Search

Předmětem této disertační práce bylo prozkoumat na modelových látkách možnosti jejich rozkladu v klouzavém obloukovém plazmatickém výboji za atmosférického tlaku. Klouzavý obloukový výboj (GlidArc) je dynamicky se rozvíjející metodou generace netermálního plazmatu. Nabízí celou řadu možností průmyslového využití, zejména pro svou vysokou energetickou účinnost, specifickou produktivitu a vysokou selektivitu reakcí. GlidArc je při nízkém až atmosférickém tlaku jednoduchým a finančně nenáročným způsobem generace netermálního plazmatu. V současné době je zkoumáno možné využití tohoto zařízení v několika oblastech, mimo jiné i v oblasti rozkladu různých látek. Využitím netermálních plazmatických metod pro likvidaci těchto látek by mělo být dosaženo např. vyšší účinnosti rozkladu, nižší spotřeby energie, aj. Prezentované experimenty navazují na poznatky získané při vypracovávání diplomové práce, při nichž byly prověřeny některé konstrukční prvky zařízení a spektroskopickými měřeními bylo prostudováno vlastní plazma výboje. Pro potřeby této práce pak byly zvoleny modelové látky z řady aromatických i alifatických sloučenin (toluen, hexan a cyklohexan), v koncentracích set až tisíců ppm. Jsou zde shrnuty výsledky experimentů zabývajících se stanovením elektrických parametrů zařízení, směřujících k optimalizaci provozu reaktoru a stanovení energetických účinností celého rozkladného procesu. Dále byla pomocí záznamů pořízených vysokorychlostní kamerou vyhodnocena některá specifika výboje GlidArc jako jsou tvar, maximální délka nebo doba existence plazmového vlákna v závislosti na podmínkách výboje. Pomocí analyzátoru spalin Testo jsme se pak pokusili kvantitativně popsat nežádoucí nízkomolekulární produkty rozkladných procesů v plazmatu, jako jsou oxidy dusíku, oxid uhelnatý a vodík v závislosti na podmínkách výboje. Pro stanovení vysokomolekulárních produktů rozkladu VOC pak byla využita plynová chromatografie v kombinaci s hmotnostní spektroskopií (GC/MS). Na základě těchto, The aim of this thesis was to elaborate the issue of the decomposition of volatile organic compounds in the Gliding Arc plasma discharge at atmospheric pressure. Technologies based on nonthermal plasma could offer a good alternative to conventional techniques for the decomposition of volatile organic compounds, such as thermal and catalytic oxidation. Gliding Arc discharge (GidArc) is a widely exploited nonthermal plasma source used for many industrial applications, such as air-pollution control. The energy efficiency, reaction selectivity or production of specific species may be achieved in this kind of plasma, and thus for various chemical processes it can be much more effective then in conventional techniques. Presented experiments are linked to the previous results published in diploma thesis, which gave us the basics for construction of new reactor and optical emission spectroscopy measurements have been done to characterize the plasma. Toluene (aromatic, unsaturated), cyclohexane (aromatic, saturated) and hexane (aliphatic, saturated) were used as the model compounds for these experiments in the concentration range from hundreds to thousands ppm. Results focused on the electrical parameters of the reactor were carried out, with the aim to operate the system at a lower energy cost. In order to get the time-resolved diagnostics of the moving plasma channel, the evolution of the plasma channel was recorded continuously by using a high-speed video camera. In next part of the work, some results concerning generation of low molecular products like nitric oxide, nitrogen dioxide, hydrogen and carbon monoxide on the discharge conditions are presented. In combustion process, undesirable mixture of toxic highmolecular by-products can be formed. Samples were therefore analysed in gas chromatograph linked to mass spectrometer, to characterize the chemical transformation pathway of VOC in plasma.

Předmětem dizertační práce bylo studium sterilizačních účinků dielektrického bariérového výboje pracujícího za atmosférického tlaku. Jako modelové mikroorganismy byly při studiu použity plíseň Aspergillus niger, grampozitivní bakterie Bacillus subtilis a částečně také gramnegativní bakterie Escherichia coli. Vzorky mikroorganismů byly naneseny na papír Whatman 1 nebo PET folii a vystaveny účinkům plazmatu. Plazma bylo generováno v prostředí argonu, dusíku, suchého a vlhkého vzduchu s frekvencí do 10 kHz a hustotou výkonu dle použitého plynu 1,2-2,9 W/cm3. Sterilizační účinky dielektrického bariérového výboje byly hodnoceny z hlediska vlivu procesního plynu, hustoty výkonu dodávaného do plazmatu, délky expoziční doby, typu mikroorganismu a materiálu nosiče. Část této studie byla zaměřena na zhodnocení příspěvku jednotlivých mechanismů (UV, teplota a reaktivní částice) k inaktivaci v jednotlivých procesních plynech a vlivu vlhkosti procesního plynu na průběh sterilizačního procesu. Plazma bylo diagnostikováno pomocí optické emisní spektroskopie, teplota byla monitorována termočlánkem. Mimoto bylo pomocí rastrovací elektronové mikroskopie zhodnoceno mechanické poškození buněčného materiálu a případný vliv plazmového opracování na nosný materiál. Na základě dosažených výsledků lze říci, že s nárůstem expoziční doby klesal počet životaschopných mikroorganismů. Obdobně s nárůstem hustoty výkonu dodávaného do plazmatu docházelo k nárůstu rychlosti inaktivace. Při sterilizaci vzorků spor A. niger v plazmatu generovaném v jednotlivých procesních plynech klesaly sterilizační účinky plazmatu dle použitého plynu v pořadí argon, vlhký vzduch, dusík a suchý vzduch. Výsledky sterilizace dalších modelových mikroorganismů v prostředí argonu ukázaly, že citlivost vegetativních buněk resp. spor mikroorganismů vůči účinkům DBD klesala v pořadí: spory A. niger, vegetativní buňky B. subtilis, vegetativní buňky E. coli a spory B. subtilis. Současně porovnáním výsledků získaným při sterili, The overall goal of the presented dissertation thesis was to study the sterilization efficiency of dielectric barrier discharge operated at atmospheric pressure. The fungi Aspergillus niger, gram-positive bacteria Bacillus subtilis and in some experiments also gram-negative bacteria Escherichia coli were used as a bio-indicator enabling to evaluate the effect of plasma assisted microbial inactivation. The samples of microorganism were placed on paper Whatman 1 or PET foil and exposed to plasma. The plasma was generated in argon, nitrogen, synthetic dry/humid air with frequency up to 10 kHz and plasma power density in the range of 1,2-2,9 W/cm3 (according to the process gas). The influence of process gas, plasma power density, plasma exposition time, type of microorganism and material of the substrate on the sterilization effect of dielectric barrier discharge was evaluated. Furthermore the contribution of each single mechanism (UV radiation, temperature and reactive species) to the sterilization effect of plasma and influence of gas humidity was evaluated. The DBD was analysed by means of optical emission spectroscopy, thermocouple was used to measure temperature during a sterilization process. In order to verify the mechanical damage of the microbial cell or the substrates during the plasma process the samples were studied by scanning electron microscopy. Generally, on the basis of experimental results, at increasing treatment times, the remaining number of spores (CFU) decreased. Similarly at increasing the plasma power input, the sterilization rate increased. When sterilising the spores of A. niger in plasma using different process gasses, the efficiency of plasma sterilization decreased as follows: argon, humid synthetic air, nitrogen and dry synthetic air. The results observed in argon plasma using different microorganism demonstrated that the sensitivity of vegetative cells resp. spores to DBD decreased as follows: A. niger spores, B. subtilis vegetative cells

Předmětem této disertační práce bylo prozkoumat na modelových látkách možnosti jejich rozkladu v klouzavém obloukovém plazmatickém výboji za atmosférického tlaku. Klouzavý obloukový výboj (GlidArc) je dynamicky se rozvíjející metodou generace netermálního plazmatu. Nabízí celou řadu možností průmyslového využití, zejména pro svou vysokou energetickou účinnost, specifickou produktivitu a vysokou selektivitu reakcí. GlidArc je při nízkém až atmosférickém tlaku jednoduchým a finančně nenáročným způsobem generace netermálního plazmatu. V současné době je zkoumáno možné využití tohoto zařízení v několika oblastech, mimo jiné i v oblasti rozkladu různých látek. Využitím netermálních plazmatických metod pro likvidaci těchto látek by mělo být dosaženo např. vyšší účinnosti rozkladu, nižší spotřeby energie, aj. Prezentované experimenty navazují na poznatky získané při vypracovávání diplomové práce, při nichž byly prověřeny některé konstrukční prvky zařízení a spektroskopickými měřeními bylo prostudováno vlastní plazma výboje. Pro potřeby této práce pak byly zvoleny modelové látky z řady aromatických i alifatických sloučenin (toluen, hexan a cyklohexan), v koncentracích set až tisíců ppm. Jsou zde shrnuty výsledky experimentů zabývajících se stanovením elektrických parametrů zařízení, směřujících k optimalizaci provozu reaktoru a stanovení energetických účinností celého rozkladného procesu. Dále byla pomocí záznamů pořízených vysokorychlostní kamerou vyhodnocena některá specifika výboje GlidArc jako jsou tvar, maximální délka nebo doba existence plazmového vlákna v závislosti na podmínkách výboje. Pomocí analyzátoru spalin Testo jsme se pak pokusili kvantitativně popsat nežádoucí nízkomolekulární produkty rozkladných procesů v plazmatu, jako jsou oxidy dusíku, oxid uhelnatý a vodík v závislosti na podmínkách výboje. Pro stanovení vysokomolekulárních produktů rozkladu VOC pak byla využita plynová chromatografie v kombinaci s hmotnostní spektroskopií (GC/MS). Na základě těchto, The aim of this thesis was to elaborate the issue of the decomposition of volatile organic compounds in the Gliding Arc plasma discharge at atmospheric pressure. Technologies based on nonthermal plasma could offer a good alternative to conventional techniques for the decomposition of volatile organic compounds, such as thermal and catalytic oxidation. Gliding Arc discharge (GidArc) is a widely exploited nonthermal plasma source used for many industrial applications, such as air-pollution control. The energy efficiency, reaction selectivity or production of specific species may be achieved in this kind of plasma, and thus for various chemical processes it can be much more effective then in conventional techniques. Presented experiments are linked to the previous results published in diploma thesis, which gave us the basics for construction of new reactor and optical emission spectroscopy measurements have been done to characterize the plasma. Toluene (aromatic, unsaturated), cyclohexane (aromatic, saturated) and hexane (aliphatic, saturated) were used as the model compounds for these experiments in the concentration range from hundreds to thousands ppm. Results focused on the electrical parameters of the reactor were carried out, with the aim to operate the system at a lower energy cost. In order to get the time-resolved diagnostics of the moving plasma channel, the evolution of the plasma channel was recorded continuously by using a high-speed video camera. In next part of the work, some results concerning generation of low molecular products like nitric oxide, nitrogen dioxide, hydrogen and carbon monoxide on the discharge conditions are presented. In combustion process, undesirable mixture of toxic highmolecular by-products can be formed. Samples were therefore analysed in gas chromatograph linked to mass spectrometer, to characterize the chemical transformation pathway of VOC in plasma.

Předmětem této disertační práce bylo prozkoumat na modelových látkách možnosti jejich rozkladu v klouzavém obloukovém plazmatickém výboji za atmosférického tlaku. Klouzavý obloukový výboj (GlidArc) je dynamicky se rozvíjející metodou generace netermálního plazmatu. Nabízí celou řadu možností průmyslového využití, zejména pro svou vysokou energetickou účinnost, specifickou produktivitu a vysokou selektivitu reakcí. GlidArc je při nízkém až atmosférickém tlaku jednoduchým a finančně nenáročným způsobem generace netermálního plazmatu. V současné době je zkoumáno možné využití tohoto zařízení v několika oblastech, mimo jiné i v oblasti rozkladu různých látek. Využitím netermálních plazmatických metod pro likvidaci těchto látek by mělo být dosaženo např. vyšší účinnosti rozkladu, nižší spotřeby energie, aj. Prezentované experimenty navazují na poznatky získané při vypracovávání diplomové práce, při nichž byly prověřeny některé konstrukční prvky zařízení a spektroskopickými měřeními bylo prostudováno vlastní plazma výboje. Pro potřeby této práce pak byly zvoleny modelové látky z řady aromatických i alifatických sloučenin (toluen, hexan a cyklohexan), v koncentracích set až tisíců ppm. Jsou zde shrnuty výsledky experimentů zabývajících se stanovením elektrických parametrů zařízení, směřujících k optimalizaci provozu reaktoru a stanovení energetických účinností celého rozkladného procesu. Dále byla pomocí záznamů pořízených vysokorychlostní kamerou vyhodnocena některá specifika výboje GlidArc jako jsou tvar, maximální délka nebo doba existence plazmového vlákna v závislosti na podmínkách výboje. Pomocí analyzátoru spalin Testo jsme se pak pokusili kvantitativně popsat nežádoucí nízkomolekulární produkty rozkladných procesů v plazmatu, jako jsou oxidy dusíku, oxid uhelnatý a vodík v závislosti na podmínkách výboje. Pro stanovení vysokomolekulárních produktů rozkladu VOC pak byla využita plynová chromatografie v kombinaci s hmotnostní spektroskopií (GC/MS). Na základě těchto, The aim of this thesis was to elaborate the issue of the decomposition of volatile organic compounds in the Gliding Arc plasma discharge at atmospheric pressure. Technologies based on nonthermal plasma could offer a good alternative to conventional techniques for the decomposition of volatile organic compounds, such as thermal and catalytic oxidation. Gliding Arc discharge (GidArc) is a widely exploited nonthermal plasma source used for many industrial applications, such as air-pollution control. The energy efficiency, reaction selectivity or production of specific species may be achieved in this kind of plasma, and thus for various chemical processes it can be much more effective then in conventional techniques. Presented experiments are linked to the previous results published in diploma thesis, which gave us the basics for construction of new reactor and optical emission spectroscopy measurements have been done to characterize the plasma. Toluene (aromatic, unsaturated), cyclohexane (aromatic, saturated) and hexane (aliphatic, saturated) were used as the model compounds for these experiments in the concentration range from hundreds to thousands ppm. Results focused on the electrical parameters of the reactor were carried out, with the aim to operate the system at a lower energy cost. In order to get the time-resolved diagnostics of the moving plasma channel, the evolution of the plasma channel was recorded continuously by using a high-speed video camera. In next part of the work, some results concerning generation of low molecular products like nitric oxide, nitrogen dioxide, hydrogen and carbon monoxide on the discharge conditions are presented. In combustion process, undesirable mixture of toxic highmolecular by-products can be formed. Samples were therefore analysed in gas chromatograph linked to mass spectrometer, to characterize the chemical transformation pathway of VOC in plasma.

Předmětem této disertační práce bylo prozkoumat na modelových látkách možnosti jejich rozkladu v klouzavém obloukovém plazmatickém výboji za atmosférického tlaku. Klouzavý obloukový výboj (GlidArc) je dynamicky se rozvíjející metodou generace netermálního plazmatu. Nabízí celou řadu možností průmyslového využití, zejména pro svou vysokou energetickou účinnost, specifickou produktivitu a vysokou selektivitu reakcí. GlidArc je při nízkém až atmosférickém tlaku jednoduchým a finančně nenáročným způsobem generace netermálního plazmatu. V současné době je zkoumáno možné využití tohoto zařízení v několika oblastech, mimo jiné i v oblasti rozkladu různých látek. Využitím netermálních plazmatických metod pro likvidaci těchto látek by mělo být dosaženo např. vyšší účinnosti rozkladu, nižší spotřeby energie, aj. Prezentované experimenty navazují na poznatky získané při vypracovávání diplomové práce, při nichž byly prověřeny některé konstrukční prvky zařízení a spektroskopickými měřeními bylo prostudováno vlastní plazma výboje. Pro potřeby této práce pak byly zvoleny modelové látky z řady aromatických i alifatických sloučenin (toluen, hexan a cyklohexan), v koncentracích set až tisíců ppm. Jsou zde shrnuty výsledky experimentů zabývajících se stanovením elektrických parametrů zařízení, směřujících k optimalizaci provozu reaktoru a stanovení energetických účinností celého rozkladného procesu. Dále byla pomocí záznamů pořízených vysokorychlostní kamerou vyhodnocena některá specifika výboje GlidArc jako jsou tvar, maximální délka nebo doba existence plazmového vlákna v závislosti na podmínkách výboje. Pomocí analyzátoru spalin Testo jsme se pak pokusili kvantitativně popsat nežádoucí nízkomolekulární produkty rozkladných procesů v plazmatu, jako jsou oxidy dusíku, oxid uhelnatý a vodík v závislosti na podmínkách výboje. Pro stanovení vysokomolekulárních produktů rozkladu VOC pak byla využita plynová chromatografie v kombinaci s hmotnostní spektroskopií (GC/MS). Na základě těchto, The aim of this thesis was to elaborate the issue of the decomposition of volatile organic compounds in the Gliding Arc plasma discharge at atmospheric pressure. Technologies based on nonthermal plasma could offer a good alternative to conventional techniques for the decomposition of volatile organic compounds, such as thermal and catalytic oxidation. Gliding Arc discharge (GidArc) is a widely exploited nonthermal plasma source used for many industrial applications, such as air-pollution control. The energy efficiency, reaction selectivity or production of specific species may be achieved in this kind of plasma, and thus for various chemical processes it can be much more effective then in conventional techniques. Presented experiments are linked to the previous results published in diploma thesis, which gave us the basics for construction of new reactor and optical emission spectroscopy measurements have been done to characterize the plasma. Toluene (aromatic, unsaturated), cyclohexane (aromatic, saturated) and hexane (aliphatic, saturated) were used as the model compounds for these experiments in the concentration range from hundreds to thousands ppm. Results focused on the electrical parameters of the reactor were carried out, with the aim to operate the system at a lower energy cost. In order to get the time-resolved diagnostics of the moving plasma channel, the evolution of the plasma channel was recorded continuously by using a high-speed video camera. In next part of the work, some results concerning generation of low molecular products like nitric oxide, nitrogen dioxide, hydrogen and carbon monoxide on the discharge conditions are presented. In combustion process, undesirable mixture of toxic highmolecular by-products can be formed. Samples were therefore analysed in gas chromatograph linked to mass spectrometer, to characterize the chemical transformation pathway of VOC in plasma.

Předmětem dizertační práce bylo studium sterilizačních účinků dielektrického bariérového výboje pracujícího za atmosférického tlaku. Jako modelové mikroorganismy byly při studiu použity plíseň Aspergillus niger, grampozitivní bakterie Bacillus subtilis a částečně také gramnegativní bakterie Escherichia coli. Vzorky mikroorganismů byly naneseny na papír Whatman 1 nebo PET folii a vystaveny účinkům plazmatu. Plazma bylo generováno v prostředí argonu, dusíku, suchého a vlhkého vzduchu s frekvencí do 10 kHz a hustotou výkonu dle použitého plynu 1,2-2,9 W/cm3. Sterilizační účinky dielektrického bariérového výboje byly hodnoceny z hlediska vlivu procesního plynu, hustoty výkonu dodávaného do plazmatu, délky expoziční doby, typu mikroorganismu a materiálu nosiče. Část této studie byla zaměřena na zhodnocení příspěvku jednotlivých mechanismů (UV, teplota a reaktivní částice) k inaktivaci v jednotlivých procesních plynech a vlivu vlhkosti procesního plynu na průběh sterilizačního procesu. Plazma bylo diagnostikováno pomocí optické emisní spektroskopie, teplota byla monitorována termočlánkem. Mimoto bylo pomocí rastrovací elektronové mikroskopie zhodnoceno mechanické poškození buněčného materiálu a případný vliv plazmového opracování na nosný materiál. Na základě dosažených výsledků lze říci, že s nárůstem expoziční doby klesal počet životaschopných mikroorganismů. Obdobně s nárůstem hustoty výkonu dodávaného do plazmatu docházelo k nárůstu rychlosti inaktivace. Při sterilizaci vzorků spor A. niger v plazmatu generovaném v jednotlivých procesních plynech klesaly sterilizační účinky plazmatu dle použitého plynu v pořadí argon, vlhký vzduch, dusík a suchý vzduch. Výsledky sterilizace dalších modelových mikroorganismů v prostředí argonu ukázaly, že citlivost vegetativních buněk resp. spor mikroorganismů vůči účinkům DBD klesala v pořadí: spory A. niger, vegetativní buňky B. subtilis, vegetativní buňky E. coli a spory B. subtilis. Současně porovnáním výsledků získaným při sterili, The overall goal of the presented dissertation thesis was to study the sterilization efficiency of dielectric barrier discharge operated at atmospheric pressure. The fungi Aspergillus niger, gram-positive bacteria Bacillus subtilis and in some experiments also gram-negative bacteria Escherichia coli were used as a bio-indicator enabling to evaluate the effect of plasma assisted microbial inactivation. The samples of microorganism were placed on paper Whatman 1 or PET foil and exposed to plasma. The plasma was generated in argon, nitrogen, synthetic dry/humid air with frequency up to 10 kHz and plasma power density in the range of 1,2-2,9 W/cm3 (according to the process gas). The influence of process gas, plasma power density, plasma exposition time, type of microorganism and material of the substrate on the sterilization effect of dielectric barrier discharge was evaluated. Furthermore the contribution of each single mechanism (UV radiation, temperature and reactive species) to the sterilization effect of plasma and influence of gas humidity was evaluated. The DBD was analysed by means of optical emission spectroscopy, thermocouple was used to measure temperature during a sterilization process. In order to verify the mechanical damage of the microbial cell or the substrates during the plasma process the samples were studied by scanning electron microscopy. Generally, on the basis of experimental results, at increasing treatment times, the remaining number of spores (CFU) decreased. Similarly at increasing the plasma power input, the sterilization rate increased. When sterilising the spores of A. niger in plasma using different process gasses, the efficiency of plasma sterilization decreased as follows: argon, humid synthetic air, nitrogen and dry synthetic air. The results observed in argon plasma using different microorganism demonstrated that the sensitivity of vegetative cells resp. spores to DBD decreased as follows: A. niger spores, B. subtilis vegetative cells

Předmětem této disertační práce bylo prozkoumat na modelových látkách možnosti jejich rozkladu v klouzavém obloukovém plazmatickém výboji za atmosférického tlaku. Klouzavý obloukový výboj (GlidArc) je dynamicky se rozvíjející metodou generace netermálního plazmatu. Nabízí celou řadu možností průmyslového využití, zejména pro svou vysokou energetickou účinnost, specifickou produktivitu a vysokou selektivitu reakcí. GlidArc je při nízkém až atmosférickém tlaku jednoduchým a finančně nenáročným způsobem generace netermálního plazmatu. V současné době je zkoumáno možné využití tohoto zařízení v několika oblastech, mimo jiné i v oblasti rozkladu různých látek. Využitím netermálních plazmatických metod pro likvidaci těchto látek by mělo být dosaženo např. vyšší účinnosti rozkladu, nižší spotřeby energie, aj. Prezentované experimenty navazují na poznatky získané při vypracovávání diplomové práce, při nichž byly prověřeny některé konstrukční prvky zařízení a spektroskopickými měřeními bylo prostudováno vlastní plazma výboje. Pro potřeby této práce pak byly zvoleny modelové látky z řady aromatických i alifatických sloučenin (toluen, hexan a cyklohexan), v koncentracích set až tisíců ppm. Jsou zde shrnuty výsledky experimentů zabývajících se stanovením elektrických parametrů zařízení, směřujících k optimalizaci provozu reaktoru a stanovení energetických účinností celého rozkladného procesu. Dále byla pomocí záznamů pořízených vysokorychlostní kamerou vyhodnocena některá specifika výboje GlidArc jako jsou tvar, maximální délka nebo doba existence plazmového vlákna v závislosti na podmínkách výboje. Pomocí analyzátoru spalin Testo jsme se pak pokusili kvantitativně popsat nežádoucí nízkomolekulární produkty rozkladných procesů v plazmatu, jako jsou oxidy dusíku, oxid uhelnatý a vodík v závislosti na podmínkách výboje. Pro stanovení vysokomolekulárních produktů rozkladu VOC pak byla využita plynová chromatografie v kombinaci s hmotnostní spektroskopií (GC/MS). Na základě těchto, The aim of this thesis was to elaborate the issue of the decomposition of volatile organic compounds in the Gliding Arc plasma discharge at atmospheric pressure. Technologies based on nonthermal plasma could offer a good alternative to conventional techniques for the decomposition of volatile organic compounds, such as thermal and catalytic oxidation. Gliding Arc discharge (GidArc) is a widely exploited nonthermal plasma source used for many industrial applications, such as air-pollution control. The energy efficiency, reaction selectivity or production of specific species may be achieved in this kind of plasma, and thus for various chemical processes it can be much more effective then in conventional techniques. Presented experiments are linked to the previous results published in diploma thesis, which gave us the basics for construction of new reactor and optical emission spectroscopy measurements have been done to characterize the plasma. Toluene (aromatic, unsaturated), cyclohexane (aromatic, saturated) and hexane (aliphatic, saturated) were used as the model compounds for these experiments in the concentration range from hundreds to thousands ppm. Results focused on the electrical parameters of the reactor were carried out, with the aim to operate the system at a lower energy cost. In order to get the time-resolved diagnostics of the moving plasma channel, the evolution of the plasma channel was recorded continuously by using a high-speed video camera. In next part of the work, some results concerning generation of low molecular products like nitric oxide, nitrogen dioxide, hydrogen and carbon monoxide on the discharge conditions are presented. In combustion process, undesirable mixture of toxic highmolecular by-products can be formed. Samples were therefore analysed in gas chromatograph linked to mass spectrometer, to characterize the chemical transformation pathway of VOC in plasma.

Předmětem dizertační práce bylo studium sterilizačních účinků dielektrického bariérového výboje pracujícího za atmosférického tlaku. Jako modelové mikroorganismy byly při studiu použity plíseň Aspergillus niger, grampozitivní bakterie Bacillus subtilis a částečně také gramnegativní bakterie Escherichia coli. Vzorky mikroorganismů byly naneseny na papír Whatman 1 nebo PET folii a vystaveny účinkům plazmatu. Plazma bylo generováno v prostředí argonu, dusíku, suchého a vlhkého vzduchu s frekvencí do 10 kHz a hustotou výkonu dle použitého plynu 1,2-2,9 W/cm3. Sterilizační účinky dielektrického bariérového výboje byly hodnoceny z hlediska vlivu procesního plynu, hustoty výkonu dodávaného do plazmatu, délky expoziční doby, typu mikroorganismu a materiálu nosiče. Část této studie byla zaměřena na zhodnocení příspěvku jednotlivých mechanismů (UV, teplota a reaktivní částice) k inaktivaci v jednotlivých procesních plynech a vlivu vlhkosti procesního plynu na průběh sterilizačního procesu. Plazma bylo diagnostikováno pomocí optické emisní spektroskopie, teplota byla monitorována termočlánkem. Mimoto bylo pomocí rastrovací elektronové mikroskopie zhodnoceno mechanické poškození buněčného materiálu a případný vliv plazmového opracování na nosný materiál. Na základě dosažených výsledků lze říci, že s nárůstem expoziční doby klesal počet životaschopných mikroorganismů. Obdobně s nárůstem hustoty výkonu dodávaného do plazmatu docházelo k nárůstu rychlosti inaktivace. Při sterilizaci vzorků spor A. niger v plazmatu generovaném v jednotlivých procesních plynech klesaly sterilizační účinky plazmatu dle použitého plynu v pořadí argon, vlhký vzduch, dusík a suchý vzduch. Výsledky sterilizace dalších modelových mikroorganismů v prostředí argonu ukázaly, že citlivost vegetativních buněk resp. spor mikroorganismů vůči účinkům DBD klesala v pořadí: spory A. niger, vegetativní buňky B. subtilis, vegetativní buňky E. coli a spory B. subtilis. Současně porovnáním výsledků získaným při sterili, The overall goal of the presented dissertation thesis was to study the sterilization efficiency of dielectric barrier discharge operated at atmospheric pressure. The fungi Aspergillus niger, gram-positive bacteria Bacillus subtilis and in some experiments also gram-negative bacteria Escherichia coli were used as a bio-indicator enabling to evaluate the effect of plasma assisted microbial inactivation. The samples of microorganism were placed on paper Whatman 1 or PET foil and exposed to plasma. The plasma was generated in argon, nitrogen, synthetic dry/humid air with frequency up to 10 kHz and plasma power density in the range of 1,2-2,9 W/cm3 (according to the process gas). The influence of process gas, plasma power density, plasma exposition time, type of microorganism and material of the substrate on the sterilization effect of dielectric barrier discharge was evaluated. Furthermore the contribution of each single mechanism (UV radiation, temperature and reactive species) to the sterilization effect of plasma and influence of gas humidity was evaluated. The DBD was analysed by means of optical emission spectroscopy, thermocouple was used to measure temperature during a sterilization process. In order to verify the mechanical damage of the microbial cell or the substrates during the plasma process the samples were studied by scanning electron microscopy. Generally, on the basis of experimental results, at increasing treatment times, the remaining number of spores (CFU) decreased. Similarly at increasing the plasma power input, the sterilization rate increased. When sterilising the spores of A. niger in plasma using different process gasses, the efficiency of plasma sterilization decreased as follows: argon, humid synthetic air, nitrogen and dry synthetic air. The results observed in argon plasma using different microorganism demonstrated that the sensitivity of vegetative cells resp. spores to DBD decreased as follows: A. niger spores, B. subtilis vegetative cells

Předmětem dizertační práce bylo studium sterilizačních účinků dielektrického bariérového výboje pracujícího za atmosférického tlaku. Jako modelové mikroorganismy byly při studiu použity plíseň Aspergillus niger, grampozitivní bakterie Bacillus subtilis a částečně také gramnegativní bakterie Escherichia coli. Vzorky mikroorganismů byly naneseny na papír Whatman 1 nebo PET folii a vystaveny účinkům plazmatu. Plazma bylo generováno v prostředí argonu, dusíku, suchého a vlhkého vzduchu s frekvencí do 10 kHz a hustotou výkonu dle použitého plynu 1,2-2,9 W/cm3. Sterilizační účinky dielektrického bariérového výboje byly hodnoceny z hlediska vlivu procesního plynu, hustoty výkonu dodávaného do plazmatu, délky expoziční doby, typu mikroorganismu a materiálu nosiče. Část této studie byla zaměřena na zhodnocení příspěvku jednotlivých mechanismů (UV, teplota a reaktivní částice) k inaktivaci v jednotlivých procesních plynech a vlivu vlhkosti procesního plynu na průběh sterilizačního procesu. Plazma bylo diagnostikováno pomocí optické emisní spektroskopie, teplota byla monitorována termočlánkem. Mimoto bylo pomocí rastrovací elektronové mikroskopie zhodnoceno mechanické poškození buněčného materiálu a případný vliv plazmového opracování na nosný materiál. Na základě dosažených výsledků lze říci, že s nárůstem expoziční doby klesal počet životaschopných mikroorganismů. Obdobně s nárůstem hustoty výkonu dodávaného do plazmatu docházelo k nárůstu rychlosti inaktivace. Při sterilizaci vzorků spor A. niger v plazmatu generovaném v jednotlivých procesních plynech klesaly sterilizační účinky plazmatu dle použitého plynu v pořadí argon, vlhký vzduch, dusík a suchý vzduch. Výsledky sterilizace dalších modelových mikroorganismů v prostředí argonu ukázaly, že citlivost vegetativních buněk resp. spor mikroorganismů vůči účinkům DBD klesala v pořadí: spory A. niger, vegetativní buňky B. subtilis, vegetativní buňky E. coli a spory B. subtilis. Současně porovnáním výsledků získaným při sterili, The overall goal of the presented dissertation thesis was to study the sterilization efficiency of dielectric barrier discharge operated at atmospheric pressure. The fungi Aspergillus niger, gram-positive bacteria Bacillus subtilis and in some experiments also gram-negative bacteria Escherichia coli were used as a bio-indicator enabling to evaluate the effect of plasma assisted microbial inactivation. The samples of microorganism were placed on paper Whatman 1 or PET foil and exposed to plasma. The plasma was generated in argon, nitrogen, synthetic dry/humid air with frequency up to 10 kHz and plasma power density in the range of 1,2-2,9 W/cm3 (according to the process gas). The influence of process gas, plasma power density, plasma exposition time, type of microorganism and material of the substrate on the sterilization effect of dielectric barrier discharge was evaluated. Furthermore the contribution of each single mechanism (UV radiation, temperature and reactive species) to the sterilization effect of plasma and influence of gas humidity was evaluated. The DBD was analysed by means of optical emission spectroscopy, thermocouple was used to measure temperature during a sterilization process. In order to verify the mechanical damage of the microbial cell or the substrates during the plasma process the samples were studied by scanning electron microscopy. Generally, on the basis of experimental results, at increasing treatment times, the remaining number of spores (CFU) decreased. Similarly at increasing the plasma power input, the sterilization rate increased. When sterilising the spores of A. niger in plasma using different process gasses, the efficiency of plasma sterilization decreased as follows: argon, humid synthetic air, nitrogen and dry synthetic air. The results observed in argon plasma using different microorganism demonstrated that the sensitivity of vegetative cells resp. spores to DBD decreased as follows: A. niger spores, B. subtilis vegetative cells

Předmětem této disertační práce bylo prozkoumat na modelových látkách možnosti jejich rozkladu v klouzavém obloukovém plazmatickém výboji za atmosférického tlaku. Klouzavý obloukový výboj (GlidArc) je dynamicky se rozvíjející metodou generace netermálního plazmatu. Nabízí celou řadu možností průmyslového využití, zejména pro svou vysokou energetickou účinnost, specifickou produktivitu a vysokou selektivitu reakcí. GlidArc je při nízkém až atmosférickém tlaku jednoduchým a finančně nenáročným způsobem generace netermálního plazmatu. V současné době je zkoumáno možné využití tohoto zařízení v několika oblastech, mimo jiné i v oblasti rozkladu různých látek. Využitím netermálních plazmatických metod pro likvidaci těchto látek by mělo být dosaženo např. vyšší účinnosti rozkladu, nižší spotřeby energie, aj. Prezentované experimenty navazují na poznatky získané při vypracovávání diplomové práce, při nichž byly prověřeny některé konstrukční prvky zařízení a spektroskopickými měřeními bylo prostudováno vlastní plazma výboje. Pro potřeby této práce pak byly zvoleny modelové látky z řady aromatických i alifatických sloučenin (toluen, hexan a cyklohexan), v koncentracích set až tisíců ppm. Jsou zde shrnuty výsledky experimentů zabývajících se stanovením elektrických parametrů zařízení, směřujících k optimalizaci provozu reaktoru a stanovení energetických účinností celého rozkladného procesu. Dále byla pomocí záznamů pořízených vysokorychlostní kamerou vyhodnocena některá specifika výboje GlidArc jako jsou tvar, maximální délka nebo doba existence plazmového vlákna v závislosti na podmínkách výboje. Pomocí analyzátoru spalin Testo jsme se pak pokusili kvantitativně popsat nežádoucí nízkomolekulární produkty rozkladných procesů v plazmatu, jako jsou oxidy dusíku, oxid uhelnatý a vodík v závislosti na podmínkách výboje. Pro stanovení vysokomolekulárních produktů rozkladu VOC pak byla využita plynová chromatografie v kombinaci s hmotnostní spektroskopií (GC/MS). Na základě těchto, The aim of this thesis was to elaborate the issue of the decomposition of volatile organic compounds in the Gliding Arc plasma discharge at atmospheric pressure. Technologies based on nonthermal plasma could offer a good alternative to conventional techniques for the decomposition of volatile organic compounds, such as thermal and catalytic oxidation. Gliding Arc discharge (GidArc) is a widely exploited nonthermal plasma source used for many industrial applications, such as air-pollution control. The energy efficiency, reaction selectivity or production of specific species may be achieved in this kind of plasma, and thus for various chemical processes it can be much more effective then in conventional techniques. Presented experiments are linked to the previous results published in diploma thesis, which gave us the basics for construction of new reactor and optical emission spectroscopy measurements have been done to characterize the plasma. Toluene (aromatic, unsaturated), cyclohexane (aromatic, saturated) and hexane (aliphatic, saturated) were used as the model compounds for these experiments in the concentration range from hundreds to thousands ppm. Results focused on the electrical parameters of the reactor were carried out, with the aim to operate the system at a lower energy cost. In order to get the time-resolved diagnostics of the moving plasma channel, the evolution of the plasma channel was recorded continuously by using a high-speed video camera. In next part of the work, some results concerning generation of low molecular products like nitric oxide, nitrogen dioxide, hydrogen and carbon monoxide on the discharge conditions are presented. In combustion process, undesirable mixture of toxic highmolecular by-products can be formed. Samples were therefore analysed in gas chromatograph linked to mass spectrometer, to characterize the chemical transformation pathway of VOC in plasma.