The influence of humic acids methylation on the interaction of surface active agents

Předložená diplomová práce se zabývá studiem interakcí mezi huminovými kyselinami, coby hlavní komponentou půdní organické hmoty a modelovým organickým polutantem v podobě kationického tenzidu – Septonexu (u něhož byla očekávána pozitivní interakce s huminovými kyselinami vzhledem k jeho náboji) prostřednictvím nekonvenčního spojení dialyzačních a difúzních technik realizovaných v difúzních celách společně s izotermickou titrační kalorimetrií schopnou objasnit charakter probíhajících reakcí z termodynamického hlediska. Experimenty byly prováděny se standardem huminových kyselin izolovaných z Leonarditu (1S104H), pořízeném od Mezinárodní společnosti pro huminové látky, s huminovými kyselinami izolovanými z lignitu a z černozemě modální. Cílem předložené diplomové práce je posouzení vlivu karboxylových funkčních skupin ve struktuře huminových kyselin při interakcích s kationickým Septonexem. Z tohoto důvodu byly zmíněné vzorky huminových kyselin modifikovány selektivní methylací jejich karboxylových funkčních skupin, které se již dále nemohou podílet na interakcích s iontovými látkami. Výsledky z difúzních cel i z izotermické titrační kalorimetrie potvrdily předpoklad, že Septonex interagoval se všemi typy nemodifikovaných huminových kyselin více než s jejich methylovanými formami. Navzdory dostupné literatuře bylo překvapivé, že rozdíly v interakci huminových kyselin se Septonexem nebyly diametrálně odlišné při porovnání nemodifikovaných huminových kyselin s jejich methylovanými formami. Míra těchto interakcí byla posuzována skrze zdánlivou rovnovážnou konstantu Kapp stanovenou při difúzních (dialyzačních) experimentech a z průběhu entalpických křivek z izotermické titrační kalorimetrie. Po provedených experimentech a jejich vyhodnocení lze dojít k závěru, že huminové kyseliny a Septonex při svých interakcích, vzhledem ke svým strukturám, pravděpodobně uplatňují nejen elektrostatické interakce, především přes dostupné karboxylové funkční skupiny huminových kyselin a kladně nabité hydrofilní části molekul Septonexu, ale nezanedbatelnou roli při nich zastávají i hydrofobní efekt, vodíkové vazby a Van der Waalsovy síly.The presented diploma thesis deals with the study of interactions between humic acids as the main component of soil organic matter with a model organic pollutant presented by cationic surfactant Septonex (which was expected to interact positively with humic acids due to its charge) through unconventional combination of dialysis and diffusion techniques realized in diffusion cells together with isothermal titration calorimetry capable of elucidating the nature of ongoing reactions from a thermodynamic point of view. The experiments were performed with a humic acid isolated by standard isolation procedure from Leonardite (1S104H) purchased from the International Society for Humic Substances, with humic acids isolated from lignite as well as modal chernozem. The aim of the submited diploma thesis is to assess the influence of carboxyl functional groups in the structure of humic acids to interactions with Septonex. For this reason, said samples of humic acids have been modified by selective methylation of their carboxyl functional groups, which can no longer participate in interactions with ionic substances. Results from diffusion cells and isothermal titration calorimetry confirmed the assumption that Septonex interacted with all types of unmodified humic acids more than with their methylated derivatives. Despite the available literature, it was surprising that the differences in the interaction of humic acids with Septonex were not diametrically different when comparing unmodified humic acids with their methylated derivatives. The extent of these interactions was assessed through the apparent equilibrium constant Kapp determined in the diffusion (dialysis) experiments and from the course of enthalpy curves from isothermal titration calorimetry. After the experiments and their evaluation, it can be concluded that humic acids and Septonex in their interactions, due to their structures, probably apply not only electrostatic interactions, especially through available carboxyl functional groups of humic acids and positively charged hydrophilic parts of Septonex molecules, but also a significant role have a hydrophobic effect, hydrogen bonds and Van der Waals forces.