CZ2016423A3 - Biodegradabilní vlákenný filtrační materiál se sorpčními vlastnostmi - Google Patents

Abstract

Biodegradabilní vlákenný filtrační materiál se sorpčními vlastnostmi, ve kterém sorbent je spojen s vláknem vybraným ze skupiny biodegradabilních polymerů polyhydroxyalkanoátů, poly-3- hydroxybutyrátu a biodegradabilního kopolymeru poly-3-hydroxybutyrátu-co-valerátu. Způsob výroby biodegradabilního vlákenného filtračního materiálu, ve kterém se zvlákňování provádí technikou odstředivého zvlákňování, přičemž z vlákna se vytváří vlákenné rouno, které se vytváří propojením vláken o průměru do 50 pm.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká biodegradabilního vlákenného filtračního materiálu se sorpčními vlastnostmi a způsobu jeho výroby.

Dosavadní stav techniky

Poly[3-(R)-hydroxybutyrát], zkráceně PHB, je biopolymer náležící do rodiny polyhydroxyalkanoátů, a zároveň je jejich nej rozšířenějším zástupcem. Produkce PHB je založena na několikastupňové biochemické transformaci acetylkoenzymu A za účasti PHA syntézy. Produkce PHB v bakteriích nastává jako reakce na nedostatečný přísun živin umožňujících růst, a proto můžeme chápat PHB jako zásobní látku. PHB nabývá v bakteriích schopných jeho produkce až 90% hmotnostního zastoupení. PHB se vyskytuje jako homopolymer, ale častější je forma s obsahem hydroxyvalerátu s různých molámím obsahem ve struktuře. Jedná se pak o kopolymer jednotek hydroxybutyrátu a hydroxybutyrátu. PHB je jak ve formě homopolymeru tak i kopolymeru s obsahem valerátu bílá až lehce nažloutlá semikrystalická látka relativně dobře rozpustná v chloroformu a částečně i v dalších halogenovaných rozpouštědlech. Samotný homopolymer je křehký, ale s procentuálním nárůstem valerátu dochází ke snížení krystalinity a zlepšení materiálových vlastností. PHB je často srovnáván s polypropylenem, vzhledem k podobnému bodu tání a krystalinitě materiálu. PHB má vyšší hustotu než voda. Chemická odolnost PHB je omezena esterovou podstatou materiálu. V přítomnosti kyselin a zásad se snižuje délka řetězců a v případě koncentrované kyseliny sírové dochází k eliminaci hydroxylové skupiny na krotonovou kyselinu. Bod teplotní degradace materiálu (cca 200 °C) je relativně blízko bodu tání (180°).

Tvorba submikronových a mikronových vláken za pomoci elektrostatického pole, neboli electrospinning, je průmyslově aplikovatelná technologie spočívající v aplikaci vysokého napětí na elektrodu s roztokem či taveninou zvlákňovaného polymeru. Při správně zvolených parametrech překoná aplikované elektrostatické pole povrchové napětí roztoku a vzniká lokální erupce ve formě tvorby Taylorova kužele. Z něj jsou vytahovány vlákenné struktury, které následně přitahovány na uzemněnou nebo negativně nabitou elektrodu neboli kolektor. Popisovaný svstém zahmuie mnoho měnitelných parametrů, z nichž nejdůležitěiší ie druh • · · · · · · · · · · · * elektrody. Základní dělení je na zvlákňování z jehly a zvolného povrchu, tedy například z otáčeného válce částečně ponořeného do zvlákňovaného roztoku. Z nekonečných vláken je nejčastěji připravována plošná netkaná textilie.

Submikronová a mikronová vláken jsou získatelná taktéž vlivem odstředivé síly. Jsou aplikovány dva odlišné principy, přičemž v prvním je použita rotující zvlákňovací hlavice zakončená například jehlami. V druhém případě je popsána aplikace roztoku polymeru na rotující disk. Odstředivá síla je natolik účinná, že dosáhne vytažení vlákna z roztoku za současného odpaření rozpouštědla. Je možné takto získat netkané, objemné struktury.

Spis CZ PV 1989-2717 o názvu Plošný vlákenný útvar pro čistění odpadních vod se týká vlákenného materiálu pro čištění odpadních vod, jehož základní vlastností jsou adhezivem vázáné částice na povrchu vlákna. Částicemi (práškovým materiálem) je chápáno aktivní uhlí, anorganické ve vodě nerozpustné sloučeniny. Rozměr částic je maximálně 1000 μιη. Vlákenný materiál je tvořen buď organickými polymery, případně minerálními a chemicky upravenými. Materiál primárně funguje jako nosič biomasy pro biologické čištění odpadních vod. Nejedná se ovšem o materiál určený ke kapalinové filtraci. V této části je zmíněn z důvodu podobného principu stavby materiálu.

Spis CZ PV 2011-255 o názvu Filtrační a/neho sorpční člen se týká filtračního a/nebo sorpčního členu obsahující uhlíkatý sorbent, který je rozptýlen v mezivlákenném prostoru objemné textilie. Částečně jsou fixovány na povrchu vláken i některé částice uhlíkatého sorbentu. Způsob výroby zahrnuje mykání vláken, aplikaci sorpčního členu například vtřásáním a následnou teplovzdušnou úpravu materiálu, během které dojde k pojení a fixaci některých částic na povrch bikomponentních vláken. Materiál je určen jako plošný filtr do klimatizačních jednotek, roušek pro osobní ochranu apod. a dále jako sorpční element pro zachycování nebezpečných nebo nežádoucích látek z vody a ze vzduchu. Nejedná se tedy o materiál určený ke kapalinové filtraci, což vyplývá i z absence fixace sorpčního členu na povrchu vláken. Průtokem kapaliny filtračního a sorpčního členu může zjevně docházet ke strhávání uhlíkatého sorbentu a změně homogenity materiálu.

Spis US4603070 o názvu Non-woven fibrous materiál se týká produkce vláken výhradně z poly-3-hydroxybutyrátu a to několika způsoby. Patent zahrnuje metody centrifugálního zvlákňování ztaveniny a chloroformového případně dichlormethanového roztoku. Vzniklý materiál je aplikačně cílen především do zdravotnictví jako obvazový a univerzálně užitný materiál. Patent zahrnuje taktéž přídavek povrchově aktivní látky (surfaktantu) potlačující hydrofobní charakter použitého polymeru. Roztok používaný pro zvlákňování je charakterizován • · · • · tedy týká vytvoření vláken ze samotného, případně surfaktantem aktivovaného, poly-3hydroxybutyrátu pro medicinální použití.

Spis CZ PUV 1996-6119 o názvu Směs pro filtraci odpadové a silně kontaminované vody se týká směsi pěnového polymemího materiálu a aktivního uhlí o různém poměru a velikosti zrn, která je uložena v síťce z netkané textilie. Uspořádání slouží k úpravě odpadových vod. Nejedná se o vlákenný materiál v nano či mikro rozměru.

Spis CZ PV 1990-6933 o názvu Vrstvená filtračně absorpční textilie se týká textilie určené k filtraci plynů či kapalin. Materiál je tvořen vpichovanou textilií, která vedle vlákenných filtračních vrstev obsahuje i objemnou netkanou textilii opatřenou náplní vhodného absorbentu. Vlákna opatřená absorbentem jsou tvořená tak aby ve výsledném objemném útvaru byly dutiny obsahující použitý sorbent. Z patentu je zřejmé že absorpční materiál je v dutinách, tedy v mezivlákenném prostoru.

Spis EP 2123440 BI Absorbent sheet of fibrous materiál se týká absorpčního členu, který se vyznačuje využíváním celulózy a vláknitého materiálu (konkrétně polymerů vhodných pro technologii melt-spinning) z polyuretanu, polyetylénu, polypropylenu, fluorovaných polymerů a polymerů na silikonové bázi. Vlákna materiálu se vyznačují tím, že na jejich povrchu je zachycen absorpční materiál, konkrétně oxid titaničitý, křída, kaolin, supersorpční polymery, zápach pohlcující částice, konkrétně cyklodextrin.

Podstata vynálezu

Úkolem vynálezu je vytvořit vhodný biodegradabilní vlákenný materiál vhodný pro filtraci vody kontaminované chemicky, bakteriálně a mechanickými nečistotami a způsob jeho výroby.

Toho se značnou měrou dosáhne, podle tohoto vynálezu, jehož podstata spočívá zejména v tom, že sorbent je spojen s vláknem vybraným ze skupiny biodegradabilních polymerů polyhydroxyalkanoátů, poly-3-hydroxybutyrátu a biodegradabilního kopolymerů poly-3hydroxybutyrátu-co-valerátu.

Dále se jeví výhodné, když je vlákno tvořeno směsí biodegradabilního póly-3hydroxybutyrátu a k němu odlišnému biodegradabilního polymeru.

Z hlediska účinnosti je vhodné, když průměr vlákna je menší než použitý sorbent, přičemž částice sorbentu zasahují alespoň část celého průřezu vlákna, a když sorbent je tvořen částicemi o průměru od 50 nm do 50 pm.

• · » ·

Je účelné, aby sorbent byl vybrán ze skupiny sorbentů tvořených aktivním uhlím, oxidů kovů a oxidů polokovů.

Z hlediska výroby je účelné použít způsob výroby biodegradabilního vlákenného filtračního materiálu, při němž se zvlákňování provádí technikou odstředivého zvlákňování, přičemž z vlákna se vytváří vlákenné rouno, které se vytváří propojením vláken o průměru do 50 pm nebo je také vhodné, když se zvlákňování provádí technikou elektrostatického zvlákňování, přičemž z vlákna se vytváří vlákenné rouno, které se vytváří propojením vláken o průměru do 50 pm.

Z hlediska výroby je také výhodné, když se sorbent uzavře mezi vlákny vytvářenými současně se zvlákňováním z taveniny případně se sorbent uzavře mezi vlákny vytvářenými současně se zvlákňováním ze suspenze.

Objasnění výkresů

Vynález bude blíže objasněn s prostřednictvím výkresů, na nichž jsou

Obr. 1 Centifugální zvlákňovač

Obr. 2 Mirkovlákenná vata z PHB

Obr. 3 Elektrostaticky zvlákněný PHB

Obr. 4 Kompozit PHB:Aktivní uhlí 1:1 hmotnostně

Obr. 5 Kompozit PHB:Aktivní uhlí 5:1 hmotnostně

Obr. 6 Kompozit PHB:Aktivní uhlí 1:1 hmotnostně

Obr. 7 Kompozit PHB:Aktivní uhlí 5:1 hmotnostně

Obr. 8 Kompozit PHB:Silikagel 2:1 hmotnostně

Obr. 9 Kompozit PHB:Silikagel 2:1 hmotnostně - detail

Obr. 10 Kompozit PHB:Silikagel 1:1 hmotnostně

Obr. 11 Kompozit PHB:Silikagel 1:1 hmotnostně - detail

Obr. 12 EDX spektrum snímané z plochy vzorku kompozitu PHB:Silikagel 1:1

Obr. 13 Kompozit PHB:MnO2 2:1 hmotnostně

Obr. 14 Kompozit PHB:MnO₂ 2:1 hmotnostně - detail

Obr. 15 Kompozit PHB :MnO₂1:1 hmotnostně

Obr. 16 Kompozit PHB:MnO₂ 1:1 hmotnostně - detail

Obr. 17 EDX spektrum snímané z plochy vzorku kompozitu PHB:MnO₂1:1

Obr. 18 Kompozit PHB:La₂O₃ 2:1 hmotnostně • · ·

Obr. 20 EDX spektrum snímané z plochy vzorku kompozitu PHB:La₂O₃ 2:1

Obr. 21 Kompozit PHB:ZnO 2:1 hmotnostně

Obr. 22 Kompozit PHB:ZnO 2:1 hmotnostně - detail

Obr. 23 EDX spektrum snímané z plochy vzorku kompozitu PHB:ZnO 2:1

Obr. 24 Kompozit PHB:CuO 2:1 hmotnostně

Obr. 25 Kompozit PHB:CuO 2:1 hmotnostně - detail

Obr. 26 EDX spektrum snímané z plochy vzorku kompozitu PHB:CuO 2:1

Obr. 27 Kompozit PHB:ZrO₂ 2:1 hmotnostně

Obr. 28 Kompozit PHB:ZrO₂ 2:1 hmotnostně - detail

Obr. 29 EDX spektrum snímané z plochy vzorku kompozitu PHB:ZrO₂ 2:1

Obr. 30 Kompozit PHB:TiO₂ 2:1 hmotnostně

Obr. 31 Kompozit PHB:TiO₂ 2:1 hmotnostně - detail

Obr. 32 EDX spektrum snímané z plochy vzorku kompozitu PHB:TiO₂ 2:1

Obr. 33 Kompozit PHB:A1₂O₃ 2:1 hmotnostně

Obr. 34 Kompozit PHB:A1₂O₃ 2:1 hmotnostně - detail

Obr. 35 EDX spektrum snímané z plochy vzorku kompozitu PHB:A1₂O₃ 2:1

Obr. 36 Kompozit PHB: Aktivní uhlí 1:1 hmotnostně připravený elektrospinningem

Obr. 37 Kompozit PHB:Aktivní uhlí 1:1 hmotnostně připravený elektrospinningem - detail

Obr. 38 Kompozit PHB:MnO₂1:1 hmotnostně připravený elektrospinningem I

Obr. 39 Kompozit PHB:MnO₂ 1:1 hmotnostně připravený elektrospinningem - detail

Obr. 40 Graf filtrační účinnosti PHB - aktivní uhlí (průtoková cytometrie)

Obr. 41 Graf filtrační účinnosti PHB - oxidy (průtoková cytometrie)

Obr. 42 Graf filtrační účinnosti PHB - oxidy (průtoková cytometrie)

Obr. 43 Graf filtrační účinnosti PHB, PHB - MnO₂, PHB - Akt. uhlí (průtoková cytometrie)

Obr. 44 Elektrostaticky zvlákněný PHB po filtraci buněčné suspenze S. cerevisiae

Obr. 45 Kompozit PHB:MnO₂1:1 hmotnostně po filtraci bakteriální suspenze M. luteus

Obr. 46 Graf průběhu degradace vlákenných textilií

Popis příkladného uskutečnění

Podstata vynálezu tkví v nano- a/nebo mikrovlákenném polymemím materiálu, který na povrchu vlákna a/nebo přes větší část a/nebo přes celý průřez vlákna navázaný sorbent. Způsob přípravy takového materiálu spočívá v centrifugálním nebo elektrostatickém zvlákňování • 9 fáze sorbentu. Vlákna polymeru musí mít menší průměr než použitý sorbent. Další možná metoda přípravy je elektrostatické zvlákňování, při němž je zvlákňována suspenze sorbentu v roztoku polymeru. Zvlákňování je možné provádět taktéž z taveniny opět za pomoci odstředivé síly směsi polymeru a sorbentu. Takto vyrobená textilie spojuje v sobě mechanickou filtraci, maje otvory mezi vlákny v oblasti řádově 10 pm - 10² nm, a adsorpci na použitém plnivu, případně jeho baktericidní účinek.

Použitým polymemím materiálem je poly-3-hydroxyalkanoát, případně jiný zástupce ze skupiny polyhydroxyalkanoátů, vyznačující se biodegradabilitou. Jako polymer může být použit samotný homopolymer poly-3-hydroxybutyrát nebo kopolymer poly-3-hydroxybutyrátco-valerát, případně zmíněné polymery s přídavkem dalšího biodegradabilního polymeru, který lze rozpustit ve vhodném rozpouštědle. Přídavným polymerem může být polybutylenadipát-cobutylentereftalát (PBAT), kyselina polymléčná (PLA), kyselina polyglykolová (PGA), polykaprolaktan (PCL) a další. Obsah přídavného polymeru dosahuje až 50 hmotnostních procent. Jako vhodné rozpouštědlo je chápán například chloroform, 1,2-dichlorethan, dichlormethan, dimethylformamid, dimethyacetamida a další. Jako sorbent může být použito především aktivní uhlí, zeolit, křída, kaolin, oxidy kovů (například Fe₂O₃, A1₂O₃, TiO₂) a další, přičemž průměr použité částice může nabývat hodnot od několika nanometrů až po několik mikrometrů, s výhodou poté je částice většího průměru než průměru vzniklého vlákna. Hmotnostní obsah sorbentu v materiálu může dosahovat až 60 hmotnostních procent. Materiál s vyšším obsahem sorbentu už totiž nemá jednoznačnou vláknitou strukturu a rozpadá se, což bylo experimentálně zjištěno.

Použité způsoby přípravy vlákenného polymerního materiálu

Centrifugální způsob přípravy objemné textilie (vaty)

Zvlákňovací zařízení: odstředivý zvlákňovač tvořený rotujícím diskem - viz obr. 1.

Zvlákňovaný roztok: roztok PHB v chloroformu (koncentrace 3-5 %). Při zvlákňování nižších koncentrací nedochází k vytažení vlákna, ale ke vzniku filmu. Zvlákňování vyšších koncentrací je omezen rozpustností polymeru. Optimální koncentrace pro ustálenou produkci je 5%.

Do roztoku je možné přidat například jemně nadrcené, ve vodě a použitých rozpouštědlech nerozpustné látky dle požadované aplikace. Například aktivní uhlí, oxidické materiály, užitné materiály (dolomit, křída, mikroceluloza, nanočástice různých látek apod.) • · » · • · »·«?·· γ ..... ... ···

Bylo zjištěno, že koncentrace nad 50 % je již obtížně použitelná pro tvorbu vláken, dochází k jejich trhání, vlákna jsou křehká a vzniklý materiál je sypký.

Rychlost rotujícího disku: rychlost otáčení pohybuje od 0-36000/min. Zvlákňování probíhá úspěšně přibližně od 20000 otáček/min výše.

Přívod polymeru na disk: nebyla nalezena limitní rychlost přítoku na rotující disk. Byla používána rychlost 5 ml za sekundu - tzn., bylo dávkováno 5ml roztoku za jednu sekundu na rotující disk a byla takto vytvořena velmi jemná vlákna.

Ostatní podmínky:

• teplota vzduchu 23 °C, • větrání/odtah v rozsahu odpovídajícím bezpečnosti a efektivitě od řádově 1/min m³/min vzduchu

Přípravu většího množství vláken je nutné podpořit zvýšením proudění vzduchu ve zvlákňovacím prostoru. Je možné podpořit odpařování zvýšením teplota proudícího vzduchu, vlákna mají poté větší průměr.

Standardní pracovní postup použitý v příkladech 1-6: 5% roztok PHB v chloroformu s 25 % obsahem aktivního uhlí o střední velikosti částic 5 pm je přiváděn za průtoku 1 ml/s na rotující disk o rychlosti 36000otáček za minutu. Na vnitřním plášti válce (průměr 300 mm, výška 100 mm) obklopujícího rotující disk se vytváří hustá síť vláken, která jsou následně odebrána, dosušena proudem horkého vzduchu (teplota 20 - 100 °C) a používána.

Způsob přípravy popisovaného materiálu spočívá v centrifugálním zvlákňování suspenze tvořené roztokem polymeru ve vhodném rozpouštědle a rozdispergované heterogenní fáze sorbentu. Zvlákňování je možné provádět taktéž z taveniny opět za pomoci odstředivé síly směsi polymeru a sorbentu, přičemž vlákna sorbentu musí mít menší průměr než použitý sorbent. V případě zvlákňování ze suspenze je taktéž možné aplikovat suspenzi na rychle rotující disk. Způsob produkuje na okrajích disku vlákna o průměru od 25 nm do 5 pm. Otáčky rotujícího disku je možné volit dle požadovaného průměru vláken od 3000 otáček za minutu až po 36000 otáček za minutu dle použitého vybavení. Při odstředivém zvlákňování tedy vzniká objemný vlákenný materiál, který na vláknech má nekovalentními vazbami navázaný sorbent. Rozpouštědlo je odpařeno samovolně při tvorbě vlákna, vypařování je možné podpořit aplikací odtahu plynu, případně ventilátoru. Takto je ovšem výrazně ovlivňován průměr vzniklého vlákna.

Další možný způsob přípravy je elektrostatické zvlákňování, při němž je zvlákňována suspenze sorbentu v roztoku polymeru. Při takovém způsobu zvlákňování je možné připravit • * * • ·

objemnou textilii i plošnou netkanou textilii v závislosti na použitých parametrech zvlákňování. S výhodou je používán 2,5-5,0 hm. % roztok PHB v chloroformu nebo v dalších rozpouštědlech s přídavkem 0,25 hm. % tetraethylamonium bromidu nebo další alkylamoniové soli rozpustné v chloroformu. Účelem přídavku je navýšení vodivosti roztoku a snížení povrchového napětí roztoku, čímž je usnadněno elektrostatické zvlákňování.

Vzniklý materiál, ať už je zvlákněn centrifugální nebo cestou elektrostatického zvlákňování, je charakteristický tím, že vlákna obsahují zakomponované struktury sorpčního materiálu. Použití takového materiálu se nachází v oblasti filtrace vody od mechanických, chemických a biologických nečistot. Testována byla filtrační účinnost na bakteriální kmeny a byl objeven mechanismus filtrace spočívající v adhezi bakterií na povrchu vláken. V následujících odstavcích je sepsána podrobně příprava, charakterizace a účinnost materiálů v dané aplikační oblasti.

Příklady

Příklad 1

Centrifugální a elektrostatické zvlákňování PHB bez přídavku sorbentu

První experimenty byly provedeny se samotným polyhydroxybutyrátem. PHB (výrobek společnosti Biomer) o hmotnostně střední molekulové hmotnosti 566 kDa a polydisperzním indexu 3,26 byl rozpuštěn v chloroformu na 5,0 hm. % koncentraci. Čirý lehce nažloutlý roztok byl přiváděn na rotující disk (20000 otáček za minutu) rychlostí průtoku 1 ml/s. Okamžitě se vytvořila síť bílých vláken ve vzdálenosti přibližně 10 cm od kotouče. Vlákna byla sušena a charakterizována elektronovým mikroskopem (Obr. 2). Průměr vláken se pohyboval od 0,5 do 5,0 pm.

Elektrostatické zvlákňování bez přídavku sorbentu bylo provedeno z 2,5 hm. % roztoku PHB v 1,2-dichlorethanu s přídavkem 0,25 hm. % tetraethylamonium bromidu. Zvlákňování bylo provedeno z jehly [6] na uzemněný kovový kolektor ve tvaru čtverce. Použité napětí bylo 20 kV a vzdálenost elektrod byla 15 cm. Průtok byl nastaven na lineárním dávkovači na 2 ml/h. Kolektor se pokryl hustou sítí submikronových vláken ve formě netkané textilie a následně byl produkt analyzován na elektronovém mikroskopu. (Obr. 3). Průměrná tloušťka vláken byla analyzovaná měřením sto průměrů vláken a byl zjištěn údaj 170±l30 nm (data průměrů vláken * v • » • · ·

Příklad 2

Centrifugální zvlákňování PHB s přídavkem aktivního uhlí

Následující práce byly zaměřeny na přípravu vlákenného kompozitu s aktivním uhlím zakoupeným u firmy Lach-Ner. Byl připraven 5 hm. % roztok PHB v chloroformu s přídavkem aktivního uhlí a to ve dvou koncentracích, 1 a 5 hm. %. Bylo použito aktivní uhlí o středním průměru částic 5 pm a disperzi od submikronových částic až po 7 pm. Tato suspenze byla přiváděna na rotující kotouč (20000 otáček za minutu) rychlostí průtoku 1 ml/s. Vytvořila se vlákenná síť šedého až tmavě šedého zabarvení a jemné vatové struktury. Materiál byl sušen a charakterizován na světelném (Obr. 4, 5) a elektronovém mikroskopu (Obr. 6, 7).

Příklad 3

Centrifugální zvlákňování PHB s přídavkem silikagelu

Jako další sorpční materiál byl vyzkoušen silikagel určený pro náplně chromatografických kolon od firmy Sigma-Aldrich a o průměru částic v rozsahu 35-60 pm. Suspenze v 5 hm. % roztoku PHB v chloroformu dosahovala koncentrace silikagelu 5,0 hm. % a 2,5 hm. % respektive. Suspenze byla přivedena na rotující disk (20000 otáček za minutu) při rychlosti průtoku 1 ml/s. Byly získány materiály jemné vlákenné formy, které byly analyzovány za pomoci elektronového mikroskopu. (Obr. 8,9, 10, 11) Kvalitativní přítomnost silikagelu v konkrétních strukturách byla dokázána energo-disperzní spektrometrií (EDX). (Obr. 12)

Získané struktury v obou poměrových případech jsou zajímavé svou morfologií, kdy částice silikagelu jsou obaleny sítí z PHB a navzájem propojené polymemími mikrovlákny. Materiál je celistvý, sypkost sorbentu vymizela propojením za pomoci polymeru.

Příklad 4

Centrifugální zvlákňování PHB s přídavkem oxidu manganičitého

Další zvolené plnivo s možnou sorpční a případně i katalytickou funkcí byl oxid • · zvoleny dva poměry PHB:MnO₂, 2:1 a 1:1. Charakterizace materiálu proběhla za pomoci elektronové mikroskopie (Obr. č. 13,14,15,16) a EDX analýzy (Obr. č. 17).

V případě poměru PHB:MnO₂ 2:1 se vytvářely porézní shluky spojené polymerem. Při zvolení poměru 1:1 byly vlákna uniformní a bez výraznější porézní struktury. Barva materiálu v obou případech je šedohnědá a morfologie je opět celistvá. Vlákna jsou objemná a velmi jemná na omak. Přítomnost oxidu manganičitého byla potvrzena metodou EDX.

Příklad 5

Centrifugální zvlákňování PHB s přídavkem oxidu lanthanitého

Stejným způsobem jako v předešlých případech byl připraven zvlákňovací roztok pro získání kompozitu PHB:La₂O₂. Poměr byl zvolen 2:1. Získaný materiál byl charakterizován za pomoci elektronového mikroskopu a EDX (Obr. 18, 19, 20)

Příklad 6

Centrifugální zvlákňování PHB s přídavkem oxidu zinečnatého

Stejným způsobem jako v předešlých případech byl připraven zvlákňovací roztok pro získání kompozitu PHBtZnO. Poměr byl zvolen 2:1. Získaný materiál byl charakterizován za pomoci elektronového mikroskopu a EDX (Obr. 21,22,23)

Signály v intervalu 2-3 kV náleží pozlacení vzorku za účelem zvýšení vodivosti pro elektronovou mikroskopii.

Příklad 7

Centrifugální zvlákňování PHB s přídavkem oxidu měďnatého

Stejným způsobem jako v předešlých případech byl připraven zvlákňovací roztok pro získání kompozitu PHB:CuO. Poměr byl zvolen 2:1. Získaný materiál byl charakterizován za pomoci elektronového mikroskopu a EDX (Obr. 24, 25, 26)

Příklad 8

Centrifugální zvlákňování PHB s přídavkem oxidu zirkoničitého

Stejným způsobem jako v předešlých případech byl připraven zvlákňovací roztok pro získání kompozitu PHB:ZrO₂. Poměr byl zvolen 2:1. Získaný materiál byl charakterizován za pomoci elektronového mikroskopu a EDX (Obr. 27, 28, 29)

Příklad 9

Centrifugální zvlákňování PHB s přídavkem oxidu titaničitého

Stejným způsobem jako v předešlých případech byl připraven zvlákňovací roztok pro získání kompozitu PHB:TiO2. Poměr byl zvolen 2:1. Získaný materiál byl charakterizován za pomoci elektronového mikroskopu a EDX (Obr. 30, 31, 32)

Příklad 10

Centrifugální zvlákňování PHB s přídavkem oxidu hlinitého

Stejným způsobem jako v předešlých případech byl připraven zvlákňovací roztok pro získání kompozitu PHB:A1₂O₃. Poměr byl zvolen 2:1. Získaný materiál byl charakterizován za pomoci elektronového mikroskopu a EDX (Obr. 33, 34, 35)

Příklad 11

Elektrostatické zvlákňování PHB s přídavkem aktivního uhlí

Elektrostatické zvlákňování s přídavkem aktivního uhlí bylo provedeno z 2,5 hm. % roztoku PHB v 1,2-dichlorethanu s přídavkem jemně nadrceného aktivního uhlí a 0,25 hm. % tetraethylamonium bromidu. Přídavek uhlí byl zvolen v hmotnostním poměru ku PHB 1:1. Bylo použito aktivní uhlí o středním průměru částic 5 pm a disperzi od submikronových částic až po 7 pm. Zvlákňování bylo provedeno z jehly o vnitřním průměru lmm na uzemněný kovový kolektor ve tvaru čtverce. Použité napětí bylo 20 kV a vzdálenost elektrod byla 15 cm. Průtok kompozitních vláken ve formě netkané textilie a následně byl produkt analyzován na elektronovém mikroskopu. (Obr. 36, 37).

Příklad 12

Elektrostatické zvlákňování PHB s přídavkem oxidu manganičitého

Elektrostatické zvlákňování s přídavkem oxidu manganičitého bylo provedeno z 2,5 hm. % roztoku PHB v 1,2-dichlorethanu s přídavkem jemně nadrceného oxidu manganičitého o středním průměru částic 10 pm a 0,25 hm. % tetraethylamonium bromidu. Přídavek oxidu byl zvolen v hmotnostním poměru ku PHB 1:1. Zvlákňování bylo provedeno z jehly o vnitřním průměru lmm na uzemněný kovový kolektor ve tvaru čtverce. Použité napětí bylo 20 kV a vzdálenost elektrod byla 15 cm. Průtok byl nastaven na lineárním dávkovači na 5 ml/h. Kolektor se pokryl hustou sítí kompozitních vláken ve formě netkané textilie a následně byl produkt analyzován na elektronovém mikroskopu. (Obr. 38, 39).

V kompozitu PHB:oxid manganičitý je vidět, že velká část vláken je uniformní. Je to způsobeno velkým obsahem jemných částic plniva s průměrem okolo 2 pm. Zbylé velké struktury jsou neoddělené fáze plniva s velkým průměrem.

Příklad 13

Poly-3-hydroxybutyrát (5 g) o molámí hmotnosti 200 kDa je rozpuštěn za intenzivního míchání při 60 °C v 100 g chloroformu. Do vzniklého viskózního roztoku je přidáno aktivní uhlí (5 g) o středním průměru částic 7 pm a směs je intenzivně míchána až do vzniku rovnoměrně rozdispergované heterogenní směsi. Následně je roztok zkoncentrován na 5 hm. % obsah polyhydroxybutyrátu. Směs je přikapávána injekční stříkačkou na rotující disk o rychlosti 20000 otáček za minutu. Vzniklá vlákna jsou sbírána záchytným kotoučem o průměru 30 cm a výšce 10 cm postaveným kolem disku.

Příklad 14

Poly-3-hydroxybutyrát (5 g) o molámí hmotnosti 200 kDa je rozpuštěn za intenzivního míchání při 60 °C v 100 g chloroformu. Do vzniklého viskózního roztoku je pňdáno aktivní uhlí * · (1 g) o středním průměru částic 7 pm a směs je intenzivně míchána až do vzniku rovnoměrně rozdispergované heterogenní směsi. Následně je roztok zkoncentrován na 5 hm. % obsah polyhydroxybutyrátu. Směs je přikapávána injekční stříkačkou na rotující disk o rychlosti 20000 otáček za minutu. Vzniklá vlákna jsou sbírána záchytným kotoučem dle příkladu 13 postaveným kolem disku.

Příklad 15

Poly-3-hydroxybutyrát (2,5 g) o molámí hmotnosti 200 kDa je rozpuštěn společně s kyselinou polymléčnou (2,5 g) za intenzivního míchání při 60 °C v 100 g chloroformu. Do vzniklého viskózního roztoku je přidán práškový oxid titaničitý o průměru částic 2 pm a směs je intenzivně míchána až do vzniku rovnoměrně rozdispergované heterogenní směsi. Následně je roztok zkoncentrován na 5 hm. % obsah polymerů. Směs je přikapávána injekční stříkačkou na rotující disk o rychlosti 20000 otáček za minutu. Vzniklá vlákna jsou sbírána záchytným kotoučem dle příkladu 13 postaveným kolem disku.

Příklad 16

Poly-3-hydroxybutyrát (4 g) o molámí hmotnosti 200 kDa je rozpuštěn společně s polymerem PBAT (1 g) za intenzivního míchání při 60 °C v 100 g chloroformu. Do vzniklého viskózního roztoku je přidáno aktivní uhlí (5 g) o středním průměru částic 7 pm a směs je intenzivně míchána až do vzniku rovnoměrně rozdispergované heterogenní směsi. Následně je roztok zkoncentrován na 5 hm. % obsah polyhydroxybutyrátu. Směs je přikapávána injekční stříkačkou na rotující disk o rychlosti 20000 otáček za minutu. Vzniklá vlákna jsou sbírána záchytným kotoučem dle příkladu 13 postaveným kolem disku.

Příklad 17

Poly-3-hydroxybutyrát (2,5 g) o molámí hmotnosti 200 kDa je rozpuštěn společně s polymléčnou kyselinou (2,5 g) za intenzivního míchání při 60 °C v 100 g chloroformu. Do vzniklého viskózního roztoku je přidán práškový oxid titaničitý o průměru částic 2 pm a směs je intenzivně míchána až do vzniku rovnoměrně rozdispergované heterogenní směsi. Následně ie roztok zkoncentrován na 5 hm. % obsah polymerů. Směs je přikapávána injekční stříkačkou na rotující disk o rychlosti 20000 otáček za minutu. Vzniklá vlákna jsou sbírána záchytným kotoučem dle příkladu 13 postaveným kolem disku.

Příklad 18

Poly-3-hydroxybutyrát (4 g) o molární hmotnosti 200 kDa je rozpuštěn společně s polymerem PCL (1 g) za intenzivního míchání při 60 °C v 100 g chloroformu. Do vzniklého viskozního roztoku je přidáno aktivní uhlí (5 g) o středním průměru částic 7 pm a směs je intenzivně míchána až do vzniku rovnoměrně rozdispergované heterogenní směsi. Následně je roztok zkoncentrován na 5 hm. % obsah polymerů. Směs je přikapávána injekční stříkačkou na rotující disk o rychlosti 20000 otáček za minutu. Vzniklá vlákna jsou sbírána záchytným kotoučem dle příkladu 13 postaveným kolem disku.

PŘÍKLADY OVĚŘOVÁNÍ VYNÁLEZU

FILTRACE MIKROBIÁLNÍCH SUSPENZÍ

POUŽITÉ MIKROORGANISMY

Bacillus subtilis

Jedná se o gramnegativní tyčinkovitou bakterii tvořící rezistentní spory. B. subtilis je nepatogením mikroorganismem vyskytujícím se převážně v půdě. Bakterie je řazena mezi mezofilní mikroorganismy s optimální teplotou pro růst mezi 25 - 35°C. Stres a nedostatek nutrientů v prostředí obvykle vede k tvoření termo-rezistentních spor. Bacillus subtilis je striktní aerob. Z biotechnologického hlediska se jedná o důležitého producenta zejména antibiotik, ale také enzymů jako například proteáz a amyláz.

Saccharomyces cerevisiae

Jedná se o jednobuněčný eukaryotní mikroorganismus řadící se mezi kvasinky. Samotná buňka má oválný nebo kulatý tvar o velikosti 5-10 pm. S. cerevisiae je falkultativně anaernhním mikroorganismem, optimální teplota růstu 25 - 30 °C ji řadí mezi mezofilní ··* ......

výskyt především na ovoci. Výskyt S. cerevisie byl také zaznamenán v tělech živočichů trávicím traktu. S. cerevisiae je jedním z nejdéle používaných mikroorganismů v biotechnologii, využitím sacharidového substrátu dochází k přeměně na alkohol a případné organické kyseliny, čehož se po staletí využívá především v potravinářských výrobách.

Escherichia coli

Escherichia coli je jedním z nejznámějších zástupců čeledi Enterohacteriaceae. Jedná se o nesporulující tyčinkovitou bakterii o velikosti 0,3 - 600 pm, odvíjející se od druhu. Z hlediska kyslíkových nároků jde o fakultativního anaeroba s optimální teplotou růstu 37 °C. V omezené míře se vyskytuje ve střevní mikroflóře, ale jedná se o podmíněného patogena, který při přemnožení způsobuje závažné zdravotní potíže ve formě infekcí

ZPŮSOBY STANOVENÍ CELKOVÉHO POČTU MIKROORGANISMŮ

Průtoková cytometrie

Průtoková cytometrie je technika pomoci níž lze analyzovat fyzikální charakteristiky jednotlivých Částic (buněk). V průběhu měření jsou buňky unášeny proudem nosné kapaliny (voda), kdy dochází k „seřazení“ buněk v systému tak, aby každá jednotlivá buňka procházela optickou části, kde je osvětlena zdrojem světla. Rozptyl světla a případná fluorescence, emitována buňkou při excitaci zdrojem, jsou zaznamenány. Analýza je založena na relativní velikosti buněk, granulinitě, a případné intenzitě fluorescence. Cytometrie je řazena mezi nejcitlivější metody pro stanovení počtu a charakteristik buněk, proto byla vybrána jako primární technika pro stanovení počtu buněk ve filtrátu.

Světelná mikroskopie

Další možná metoda pro zjištění celkového počtu buněk v roztoku je možnost použití Búrkerovy komůrky ve spojení se světelným mikroskopem. Principem této přímé metody stanovení počtu buněk je přímé počítání buněk v mikroskopickém preparátu. Pro počítání buněk mikroorganismů jsou používány různé typu komůrek - Bůrkerova, Thomova.

..........*

Turbidimetrické měření zákalu

Jednou z možných technik stanovení počtu mikroorganismů v tekutém médiu je využitím turbidimetrie. Mikroorganismy v průběhu množení tvoří v tekutém vzorku zákal. Turbidimetrie patří mezi nepřímé metody stanovení a využívá měření změn intenzit zákalu média v závislosti na čase a slouží pro měření celkového počtu mikroorganismů. Spektrofotometrické měření je obvykle prováděno při vlnových délkách 550 - 650 nm.

KULTIVACE MIKROORGANISMŮ:

Bakterie B. subtilis CCM2794 byla kultivována na NB (Nutrient Broth w/ 1% Peptone) médiu, které je běžně využíváno pro kultivaci bakterií. Buňky pro přípravu buněčné suspenze byly použity po 48 hodinách kultivace při teplotě 30 °C. Velikost buněk v bakteriální suspenzi se pohybovala v rozmezí od 3 do 6 pm.

Kvasinka S. cerevisce CCM 8191 byla kultivována při aerobních podmínkách na YPD médiu (médium pro kvasinky s peptonem a dextrózou). Buňky pro přípravu suspenze byly kultivovány po dobu 24 hodin při 25 °C. Velikost buněk se pohybovala v rozmezí od 2 pm do 10 pm.

Pro kultivaci bakterie M. luteus CCM1569 bylo použito NB médium. Kultivace probíhala aerobně, při teplotě 30 °C po dobu 48 hodin. Velikost buněk se pohybovala v rozmezí od 1 do 2 pm.

Bakterie E. coli CCM 7395 byla kultivována na LB (Luria-Bertani - obsahující trypton, aminokyseliny, kvasníčný extrakt a chlorid sodný) médiu při teplotě 37 °C. K přípravě buněčné suspenze byly použity buňky kultivovány po dobu 48 h. V suspenzi se nacházely buňky o velikosti od 1 pm do 3 pm.

Médium pro kultivaci B. subtilis a M. luteus:
Hovězí extrakt	10 g
Pepton	10g
NaCl	5g
Destilovaná voda	1000 ml

Médium pro kultivaci S. cerevisiae:

Kvasničný autolyzát

Pepton

Glukóza

Destilovaná voda

Médium pro kultivaci E. coli:

Kvasničný autolyzát

Trypton

NaCl

Destilovaná voda g

g g

1000 ml g

10g

5g

1000 ml

Příklad 19

EXPERIMENT PHB s AKTIVNÍM UHLÍM

Filtrační materiály:

Pro filtraci byla použita mikro (nano) vlákenný kompozitní materiál tvořený PHB a aktivním uhlím v různém procentuálním zastoupení, připraveným podle příkladů 13 a 14. Procentuální podíl aktivního uhlí v PHB vatě byl 66 %, 50 %, 37,5 %, 16,7 %, 0 %. Filtrační vrstva měla výšku 10 cm o průměru 1 cm. Suspenze obsahující 5· 10⁵ /ml buněk bakterií Bacillus subtilis byla filtrována přes filtrační vrstvu za působení tlaku 0,25 MPa. Po filtraci suspenze o objemu 50 ml byl z filtrátu odebrán vzorek pro stanovení buněčné populace průtokovou cytometrií, viz obr. 40.

Průtoková cytometrie

Zvýše uvedených materiálů měl prokazatelně nejvyšší filtrační účinnost materiál obsahující 66 % aktivního uhlí a 34 % PHB. Se snižujícím se obsahem aktivního uhlí ve filtračním materiálu docházelo ke snížení filtrační účinnosti a to až o 55%. Z výše uvedených výsledků také vyplývá, že obsah aktivního uhlí v PHB má lepší filtrační vlastnosti pouze v případě, kdy je procentuální zastoupení aktivního uhlí nad 50 %. U materiálů obsahující 37, 50 % a 16,70 % byla účinnost filtrace srovnatelné s filtračním materiálem bez přídavku aktivního uhlí -15%.

Příklad 20

EXPERIMENT s PHB a OXIDY KOVŮ

Filtrační materiály:

Pro testování filtrační účinnost byl připraven kompozit PHB s oxidy v poměru 1:1 vyrobených podle příkladu 1, 4, 7, 8, 9. Filtrace byla provedena ve standardním modulu (výška sloupce 10 cm, průměr 1 cm). Pro filtraci byla opět zvolena suspenze buněk B. subtilis o koncentraci 4· 10⁵ buněk/ml. Celkový objem filtrovaného materiálu tvořil 50 ml a tento objem byl filtrován přes filtrační vrstvu 10 cm za působení tlaku 0,25MPa.

Průtoková cytometrie

Filtrační účinnost kompozitních materiálů byla ověřena filtraci buněčných suspenzí B. subtilis. Jako nejvhodnější materiál se zdá být oxid PHB s oxidem zirkoničitým (97 %). Vysoká filtrační účinnost byla také u filtračních materiálů s obsahem TiO₂ (84 %), MnO₂ (84 %), ale i čistého PHB (82 %). Nejméně vhodným materiálem pro mikrobiální filtraci je kompozit tvořený směsí PHB a CuO. Viz obr. 41.

Jako ověřovací experiment bylo zvoleno nepřímé stanovení počtu buněk za použití turbidimetrického měření při λ=630 nm. Trend úspěšnosti filtrace korespondoval s daty naměřenými průtokovou cytometrii. Materiál s nejvyšší úspěšností filtrace byl opět PHB s oxidem zirkoničitým (94 %). Velice dobrých výsledků bylo dosaženo při filtracích mikrobiálních suspenzí za použití materiálu tvořeného z PHB a TiO₂ (92 %), MnO₂ (90 %). V případě čistého PHB filtračního materiálu, bez použití příměsi, byla úspěšnost 88 %. Viz obr. 42.

• ·

Příklad 21

EXPERIMENT S TEXTILIÍ

Filtrační materiály:

Pro účely filtrace mikroorganismů byla vyrobena mikro (nano)-vlákenná textilie (membrána) z PHB podle příkladu 11,12 a 1:

i) aktivní uhlí (1:1) ii) MnO₂(l:l) iii) bez příměsi.

Samotný proces filtrace byl prováděn přes textilii za sníženého tlaku pomocí Búchnerovy nálevky o průměru 77 mm. Bakterie E. coli, Microccocus luteus a kvasinka S. cerevisce byly použity pro přípravu buněčných suspenzí určených pro filtraci. Suspenze o objemu 50 ml a koncentraci buněk 5· 10⁵ byla filtrována přes filtrační textilii.

Průtoková cytometrie:

Další aplikační forma kompozitního materiálu pro účely filtrace byla zvolena vlákenná textilie PHB s příměsí aktivního uhlí, MnO₂ a čistá PHB o průměru 6 cm. Pro filtraci byly použity tří různé buněčné suspenze - S. cerevisiae, M. luteus a E. coli. Viz obr. 43.

Nejvyšší filtrační účinnost měla kompozitní textilie PHB - aktivní uhlí v případě filtrace suspenze tvořené buňkami S. cerevisce (78 %). Všeobecně u všech tří materiálu bylo dosaženo nejvyšší účinnosti filtrace právě při filtraci suspenze S. cerevisiae. Filtrace za pomoci vlákenné textilie PHB-MnO₂ se v porovnání s čistým PHB a PHB - aktivní uhlí zdá být nejméně účinná.

Filtrační materiály z předchozího experimentu byly použity také pro studium absorpčních vlastností vlákenných materiálů. Po filtraci buněčných suspenzí, byl odebrán vzorek vlákenné textilie a připraven mikroskopický preparát vhodný pro skenovací elektronový mikroskop (SEM). U takto upravených vzorků byl zkoumán princip/mechanismus absorpčních vlastností jednotlivých materiálu při mikrobiální filtraci. Viz obrázky 44 a 45.

Ze snímků pořízených na SEM je patrné, že dochází k přilnutí mikroorganismu na kompozitním vlákenném materiálu.

φ »

Příklad 22

TESTOVÁNÍ ABSORPČNÍCH VLASTNOSTÍ

Pro testování absorpčních vlastností kompozitních vláken připravených podle příkladů 1 a 2 byl připraven roztok dichromanu draselného (15 mg rozpuštěno v 50 ml destilované vody) a roztok methylenové modři (15 mg rozpuštěno v 50 ml destilované vody). Přes filtrační vrstvu 10 cm o průměru 1 cm bylo filtrováno 25 ml výše uvedených roztoků. Pro ověření absorpčních vlastností filtrace byla změřena absorbance filtrovaného roztoku a filtrátu, methylenová modř 664 nm a dichroman draselný 410 nm. Výsledky jsou níže shrnuty (Tabulka 1).

Tabulka 1: Absorpční vlastnosti vybraných vláken

	PHB	PHB+ Aktivní uhlí 1:1
Dichroman draselný	Koncentrace barviva před filtrací [mg/50 ml] Absorbance po filtraci: Koncentrace barviva po filtrací [mg/50 ml]	15 1,530 (zředěno 1:10) 12,6	15 1,063 0,8
Methylenová modř	Koncentrace barviva před filtrací [mg/50 ml] Absorbance po filtraci: Koncentrace barviva po filtrací [mg/50 ml]	15 1,856 (zředěno 1:20) 10,3	15 0,171 0,03

Příklad 23

TESTOVÁNÍ BIODEGRADABILITY

Materiály použité k filtraci jsou vyrobeny podle příkladů 1, 11a 12 z biodegradabilního biopolymeru PHB. Pro ověření, zda i po vytvoření kompozitu s jednotlivými sorbenty bude tato vlastnost zachována, byl použit normovaný test IS/ISO 20200. Testovány byly PHB textilie s příměsi MnOj, aktivního uhlí a také vlákenná textilie z PHB. Test zaměřený na dezintegraci materiálu probíhal při termofilních podmínkách - 58°C. Textilie byly vystaveny umělému kompostu (Tabulka 2) po dobu potřebnou k rozložení materiálu (15 dnů).

* · • »

Tabulka 2: Složení kompostovací půdy

Materiál	Obsah [%]
Piliny	40
Králičí krmivo	30
Čerstvý kompost	10
Kukuřičný škrob	10
Sacharóza	5
Kukuřičný olej	4
Močovina	1

Ze všech tří materiálů byl kompozit tvořený PHB - MnO₂ (1:1) nejrychleji dezintegro váným materiálem, ke kompletnímu rozpadu došlo již 8. den testování. Kompozitní vlákenná textilie PHB - aktivní uhlí byla zcela rozložena po 10 dnech od začátku testu. V porovnání s výše uvedenými materiály byla PHB vlákenná textilie nejvíce odolnou a ke kompletní dezintegraci došlo po 13 dnech. Můžeme konstatovat, že k rozpadu všech tri testovaných vlákenných textilií došlo ve velice krátkém časovém úseku, intervalu 8-13 dní. Průběh degradace je uveden v Tabulce 3 a na obr. 46.

Tabulka 3: Průběh degradace vlákenných textilií

Průmyslová využitelnost

Připravený materiál nachází uplatnění v oblasti filtrace vod, kde v materiálu jsou spojeny výhody polymemího materiálu pripravitelného z obnovitelných zdrojů a jeho biodegradability sjeho vlákennou formou, která umožňuje filtraci objektů jak mechanického tak bakteriálního charakteru. Přidaný sorbent je přítomen v materiálu ve své aktivní formě, tedy umožňuje absorpci anorganických a organických látek. Materiál je využitelný jako účinná náplň filtračních zařízení, u kterých materiál umožňuje i zachycení absorbovatelných látek.

Claims (9)

1. Biodegradabilní vlákenný filtrační materiál se sorpčními vlastnostmi, vyznačující se tím, že sorbent je spojen s vláknem vybraným ze skupiny biodegradabilních polymerů polyhydroxyalkanoátů, poly-3-hydroxybutyrátu a biodegradabilního kopolymeru poly-3hydroxybutyrátu-co-valerátu.

2. Biodegradabilní vlákenný filtrační materiál podle nároku 1, vyznačující se tím, že vlákno je tvořeno směsí biodegradabilního poly-3-hydroxybutyrátu a k němu odlišnému biodegradabilního polymeru.

3. Biodegradabilní vlákenný filtrační materiál podle nároku 1 a 2, vyznačující se tím, že průměr vlákna je menší než použitý sorbent, přičemž částice sorbentu zasahují alespoň část celého průřezu vlákna.

4. Biodegradabilní vlákenný filtrační materiál podle nároku 3, vyznačující se tím, že sorbent je tvořen částicemi o průměru od 50 nm do 50 pm.

5. Biodegradabilní vlákenný filtrační materiál podle nároku 1-4, vyznačující se tím, že sorbent je vybrán ze skupiny sorbentů tvořených aktivním uhlím, oxidů kovů a oxidů polokovů.

6. Způsob výroby biodegradabilního vlákenného filtračního materiálu podle nároku 1-5, vyznačující se tím, že zvlákňování se provádí technikou odstředivého zvlákňování, přičemž z vlákna se vytváří vlákenné rouno, které se vytváří propojením vláken o průměru do 50 pm.

7. Způsob výroby biodegradabilního vlákenného filtračního materiálu podle nároku 1-5, přičemž z vlákna se vytváří vlákenné rouno, které se vytváří propojením vláken o průměru do 50 pm.

8. Způsob výroby biodegradabilního vlákenného filtračního materiálu podle nároku 1-7, vyznačující se tím, že sorbent se uzavře mezi vlákny současně se zvlákňováním z roztoku.

9. Způsob výroby biodegradabilního vlákenného filtračního materiálu podle nároku 1-7, vyznačující se tím, že sorbent se uzavře mezi vlákny současně se zvlákňováním ze suspenze.