeradációját. A vegyületek fotokémiai lebontásának hatékonysága várhatóan növelhető a félvezetők felületének olyan módosításával, amely csökkenti a fotogerjesztéskor keletkező elektronlyuk pár rekombinációjának valószínűségét. Egyik lehetséges eljárás, ha a katalizátor felületét különböző átmeneti fémekkel pl. ezüst és arany módosítjuk, ugyanis a felületre levált fém elektroncsapdaként viselkedik. Kísérleteimet reakcióelegy besugárzására alkalmas fotokémiai reaktorban hajtottam végre, a szuszpenziót 40 dm3/h sebességgel betáplált levegő tartja áramlásban. A sugárforrás egy 40 W-os fénycső, amely kibocsátott energiájának döntő hányadát 300 nm felett adja le, a fotokatalizátor koncentrációja 1,0 g/dm3 volt. A fotokémiai bontás során bekövetkező változásokat a folyadékelegy pH-jának, szerves széntartalmának mérésével, illetve a modellvegyületek aktuális koncentrációjának meghatározásával követtem nyomon A különböző katalizátorokon elvégzett kísérletek eredményei alátámasztják a felületi megkötődés bomlási sebességet nagy mértékben befolyásoló szerepét, illetve igazolják azt a megállapítást, hogy több tényező együttesen határozza meg a fotokatalizátor hatékonyságát, s nehéz egyértelmű összefüggéseket találni.

14

Reakcióhő-szimuláció szakaszos reaktorban Szerző: Serdült Viktor Szak, évfolyam: Vegyészmérnöki BSc, III. évfolyam Témavezetők: Dr. Nagy Lajos, Balaton Miklós Intézet: Folyamatmérnöki Intézeti Tanszék A vegyipar egyes területein, mint például a gyógyszeriparban, finomvegyszer gyártásban, ahol a nagy rugalmatlan folyamatos technológiákkal szemben sokféle terméket állítanak elő, túlnyomórészt szakaszos technológiákat alkalmaznak. Általában olyan esetben használják ezt az üzemeltetési módot, amikor számos, egymástól jelentősen eltérő receptúrájú terméket kell előállítani. Ezen technológiák esetében nagyon fontos a receptben előírt hőmérséklet pontos tartása, és a reaktorban egyenletes hőmérséklet-eloszlás biztosítása. A rugalmas és többcélú felhasználás miatt, a szakaszos technológiák esetében komoly mérnöki kihívás a megfelelő hőmérséklet-szabályozás kialakítása. Olyan szabályozók tervezésére van szükség, amelyek a gyakori alapjelváltást, az állandó és vezetett alapjelen történő tartást is egyaránt kezelni tudják. Tervezés során a mért, illetve a becsült zavarások figyelembe vételével javítható a szabályozók teljesítménye, valamint részletes tesztberendezésekkel (például szimulátorok és félüzemi rendszerek) az ipari környezethez hasonlóan tesztelhetőek. A szakaszos reaktorok hőmérséklet-szabályozása során az egyik legjelentősebb zavarás a reakcióhő, ezért a tanszéki laborban található szakaszos reaktor reakció fizikai szimulálására alkalmas résszel lett kiegészítve. Ez a kör egy szivattyúból, egy elektromos fűtőpatronból és egy hőmérőből áll. A hőáram szabályozása egy előrecsatoló szabályozóval történik, ami a reaktor hőmérsékletét és a patron utáni hőmérő jelét használja fel. Ebben az esetben a megbízható szabályozás érdekében mindkét hőmérőnek azonos dinamikájúnak kell lennie és stacioner eltérés sem lehet köztük. Célom az volt, hogy a reaktorban szimuláljam kémiai reakciók lejátszódását reagensek felhasználása nélkül. Az előadásom során ismertetem a hőmérők dinamikus kalibrálásának menetét és fontosságát, valamint az előrecsatoló szabályozó tervezésének folyamatát. A reaktorbelső hőmérőjének és a fűtőpatron utáni hőmérő jelének stacioner különbségét hőmérséklettől függő módon kompenzáltam. A két hőmérő közül a fűtőpatron utáni gyorsabban reagál a változásokra, ezért egy elsőrendű szűrő segítségével úgy késleltettem a jelét, hogy azonos viselkedést mutasson a másik hőmérővel. A korrigált hőmérsékletekből számított fűtőpatron teljesítmény karakterisztika lineárisnak adódott. Végül bemutatom a reakcióhő hatását a félüzemi rendszer reaktorhőmérséklet-szabályozásának működésére.

15

Ultrahangos előkezelések hatásának vizsgálata egyes biomassza alapanyagok lebonthatóságára Szigeti Márton Géza Szak, évfolyam: Biomértnök BSc, III. évfolyam Témavezető: Dr. Dallos András Intézet: Fizikai Kémiai Intézeti Tanszék Napjainkban a rohamos ütemben fejlődő iparágak, valamint a folyamatosan növekvő lakosság egyre nagyobb energiaszükségleteinek kielégítésére a hagyományos fosszilis energiahordozókból nyert energia mellett egyre nagyobb teret nyert a biomassza alapú energiagyártásból – biogáz-, biodízel-, bioetanolból nyert energia. Ezen technológiák hatásfoka jelentősen nőhet, valamint ciklusideje csökkenhet a fermentáció és a gázképződés technológiájának fejlesztésével, a nyersanyagok emészthetőségének javításával. Az ultrahangos besugárzás hatására fellépő kavitációs effektus roncsolja a növényi rostokat, ezáltal növelve a fajlagos felületet, javítja a biopolimerek hozzáférhetőségét, a szerves anyagok oldott fázisba vitele által azok emészthetőségét, és ezzel elősegíti a lebontó mikrobák tevékenységét, illetve a második generációs bioetanol gyártásban használt cellulózbontó enzimrendszerek hozzáférhetőségét a hidrolizálandószubsztráthoz. Kísérleti munkám során számos potenciális bioetanol alapanyag – kukoricaszár, cukorcirok bagasz, szemescirok szár, vegyes szilázs – esetében vizsgáltam az ultrahangos előkezelés hatását egy SONICS VibraCell VCX-750 típusú ultrahangos feltáró berendezéssel, valaminta besugárzó fej pozíciójának változtatásával.Az ultrahangos roncsolás eredményességét a biomassza-víz keverékek vizes fázisa kémiai oxigénigény (KOI), biológiai oxigén igény (BOI), valamint a tényleges biogáz-termelés gázkihozatal változásának mérésével követtem. A roncsolás hatását ICP fotometriás mérésekkel, a kvázi kristályszerkezet megváltozását röntgen diffrakciós vizsgálatokkal, a növényi szövetekben bekövetkező dezintegrációs folyamatokat pedig pásztázó elektronmikroszkópos felvételekkel vizsgáltam. Az eredmények alapján megállapítottam, hogy a biomassza energetikai célú felhasználásánál az ultrahangos előkezelés eredményesen használható.

16

Cérium- és neodímiumion síkon kívüli porfirin-komplexeinek képződése, fotofizikai és fotokémiai vizsgálata vizes közegben Szentgyörgyi Csanád Szak, évfolyam: Vegyészmérnök Bsc., III. évfolyam Témavezetők: Dr. Valicsek Zsolt, Dr. Horváth Ottó Intézet: Általános és Szervetlen Kémia Intézeti Tanszék A Nap sugárzó energiáját a fotoszintézis során porfirin-származékok kötik meg és használják fel oxigén és szerves anyagok előállításában. A porfirin összetett vegyület, amelyben négy pirrolt kapcsolnak össze metilidin-hidak, így kialakítva egy gyűrűs molekulát konjugált π- elektronrendszerrel. Középső üregébe a négy nitrogénhez fémion koordinálódhat komplexet képezve. A kutatásaim a lantanoida fémionok terén folyik. Ezek nagy méretük(>90pm) következtében nem tudnak beilleszkedni a gyűrűbe, ezért arra „ráülnek” SAT („sitting-atop”) komplexet képezve. Ebből a szerkezetből a ligandum torzulása és a fémion magas koordinációs száma révén többmagvú szendvicsszerkezetek alakulhatnak ki. Ezenfelül a lantanoida-kontrakció jelensége lehetőséget kínál a fémion pozíciójának hangolására a komplexben, és a különböző jellemzők ebből adódó változásának vizsgálatára. A SAT komplexekben fény hatására töltésszeparáció valósul meg, és a redukált – megnövekedett méretű – fémion nem képes komplexben maradni, így az oldatba erős redukáló ágensként kerülve olyan reakciókat iniciálhat, melyek normál körülmények között nem játszódnának le. Így e metallo-porfirinek katalizátorként is alkalmazhatók, mert megfelelő regenerálószerrel a kialakuló porfiringyök is visszaalakítható, így előállhat újra a komplex. Kutatásaim során neodímium-komplexekkel foglalkoztam, és ezen eredményeket vetettem össze a korábbi, cériumionnal végzett kísérleteim tapasztalataival. A komplex kialakulásának kinetikáját két hőmérsékleten és két különböző közegben vizsgáltam, melyek pufferáló - ionerősség-szabályozó szerepük mellett a metallo-porfirin kialakulását is befolyásolják. A porfirinek családja a természetben a legnagyobb fényelnyeléssel bíró vegyületeket foglalja magába, így a komplex kialakulása spektrofotometriásan követhető. Az elnyelési színképek változását figyelve információt kapunk a folyamatos koncentrációeloszlás-változásról, így nyomon követhető az átalakulás, és számolható a komplex stabilitása, képződésének sebességi állandója. A fotolízis követése is spektrofotometriásan történik, így figyelhető a sávok fokozatos eltűnésén keresztül a komplex fényelnyeléséért felelős -elektronrendszerének bomlása és a gyűrűszakadás. A komplexet fotofizikai vizsgálatoknak is alávetettem, mely során a szabad porfirinéhez képest a fényemisszió változásának okait akartam felderíteni. Ezek a fotokémiai tulajdonságok változásával együtt a vízbontásban hasznosítható ligandumról fémionra történő töltésátvitel megvalósulásából fakadnak.

17

Állati hulladékok feldolgozása során keletkező szennyvizek tisztíthatóságának vizsgálata Szerző: Gulyás Gábor Szak, évfolyam: Környezetmérnöki MSc., II. évfolyam Témavezetők: Fazekas Bence, Dr. Kárpáti Árpád Intézet: Környezetmérnöki Intézet Környezetünk védelme az elmúlt két évtizedben meghatározó szerephez jutott, melynek eredménye, hogy minden beruházásnál, gyártási folyamatnál, technológiánál alapvető követelmény a természeti értékek, erőforrások, illetve az emberi egészség védelme, és a környezeti rendszerek zavartalan működésének fenntartása. Ezen belül is, talán az egyik legfontosabb terület a szennyvíztisztítás. A tudomány fejlődésének köszönhetően mára már olyan technológiákat, rendszereket fejlesztettek ki a szennyvizek megtisztítására, melyek nagy biztonsággal garantálják a befogadók, és ezen keresztül az egész természet védelmét. Dolgozatomban ipari szennyvizek tisztíthatóságát vizsgálom különböző körülmények között. Az ilyen szennyvizek összetétele és szennyezettsége jelentősen eltér a lakossági szennyvizekétől. Az állati eredetű hulladékok feldolgozása során keletkező szennyvizek tisztíthatóságáról eddig csak néhány dolgozat született. Mivel azonban a tetemek elszállítása, kezelése és ártalmatlanítása mára gyakorlattá vált, fontosnak tartottuk egy ilyen kísérleti rendszer felállítását, és az általunk elért eredmények megosztását. A laboratóriumi körülmények között négy teljesen azonos, automata vezérlésű reaktor folyamatos üzemeltetésével a tisztítási hatékonyság változását vizsgáltam különböző üzemeltetési hőmérséklet esetén. A feladott szennyvíz összetétele és mennyisége minden esetben megegyezett, így a vizsgálati paramétert hatását el tudtam különíteni. Az elfolyó tisztított vizek minőségét rendszeresen vizsgáltam annak érdekében, hogy információkat kapjak a tisztítási hatékonyságról, illetve arról, hogy melyek azok az optimális körülmények, amelyek mellett a legnagyobb mértékű tisztítás tapasztalható. Amennyiben a kísérletek eredményesen zajlanak, tervezzük az említett szennyvizek tisztíthatóságának vizsgálatát egyéb körülmények között is.

18

Ingold-féle gombák: az első túlélők – A Torna-patak a vörösiszap katasztrófa után Szerzők: 1Vass Máté, 2Kucserka Tamás Szak, évfolyam: 1Környezettan BSc., II. évfolyam; 2Kémiai és Környezettudományi Doktori Iskola, III. évfolyam Témavezetők: 1Kucserka TamásA; Prof. 2Dr. Padisák JuditA Konzulens: 1Dr. Révay ÁgnesB Intézetek: ALimnológia Intézeti Tanszék, BMagyar Természettudományi Múzeum A vízi Hyphomycetes fajok (Ingold-féle gombák) kulcsszerepet töltenek be a vízben zajló lebontási folyamatokban. Ezek a gombák az Imperfekt gombák törzsébe tartozó osztály tagjai, az Ascomycota-k és a Basidiomycota-k ivartalan alakjai. Mai tudásunk szerint több mint 600 édesvízi gomba fajt ismerünk, és ebből nagyjából 300 faj sorolható az Ingoldféle gombák csoportjához. Főleg gyors vízfolyású, jól levegőztetett patakokban fordulnak elő, így többek között megtalálhatók a Torna-patakban is. A vörösiszap-katasztrófa után vett habminták mikroszkópos vizsgálata során kiderült, hogy e mikroorganizmusok továbbra is jelen vannak a vízfolyásban. 2008 óta folynak kutatások a Torna-patakon, melyek célja többek között az avar lebontásának vizsgálata. A vörösiszap katasztrófa után a Torna-patak devecseri-, valamint devecser előtti (referencia) szakaszára helyeztünk ki avarzsákokat (11 féle avarral) a lebontási ráta és a lebontó gombák vizsgálatára. Az első hónapban hetente, majd két hetente történtek mintavételek. Eddig, természetes körülmények között nem lehetett vizsgálni a makrogerinctelen szervezetek hiánya mellett az avar aprózódását, avarfogyást. Most erre is lehetőségünk van, tekintettel arra, hogy a patak makrogerinctelen állománya kipusztult. Kutatásunk célja volt, (a) hogy meghatározzam először mely fajok kolonizálják az avart, (b) a gombák szukcessziójának és biomasszájának becslése (ergoszterol mérés alapján), (c) továbbá, hogy összehasonlítsam az előbbi jellemzőket a Torna szennyezett és referencia szakasza között. Az avarzsákokból, minden egyes fajból (Salix sp., Quercus sp., Fagus sylvatica and Populus nigra) egy-egy levelet helyeztem desztillált vízzel megtöltött edényekbe, majd 3-4 napig levegőztettem a tenyészeteket. Ezt követően a szuszpenziót membránfilteren (Ø=8 μm) átszűrtem, és a fennakadó konídiumok (a gombák ivartalan szaporítóképlete) morfológiája alapján, mikroszkóp alatt meghatároztam a lebontásban szerepet játszó gombafajokat. Az avarzsákok kihelyezése után egy héttel már sporuláló gombák jelentek meg a mintákban, és a fajok száma tovább nőtt a kutatási periódus során. Ez, és más (szárazföldön végzett) kutatások is alátámasztják, hogy a gomba – mint biológiai csoport – nagymértékű rezisztenciát mutat a környezetben oly nagymértékű pusztításokat okozó eseményekkel szemben, mint például a vörösiszap-katasztrófa.

19

Újszerű polimerizált ionos folyadékmembránok előállítása Szerző: Fábián Ferenc Szak, évfolyam: Vegyészmérnöki BSc., III. évfolyam Témavezető: Bélafiné Dr. Bakó Katalin Intézet: Biomérnöki, Membrántechnológiai és Energetikai Kutatóintézet A polimerizált ionos folyadék oldatokból szilárd membránfilmek készíthetők, melyeket előnyösen lehet alkalmazni gázszeparációs célokra. Ez a membrántípus kombinálja az ionos folyadékok és a szilárd membránok kedvező tulajdonságait. Az ionos folyadékok olyan olvadt sók, melyek szerves kationokból és szerves vagy szervetlen anionokból épülnek fel. Számos kedvező tulajdonságuk (szobahőmérsékleten folyékonyak, viszkozitásuk nagy, gőznyomásuk elhanyagolható, nagy termikus és kémiai stabilitással rendelkeznek) miatt kitűnő membránalapanyagok. További előnyt jelent, hogy az ionok megfelelő megválasztásával a fizikai-kémiai tulajdonságaik változtathatók. Az ionos folyadékmembránok egyik nagy csoportja a polimerizált ionos folyadékmembránok, melyek előnyei, hogy stabilitásuk nagy, vastagságuk kicsi, alkalmazásuk kevesebb oldószert igényel. Kísérleteink során célunk volt különböző polimerizált ionos folyadékmembránok előállítása. Ennek első lépéseként kétféle monomert (1-vinil-3-etil-imidazolium-bromid, 1vinil-3-butil-imidazolium-bromid) állítottunk elő, melyek későbbi polimerizációjával a különféle membránok hozhatók létre. Az 1-vinil-3-etil-imidazolium-bromid előállításához 1,5 mol vinil-imidazoliumot 500 ml-es lombikba öntöttünk, néhány g hidrokinont adtunk hozzá, majd keverés közben melegíteni kezdtük. Amikor az elegy 70°C-ra melegedett, cseppenként hozzáadtunk 1,4x1,5 mol etil-bromidot, miközben a hőmérsékletet. 70-110 °C között tartottuk. Ha a hőmérséklet gyorsan csökken, akkor a csöpögtetést gyorsítani kell. Az összes etil-bromid hozzáadása után a hőmérsékletet 150°C-ra emeltük, majd az elegyet keverés 60 percig kevertettük. Ezután a termékhez acetont adtunk. A kristályokat vákuum szárítószekrényben tömegállandóságig 20°C-on szárítottuk. Az 1vinil-3-butil-imidazolium-bromid előállítása hasonlóképpen zajlott azzal a különbséggel, hogy etil-bromid helyett 1,2x1,5 mol butil-bromidot adagoltunk lassan az 1,5 mol vinilimidazoliumhoz. További célként az előállított monomereket kopolimerizációs és homopolimerizációs úton szeretnénk felhasználni membránok készítéséhez.

20

Magyarország patakjainak kovaalga biótája Szerző: Henn Bernadett Szak, évfolyam: Környezettan Bsc. II. évfolyam Témavezető: Dr. Stenger-Kovács Csilla Intézet: Limnológia Intézeti Tanszék Az utóbbi évtizedekben bekövetkezett vízminőség romlás miatt a vízfolyások védelme fokozott figyelmet kapott, fontossá vált ökológiai állapotuk felmérése, nyomon követése. Az Európai Unió tagállamai a kisvízfolyások vízminőségének vizsgálatához több élőlény csoport mellett a kovaalgák ökológiáján alapuló minősítési rendszert részesíti előnyben, mert ez a csoport nagyon jól reagál az antropogén hatásokra, s ezáltal alkalmas a vízminőség megállapítására. Kutatásom elsődleges célja a hazai kisvízfolyások kovaalga flórájának megismerése, endemikus, veszélyeztetett és védett fajok keresése, valamint a vízfolyások ökológiai állapotának becslése. Ehhez 73 magyarországi patak kovaalga összetételét vizsgálom. Eddig 73 mintából 14 minta fénymikroszkópos feldolgozását végeztem el, melyek a következők: Arka-patak, Karasica-patak, Szuha-patak, Gaja-patak, Hór-patak, Nagy-patak, Váli- víz, Rakaca-patak, Ósva-patak, Rák-patak, Nagy-patak, Benta-patak, Pokol-völgyi-patak, Királyhegyesi-szárazér, Dera-patak. A mintavételekre 2010 augusztusában került sor. A minták roncsolására forró hidrogénperoxidos módszert alkalmaztam, majd a roncsolt minta egy cseppjét Pleurax gyantába ágyaztam. A preparátumokat fénymikroszkóppal vizsgáltam (Nikon Eclipse E600), 100as objektívvel, 1000x-es nagyításon. Minden preparátumból 400 valvát számoltam le. Az eddig feldolgozott 14 mintából 102 fajt azonosítottam. Domináns fajnak tekintettem azokat a fajokat, melyek relatív gyakorisága 5% felett volt. A 14 patak domináns fajai többek között az Achnanthidium minutissimum, Amphora pediculus, Cocconeis placentula var. placentula, Cocconeis placentula var. lineata, Cyclotella meneghiniana, Eolimna subminuscula, Epithemia adnata, Fragilaria capucina var. rumpens, Fragilaria ulna, Fragilaria capucia var. vaucheriae, Gomphonema angustatum, Gomphonema pumilum, Melosira varians, Navicula cryptocephala, Navicula cryptotenella, Navicula graciloides, Navicula gregaria, Navicula tripunctata, Nitzschia frustulum, Nitzschia dissipata, Nitzschia palea, Nitzschia reversa, Nitzschia subacicularis, Planothidium frequentissimum, Planothidium lanceolatum, Rhoicosphenia abbreviata és a Surirella brebissonii. A domináns fajok közül kettő Vörös Listás faj. Az Achnanthes marginulata veszélyeztetett, a Nitzschia subacicularis pedig rendkívül ritka faj.

21

Cellulóz oldásos előkezelése ionos folyadékban Szerző: Szentgyörgyi Csanád Szak, évfolyam: Vegyészmérnök Bsc., III. évfolyam Témavezetők: Dr. Gubicza László, Bélafiné Dr. Bakó Katalin Intézet: Általános és Szervetlen Kémia Intézeti Tanszék A kutatási munkám célja mikrokristályos cellulóz feloldása ionos folyadékban. Ez egy alternatív előkezelési módja a cellulóznak. A cellulóz β-1,4-kötéseket tartalmazó D-glükopiranóz monomerekből áll, melyek közötti erős intra- és intermolekuláris hidrogénkötések nagy stabilitású molekulát eredményeznek. Ebből adódóan a cellulóz nehezen hidrolizálaható, mert sem a víz, sem az enzimmolekulák nem képesek hozzáférni, és hatékonyan feloldani, elbontani. Ezért a polimer előkezelése szükséges, melyet mi zöld oldószerrel, az ionos folyadékokkal kívántunk megvalósítani. Az ionos folyadékok 100°C alatt folyékony, nagy szerves kationt és kis, többnyire szervetlen aniont tartalmazó vegyületek. Elhanyagolható gőznyomásuk következtében nem gyúlékonyak. Szerves és szervetlen oldószerekkel egyaránt elegyednek. Erős polaritásuk és gyenge koordinációs képességük eredménye, hogy reakcióközegként alkalmazva őket nagyobb konverziót, szelektivitást és termékhozamot lehetséges bennük elérni. Az előkezelés ionos folyadékban a jelenleg használt módszereket helyettesíti, melyek szervetlen savakat, lúgokat, szerves oldószereket, ammóniás szálrobbantást(AFEX), stb. alkalmaznak. Ezek közül néhány szélsőséges körülményeket(magas hőmérséklet, nyomás) igényelnek, vagy a cellulóz bomlását és melléktermék-képződést eredményeznek, valamit mérgező anyagok környezetbe kerülésével járnak. Az ionos folyadékok ezzel szemben emelt hőmérsékleten, melléktermék képződése nélkül alkalmazhatóak. Az oldás után hatékonyan visszanyerhetők és újrahasznosíthatók. Az előkezelést követően az oldott cellulóz könnyen kicsapható desztillált vízzel, vagy kis szénatomszámú alkoholokkal, és centrifugálás után az ionos folyadék leönthető róla. Ezt követően a cellulózt szárítottuk, és vizes közegű enzimes hidrolízist alkalmaztunk, mely az előkezelés hatására hatékonyabb: nagyobb hozamot eredményez. Tudományos kutatások kimutatták, hogy a hidrolízis megvalósítható olyan vizes közegben, melyben van visszamaradó ionos folyadék, bár kisebb az enzim aktivitása az erősen poláros közeg miatt. A célja ezeknek a tanulmányoknak olyan ionos folyadék kiválasztása, mely jelenlétében a legkisebb az enzimaktivitás-csökkenés.

22

A bevonatlakó kovaalgák mintavételi módszerének tesztelése Szerző: Török Ferenc Szak, évfolyam: Környezettan BSc., II. évfolyam Témavezető: Dr. Stenger-Kovács Csilla Intézet: Limnológia Intézeti Tanszék A Torna-patak élőbevonatában található kovaalgák kiváló indikátor szervezetek., kiválóan alkalmazhatóak kisvízfolyások ökológiai állapotbecslésére. A EU Víz Keretirányelve éppen ezért a vizsgálandó élőlénycsoportok egyikeként a fitobentoszt (élőbevonatot) jelölte ki. Az élőbevonat mintavételének módszereiben azonban vannak bizonytalanságok és ezek ismerete feltétlenül szükséges ahhoz, hogy pontos eredményt kaphassunk egy adott vízfolyás kovaalga összetételéről, illetve ökológiai állapotáról. Célom az volt, hogy kiderítsem, mekkora a mintavételi módszer bizonytalansága, vagyis hány kőről kell venni a mintát ahhoz, hogy a vízfolyás kovaalga összetételéről, ökológia állapotáról pontos képet kaphassunk. Mintavételi helyem a Torna-patak devecseri szakasza volt. A patak sodorvonalába korábban kihelyezett 50 mészkő szubsztrátumot egyszerre vettem ki, felületükről eltávolítottam a bevonatot, majd az így gyűjtött mintákból preparátumokat készítettem. A mintákat fénymikroszkóppal vizsgáltam, 400 valvát számoltam és határoztam meg. Azokat a fajokat tekintettem dominánsnak, melyek relatív gyakorisága 5% felett volt. Az eddig feldolgozott 20 mintából 47 fajt azonosítottam. A fajszám 18 és 27 között változott.. A domináns fajokat vizsgálva 6 csoportba soroltam a szubsztrátumokat. Az 1. csoportba azon minták tartoztak, melyeknél a Navicula lanceolata kimagasló relatív gyakorisággal volt jelen. A 2. csoportba a nagyon magas Cocconeis placentula relatív gyakorisággal rendelkező szubsztrátumokat soroltam, míg a 3. csoport mintái hasonló Achnanthidium minutissimum - Navicula lanceolata relatív gyakorisággal rendelkeztek. A 4. csoportba olyan minták tartoztak, melyeknél az Achnanthidium minutissimum nagyon magas dominanciájú. Az 5. csoport mintáiban az Achnanthidium minutissimum és a Navicula lanceolata mellett nagy számban jelent meg a N. gregaria, a G. olivaceum és a C. placentula is. Az utolsó, 6. csoportba azon szubsztrátumok sorolandók, ahol kimagasló volt a Navicula lanceolata és a Cocconeis placentula relatív gyakorisága. Az eddig feldolgozott 20 minta jól mutatja, hogy az egyes szubsztrátumokon kialakuló kovaalga közösségek között jelentős különbségek lehetnek, mind a fajszám, mind a domináns fajok arányát tekintve.

23

Gázfázisú enzimes reakciók vizsgálata Szerző: Vozik Dávid Szak, évfolyam: Környezetmérnök, V. évfolyam Témavezető: Dr. Csanádi Zsófia Intézet: Biomérnöki, Membrántechnológiai és Energetikai Kutató Intézet A természetes aromák nagytételben történő kinyerése igen költséges folyamat. Mivel az Európai Unió a természetes alapanyagokból előállított aromákat is természetesnek tekinti, így ezek előállítására nagy figyelem irányul. Az aromák előállításának egyik legegyszerűbb módja az enzimatikus szintézis útján történő termékképzés, amelynek eredményeként kapott aromák kielégítik a velük szemben támasztott elvárásokat, beleértve az olykor nagyon kritikus élelmiszeriparét is. A nem hagyományos reakcióközegek megjelenése folytán az enzimkatalitikus reakciók terén új lehetőségek nyíltak meg. Már a XX. század eleje óta alkalmaznak ilyen reakcióközegeket, aktívabban kutatni mégis csak az utóbbi évtizedekben kezdték el őket. A szerves oldószereket, majd az ionos folyadékokat követően a szilárd-gőz közegű reakciókat kezdték el tanulmányozni. A módszer lényege, hogy a komponenseket elpárologtatva, gőzfázisban reagáltatjuk egymással rögzített enzim segítségével, így sokkal kisebb aktiválási úton tudjuk a reakciót végrehajtani. Az elpárologtatott komponensek megfelelő áramlása inert gáz segítségével biztosítható. Számos kutatást végeztek aldehidek, alkoholok, észterek, stb. előállítására. Jelen munkában szilárd-gőz fázisú enzimkatalitikus reakció vizsgálatát végeztem. Biokatalizátorként Novozym 435 enzimkészítményt, azaz immobilizált Candida antarctica lipáz B-t használtunk (Novozymes). A modell reakció etil-acetát előállítása volt enzimatikus úton ecetsavból és alkoholból. Folyamatos üzemű rendszer lévén a víz aktivitása állandónak tekinthető. A mérések célja a rendszer optimalizálása volt. Méréseim során a szubsztrát arányának, az enzim mennyiségének, a különböző hőmérsékleteknek és a hordozó gáz áramlási sebességének hatásait vizsgáltam a rendszerre, és meghatároztam a rendszer aktiválási energiáját is. A vivőgáz tisztaságát az elválasztó csapdák után mértem. A minták elemzése gázkromatográf segítségével történt. Az analízist HP 5890A típusú gázkromatográffal, HP-FFAP kolonna és FID detektor segítségével hajtottuk végre. A kísérletek alapján megállapítottam, hogy a megfelelően rögzített enzim sokáig megőrzi a rendszerben az aktivitását. A megállapított optimális paraméterek a következők voltak: 2 dm3 h-1 N2 vivőgáz áramlási sebesség, 50°C hőmérséklet, 75:25 ml ml-1 kiindulási szubsztrát arány. Emellett meghatároztuk a reakció aktiválási energiáját, melynek értéke 9,2 kJ mol-1 értéknek adódott. Ez lényegesen alacsonyabb érték az egyéb reakcióközegekben tapasztaltakhoz viszonyítva.

24

Vízoldható lantán(III)-porfirinek fotokémiai és fotofizikai vizsgálata Szerző: Eller Gábor Szak, évfolyam Kémia BSc III. évfolyam Témavezetők: Dr. Horváth Ottó, dr. Valicsek Zsolt Intézet: Általános és Szervetlen Kémia Intézeti Tanszék A porfirin-komplexek családjába tartoznak a síkon kívüli fém-porfirinek (SAT-komplexek). Ezeknél a vegyületeknél a központi fémion rajta ül a porfirin vázon, mivel az ion méreténél fogva nem fér el a koordinációs üregben. Azáltal, hogy kötést létesít a fémion, egyben torzítja is az alatta elhelyezkedő porfirin vázat, amelynek következtében szimmetria-csökkenést és a komplex reakcióképességének növekedését tapasztaljuk. Ezek a komplexek nem csak önmagukban létezhetnek, hanem szendvics szerkezetet alkotva össze is kapcsolódhatnak, amely a fémion magas koordinációs számának köszönhető. A lantanoida fémionok egyik sajátságos tulajdonsága, hogy kontrakció következik be a rendszám növekedésével, amely az ionsugár csökkenését jelenti. Ezáltal a porfirin koordinációs üregébe akár jobban is be lehet illeszteni a központi fémiont. Ezen komplexek vizsgálata során általános sajátságokat tudunk megállapítani a vegyületekről. Kutatásaim során lantán(III)-porfirinekkel foglalkoztam, amelyeket magam állítottam elő, majd fotokémiai mérésekkel és kvantumkémiai számításokkal vizsgáltam. A komplexek vizsgálatánál két fajta ionerősség-szabályozó közeget alkalmaztam, amelyek befolyásolják a kialakuló komplex szerkezetét. A acetátion axiális ligandumként köt be, ezért inkább monoporfirin képződik, míg a kloridion használata során a kevésbé fotoaktív biszporfirin keletkezik. A két különböző közeg hatása inkább a fénykisugárzási tulajdonságait befolyásolja a komplexeknek, mintsem a fényelnyelésüket. A spektrofotometriás mérések során nyomon követhető a komplex szerkezetének, illetve az oldatban lévő koncentrációjának időbeli változása az elnyelési színképek segítségével. A vizsgálatok során különböző porfirin-koncentrációjú oldatokkal is dolgoztam. Ezeknél nagyon jól érzékelhető volt, a koncentrációknál vizsgált fotokémiai tulajdonságok változása a koncentráció függvényében. A kísérletek során elsődlegesen a komplexek fotokémiai tulajdonságait határoztam meg, hogy általános sajátságokat tudjak meg a fém-porfirinek viselkedéséről. A továbbiakban a porfirin-komplex katalizátor szerepét is szeretném megvizsgálni, mivel a munkám célja, egy olyan rendszer kialakítása, amelyet vízbontásra alkalmazhatunk, hogy ezáltal a napsugárzást, mint megújuló energiaforrást felhasználva hidrogént mint környezetbarát üzemanyagot állíthassunk elő. A munkát a Nemzeti Fejlesztési Ügynökség támogatta a TÁMOP 4.2.2.-08/1/2008-0018 „Élhetőbb környezet, egészségesebb ember – Bioinnováció és zöld technológiák kutatása a Pannon Egyetemen” projekt keretében.

25

Légköri szennyezők ökotoxicitásának elemzése Szerző: Tamás Ágnes Szak, évfolyam: Környezettan BSc., III. évfolyam Témavezető: Dr. Kováts Nóra Intézet: Limnológia Intézeti Tanszék Az ember jelentős hatással van a levegőkörnyezetre. Nem csupán az ipari és a mezőgazdasági, hanem átlagos hétköznapi tevékenységekkel is számos szennyezőanyagot juttatunk az életünkhöz alapvetően nélkülözhetetlen levegőbe. A különböző káros hatásokat előidéző gázokon kívül a legfontosabb légköri szennyezők a légköri gázokkal diszperz rendszert, ún. aeroszolt alkotó cseppfolyós és szilárd halmazállapotú részecskék. Az aeroszol részecskék jelentős szerepet játszanak a légköri folyamatokban, mint például a felhő- és csapadékképződésben, valamint a látótávolság kialakulásában. A részecskékből kiülepedő anyagok (pl. savak, savas karakterű anyagok, fémek) hatással vannak mind a természeti, mind az épített környezetre. Kutatásomban a légköri aeroszolnak az élő szervezetekre, ökoszisztémákra gyakorolt káros hatását (ökotoxicitását) vizsgálom. Tesztorganizmusként a Vibrio fischeri nevű tengeri baktériumot használom, amely a számára megfelelő körülmények közt, a normál életműködése, anyagcseréje során fényt bocsát ki. Ez a lumineszcens baktérium úgy reagál a szennyezőkre, hogy csökken a fényintenzitása, ezáltal a biolumineszcencia-gátláson alapuló tesztek leginkább használt organizmusa. Méréseimet egy Thermo Luminoscan Ascent nevű készülék segítségével végzem, Veszprémben vett aeroszol mintákon. A finn Aboatox Co. által forgalmazott Ascent Luminométer legnagyobb újításai abban rejlenek, hogy toxicitás-mérése kinetikus, valamint hogy a minta zavarossága vagy színe nem okoz mérési hibákat. A teszthez igen kis mennyiségű minta (170 μl szuszpenzió) elegendő, hozzáadását az előkészített baktérium-szuszpenzióhoz a készülék végzi, majd rögzíti a fényintenzitás változását az elegyítést követő 30 mpes időtartam alatt. A kontrollban felvillanó baktériumok fénykibocsátása közel állandó szinten marad, míg a toxikus közegben levő baktériumok felvillanását követően a fénykibocsátás-gátlás azonnal bekövetkezik és ezzel a minta toxikussága már a 30 mp-es expozíció alatt becsülhető, számszerűsíthető. Összességében ez a szilárd, illetve színes mintákra kifejlesztett ún. Flash-próba sokkal inkább megfelel az aeroszol mérésére, mint a korábbi, folyadékminták mérésére használt biolumineszcencia-gátláson alapuló módszerek. Első toxicitási eredményeimet a beállított (max.30 perces) expozíció után számított gátlás alapján, az Aboatox Co-tól beszerzett Ascent szoftver segítségével kaptam, és a következő táblázatban foglaltam össze:

26

Mintavételi hely

maeroszol [mg]

EC50 (%)

EC20 (%)

EC50 (mg aer)

EC20 (mg aer)

Egyetem udvar

2,02

31,15369

9,9720085

0,629

0,201

Egyetem utca

2,12

71,51985

18,900523

1,516

0,401

Cholnoky

2,24

78,14616

23,187904

1,750

0,519

Jutasi út

2,08

91,31232

12,02125

1,899

0,250

Az EC50 és EC20 értékeket, vagyis a koncentrációt, amelyben a vizsgált minta 50, ill. 20%-os gátlást okoz, szintén a szoftver számolja ki. A táblázatból látható, hogy a másik három mintához képest az Egyetem udvaron vett minta toxicitása számottevően alacsonyabb. Terveim közt szerepel további aeroszol minták tesztelése a következő félév során.

27

A Torna-patak bevonatlakó kovaalgáinak kolonizációja az iszapkatasztrófa után Szerzők: Biró Rita, Szabó Beáta Szak, évfolyam: Környezettan BSc., III. évfolyam Témavezetők: Dr. Stenger-Kovács Csilla, Dr. Üveges Viktória Intézet: Környezettudományi Intézet, Limnológia Intézeti Tanszék A Torna-patak és vízgyűjtője a Kisalföld és a Dunántúli-középhegység határvidékén fekszik. A patak Csehbánya környékéről ered és a Marcalba torkollik, jelentősebb mellékvízfolyásai a Széles-víz, Csinger-patak és a Csigere-patak. A MAL vörösiszap-tárolójának átszakadása miatt tavaly októberben a patak érintett szakaszán a teljes vízi élővilág megsemmisült. A kutatás elsődleges célja egyéves periódusban a Torna-patak veszélyeztetett szakaszán a bevonatot alkotó algák újratelepedésének megfigyelése és nyomon követése. A bevonatlakó kovaalgák elsődleges termelők, ezért fontos elemei a táplálékhálózatnak és az energiaáramlásnak, mindemellett nagyon jó biológiai indikátor szervezetek. Az érett bevonat kialakulását követően a kovaalga közösség már jól jelzi az antropogén hatásokat, legyen az hidromorfológiai módosítás vagy a víz fizikai és kémiai paramétereinek megváltozása diffúz vagy pontszerű szennyezés következményeként. Az első fajok megtelepedése, a szukcesszió kezdeti fázisának megfigyelése már kiinduló pont lehet a Torna-patak rehabilitációjának megítélésében. Korábbi kutatások részletes algológiai eredményei az új vizsgálatok eredményeivel jól összehasonlíthatók lesznek. A vörösiszap katasztrófa után fél évvel (2011. 04.06.) 65-65 db előzőleg sterilizált 10 x 10 cm-es mészkő szubsztrátumot helyeztünk ki a katasztrófa által érintett területre (Devecser belterülete, ahol régebbi kovaalgakutatások folytak) és egy általunk választott referencia patakszakaszra, melyet nem érintett a szennyezés (Ajka- Tósokberénd). A vizsgálat első hónapjában háromnaponta egy – egy aljzatot gyűjtöttünk be mindkét mintavételi helyről. Minden mintavétel alkalmával helyszíni vízkémiai méréseket végeztünk és vízmintát is vettünk a további laboratóriumi vizsgálatokhoz. A kovaalga és a vízkémiai adatok felhasználásával, továbbá az előző évek kutatási eredményeinek felhasználásával a Torna-patak regenerálódásáról és az aktuális ökológiai állapotáról pontos eredmények adhatók.

28

Zeolitok szimulációs vizsgálata Szerző: Kaviczki Ákos Szak, évfolyam: Vegyészmérnöki BSc., III. évfolyam Témavezető: Dr. Kristóf Tamás Intézet: Kémia Intézet, Fizikai Kémiai Intézeti Tanszék A zeolitokat az élet sok területén alkalmazzák. Kiváló anyagmegkötő tulajdonságuknak és elválasztóképességüknek köszönhetően napjainkban egyre szélesebb körben használják őket adszorbensként, katalizátorként, ioncserélőként vagy szelektív membránként. Adszorpciós folyamataik értelmezésében fontos szerepet töltenek be a molekuláris szimulációk. Monte Carlo szimulációs technika használatával vizsgáltam metanol és víz adszorpcióját különböző kationtartalmú (Li+, Na+, K+) A típusú zeolitokon. Az adszorbensek szelektivitását meghatározó viszonyok tanulmányozására a számításokat atomi szinten definiált modellekkel végeztem. A számítások szerint 378 K hőmérsékleten és elegendően kis nyomáson általában a LiA zeolit szelektivitása, míg atmoszférikus nyomás körül a KA zeolit szelektivitása nagyobb. Az eredmények változása a nyomással azzal magyarázható, hogy a telítettség növekedésével az adszorbens-adszorbeátum kölcsönhatások gyengülése fokozatosan ellensúlyozódik az adszorbeátum-adszorbeátum kölcsönhatások erősödésével. Az adszorpciós hő adatok alapján nagyon kis nyomáson a LiA zeolit vízhez való affinitása kimagaslik. A részletesebb szerkezeti vizsgálat céljából – a szimulációs programot párkorrelációs függvény számolására is alkalmassá téve – a rendszerekre parciális párkorrelációs függvényeket határoztam meg. Az adszorbens Al, Si és O atomjai illetve az adszorbeátum H atomjai közötti párkorrelációs függvények képet adnak arról, hogy az adszorbeátummolekulák mennyire kerülhetnek közel a rácsatomokhoz, létrejöhet-e hidrogénkötés, és mekkora a befolyásoló ereje a különböző töltéskiegyenlítő kationoknak. Az eredményekből egyértelműen látszik, hogy atmoszférikus nyomáson (nagy telítettségnél) a KA zeolitban az adszorbeátummolekulák a zeolitvázhoz szorulnak. Ezzel szemben elegendően kis nyomáson, a kis telítettségű LiA zeolitot a NaA és KA zeolithoz képest jelentéktelen adszorbeátum-adszorbeátum kölcsönhatás jellemzi. Itt nemcsak a kation-adszorbeátum, hanem a zeolitváz-adszorbeátum kölcsönhatás is erősebb. További vizsgálatokat igényel az a kérdés, hogy ezekben a rendszerekben a töltéskiegyenlítő kation-adszorbeátum kölcsönhatás általában gyengébb-e a zeolitváz-adszorbeátum, illetve adszorbeátum-adszorbeátum kölcsönhatásokhoz képest.

29

Vízoldható szamárium(III)-porfirinek képződésének és szerkezetének vizsgálata Szerző: Kiss Melitta Szak, évfolyam: Kémia BSc., II. évfolyam Témavezetők: dr. Valicsek Zsolt; Dr. Horváth Ottó Intézet: Általános és Szervetlen Kémia Intézeti Tanszék Az oxigént a növények fotoszintézisük során a napfény energiája és az azt megkötő porfirin-komplexek segítségével termelik. A porfirint négy pirrolgyűrű alkotja, melyeket metilidin hidak kötnek össze, így kialakul egy síkban konjugált kötésrendszert tartalmazó váz. Ennek üregébe a négy nitrogénhez egy fémion koordinálódik. Külön figyelmet érdemelnek azok a fémionok, melyek nem férnek bele az üregbe, ilyenek például a lantanoidák. Az így kialakuló „sitting-atop” (SAT) komplexben megváltozik a szimmetria, átellenes oldalról a porfirin támadhatóvá válik, így létre jöhetnek bonyolultabb szendvicsszerkezetek. A SAT komplexek katalizátorként is felhasználhatók redoxi reakciókban, mivel fény hatására a ligandumról a fémionra töltésátvitel valósul meg, mely redukálódik, ionsugara megnövekszik, kiszorulhat a komplexből, és erős redukálószerként viselkedhet. A lantanoida(III) fémionok redukált formája két kivétellel (Eu2+ és Yb2+ ) nem stabilis, a vizet is bonthatják. Munkám során szamárium(III)-komplexekkel foglalkoztam, főleg a komplex képződésének kinetikai oldaláról megvilágítva a témát. A komplex kialakulása spektrofotometriásan követhető. A fémion-koncentrációt változtatva kloridos és acetátos közegben dolgoztam, mely ionoknak kezdetben csak szemlélődő szerepet tulajdonítottunk. Egy mólos ionkoncentráció mellett azonban kiderült, mindkét ionnak egyéb szerep is jutott, axiális koordinációjukkal is számolni kellett. Az acetátion gátolta még egy porfirin koordinálódását a szamáriumionhoz. A kloridion jelenlétében többféle összetételű komplex is képződött. Ezen ionok szerepe, a komplexek pontos szerkezetének meghatározása további kihívásokat eredményez a kutatásomban. A komplexek képződésének reakciósebességét meghatározva, azonos fémion-koncentráció mellett az ionerősséget növelve a reakció sebessége nőtt. Viszont a fémion-koncentráció változtatásával kapott kinetikai görbe eltért az egyenestől, a reakció rendje változott. A rend csökkenő tört szám lett, ami arra utal, hogy a Sm3+ nem abban a formában épül be a porfirinbe, mint amilyenben a bemérési oldatban szerepelt. Ilyen magas koncentrációknál nem monomerként, hanem oligomerként volt jelen, és ennek a formának kellett disszociálnia a porfirin-komplex kialakulásához. A kloridos közegben képződő többporfirines komplexek összetételének és szerkezetének pontos meghatározása még további munkára ad lehetőséget. Célom a teljes kinetikai mechanizmus felderítése, a kialakuló komplexek szerkezetének és moláris elnyelési színképének meghatározása. A munkát a Nemzeti Fejlesztési Ügynökség támogatta a TÁMOP 4.2.2.-08/1/2008-0018 „Élhetőbb környezet, egészségesebb ember – Bioinnováció és zöld technológiák kutatása a Pannon Egyetemen” projekt keretében. 30

Különböző mértékben protonált anionok ionkromatográfiás csúcsalakjának vizsgálata az elválasztás hatékonyságának növelése céljából Szerző: Sepsey Annamária Szak, évfolyam: Vegyész MSc., I. évfolyam Témavezetők: Dr. Horváth Krisztián, Dr. Hajós Péter Intézet: Környezetmérnöki Intézet, Analitikai Kémia Intézeti Tanszék Az ion- és folyadékkromatográfiás analízisben egy folyamatosan jelenlévő probléma, hogy bonyolult összetételű minták és nagyszámú minta-komponens esetén (pl. vízanalízis) az elválasztási rendszer szelektivitása, hatékonysága nem elegendő és nem minden hasznos analitikai csúcs jelenik meg értékelhetően. A fejlesztések egyik iránya, hogy a folyadékkromatográfiás rendszerben az állófázis kémiai szerkezetében vagy az eluens kémiai paramétereiben kedvező változtatásokat hoznak létre. Egy másik lehetőség, hogy megfelelő elméleti úton a csúcsok alakjából is következtetni tudunk az elválasztás komponenseinek fizikai kémiai paramétereire. Ionkromatográfiás elválasztások során pl. azon mintakomponensek csúcsalakja, melyek  az elválasztás körülményei közt, egyazon időben különbözően protonált formában vannak jelen (multiprotikus vegyületek: foszfát, szelenát, oxalát, EDTA, DCTA komplexei stb.), kevésbé szimmetrikus és szélesebb, mint az egyszerű, egy- ill. kétszeresen negatív töltésű anionoké, ami jelzi, hogy ezen vegyületek elválasztásának hatékonysága nem megfelelő. Az ionkromatográfia sztochasztikus-egyensúlyi modellje alkalmas egyszerű szerves és szervetlen anionok retenciós tulajdonságának, valamint csúcsalakjának leírására. E munka célja a sztochasztikus-egyensúlyi megközelítés kiterjesztése a multiprotikus anionok csúcsalakjának leírására az oszlopon belül lejátszódó szimultán egyensúlyi folyamatok (protonálódás, ioncsere, stb.) figyelembevételével. A modell felírása során az egyes minták különbözően protonált formáinak megkötődését egymástól független folyamatnak tekintettük. Alkalmazásával nyomon követtük az eluens összetétel és pH változásának együttes hatását a mintaion retenciójára és csúcsalakjára (szélesség, aszimmetria) és az előadás során bemutatjuk kromatográfiás hasznosíthatóságát. A modell elméleti jelentősége mellett gyakorlati szerepe többek közt abban áll, hogy a multiprotikus mintaionok elválasztásához szükséges optimális eluensösszetétel (koncentráció és pH) a modell segítségével meghatározható, és elválasztásuk hatékonysága növelhető.

31

Párhuzamos töltött rétegek közé adszorbeálódott elektrolitok Monte Carlo szimulációs vizsgála Szerző: Kovács Róbert Szak, évfolyam: Vegyészmérnök BSc., IV. évfolyam Témavezető: Dr. Boda Dezső Intézet: Fizikai Kémiai Intézeti Tanszék A két töltött fal között lévő elektrolit egy szokásos szimulációs elrendezés az elektromos kettősréteg vizsgálatára. Elektromos kettősréteg egy töltött fal és egy elektrolit határfelületén alakul ki. Amennyiben a két fal elég távol van egymástól, a falak mellett kialakuló kettősrétegek egymástól függetlenek és középen kialakul egy semleges tömbfázis. Ha azonban a két fal közel van egymáshoz (rés, “slit”), a kettősrétegek átlapolódnak és a tömbfázis nem jelenik meg. Ez a geometria nagykanonikus sokaságon vizsgálható jól, ahol a tömbfázis egy adott kémiai potenciálokkal jellemzett virtuális, külső tároló. A valóságban mindig több rés létezik egymás mellett, szilárdfázisú töltött rétegekkel elválasztva egymástól (mint pl. rétegszilikát ásványokban). A dolgozatban ezt a rendszert vizsgáljuk nagykanonikus Monte Carlo szimulációkkal, sűrűség-, töltés-, elektromos tér, és elektromos potenciál profilok számolásával. Vizsgálataink középpontjában a résrendszer elektromos viszonyai állnak. Megvizsgáljuk, hogy több egymás mellett lévő rés (résrendszer) mennyiben különbözik az elszigetelt réstől. Mivel a résrendszerbe adszorbeálódó részecskék ionok, ezeknek le kell győzni egy elektromos potenciálgátat, hogy beléphessenek a rendszerbe, ezért azt ebben az esetben korrektebb a rendszert az őt határoló tömbfázisokkal együtt vizsgálni (az elszigetelt résre vonatkozó szimuláció erről nem ad felvilágosítást). A legyőzendő potenciálgát nagysága elsősorban a rendszert határoló kettősrétegek szerkezetétől függ, de azt találtuk, hogy ehhez még hozzáadódik egy a résrendszer külső rétegeinek polarizációjából adódó potencálkülönbség.

32

Vízoldható mangán(III)-porfirinek fotokémiai és fotofizikai vizsgálata Szerző: Fodor Melinda Anna Szak, évfolyam: Kémia BSc III. évfolyam Témavezető: Dr. Horváth Ottó Intézet: Általános és Szervetlen Kémia Intézeti Tanszék A porfirin-vegyületek és származékaik fontos szerepet játszanak a növények és állatok anyagcsere folyamataiban (hemoglobin, klorofill, citokrómok). A porfirin-vázat 4 pirrol-gyűrű alkotja, melyek metilidin-hidakon keresztül kapcsolódnak egymáshoz. E konjugált kötésrendszert tartalmazó váznak köszönhetően a porfirin-származékokat – többek között – fényérzékenyítőként illetve foto- és termikus katalizátorként alkalmazzák. A mangán vegyületeiben egyedülállóan széles tartományban képes változtatni oxidációs állapotát. Több mangán-komplex mind oxidációs, mind redukciós folyamatokban alkalmazható katalizátorként. A mangán +2-es oxidációs állapotban a legstabilabb termodinamikailag, illetve a természetben előforduló vegyületeiben is többnyire ilyen oxidációs állapotú. Az általam vizsgált mangán-porfirin esetében azonban a +3-as oxidációs állapotot stabilizálja a négyfogú porfirin ligandum. Munkám célja olyan reduktív fotokatalitikus vizes rendszer létrehozása volt, melyben a katalizátor mangán-porfirin. Ennek érdekében előállítottam és vizsgáltam anionos és kationos mangán(III)-porfirin komplexeket. Fotofizikai tulajdonságaik vizsgálata mellett, a kationos mangán(III)-5,10,15,20-tetrakisz(1-metilpiridínium-4-il)-porfirin illetve mangán(III)-5,10,15,20-tetrakisz(4-trimetilammóniumfenil)-porfirin fotoredoxi átalakulását is sikerült megvalósítani mangán(II)-porfirinné megfelelő reduktív kioltó jelenlétében, látható fény hatására. Folytonos és időfelbontásos emissziós vizsgálatokkal kimutattuk, hogy a mangán(III)-komplexek gerjesztett állapota statikus kioltás révén reagál, s az így megjelenő rövid élettartamú köztitermék tranziens elnyelési színképét lézer villanófény fotolízissel detektáltuk. A képződött mangán(II)-komplexek ugyancsak fotoaktívnak bizonyultak; gerjesztésük a mangán(II)-5,10,15,20-tetrakisz(1-metilpiridínium-4-il)-porfirin esetében a ligandum bomlását idézte elő, mely folyamat oxidatív kioltó jelenlétében visszaszorult, s helyette elektronátadás következett be a központi fémről. Így visszanyertük a kiindulási mangán(III)-komplexet, és a fotoredoxi ciklus kezdődött előlről, s mindaddig működött, míg elegendő reduktív kioltó volt a rendszerben. További vizsgálataink célja az oxidatív kioltóra közvetített elektron hasznosításával hidrogén fejlesztése vízből, mely révén megvalósítható a napenergia látható és ibolyántúli tartományba eső sugárzásának átalakítása és tárolása környezetbarát üzemanyag formájában. A munkát a Nemzeti Fejlesztési Ügynökség támogatta a TÁMOP 4.2.2.-08/1/2008-0018 „Élhetőbb környezet, egészségesebb ember – Bioinnováció és zöld technológiák kutatása a Pannon Egyetemen” projekt keretében. 33

A diklofenac mint környezeti szennyező vizsgálata Szerző: Tóth Zoltán Szak, évfolyam: Környezetmérnöki MSc., I. évfolyam Témavezetők Dr. Szakácsné Dr. Földényi Rita Intézet: Pannon Egyetem, Föld és Környezettudományi Intézeti Tanszék A különböző gyógyszeripari termékek egyre gyakrabban jelennek meg élővizekben. Ezzel súlyos ökológiai problémák forrásai – hasonlóképpen a növényvédő szerekhez - és a vízbázisok elszennyezésével komoly kockázatot jelentenek közvetve az emberekre is. A kijutott szennyeződés megkötődik a vele érintkező üledéken, ami később a gyógyszerkészítmények hosszútávú diffúz forrásaként jelentkezik. Jelen munka egy ilyen gyógyszerhatóanyaggal, a diclofenac-kal, és annak szorpciós viselkedésével foglalkozik környezeti rendszerekben. A diclofenac egy ún. nemszteroid gyulladáscsökkentő, amelynek különböző sói számos közforgalomban lévő, elterjedt gyógyszer hatóanyagaként váltak ismertté. Szorpciós viselkedését sztatikus egyensúlyi kísérletek során határoztam meg különböző természetes adszorbenseken, így üledéken, csernozjomon, homoktalajon, illetve kvarcon és modellüledéken. A modellrendszert kvarc és 0,1 mg/l koncentrációjú fulvosav oldat alkotta. A különböző formátumú gyógyszerek adalékanyagainak szorpcióban betöltött szerepét a kereskedelmi forgalomban is kapható Diclofenac Ratiopharm gél és filmtabletta készítmény azonos hatóanyag-tartalmú oldataiban vizsgáltam. A minták elemzése zömmel folyadékkromatográfiával (HPLC) zajlott, de UV-spektrofotometriás módszerrel is mértem az adszorpciós egyensúly beálltát követően a koncentrációkat. A kapott mérési pontokra egy – a megkötődésben jelentkező lépcsőket is jól kezelő – egyenlettel izotermát illesztettem. Ezek alakjából következtetéseket vontam le figyelembe véve a hatóanyag és az adott adszorbens tulajdonságait. Az izotermákon tapasztalható lépcső az adszorbens szervesanyag-tartalmával hozható öszszefüggésbe. A hatóanyag disszociálni képes. A disszociált forma és az adszorbens felülete között létrejött elektrosztatikus kölcsönhatás erősen befolyásolja az adszorpciót. A standard diclofenac nátriumsó lényegesen nagyobb mennyiségben adszorbeálódik üledéken, mint a készítmények, mivel a szerformátumok adalékanyagai oldatban tartják a hatóanyagot, ezzel gátolják annak megkötődését.

34

A Torna-patak és a Marcal makrogerinctelen faunája az iszapkatasztrófa után Szerző: 1Drávecz Eszter, 2 Selmeczy Géza Balázs Szak, évfolyam: 1Környezettudomány MSc, I. évfolyam; 2Környezettudomány szak, VI. évfolyam Témavezető: Kovács Kata Intézet: Limnológia Intézeti Tanszék A 2010. október 4-én levonuló vörösiszapár a makrogerinctelen szervezeteket és élőhelyeiket a Torna-patakban és a Marcalban nagyrészt megsemmisítette. Felmérésünkkel a célunk az, hogy egyrészt túlélő szervezeteket keressünk, követhessük a visszatelepedés ütemét, és az élőhely regenerálódás folyamatát. A katasztrófa után egy héttel történt az első terepi bejárás és mintavételezés, azóta havonként helyszíni fizikai és kémiai paramétereket mérünk és az AQEM protokoll előírásai alapján kvalitatív és kvantitatív mintagyűjtést végzünk a Torna-patakon és a Marcalon a referencia helyekkel együtt összesen 12 mintavételi ponton. A Torna-patakban az első élő egyedet 2011 februárjában találtunk (Chironomidae lárva). A Marcalon, a tél folyamán több ponton is találtunk néhány élő szervezetet, melyeknek viszont a táplálkozási bázisa megsemmisült (pl. ragadozó szitakötő lárvák, legelő puhatestűek). Örvendetes, hogy a nyár közeledtével egyre több élőlénycsoport (Diptera, Ephemeroptera, Mollusca, Crustacea, Trichoptera, Oligochaeta, Plecoptera) mutatható ki újra mindkét vízfolyásból. Reményeink szerint nyár végére további élőlénycsoportok jelennek meg, valamint a már megjelentek fajkészlete bővül. A felmérés jelenleg is folyamatban van.

35

Szénhidrogén-frakciók előállítása szennyezett ipari és egyéb hulladékok enyhe krakkolásával: az alapanyagok hatásának vizsgálata Szerző: Lázár Ildikó Szak, évfolyam: Vegyészmérnök B.Sc. IV. évfolyam Témavezető: Dr. Miskolczi Norbert Intézet: MOL Ásványolaj- és Széntechnológiai Intézeti Tanszék Földünk népességének növekedésével exponenciálisan nő a műanyagok előállítása és felhasználása a hagyományos szerkezeti anyagokkal szemben. A települési műanyaghulladékok legnagyobb része a csomagoló iparból származik, melyek főként tömegműanyagok. Ezek krakkolással viszonylag nagy hozamokkal alakíthatóak át folyékony szénhidrogénekké. Problémát jelent viszont, hogy a műanyag hulladékok általában szilárd, vagy folyékony szennyezőanyagokat is tartalmazhatnak, melyek a krakkolás során problémát okozhatnak, hiszen azok a termékekben is megjelenhetnek. Számos kutató vizsgálta a heteroatom tartalmú műanyag hulladékok bomlási mechanizmusát (pl. PVC, ABS stb.) és ezeknek az anyagoknak a hatását a termékhozamokra és a termékminőségekre. Ezekből az derült ki, hogy termékekben megjelenő szennyezőanyagok mennyiségének csökkentése viszonylag bonyolult feladat. Önmagában sem a katalizátorok, sem pedig speciális reaktorkonstrukciók nem adtak megfelelő megoldást a problémára. Munkánk célja különböző szennyezett műanyag hulladékok szakaszos reaktorban történő krakkolásának vizsgálata volt 450°C és 500°C hőmérsékleteken, nitrogén atmoszférában. Az általunk felhasznált, felületi szennyeződést tartalmazó alapanyagokat előzetes kezelésnek (mosásnak) vetettük alá, mivel célunk az alapanyagmosás termékhozamokra és legfőképpen a termékek minőségére gyakorolt hatásának vizsgálata volt. Az eredmények azt mutatták, hogy az alkalmazott előkezeléstől és paraméterektől függően különböző hozamok és termékminőségek voltak elérhetőek. A terméktulajdonságokat szabványos módszerekkel, gázkromatográfiával és FTIR spektroszkópiával vizsgáltuk. A krakkolás során keletkezett gáztermékek a C1-C5 szénatomszám tartományba estek és különböző szervetlen komponenseket is tartalmaztak. A folyadéktermékek szénatomszáma 5 és 34 közé esett és főként telített és telítetlen alifás szénhidrogénekből álltak, emellett különböző heteroatom tartalmú szerves vegyületeket is tartalmaztak. Az eredmények alapján elmondható, hogy a mosás kismértékben csökkentette az illékonytermékek hozamát, de a heteroatomokat tartalmazó szennyezések mennyiségét is a krakktermékekben. A mosás ugyanakkor nem befolyásolta jelentősen a termékek összetételét. A szennyezőanyag tartalom (Cl, S, N) nagymértékben csökkent ugyan a mosás hatására, de a szennyezőket teljesen nem lehetett eltávolítani a termékekből.

36

Felületaktív anyagok és humuszanyagok kölcsönhatásának tanulmányozása Szerző: Samu Gyöngyi Szak, évfolyam: Környezetmérnöki MSc, I. évfolyam Témavezető: Szakácsné Dr. Földényi Rita Intézet: Föld- és Környezettudományi Intézeti Tanszék Kutatásom felületaktív anyagok és talajkolloidok kölcsönhatásának tanulmányozására irányul, aminek fontos része az oldat stabilitásának vizsgálata, valamint ehhez kapcsolódóan a felületi feszültség meghatározása. Vizsgálataim során egy anionos peszticid formázószer, a Supragil WP (nátrium-(diizopropil-naftalinszulfonát)) és egy kationos, detergens tulajdonságú anyag, a Cetrimide (cetil-trimetil-ammónium-bromid) szerves talajkolloidokra gyakorolt hatását figyeltem meg. Az anyagokat homoktalaj, barna erdőtalaj és csernozjom 0,01 M-os foszfát pufferrel (pH=7) készített kivonataiban tanulmányoztam. A talajbeli viszonyokat különböző koncentrációjú fulvosav (FA), ill. huminsav-nátriumsó (HANa) desztillált vizes és pufferelt oldataival is modelleztem. A tenzid koncentrációk beállításához az anyagok oldhatósági adatait, valamint korábbi szakdolgozatokban meghatározott kritikus micellaképződési koncentrációit (c.m.c.) használtam fel. Az oldatok stabilitására a bennük mért zéta-potenciál alapján következtettem, amelyet Zetasizer Nano-ZS (Malvern) műszer segítségével határoztam meg. A szakirodalom alapján egy oldat akkor tekinthető stabilnak, ha -30 mV-nál kisebb vagy +30 mV-nál nagyobb értékeket mérünk. Emellett vizsgáltam a felületi feszültség változását is, amelynek segítségével meghatároztam a c.m.c. értékeket a humuszanyag (HS) tartalmú modelloldatokban. A felületi feszültség méréseket First Ten Ångstroms tenziométer segítségével végeztem el. Kísérleteim eredményei azt mutatják, hogy mindkét felületaktív anyag valamennyi vizsgált közegben jelentős mértékben befolyásolja a szerves talajkolloidok stabilitását, amelyet a tenzidek anionos illetve kationos jellegüknek megfelelően változtattak meg. A Supragil WP nagy koncentrációja mellett erősen stabilizálódtak az oldatok. A Cetrimide jelenléte áttöltést eredményezett, azaz a zéta-potenciál kezdeti negatív értéke a felületaktív anyag növekvő koncentrációjának következtében pozitívvá vált. A kritikus micella koncentrációt a humuszanyagot tartalmazó modelloldatokban csak Cetrimide esetében tudtam meghatározni, Supragil WP tartalmú oldatokban csupán az asszociátumok képződésére utaló ún. premicella képződési koncentrációt állapítottam meg. A kapott értékek mindkét felületaktív anyagnál alacsonyabbak voltak, mint a tiszta vízben mért értékek, ami alátámasztja, hogy a HS és a tenzid molekulák között vegyes micellák jöhetnek létre. Mindez a talaj szervesanyag-tartalmának csökkenését eredményezheti. 37

A kaolinit mechanokémiai interkalációja kálium-acetáttal Szerző: Kovács András Szak, évfolyam: Anyagmérnök Bsc., III. évfolyam Témavezető: Kristófné Dr. Makó Éva Intézet: Anyagmérnöki Intézet A kaolinit szervetlen vagy szerves vegyületekkel történő interkalációja fontos a műanyag-, papír-, kerámia-, és gyógyszeripari alkalmazhatósága szempontjából. Az interkalálódott molekulák a kaolinit kettősrétegei közé épülnek be. A kaolinit interkalációja tömény oldatos, olvadékos és mechanokémiai kezeléssel valósítható meg. A kaolinit kálium-acetátos interkalációjához széles körben alkalmazzák az oldatos kezelést. A mechanokémiai interkaláció, a szilárd interkalációs reagens együttőrlése a kaolinnel, új módszernek tekinthető. Kálium-acetát-kaolinit interkalációs komplexeket készítettem oldatos kezeléssel és mechanokémiai interkalációval. Az előállított interkalátumok szerkezeti, felületi, morfológiai és termikus tulajdonságait vizsgáltam röntgendiffrakcióval, szimultán termoanalitikai módszerrel, infravörös spektrometriával és pásztázó elektronmikroszkópiával. A káliumacetáttal interkalált kaolinitet 2 hónapig pihentettem. Az interkalációfok a mechanokémiai kezelést (őrlést) követően az idővel exponenciálisan növekedett, és a 3. napra elérte a maximális 89% értéket, amely nagyobb az oldatos interkalációval elérhető 84% értéknél. A pihentetés hatására a mechanokémiailag interkalált komplex szerkezeti deformációja jelentős mértékben csökkent, míg az oldatos kezeléssel interkalált minta nem mutatott változást. A mechanokémiai interkalációval egyszerűbben, kevesebb vegyszer felhasználásával, nagyobb mértékű interkalációt értem el, mint az oldatos eljárással.

38

Kritikus tulajdonságok becslése mesterséges neurális hálózatok alkalmazásával Szerző: Kontos János Szak, évfolyam: Vegyészmérnök BSc., III. évfolyam Témavezetők: Dr. Dallos András, Járvás Gábor Intézet: Fizikai Kémiai Intézeti Tanszék Számos fizikai-kémiai tulajdonság becsléséhez többnyire olyan módszerek állnak rendelkezésünkre, amelyekhez szükség van a kritikus paraméterek és a normális forráspont ismeretére. Ezen paraméterek számítására jelenleg legelterjedtebbek a csoportadalékos módszerek (Joback-módszer, Gani-módszer stb.). Hátrányuk, hogy a számítandó tulajdonságot építőkocka szerűen, a molekula alap és funkciós csoportjainak adalékainak öszszegzéséből kapjuk meg, vagyis az előre definiált csoportadalékok között szerepelnie kell a molekula minden részének. Bonyolultabb molekulák esetében ez a feltétel nem minden esetben teljesül, így szükség van egy új becslőmódszer kidolgozására. Célom egy olyan eljárás kifejlesztése, mely során molekuláris jellemzőkből a kritikus paramétereket és a normális forráspont számítani lehet. Munkám során 192 darab molekula kísérleti kritikus tulajdonság és normális forráspont értékeit használtam fel. Első lépésben a molekula ún. Z-mátrixát hoztam létre a GaussView program segítségével, majd a TURBOMOLE kvantumkémia szoftvercsomaggal a kiindulási szerkezetet optimalizáltam. Ezt követően a COSMO-RS elméletre épülő COSMOtherm szoftvert használtam, mely képes felületi töltéssűrűséget (σ) számolni. A továbbiakban a felületi töltéssűrűség eloszlásfüggvényével dolgoztam. Az eloszlásfüggvény 15 momentummal jellemezhető. A momentumok és a kritikus tulajdonságok, illetve a normális forráspont között lineáris kapcsolatot feltételeztem, melyet multilineáris regresszióval próbáltam leírni, amivel 0.91 regressziós koefficiens értéket kaptam. A szerkezet – tulajdonság összefüggés pontosabb leírásának érdekében a továbbiakban egy nem-lineáris modellezési módszert alkalmaztam, a mesterséges neurális hálózatot (ANN: artificial neural network), abból a célból, hogy pontosabb és robosztusabb modelleket kapjak. Vizsgáltam a mesterséges neurális hálózat tanulási algoritmusának, a neuronok számának, a rétegek számának és a tanulási, validálási és független teszt halmazok arányának hatását a korreláció eredményére. A megfelelő specifikáció kiválasztásával a független teszthalmazon végzett korreláció regressziós koefficiense mindhárom becsült tulajdonság esetében meghaladta a 0.96-os értéket. Megállapítottam, hogy a mesterséges neurális hálózat segítségével lehetséges megfelelő pontosságú QSPR (quantitative structure-property relationship) típusú modellt létrehozni, mely bonyolult szerkezetű molekulák esetében is nagy hatékonysággal alkalmazható a kritikus paraméterek és a normális forráspont meghatározására.

39

Permanens mágneses szinkron motorok érzékelő nélküli szabályozása Szerző: Medve Hunor Szak, évfolyam: Mechatronikai mérnöki MSc., I. évfolyam Témavezető: dr. Fodor Dénes Intézet: Gépészmérnöki Intézet Az állandó mágneses szinkron motorok, vagy elektronikusan kommutált kefe nélküli egyenáramú motorok egyesítik az egyenáramú és az aszinkron motorok bizonyos előnyös tulajdonságait, a jó szabályozhatóságot, a lineáris nyomaték-sebesség karakterisztikát a kefe nélküli szerkezettel, a jó teljesítmény-tömeg aránnyal, és a jó hatásfokkal. Az egyenáramú motorok nagy hátránya azonban, hogy a kommutálást végző kefék elkopnak, élettartamuk rövid, emiatt a motor időről időre karbantartásra szorul. A kommutálást kefék helyett elektronikusan, félvezető kapcsolók segítségével végezve a motorok élettartama nagymértékben növelhető, karbantartás-igényük csökkenthető. A fentebb említett jó tulajdonságok miatt egyre inkább előtérbe kerültek az elektronikus kommutációjú vagy kefenélküli egyenáramú motorok (Brushless DC motors). A név ellenére nem igazi egyenáramú motorok, hanem valójában állandó mágneses forgórészű szinkron motorokról van szó (PMSM). Az elektronikus kommutáció miatt a helyes működéshez elengedhetetlen, hogy a szabályzó elektronika ismerje a motor forgórészének szöghelyzetét. A motor szöghelyzetének mérése a hagyományos hajtásokban Hall-érzékelőkkel, encoderrel vagy resolverrel történik. Ezek a pozícióérzékelők jelentősen megnövelik a gyártási költségeket, a kisebb motoroknál méretbeli problémák is jelentkeznek, járulékos áramkörökkel működnek, ezáltal növelik a hibalehetőségek számát. A fentiek miatt fontos terület az érzékelő nélküli szöghelyzetmérés megvalósítása. Jelen munka célja egy olyan szoftverszenzor kidolgozása, mely képes érzékelők nélkül meghatározni a forgórész pozícióját a nagyfrekvenciás jel befecskendezés módszerének használatával.

40

Fenilalanin fotokatalitikus degradációjának vizsgálata Szerző: Somogyi Katalin Szak, évfolyam: Vegyész MSc, II. évfolyam Témavezetők: Dr. Szabóné Dr. Bárdos Erzsébet ;Dr. Horváth Attila Intézet: Általános és Szervetlen Kémiai Intézeti Tanszék Az L-fenilalanin aromás gyűrűt tartalmazó aminosav, mind a három funkciós csoportja reakcióba léphet a katalizátor gerjesztésekor képződő különböző reaktív részecskékkel: (i) az aminocsoport képes a gerjesztett félvezető vezetési sávjából elektront „átvenni”, (ii) a karboxilcsoport a vegyértéksávban képződő lyuknak elektront adhat át, (iii) a fenilcsoportot a lyuk és a vízmolekulák reakciójában képződő hidroxilgyök támadhatja meg. Aromás vegyületek fotodegradációjakor fontos kérdés, hogy mely részecskék indítják el a gyűrű felnyílását. Aktív reaktáns lehet a hidroxilgyök, a szuperoxid-gyökanion/hidroperoxilgyök, de akár a szingulett oxigén is. A modellvegyület vizes szuszpenziójának anaerob és aerob körülmények között végzett megvilágításakor kapott kísérleti adatok alapján igyekszünk a fentebb megfogalmazott kérdésre választ adni. A fotokatalitikus reakciókat a folyadék fázis pH-jának és TOC-tartalmának mérésével, a képződő NH4+ koncentrációjának meghatározásával, valamint a spektrális változások detektálásával és értékelésével követtem nyomon. HPLC-MS vizsgálatokkal kimutattuk, hogy hidroxi (pl. L-tirozin)-, illetve dihidroxi (pl. L-dopa) intermedierek keletkeznek, melyek argonnal kevert rendszerekben felhalmozódnak, míg levegő jelenlétében degradálódnak. Az L-tirozin és az L-dopa fotokatalitikus reakcióinak vizsgálata elősegíti az L-fenilalanin fotobomlási mechanizmusának feltárását, a gyűrűfelnyílást indító lépés és a gyűrű felnyílásáért felelős aktív oxigén-tartalmú részecske azonosítását. Ezüstionokat tartalmazó TiO2 szuszpenziókban UV-A sugárzás hatására a fémionok redukálódnak, csökken az elektron-lyuk pár rekombinációjának valószínűsége. Az Ag+ ionok jelenlétében végrehajtott kísérletek során lehetőség nyílik a reakciók mechanizmusának mélyebb, nevezetesen a lyukak és a belőlük képződő hidroxilgyökök szerepének megismerésére. Másfelől rámutathatunk azokra az elsőleges elektronátadási folyamatokra is, amelyek ezüstionok jelenlétében nem játszódnak le, az ezüst leválást követően, vagy ezüstöt nem tartalmazó reakcióelegyekben pedig mérhető mennyiségű közti-, vagy végtermékeket eredményeznek. A munkát a Nemzeti Fejlesztési Ügynökség támogatta a TÁMOP 4.2.2.-08/1/2008-0018 „Élhetőbb környezet, egészségesebb ember – Bioinnováció és zöld technológiák kutatása a Pannon Egyetemen” projekt keretében

41

Szénhidrogén-frakciók előállítása szennyezett ipari és egyéb hulladékok enyhe krakkolásával: a katalizátorok hatásának vizsgálata Szerző: Gerencsér Anita Szak, évfolyam: Vegyészmérnöki Bsc., IV. évfolyam Témavezetők: Dr. Miskolczi Norbert Intézet: MOL Ásványolaj- és Széntechnológiai Intézeti Tanszék A tudományos kutatómunkám fő ösztönzője a világban egyre növekvő hulladékmennyiség problémája volt. A hulladékokat nagy mennyiségük, a természetben való lebomlásuk rendkívül hosszú időtartama, valamint rejtett energiatartalma miatt érdemes újrahasznosítani, például értékes szénhidrogén-frakciók előállítására. A műanyag hulladékok kémiai újrahasznosítására vonatkozó szakirodalmi áttekintés után, kísérleteim tárgya a termo-katalitikus krakkolás, illetve ennek során alkalmazható katalizátorok hatásának vizsgálata, ezek összehasonlítása lettek. A kísérleteket egy szakaszos üzemű 2000 cm3-es reaktorban végeztem. Az alkalmazott hőmérséklet minden esetben 450 °C volt a reaktorban, míg a katalizátortartó-feltétben (mely a reaktorhoz csatlakozott) 350 °C. A felhasznált alapanyagok gyári alapanyag valamint lakossági begyűjtésből és autóipari szervízhálózatból származó motorolajos flakonok voltak. A termo-katalitikus krakkolást 2,5 órán keresztül folytattam, és az alábbi katalizátorok hatását vizsgáltam: Y-zeolit, βzeolit, HZSM-5, hordozóra felvitt Co-Mo és Ni-Mo katalizátorok. Az alapanyag hosszú polimerláncai nem férnek hozzá a kisebb pórusméretű katalizátorok aktív helyeihez, ahol a tényleges degradáció megtörténhetne. Ezen megfontolás alapján arra a döntésre jutottunk, hogy a katalizátorokat érdemesebb lenne nem közvetlenül a reaktorban elhelyezni, hanem a már elsődlegesen, termikusan degradálódott termékgőzökkel érintkeztetni. Ezért a reaktor felett egy katalizátor-tartó feltétet helyeztünk el, és ebbe helyeztük a katalizátort. A kísérlet során a termékgázokat vizes mosón vezettük át (tervezzük még ennek a mosóvíznek a későbbi vizsgálatát is), a termék gázok mennyiségét ezek után gázórán mértük. A folyadék terméket folyadékgyűjtő üvegben fogtuk fel, és fél óránként jelöltük folyadékszintet, későbbi kinetikai számítások céljából. A maradékot a reaktor lehűtése után a reaktor alján vettük el. Tervezzük még ezek dermedéspontjának, lobbanáspontjának és fűtőértékének vizsgálatát. Az elsődleges elemzéseket tehát a gáz- és folyadék termékekkel végeztük. Gázhozamokat számoltunk, a legtöbb esetben a gázhozam növekedése volt tapasztalható katalizátorok alkalmazása esetén szemben a csupán termikus krakkolással. A folyadék termékek átlagos molekulatömege termo-katalitikus krakkolás esetén csökkent, ám megnőtt az elágazó szénhidrogének mennyisége, ez a későbbi energetikai hasznosítás szempontjából kedvező. Ezenkívül vizsgáltuk még a folyadék termékek szennyezőanyag-tartalmát (S, Cl, N) is.

42

Szteránvázas azidok réz-katalizált 1,3-dipoláris cikloaddíciója egyszerű alkinekkel és ferrocénszármazékokkal Szerző: Fehér Klaudia Szak, évfolyam: Vegyészmérnök BSc., III. évfolyam Témavezetők: Skodáné Dr. Földes Rita; Balogh János Intézet: Szerves Kémia Intézeti Tanszék Az 1,3-dipoláris cikloaddíció különféle öttagú heterociklusok kialakítására alkalmas módszer. Azidok és alkinek reakciójában 1,4- illetve 1,5-diszubsztituált, regioizomer 1,2,3triazolok keletkeznek. Réz katalizátor alkalmazásával a reakció szelektíven az 1,4-diszubsztituált származékot eredményezi. A módszer előnye, hogy a legtöbb esetben enyhe reakciókörülmények között végrehajtható és kitűnő hozammal szolgáltatja a termékeket. Kutatásaim során szteránvázas azidok réz-katalizált reakcióját vizsgáltam különféle alkin reakciópartnerekkel. Bár az oldalláncban heterociklust tartalmazó szteroidok sok képviselője rendelkezik kedvező biológiai hatással, a réz-katalizált azid-alkin cikloaddíciót csak néhány esetben használták hasonló típusú vegyületek előállítására. Reakciópartnerként az egyszerű alkinek mellett ferrocéntartalmú vegyületeket is alkalmaztam. A szteroid—ferrocén konjugátumok elektrokémiai detektálásra alkalmasak, így az előállított vegyületek bioszenzorok alapelemei is lehetnek.

A szteránvázas azidokat a megfelelő epoxidokból szintetizáltam. Az egyik ferrocéntartalmú alkint is magam állítottam elő Co-katalizált karbonilezési reakcióval. A termékek szerkezetét különféle spektroszkópiai módszerekkel igazoltam. Megállapítottam, hogy a reakció mind ferrocént tartalmazó, mind pedig egyszerű, nem ferrocéntartalmú alkinekkel jó hozammal kivitelezhető.

43

Megfelelő modellje az elektrolitoknak a primitív implicit oldószer modell? Szerző: Dolyákné Vincze Julianna Szak, évfolyam: Vegyész VI. évfolyam Témavezető: Dr. Boda Dezső; Dr. Valiskó Mónika Intézet: Fizikai Kémiai Intézeti Tanszék Ismert, hogy elektrolitok közepes aktivitási együtthatója nem monoton viselkedést mutat a koncentráció függvényében. Ezt a kísérleti eredményt az elektrolitok többféle modelljével próbálták magyarázni. Az elektrolitok legegyszerűbb, tankönyvi modellje szerint pontszerű ionok mozognak egy implicit oldószerben, amit egy dielektromos háttér formájában veszünk figyelembe. Az ionatmoszféra árnyékoló hatását első rendben a Debye-Hückel elmélet írja le. Ehhez a modellhez képest egy lényeges előrelépés, amikor az ionok méretét és az egymással való elektrosztatikus többtest-korrelációkat is figyelembe vesszük. A legegyszerűbb ilyen modellben az ionokat töltött merevgömbökkel modellezzük és az elektrolitok primitív modelljének (PM) nevezzük. Az irodalomban ezt a modellt használták az aktivitási együttható nem-monoton viselkedésének magyarázatára és azt találták, hogy amennyiben a víz dielektromos állandóját használják, csak nagyon nagy ionátmérők alkalmazása esetén lehet a kívánt viselkedést reprodukálni. Ezek a vizsgálatok ezt a megnövelt ionátmérőt egy szolvatált ionátmérőként definiálták. Ezzel szemben mi azt állítjuk, hogy a víz dielektromos állandója helyett az oldat dielektromos állandóját kell használni, ami tudvalévőleg koncentrációfüggő: a koncentráció növekedésével csökken. Ebben az esetben a többlet kémiai potenciálban (ami az aktivitási tényező logaritmusával arányos) figyelembe kell venni az ion és a víz kölcsönhatásának megváltozását is. Az ion-víz kölcsönhatásnak megfelelő járulékot a Born-egyenletnek a kísérleti szabadentalpiához való illesztésén keresztül számítjuk. Az ion-ion tagot egy nagykanonikus sokaságon működő Monte Carlo szimulációs eljárással határozzuk meg (Malasics, Boda, J. Chem. Phys. 132, 244103, 2010). Különböző vizes oldatok (LiCl, NaCl, KCl, CsCl, MgCl2, CaCl2, SrCl2, BaCl2, NaI, NaBr) aktivitási tényezőjét vizsgáljuk a koncentráció és a hőmérséklet függvényében. Modellünkben nem használunk illeszthető paramétereket; minden paraméternek (ionsugár, az oldat dielektromos állandója és a szolvatációs szabadentalpia) kísérleti alapja van. Eredményeink azt mutatják, hogy az aktivitási együttható nem-monoton koncentrációfüggésének az ion-ion kölcsönhatás és az ion-víz kölcsönhatás egyensúlya az oka. Eredményeinkből megjelent két publikáció (Vincze, Valiskó, Boda, J. Chem. Phys., 133, 154507, 2010; 134, 157102, 2011)

44

Szteroid-ferrocén konjugátumok előállítása homogén katalitikus reakciók segítségével Szerző: Szánti-Pintér Eszter Szak, évfolyam: Vegyész MSc, II.évfolyam Témavezető: Skodáné Dr. Földes Rita Intézet: Szerves Kémia Intézeti Tanszék A szteroid-ferrocén konjugátumok több szempontból is jelentősek lehetnek: bizonyították folyadékkristályos viselkedésüket, antibakteriális hatásukat. A ferrocén jelenléte az emberi szervezetben előforduló szteroidhormonok elektrokémiai detektálását is lehetővé teszi. Másrészt a szteroidok heterociklusos származékai kedvező biológiai aktivitással rendelkezhetnek, 1,2,3-triazolilcsoportot tartalmazó vegyületek esetén HIV-ellenes, antibakteriális, allergiaellenes, béta-laktamáz inhibitor hatást mutattak ki. Célom hasonló vegyületek előállítása volt homogén katalitikus reakciókkal, mivel e reakciók általában jó hozammal és szelektivitással játszódnak le. Korábbi munkám során vizsgáltam etinil-szteroidok palládium-katalizált, karbonilezési körülmények között lejátszódó Sonogashira kapcsolási reakcióját jód-ferrocén jelenlétében. Azonban nem minden esetben keletkeztek jó hozammal a kívánt termékek, ezért egy másik reakcióutat választottam. Réz-katalizált azid-alkin cikloaddícióval állítottam elő szteroid-ferrocén konjugátumokat. Rendelkezésemre álló etinil-szteroidok és általam előállított alkinil-szteroidok esetén vizsgáltam a reakció lejátszódását különböző ferrocén-azid származékok jelenlétében. A kiindulási alkinil-szteroidokhoz palládium-katalizált aminokarbonilezési reakcióval jutottam. Melléktermékek keletkezését is tapasztaltam, így vizsgáltam a reakciókörülmények hatását a termékeloszlásra. A legmegfelelőbb körülmények alkalmazásával 5 új alkinil-szteroidot állítottam elő. A kiindulási ferrocén-azid származékok előállítását szakirodalmi adatok alapján kiviteleztem. A cikloaddíciós reakcióban kapott termékek az etinil-, illetve alkinil-szteroidok esetén is jó hozammal keletkeztek. Mindegyik származék új vegyület és szerkezetük alapján remény van rá, hogy kedvező biológiai hatással rendelkezzenek. A reakciók lejátszódását vékonyréteg-, illetve gázkromatográfiás módszerrel követtem. A vegyületek szerkezetét 1H-NMR, 13C-NMR, infravörös spektroszkópiával, illetve tömegspektrometriával igazoltam.

45

Foszfán-foszforamidit ligandumok szintézise és alkalmazása aszimmetrikus allil-helyzetű szubsztitúciós reakciókban Szerző: Tóth Attila Szak, évfolyam: Vegyészmérnök BSc., V. évfolyam Témavezetők: Dr. Bakos József, Balogh Szabolcs Intézet: Szerves Kémia Intézeti Tanszék Az optikailag aktív vegyületek gyakran biológiailag is aktívak. A szintetikus úton előállított királis molekulák elsősorban a gyógyszeripar számára jelentősek. A szintézisek során a szelektivitás és a gazdaságosság mellett a zöld kémia 12 alapelvének alkalmazása is fontos tényezővé vált. Az aszimmetrikus allil-helyzetű szubsztitúció (1. ábra) általános eljárás szén-szén, illetve szén-heteroatom kötések kialakítására .

Allil-helyzetű szubsztitúció Átmenetifém-katalitikus aszimmetrikus allil-helyzetű szubsztitúció során a fématomhoz koordinálódó királis módosító ligandum királis tulajdonságokat örökít át a szubsztrátumnak, így racém elegyből kiindulva az egyik enantiomer képződése túlsúlyba kerülhet. A nemrég felfedezett foszfán-foszforamidit típusú ligandumok eredményesen alkalmazhatók különböző homogénkatalitikus aszimmetrikus reakciókban. Kutatásunk során új, kétfogú, C1 szimmetriájú foszfán-foszforamidit ligandumokat szintetizáltunk. A ligandumok és komplexeik különös előnye az, hogy levegőn igen stabilisak, kiemelkedő katalitikus eredményeket nyújtanak enantioszelektív szintézisekben. Munkám során az új ligandumokkal módosított Pd-komplexek katalitikus tulajdonságait vizsgáltam allil-típusú szubsztitúciós reakciókban. A kísérletek alapján megállapítottam, hogy az új katalitikus rendszer az eddig ismert katalizátorokkal megközelítőleg azonos szelektivitású, de aktivitása kiemelkedő.

46

K2[Ru(ddpq)(CN)4]-komplexek egyensúlyi reakcióinak vizsgálata d8 elektronkonfigurációjú ionokkal Szerző: Szepesi Miklós Szak, évfolyam: Vegyészmérnöki BSc., II. évfolyam, Témavezetők: Dr. Fodor Lajos, Intézet: Általános és Szervetlen Kémia Intézeti Tanszék A ruténium(II)-polipiridil komplexek közül kedvező fotofizikai és redoxi tulajdonságaiknak, katalitikus aktivitásuknak köszönhetően egyre nagyobb figyelem irányul azokra, amelyekben hídligandum szerepet is betölteni képes polipiridil ligandumok koordinálódnak a központi atomokhoz, lehetővé téve új többmagvú komplexek, makromolekulák, koordinációs polimerek előállítását. A [Ru(dmdpq)(CN)4]2– (dmdpq=6,7-dimetil-2,3di(2-piridil)kinoxalin) komplex mind a diimin liganduma, mind a cianid ligandumai révén képes hidrogén kötésekkel asszociátumokat képezni és más fémionokhoz koordinálódni. Célul tűztük ki a komplex protonálódásának, a Ni(II)- és Au(III)-ionokkal vizes közegben lejátszódó reakcióinak, s a komplex és protonált formái, továbbá a Ni(II)- és Au(III)-ionokkal képzett asszociátumai spektrális és fotofizikai sajátságainak tanulmányozását. A [Ru(dmdpq)(CN)4]2– komplex első protonálódása az elnyelési színkép MLCT és LL sávjainak kismértékű vöröseltolódásához vezet. Ezzel szemben a második protonálódási lépés az MLCT sávok jelentős kékeltolódását eredményezi, mialatt az LL sávok maximumának helye nem változik. Ezek azt mutatják, hogy az első proton a poliimin ligandum egyik szabad (nem koordinált) N atomjához, míg a második proton valamely cianid ligandumhoz kapcsolódik. A komplex mind a Ni(II)-, mind az Au(III)-ionnal képez 1:1 adduktot a vizsgált koncentrációtartományban, de míg a Ru(II)-Ni(II)-komplex képződése az MLCT sáv vörös eltolódásával jár, a Ru(II)-Au(III) kétmagvú komplex kialakulásának kezdeti szakaszában kék eltolódás figyelhető meg. Mindhárom rendszer azonosítható részecskéinek stabilitási állandóit is meghatároztuk spektrometriás titrálással. A [Ru(dmdpq)(CN)4]2– és származékainak lumineszcencia színképében észlelt intenzív emissziót a dmdpq ligandum π*àπ átmenetéhez tartozó fluoreszcenciaként azonosítottuk számos [Ru(LL)(CN)4]2- komplex és LL ligandum lumineszcencia sajátságai alapján. A [Ru(dmdpq)(CN)4]2– - H+ rendszer lumineszcencia lecsengési görbéit, 2-4 pH-tartományban két-, míg ennél savasabb oldatban 3-exponenciális függvénnyel lehetett megfelelő pontossággal leírni. A munkát a Nemzeti Fejlesztési Ügynökség támogatta a TÁMOP 4.2.2.-08/1/2008-0018 „Élhetőbb környezet, egészségesebb ember – Bioinnováció és zöld technológiák kutatása a Pannon Egyetemen” projekt keretében.

47

Jegyzetek