Předkládaná dizertační práce se zabývá využitím techniky vysoce rozlišovací ultrazvukové spektroskopie (HRUS) při analýze huminových látek, za účelem získání hlubšího vhledu do problematiky vztahu mezi jejich primárními charakteristikami (elementární složení a rozložení uhlíku ve funkčních skupinách) a agregačními vlastnostmi. V literární rešerši jsou shrnuty nejnovější poznatky z oblasti studia huminových látek a představeny základní principy HRUS. Dále jsou uvedeny základní informace z oblasti fraktální analýzy a její aplikace na data získaná pomocí různých metod při studiu huminových látek. První úkol experimentální části je zaměřen na výhodné využití HRUS pro výzkum huminových látek, zde reprezentovaných standardy Mezinárodní společnosti pro huminové látky (IHSS) a to sodnými solemi huminových a fulvinových kyselin. Fulvinové kyseliny v jejich protonované formě byly taktéž zkoumány a to z důvodu objasnění vlivu sodného kationu. Pro popis chování vzorků byla použita mocninná funkce, jejíž empirické parametry byly korelovány s primárními charakteristikami. Byla vytvořena metoda fraktální analýzy a následně byla aplikována na data získána ultrazvukovou spektroskopií. Data získaná pomocí ultrazvukové spektroskopie byla zpracována i alternativní metodou. Ta spočívala v globálním pohledu na závislost ultrazvukové rychlosti na koncentraci a využití lineární regrese. Druhým z cílů práce je získání informací o vlivu teploty na stabilitu agregátů HS (IHSS standardy). Byl zkoumán vliv teplotních gradientů na chování agregátů při čtyřech různých koncentracích. V třetí části práce pak byly zkoumány koncentrační závislosti u vzorků pocházejících především z lokalit příliš nezasažených lidskou činností. HRUS data byla proložena mocninnou funkcí a zkoumána pomocí fraktální analýzy. Takto získané parametry byly korelovány s primárními vlastnostmi. Ze znalosti hustoty při dané koncentraci mohly být stanoveny velikosti hydratačních obálek. Jak se v současné době ukazuje, informace o agregačním chování huminových biomolekul mohou být v budoucnu velmi důležité pro navrhování průmyslových aplikací huminových látek, zejména v zemědělství a v ochraně životního prostředí, ale také například v medicíně.

This disertation thesis is focused on the study of physico-chemical interactions of hyaluronan (with molecular weights from 10 to 1750 kDa) with cationic surfactants measured using uncommon technique named high resolution ultrasonic spectroscopy. Densitometer was also used for the study of these interactions, in measuring of density and ultrasonic velocity of hyaluronan with different molecular weight in dependence on elevated temperature (25 50 °C). The aim is the determination of critical micelle concentration (CMC) and critical aggregation concentration (CAC) of the suractants in the absence and in the presence of hyaluronan with various molecular weights. Interactions in this system are important for the design of the systems for the targeted delivery, especially for the drugs. The experiments were made in water and sodium chloride solution. The significant breakpoint in the ultrasonic velocity showed changes in the system hyaluronan-surfactant.

Zu den wenigen Methoden, die sich für eine prozessnahe Charakterisierung von dispersen Stoffsystemen bezüglich der Partikelgrößenverteilung eignen, zählt die Schalldämpfungsspektroskopie. Dennoch ist ihr Einsatz in der industriellen Praxis auf einen überschaubaren Bereich an Messaufgaben und Stoffsystemen beschränkt. Insbesondere findet sie kaum Einsatz für die Partikelgrößenanalyse von submikronen Emulsionen. Die vorliegende Arbeit macht es sich deshalb zum Ziel, ausgehend von grundsätzlichen Überlegungen die Eignung der Schalldämpfungsspektroskopie zur prozessnahen Charakterisierung des Dispersitätszustandes von submikronen Emulsionen zu bewerten und zu verbessern. Schwerpunkte der Arbeit sind die modellhafte Beschreibung des Schalldämpfungsverhaltens von hoch konzentrierten Partikelsystemen im Submikrometerbereich, die Abschätzung des Einflusses von Emulgatoren auf die Schalldämpfung, die Erkennbarkeit von Einzelheiten der Partikelgrößenverteilung, die Sensitivität berechneter Partikelgrößenverteilungen bezüglich der Partikelkonzentration und der verschiedenen Stoffeigenschaften sowie die Auswertung von Schalldämpfungsspektren bei Unkenntnis dieser Modellparameter. Die angesprochenen Aspekte werden am Beispiel typischer Charakterisierungsaufgaben diskutiert. / The ultrasonic spectroscopy is one of few measurement methods applicable to the online characterization of disperse systems with regard to particle size distribution. However, its application in industrial practise is restricted to a rather low number of measurement tasks and material systems. In particular it is hardly used for the particle size analysis of submicron emulsions. This thesis therefore aims to the evaluation of the ultrasonic spectroscopy regarding its applicability to the online characterization of submicron emulsions. Main issues of the thesis are the modelling of sound attenuation in dense particle systems, the estimation on the influence that surfactant layers exert on sound attenuation, the resolution at which size distribution can be measured, the sensitivity of calculated size distributions to model parameters (particle concentration and material properties) and the analysis of measured attenuation spectra by unknown model parameters. The meanining of these issues are illustrated for typical characterization tasks.