OEI, FCHPT STU, Ing. Lukáš Hrdlička...1827 Napoleón III. využíva hliníkov ... (Vylepšený...
Transcript of OEI, FCHPT STU, Ing. Lukáš Hrdlička...1827 Napoleón III. využíva hliníkov ... (Vylepšený...
OEI, FCHPT STU, Ing. Lukáš Hrdlička
DEPARTMENT OF ENVIRONMENTAL ENGINEERING
Slovo na úvod
2 OEI, FCHPT STU, Ing. Lukáš Hrdlička
Dobrý sluha vs. Zlý pán
3 OEI, FCHPT STU, Ing. Lukáš Hrdlička
23.5.2013
Dobrý sluha vs. Zlý pán
4 OEI, FCHPT STU, Ing. Lukáš Hrdlička
Hliník - výskyt v prírode
5 OEI, FCHPT STU, Ing. Lukáš Hrdlička
Hlinitokremičitany – živce, sľudy, zeolity a iné (až 6,6 % v zemskej kôre)
Muskovit
KAl3(AlSi3O10)(OH)2
Albit
KAl3(AlSi3O10)(OH)2
Kaolinit
Al2Si2O5(OH)4
Anortit
CaAl2Si2O8
Bauxit
Zmes minerálov: Al(OH)3, Al2O3·H2O,
AlO(OH), oxidy železa
Korund
Al2O3
1778 – 1829
UK
História
6 OEI, FCHPT STU, Ing. Lukáš Hrdlička
B.C. Rímania taniere a poháre z neznámeho striebrolesklého kovu
A.D. Čínsky generál Zhou Zhu v 3. storočí – ornamenty z 85%-ného hliníka
1807 Objavenie hliníka ako prvku – Sir Humphrey Davy
(názov Alumium – predtým rôzne použitie v stomatológii, garbiarstvo...)
1825 Izolácia kovového Al – Hans Christian Ørsted
1777 – 1851
DEN
História
7 OEI, FCHPT STU, Ing. Lukáš Hrdlička
1827 Napoleón III. využíva hliníkové taniere – uprednostnenie pred zlatými
1865 Jules Verne používa hliníkový raketoplán
(De la terre à la lune, trajet direct en 97 heures 20 minutes)
1888 Výroba na základe Hall/Héroultovho procesu
(Vylepšený Bayerov proces z roku 1887)
20. st. Široké priemyselné využitie
1847 – 1904
AUT
1808 – 1873
FRA 1863 – 1914
USA
1863 – 1914
FRA 1859 – 1926
USA
1828 – 1905
FRA
Výroba
8 OEI, FCHPT STU, Ing. Lukáš Hrdlička
Bauxit
NaOH, Δ
Al2O3
Al(OH)3 Žiar nad Hronom
Kalcinácia
Elektrolýza
1 t 2 t
4 t 2 t
Stavbársky priemysel Konštrukčný materiál Kovový hliník - rôzny obsah
Vodiče elektrického prúdu Kovový hliník - rôzny obsah
Strojársky priemysel Konštrukčný materiál Kovový hliník - rôzny obsah Farmaceutický
priemysel
Antipyretikum - liečivá Hlinitá soľ - aloxiprin
Adsorbent - aditívum
Hlinitá soľ - Al(OH)3
Hlinitá soľ - AlPO4
Hlinitá soľ - MgAl2(SiO4)2
Adjuvans - vakcíny Hlinitá soľ - Al(OH)3
Hlinitá soľ - AlPO4
Dermatologiká - liečivá Hlinitá soľ - octany a vínany
Produkty
dennej potreby
Adstringencium Hlinitá soľ - laktáty
Hlinitá soľ - AlF3
Antiperspirant Hlinitá soľ - chlórhydráty
Potravinárstvo
Obalový materiál - alobal Kovový hliník - 99,8 %
Kuchynský riad
Aditíva
Kovový hliník - rôzny obsah
Farbivo E120 - Karmíny
Vodohospodárstvo Koagulant Hlinitá soľ - Al2(SO4)3
Hlinitá soľ - PAC
Hliník v každodennom živote
9 OEI, FCHPT STU, Ing. Lukáš Hrdlička
Odvetvie Využitie Forma hliníka
Expozícia hliníkom a jeho soľami
9 OEI, FCHPT STU, Bc. Lukáš Hrdlička
Rok 1950
1 mg Al za deň
Rok 2050
100 mg Al za deň
Čistý vzduch
100 ng Al na m3
Denne vdýchneme
1,4 μg Al
10 OEI, FCHPT STU, Ing. Lukáš Hrdlička
Hep A – hepatitída typu A
Hep B – hepatitída typu B
DTaP – záškrt, tetanus,
čierny kašeľ
Hib – purulentná meningitída
PCV – konjugovaná
pneumokoková vakcína
v SR ešte MMR – osýpky,
mumps, rubeola
Každodenná expozícia: ingesciou, inhaláciou, inokuláciou, intramuskulárne
Ročne 11 kg Al na osobu – pri expozícii 0,1 % je to až 30 mg za deň
Prvý kontakt s Al – vakcinácia novorodeniat (Al(OH)3, AlPO4) (5 mg Al)
Voda – flokulačné činidlá pri úprave vody (WHO limit 0,2 mg∙l−1)
Potrava – obalové materiály a výrobný proces (1 až 20 mg Al)
Lieky – adsorbent, sušiace činidlo, katalyzátor (Al2O3)
antacída – AlPO4, MgAl2(SiO4)2, aluminiumdihydroxyglycinát
analgetiká a antipyretiká – aloxiprin (derivát kyseliny salicylovej)
Kozmetika – látky zabraňujúce poteniu (2 g Al za deň)
najčastejšie AlnCl(3n-m)(OH)m
opaľovacie krémy (5 g), rúže, krémy, make-up
Dôležité cesty vstupu
11 OEI, FCHPT STU, Ing. Lukáš Hrdlička
Koža – prechod hliníka do lymfatického systému
Nos – respiračný epitel → do hrdla → do čriev
čuchový epitel → čuchový nerv → mozog
Pľúca – akumulácia Al a prestup do obehového systému
Dôležité cesty výstupu
12 OEI, FCHPT STU, Ing. Lukáš Hrdlička
Krv je hlavným distribútorom Al v organizme
- citráty a fosfáty hlinité sa dobre transportujú medzi tkanivom a krvou
Lymfatický systém – nájdené vysoké koncentrácie hliníka v pote
Črevo – stolicou 74-96 % ingesčne prijatého Al
Moč – odstránenie Al z obehového systému (10 až 100 μg za deň)
Minoritné cesty výstupu – kožný tuk, semeno, vlasy, nechty
Prejavy intoxikácie hliníkom a jeho soľami
13 OEI, FCHPT STU, Ing. Lukáš Hrdlička
Hliník je perzistujúcou látkou v organizme a je schopný transportu
do svalov, orgánov a mozgu
Narúša enzymatickú aktivitu (NADH, SOD) a potenciuje oxidačné účinky
železa
V závislosti od jeho koncentrácie v organizme narastá miera peroxidácie
lipidov
- dodávka energie
- pružnosť
- selektívna priepustnosť
- signalizácia
- regulácia génovej expresie
Prejavy intoxikácie hliníkom a jeho soľami
14 OEI, FCHPT STU, Ing. Lukáš Hrdlička
Prechod hliníka cez hematoencefalitickú membránu a jeho akumulácia
Zvýšené koncentrácie hliníka nájdené u subjektov trpiacich demenciou,
encefalopatiou, Alzheimerovou chorobou, Parkinsonovou chorobou,
osteomaláciou a mikrocytárnou anémiou.
Po 24 hodinách od expozície Po 1. týždni od expozície
Vo vakcíne 18 μg Al3+, vo svale po 21 dňoch 2,3 μg Al3+.
Po 12-tich mesiacoch 32 % pokrytie mozgového tkaniva (kontrola 7 %).
Systém kovový hliník - kyselina (ZVAl/H+)
15 OEI, FCHPT STU, Ing. Lukáš Hrdlička
Modifikácia klasickej FR, využitie kovového hliníka
Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + HO− + HO•
2 Al0 + 6 H+ + 3 O2 → 2 Al3+ + 3 H2O2
Al0 + 3 H2O2 → Al3+ + 3 HO− + 3 HO•
Využitie kovového hliníka v reakcii
Reakcia prebieha pri pH < 6
Po reakcii a neutralizácii vzniká hydroxid hlinitý
Al3+ + 3 HO− → Al(OH)3
16 OEI, FCHPT STU, Ing. Lukáš Hrdlička
Oxidačný stres v živých organizmoch
Biologické oxidácie indukované železom v prítomnosti hliníka:
O2−• → H2O2 enzým SOD
H2O2 → H2O + O2 enzým kataláza
Podrobná interpretácia rovnice produkcie peroxidu vodíka hliníkom
2 Al0 + 3 O2 + 6 H+ → 2 Al3+ + 3 H2O2
2 Al0 + 6 O2 → 2 Al3+ + 6 O2−•
6 O2−• + 6 H+ → 6 HOO•
6 HOO• → 3 H2O2 + 3 O2
Al3+ + O2−• → Al2+–O–O•
Al2+–O–O• + O2−• → Al+–(O–O•)2
Al+–(O–O•)2 + O2−• → Al–(O–O•)3
In vivo:
17 OEI, FCHPT STU, Ing. Lukáš Hrdlička
Možné štruktúry aduktu
18 OEI, FCHPT STU, Ing. Lukáš Hrdlička
Oxidačný stres v živých organizmoch
Al(3-n)–(O–O•)n + nH2O → Al(3-n)–(O–OH)n + nHO•
Al(3-n)–(O–OH)n → Al(3-n+x)–(O–OH)(n-x) + xHOO•
xHOO• → x/2 H2O2 + x/2 O2
Al2+–O–O• + Fe3+ → Fe2+ + O2 + Al3+
Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + HO− + HO•
Vznik primárneho oxidačného stresu
Nadprodukcia ROS
Slovo na záver
19 OEI, FCHPT STU, Ing. Lukáš Hrdlička
Hliníku a jeho iónom sa v bežnom živote nevyhneme
Možné zníženie expozície vhodným výberom tovarov
Pozvánka:
Deň otvorených dverí
Január 2016
FCHPT, STU
Radlinského 9
Bratislava
www.fchpt.stuba.sk
ĎAKUJEM ZA POZORNOSŤ!
OEI. FCHPT STU. Bc. Lukáš Hrdlička
Poďakovanie: Oddelenie environmentálneho inžinierstva
Granty:
„Program pre podporu mladých výskumníkov“ z roku 2016
APVV-0122-12 a VEGA projekt č. 1/0503/14