Počkejte prosím...

Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i.

Vypsané disertační práce

Diagnostika dvoufázového toku v mikrokanálech

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: Ing. Jaroslav Tihon, CSc.

Anotace

Cílem projetku je experimentální studium charakteru dvoufázového proudění (kapalina-plyn) v kanálech mikrometrických rozměrů. Naše pozornost se zaměří na zmapování tokových režimů pro různé geometrie kanálků (např. pravoúhlé křížení, T-větvení, náhlé rozšíření) i různé typy kapalin (Newtonské, viskoelestické, či pseudoplastické). Originální experimentální technika vyvinutá v našem oddělení, elektrodifúzní diagnostika proudění, bude využita jak pro určení směru a rychlosti proudění v blízkosti stěny, tak i pro detekci průchodu bublin. Dodatečné informace o proudění budou získány pomocí vizualizačních experimentů využívajících špičkovou rychloběžnou kameru Redlake MotionPro X3, popřípadě pomocí měření rychlostních polí metodou PIV (Particle Image Velocimetry).
Projekt je vhodný pro absolvent(a/ku) chemicko-inženýrského studia nebo studia jiného typu s technickým zaměřením. Uchazeč by měl být experimentálně zručný a měl by mít alespoň základní znalosti z oblasti hydrodynamiky. Základním předpokladem je ovšem chuť do samostatné výzkumné práce. Případný zájemce se bude moci opřít o naše bohaté zkušenosti jak v oblasti automatizovaných experimentálních měření s následným zpracováním dat (LabView), tak i řešení složitých hydrodynamických úloh (MatLab, Mathematica).

Dynamika vícefázových soustav: kapalina-plyn-tuhá fáze

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Vícefázové disperzní soustavy se vyskytují všude kolem nás, jak v přírodě, tak v technologiích a průmyslových aplikacích (sedimentace, fluidace, plynokapalinové soustavy - probublávané kolony, flotační systémy, atd.). Díky své složitosti a aplikačnímu potenciálu představují seriózní výzvu pro základní výzkum v oboru vícefázové hydrodynamiky. V této disertační práci budou experimentálně i teoreticky studovány klíčové procesy probíhající v disperzích na malém měřítku (coalescence bublin, kolize bublina-částice v kapalině) a jejich důsledky pro režimy proudění disperzí ve velkém měřítku (probublávané kolony, flotační nádrže, apod.). Získané poznatky budou uplatnitelné v průmyslových aplikacích různého typu (chemický průmysl, ropný, potravinářský, metalurgický, farmaceutický, environmentální, atd.).

Dělení racemických směsí pomocí membránových procesů

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: Ing. Pavel Izák, Ph.D. DSc.

Anotace

Cílem doktorandské práce bude dělení racemických směsí membránovými separačními procesy. Racemické směsi obsahují stejné množství L a D enantiomerů. Jednotlivé enantiomery mají tytéž fyzikálně-chemické vlastnosti v achirálním prostředí, a proto je velmi obtížné je vzájemně odseparovat. Nicméně v lidském organismu mají L a D enantiomery jiné účinky a D enantiomery mohou být zdraví škodlivé. Ph.D. práce bude zaměřena na vývoj nových membrán a separačních technik pro selektivní separaci enantiomerů z racemických směsí s praktickými aplikacemi, především ve farmaceutickém, potravinářském nebo agrochemického průmyslu. U kandidáta doktorské práce bude vyžadováno zpracování podrobné rešerše zahraniční literatury v dané problematice (nutnost aktivní znalosti anglického jazyka), samostatné měření a zpracování výsledků a ve spolupráci se školitelem i napsání publikací do zahraničních periodik.

Enzymy katalyzované reakce rostlinných olejů v superkritickém CO2

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: Ing. Marie Sajfrtová, Ph.D.

Anotace

Výzkum enzymatických reakcí v superkritickém oxidu uhličitém (scCO2), které spojují výhody specificity enzymů, rychlé difúze v superkritických tekutinách a zdravotní nezávadnosti scCO2, je poměrně nový a perspektivní obor. V tomto projektu jsou enzymatické reakce rostlinných olejů v scCO2 využity k obohacení reakčních produktů o w-3 a w-6 polynenasycené (esenciální) mastné kyseliny, potřebné složky potravy. Budou studovány reakce olejů katalyzované regiospecifickým enzymem a metody oddělení frakce obohacené esenciálními mastnými kyselinami z reakční směsi. Cílem je navrhnout „zelený“ postup přípravy obohacených rostlinných olejů pomocí scCO2, který bude integrovat extrakci oleje ze semen, jeho reakci a frakcionaci reakční směsi.

Hydrogely a jejich nanokompozity

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: Ing. Jaroslav Tihon, CSc.

Anotace

Hydrogely jsou zesíťované polymery obsahující vysoký podíl vody. Mohou být využívány například v medicíně (kontaktní čočky, obvazový materiál, tkáňové inženýrství) a v čištění odpadních vod (mají vysokou schopnost adsorbovat organická barviva). Zakomponováním vhodných nanočástic většinou anorganického původu do struktury hydrogelů vznikají nanokompozity, které často vykazují ještě lepší fyzikálně chemické vlastnosti než původní hydrogely – typicky se zvyšuje pevnost, mění se obsah zachycené vody, adsorpční schopnost pro různé polutanty nebo naopak schopnost uvolňovat léčiva. V tomto projektu bude studována příprava nových hydrogelových nanokompozitů, jejich fyzikálně chemické vlastnosti a možnosti jejich využití, ať už v oblasti medicíny nebo životního prostředí. Projekt je vhodný pro absolventa či absolventku chemicko-inženýrského, fyzikálně-chemického nebo jiného technického oboru. Experimentální zručnost je vítána. Hlavním předpokladem je však chuť do výzkumné práce.

Jak ovlivňuje přítomnost vody vlastnosti iontových kapalin s různými funkčními skupinami

Garantující pracoviště: Ústav analytické chemie, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Funkcionalizace iontových kapalin je již dvě desetileté předmětem intenzivního výzkumu vzhledem k jejich aplikačnímu potenciálu v mnoha chemických odvětvích. Jednoznačný vztah mezi strukturou a vlastnostmi iontových kapalin však stále nebyl nalezen, stejně tak jako nejsou zcela objasněny jejich interakce s molekulovými rozpouštědly na molekulární úrovni. Tato práce se tedy zaměří na výzkum směsí různých funkcionalizovaných iontových kapalin s vodou. Studována bude rovnováha v kapalné fázi syntetickými a dynamickými metodami. Struktura těchto směsí na molekulární úrovni pak bude studována za pokojové teploty difrakčními a spektroskopickými metodami.

Mikrovlnná fotochemie a příprava polyaromatických látek

Garantující pracoviště: Ústav organické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemistry, Chemie
Vedoucí práce: Dr. Ing. Vladimír Církva

Anotace

Projekt spočívá v propojení dvou vědeckých oborů: tradiční fotochemie a nedávno vzniklé mikrovlnné chemie, kdy je studován vliv UV/Vis a mikrovlnného záření na chemické a fyzikální vlastnosti molekul. UV záření je generováno zcela netypicky, a to přímo mikrovlnným polem, pomocí tzv. bezelektrodových lamp. Cílem projektu je základní výzkum vlivu mikrovlnného záření na průběh cis-trans fotoizomerace a fotocyklizace stilbenů a o-terfenylů, vedoucí k derivátům fenanthrenu, trifenylenu, fenacenu, helicenu či k jejich N- a S-heteroanalogům, které mohou nalézt uplatnění v molekulární elektronice. Uchazeč by měl být experimentálně zručný a prakticky obeznámený s organickou syntézou.

Modifikace kovových povrchů heliceny pro molekulární sensing

Garantující pracoviště: Ústav anorganické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemistry, Chemie
Vedoucí práce: Ing. Jan Storch, Ph.D.

Anotace

Cílem této práce bude syntéza, charakterizace a optická resoluce vhodných derivátů helicenů pro použití v hybridních plasmonických nanostrukturách se silnou optickou odezvou. Takové systémy mohou sloužit v detekci malých chirálních molekul k přímému stanovení absolutní konfigurace i enantiomerního přebytku v enantiomerně obohacených směsích.

Pevnost a tekutost granulárních materiálů

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Mechanika granulárních materiálů (písek, jíl, bahno, suť) je jedním z nejcitovanějších problémů v geologii a průmyslové výrobě. Přírodní katastrofy jako jsou zemětřesení nebo sesuvy půdy jsou způsobeny mechanickou nestabilitou granulární sutě. Z pohledu stavebnictví, farmaceutické a chemické výroby je nutné zabývat se mísením a transportem granulárních materiálů, kdy je obvykle vyžadována jejich "tekutost". Cílem této práce je studovat pevnost granulárních materiálů, která charakterizuje přechod ze statického do tekoucího stavu, a porozumět mechanismům, které vedou ke snížení pevnosti. Student bude provádět a analyzovat počítačové simulace granulární vrstvy namáhané smykovými silami. Výhodou virtuálních experimentů je, že umožnují separovat vliv jednotlivých procesů, které ovlivňují pevnost materiálu. Student se zaměří především na možnost degradace pevnosti vlivem porézní tekutiny nebo vnějších oscilací.

Pro nové glykomateriály: Cílené manipulace vodíkových vazeb v syntetických segmentech polysacharidů

Garantující pracoviště: Ústav organické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemistry, Chemie
Vedoucí práce: Mgr. Jindřich Karban, Ph.D.

Anotace

Polysacharidy jsou dlouhé polymerní řetězce sestávající z monomerních sacharidových jednotek propojených glykosidickými vazbami. Některé polysacharidy, například celulóza nebo chitin, plní v organismech strukturní funkci. Jedinečné materiálové vlastnosti těchto polysacharidů vyplývají z husté sítě vodíkových vazeb a dalších nekovalentních interakcí. Cílené modifikace vybraných vodíkových vazeb mohou vést k novým glykomateriálům s aplikačním potenciálem v medicíně a dalších oblastech. Cílem tohoto projektu doktorského studia je syntéza a charakterizace krátkých (max. 6 jednotek) segmentů polysacharidů, ve kterých byly vybrané vodíkové vazby selektivně narušeny náhradou hydroxylu za fluor. Porovnáním konformace, rozpustnosti, agregačních a optických vlastností a krystalinity mezi přirozenými a fluorovanými segmenty můžeme odvodit jak korelují struktury segmentů s jejich vlastnostmi. Na základě těchto poznatků bude možno v budoucnu přikročit k syntéze glykomateriálů s definovanými vlastnostmi.

Příprava nanovlákenných nosičů pro depozici nanočástic katalyzátorů a imobilizaci živých buněk

Garantující pracoviště: Ústav anorganické technologie, Fakulta chemické technologie
Vedoucí práce: Ing. Karel Soukup, Ph.D.

Anotace

Hlavním cílem navrhované disertační práce je vyhodnocení významu specifických vlastností nových polymerních nanovlákenných materiálů připravených technikou elektrostatického zvlákňování pro jejich využití jako účinných nosičů katalyticky aktivních složek a tkáňových buněk. Další oblasti zkoumání, na které se zaměřuje tento projekt, budou zahrnovat optimalizaci procesních parametrů elektrostatického zvlákňování vzhledem k vlastnostem připravovaných nosičů, nanášení katalyticky aktivních center nebo jejich prekurzorů a imobilizaci tkáňových buněk. Dále bude provedeno posouzení vlivu mikrostruktury nosičů na fenomenologickou kinetiku modelových reakcí a adhezi a růst buněk. Studované modelové reakce budou zahrnovat jak reakci v plynné fázi (úplná oxidace těkavých organických sloučenin), tak v kapalné fázi (selektivní hydrogenace organických nenasycených sloučenin).

Studium interakcí bublin a kapek s turbulentním vírem

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: Ing. Jaroslav Tihon, CSc.

Anotace

Disperze kapalina-plyn nebo kapalina-kapalina jsou součástí řady technologických i biotechnologických procesů. Částice tekutiny (bubliny nebo kapky) se v turbulentním proudění kapaliny rozpadají a vytvářejí komplexní vícefázový systém. Pochopení mechanizmu rozpadu částic v turbulentním proudění je důležité, protože teoretické modely popisující tento mechanizmus jsou nezbytné pro numerické modelování složitých vícefázových systémů. Doktorská práce bude zaměřena na experimentální studium dynamického chování bubliny nebo kapky při interakci s toroidním vírem s cílem určit rychlost rozpadu původní částice a distribuci velikostí nově vzniklých částic. Mechanizmus rozpadu bude studován v závislosti na různě zvolených hydrodynamických a fyzikálně-chemických podmínkách systému. Pracoviště je dostatečně vybavené pro studium rozpadu bubliny/kapky v turbulentním proudění. Má k dispozici aparáty pro řízenou tvorbu bublin, toroidního víru i pro tvorbu intenzivní turbulence. Dále disponuje potřebnými řídícími a vyhodnocovacími programy. Požadavky na uchazeče: VŠ vzdělání (magisterský studijní program) v oboru chemického inženýrství nebo strojního inženýrství; schopnost týmové, systematické a tvořivé práce; zájem o experimentální práci.

Studium separace látek z rozpouštědel pomocí membránových procesů

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Cílem doktorandské práce bude studium separace látek z rozpouštědel pomocí membránových procesů. Racemické směsi obsahují stejné množství L a D enantiomerů. Jednotlivé enantiomery mají tytéž fyzikálně-chemické vlastnosti v achirálním prostředí, a proto je velmi obtížné je vzájemně odseparovat. Nicméně v lidském organismu mají L a D enantiomery jiné účinky a D enantiomery mohou být zdraví škodlivé. Ph.D. práce bude zaměřena na vývoj nových membrán a separačních technik pro selektivní separaci enantiomerů z racemických směsí s praktickými aplikacemi, především ve farmaceutickém, potravinářském nebo agrochemického průmyslu, rovněž bude práce zaměřena na odstranění jiných polutantů z vody. U kandidáta doktorské práce bude vyžadováno zpracování podrobné rešerše zahraniční literatury v dané problematice (nutnost aktivní znalosti anglického jazyka), samostatné měření a zpracování výsledků a ve spolupráci se školitelem i napsání publikací do zahraničních periodik.

Superkritická impregnace přírodních extraktů do polymerů

Garantující pracoviště: Ústav organické technologie, Fakulta chemické technologie
Vedoucí práce: Ing. Marie Sajfrtová, Ph.D.

Anotace

Účinné látky se do polymerů zabudovávají různými impregnačními technikami. Nevýhody konvenčních metod impregnace, jako jsou nízká difuzivita, dlouhá doba kontaktu, vysoká spotřeba rozpouštědel i přísad, případně vysoká provozní teplota, mohou být překonány použitím superkritického CO2 (scCO2) jako rozpouštědla. Kromě toho, že je šetrný k životnímu prostředí, snadno proniká díky jeho vysoké difuzivitě, nízké viskozitě a téměř nulovému povrchovému napětí do různých matric. Další výhodou CO2 je, že je při pokojové teplotě a tlaku plynný, tudíž výsledná polymerní matrice neobsahuje žádné zbytky rozpouštědla. Cílem této práce je použít scCO2 jako rozpouštědlo pro impregnaci přírodních zdraví prospěšných látek do polymerní matrice a otestovat vliv provozních podmínek (tlak, teplota, hmotnostní poměr extraktu: scCO2, typ matrice a doba impregnace) na její účinnost.

Syntéza a studium vlastností receptorů aniontů a elektronově bohatých sloučenin

Garantující pracoviště: Ústav organické chemie, Fakulta chemické technologie

Anotace

Anionty hrají důležitou roli v řadě biologických procesů a porušení rovnováhy jejich koncentrací může být příčinou značných medicinálních i environmentálních problémů. Receptory aniontů a elektronově bohatých molekul představují nástroj pro detekci těchto částic či dělení jejich směsí. Tento projekt cílí na design a syntézu receptorů pro biologicky významné anionty a elektronově bohaté molekuly, jejich testování pomocí NMR, UV-vis a HRMS spektrometrie a jejich případné kotvení na nosiče. Uchazeč kromě syntetické práce získá zkušenosti v oblasti těchto spektroskopických technik.

Syntéza chirálních polymerů na bázi helicenů

Garantující pracoviště: Ústav polymerů, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemistry, Chemie
Vedoucí práce: Ing. Jan Storch, Ph.D.

Anotace

Cílem této práce bude syntéza, charakterizace a optická resoluce vhodných derivátů helicenů pro přípravu nových chirálních polymerních materiálů a studium jejich polymerace: chemickou cestou, elektrosyntetickou cestou či pomocí koordinace s přechodnými kovy (MOFs). Pozornost bude věnována také studiu chiroptických vlastností nově připravených materiálů.

Syntéza rozšířených polyaromatických systémů pro optoelektroniku

Garantující pracoviště: Ústav polymerů, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemistry, Chemie
Vedoucí práce: Ing. Jan Sýkora, Ph.D.

Anotace

Cílem této práce bude vývoj syntézy, strukturní charakterizace a studium vlastností rozšířených polyaromatických [n]helicenů a [n]fenacenů (n > 16). Syntetizované molekuly budou použity k přípravě funkčních povrchů, u helicenů s důrazem na jejich výjimečné optické vlastnosti (CPL OLED, CPL OFET). Současně budou intenzivně zkoumány elektrochemické vlastnosti a samoskladba těchto molekul na površích substrátů (kovů).

Transformace aerosolových částic vlivem změn v plynném prostředí

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: Ing. Vladimír Ždímal, Dr.

Anotace

Aerosolové částice jsou v atmosféře všudypřítomné a ovlivňují mnoho dějů na Zemi, od globálního oteplování po lidské zdraví. Nacházejí se převážně v chemické a fuzikální rovnováze se svým okolím, ale kvůli kontinuálním změnám v atmosféře nebo během jejich transportu např. do našich plic se během své doby života mění. Proto je nutné studovat jejich chování při změnách prostředí, aby bylo možné předpovědět jejich osud a transformace, když se dostanou do atmosféry a/nebo v ní vzniknou. Studie bude provedena za použití nově vyvinutého systému laminárních reaktorů, které umožní kontrolovat vlastnosti okolního prostředí částic. Jevy budou studovány za použití pokročilých metod aerosolové instrumentace včetně on-line chemické a fyzikální charakterizace částic aerosolovým hmotnostním spektrometrem.

Vliv vlastností mezifázového rozhraní na dynamiku bublin a kapek

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Vícefázové systémy tvořené přítomností plynné fáze či kapalné fáze v kapalném prostředí, jako jsou pěny, emulze jsou všudypřítomné, jak v přírodě a živých systémech, tak i v průmyslových aplikacích s vysokou přidanou hodnotu např. ve farmacii, kosmetice. Přítomnost povrchově aktivních látek (PAL) mění chování mnoha procesů, přičemž pro systémy v pohybu je třeba mezifázová rozhraní charakterizovat i jinak než prostým povrchovým napětím – např. méně běžnou povrchovou reologií a adsorpčně/desorpčními charakteristikami. Cílem práce je experimentální stanovení vlivu PAL na dynamiku procesů u bublin a kapek (pohyb, rozpouštění, rozpad, koalescence apod.) spolu s charakterizací vybraných PAL s pomocí vhodných fyzikálně-chemických a transportních vlastností. Typická práce zahrnuje měření povrchovým reometrem, pozorování jevů u bublin a kapek s pomocí rychloběžné kamery, stavbu jednoúčelových drobných zařízení pro prováděné experimenty a interpretaci získaných výsledků.

Vývoj nových kompozitních materiálů pro efektivní adsorpci a separaci plynů

Garantující pracoviště: Ústav analytické chemie, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Vysoká produkce skleníkových plynů má negativní vliv na životní prostředí. Proto je žádoucí vývoj nových separačních technologií se zvýšenou účinností a nízkými kapitálovými náklady. Separace, adsorpce a skladování skleníkových plynů, zejména CO2 a získávání H2 či CH4 jako zdrojů energie mají nesmírný význam pro další rozvoj společnosti. Projekt je zaměřen na přípravu, charakterizaci a využití pokročilých materiálů pro zachycování a separaci plynů, převážně oxidu uhličitého. Jednou z možností je využití dendrimerů, třídy syntetických makromolekul s pravidelnou a vysoce rozvětvenou strukturou vyznačují se velkým vnitřním prostorem a velkým počtem funkčních skupin na povrchu. Tyto vlastnosti dendrimeru mohou vést ke zvýšení adsorpční kapacity a selektivity nového materiálu. Práce zahrnuje zejména experimentální stanovení adsorpční kapacity a separační výkonnosti nově připravených materiálů pro vybrané plyny.

Vývoj senzorů na bázi polyaromátů pro detekci polárních molekul

Garantující pracoviště: Ústav organické chemie, Fakulta chemické technologie
Studijní programy: Chemistry, Chemie
Vedoucí práce: Ing. Jan Storch, Ph.D.

Anotace

Cílem této práce bude syntéza a charakterizace derivátů helicenů a fenacenů pro přípravu elektrochemických detektorů polárních molekul. Takové systémy mohou sloužit pro detekci vlhkosti např. v automotive; geologickém průzkumu či ve speciálních medicínských aplikacích.


VŠCHT Praha
Technická 5
166 28 Praha 6 – Dejvice
IČO: 60461373
DIČ: CZ60461373

Datová schránka: sp4j9ch

Copyright VŠCHT Praha 2014
Za informace odpovídá Oddělení komunikace, technický správce Výpočetní centrum
zobrazit plnou verzi