Počkejte prosím...
Chemical and Process Engineering

Chemical and Process Engineering

Doktorský program, Fakulta chemicko-inženýrská
CHYBI CHARAKTERISTIKA PROGRAMU

The PhD study programme Chemical and Process Engineering aims on the education of experts with a wide range of knowledge and skills for both academic and industrial applications. The students learn in detail theoretical basis of chemical and process engineering, bio-engineering and material engineering as well as experimental and practical aspects of the field. This will create prerequisites for their further career in the basic or applied research in chemical and process engineering but also in the related areas, such as material engineering, bio engineering and informatics.

Uplatnění

Graduates of this study programme gain the expertise in transport phenomena, thermodynamics, reaction engineering, continuum fluid mechanics, material engineering and chemical-engineering aspects of environmental protection. Specialized knowledge includes applied informatics, mathematical modeling, numerical methods, non-linear dynamics and programming for scientific and technical computations. The graduates find jobs in applied research and development in chemical, pharmaceutical, bio-engineering and advanced material industry, including management of the research and development. The graduates are also successful in academic work at technical universities, research institutes and academies of sciences.

Detaily programu

Jazyk výuky Anglický
Standardní doba studia 4 roky
Forma studia Prezenční + kombinovaná
Garant studia prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D.
Kód programu AD401
Místo studia Prague
Kapacita 25 studentů
Počet vypsaných prací 21

Vypsané disertační práce

Anomalies of aqueous solutions of simple alcohols and their consequences for industrial applications

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Diagnostika dvoufázového toku v mikrokanálech

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Dále nabízena v programu: Chemické a procesní inženýrství
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
Dále nabízena v programu: Chemické a procesní inženýrství

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
Dále nabízena v programu: Chemické a procesní inženýrství
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
Dále nabízena v programu: Chemické a procesní inženýrství
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.

Mathematical modeling of microfluidic devices for separation of racemic mixtures

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Mikrofluidní zařízení jsou charakterizována velkým poměrem velikosti mezifázové plochy a vnitřního objemu. Toho je možno využít při separacích chemických látek pomocí extrakce nebo membránových procesů. Separace opticky aktivních látek, často důležitých farmaceutických nebo potravinářských produktů, na membránách nebo sorbentech s ukotveným chirálním selektorem představuje výzvu pro současné chemické inženýrství. Nástroje matematického modelování mohou vést k lepšímu pochopení komplexních dějů v takových zařízeních a následně k designu efektivně pracujících mikrofluidních separátorů. Hlavními cíli navrhovaného tématu jsou: Na základě předběžných a dostupných experimentálních dat bude vytvořen matematicko-fyzikální popis transportu hmoty a hybnosti v mikrofluidních zařízeních s ukotveným chirálním selektorem. Budou vytvořeny matematické modely dějů v různých prostorových měřítcích, které budou zahrnovat popis transportu dělených složek difúzí, konvekcí a elektromigrací. Modely budou numericky analyzovány. V parametrickém prostoru budou hledány hodnoty parametrů, které zajistí vysokou separační účinnost a vysokou produktivitu mikrofluidního systému. Školící pracoviště disponuje kvalitní výpočetní technikou. Předpokládá se podíl doktoranda/ky na řešení grantových projektů a aktivní účast na mezinárodních vědeckých konferencích.

Membránová separace primárních produktů fermentace

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Dále nabízena v programu: Chemické a procesní inženýrství
Vedoucí práce: doc. Dr. Ing. Tomáš Moucha

Anotace

V biotechnologiích jsou často využívány vsádkové procesy, při kterých je používána živá kultura / biomasa. Biomasa často vytváří látky / produkty metabolismu, kterými je sama poškozována, viz například alkoholové kvašení. Příprava sterilního prostředí a optimálních počátečních podmínek bioprocesu bývá časovou i finanční zátěží celé výrobní technologie. Je tedy žádoucí usilovat o kontnualizaci takových procesů. Jedním z opatření pro zajištění kontinualizace technologie může být průběžné odstraňování primárního produktu bioprocesu, například výše zmíněného alkoholu. Tento záměr obnáší návrh dvoustupňového separačního zařízení, kdy je nejdříve třeba separovat kulturu / biomasu, tedy pevnou dispergovanou fázi, od kapaliny a následně z homogenní kapalné fáze separovat pro biomasu nebezpečné složky. Ve druhém stupni separace lze použít například pervaporaci. Cílem dizertační práce je experimentální vývoj separační technologie s využitím dvou stupňů membránové separace - mikrofiltrace a pervaporace. Práce bude vedena z pohledu chemicko-inženýrského vývoje, tj. budou hledány závislosti dosahovaných separačních parametrů, jako jsou selektivita, permeabilita, apod., na provozních parametrech, jako například tlak, průtok, teplota, složení nástřiku. K popisu závislostí budou využity checko-inženýrské veličiny jako polarizační modul membrány, či koeficient přestupu hmoty. Na pracovišti jsou k dispozici nové moduly pro uvedené membránové separace, které byly za účelem experimentálního vývoje technologie zakoupeny v loňském roce. Řešitel se seznámí jak se standardními membránovými moduly v průmyslových technologiích používanýmmi, tak originální sestavou vyrobenou profesionální firmou podle specifických požadavků pracoviště. Kromě toho, že se student seznámí s moderními technologiemi zaváděnými v průmyslu i s moderními zařízeními, bude pracovat v kolektivu studentů a akademických výzkumných pracovníků se zkušenostmi z průmyslové sféry. Doktorské studium s nabízeným zaměřením poskytne řešiteli dobrou průpravu buťo pro následné získání pozice kvalifikovaného pracovníka v průmyslu nebo pro systematické vedení dalšího výzkumu na vývojovém/výzkumném pracovišti s potřebným chemicko-inženýrským nadhledem. Další informace Doc. Dr. Ing. Tomáš Moucha, budova B VŠCHT Praha, přízemí, místnost T02, emai: tomas.moucha@vscht.cz

Microfluidic systems for the synthesis and separation of optically active chemicals

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Mikrofluidní reaktory a separátory jsou moderní zařízení, která představují alternativu ke klasickým vsádkovým a průtočným systémům používaným v biotechnologické praxi. Malé prostorové měřítko zajišťuje reprodukovatelné reakční podmínky a intenzivní sdílení hmoty a tepla. Mikrofluidní zařízení zpravidla postrádají pohyblivé části a dovolují snadné kombinování mnoha jednotkových operací, jako jsou mísiče, separátory, reaktory. Hlavními cíli navrhovaného tématu jsou: Studium kinetiky vybraných enzymových reakcí, které vedou k produkci opticky aktivních látek využívaných ve farmacii, potravinářství nebo při syntéze chemických specialit. Návrh a příprava mikrofluidních separatorů s vloženou membránou nebo sorbentem s uchyceným chirálním selektorem pro dělení racemických směsí. Testování vyrobených mikrofluidních zařízení pro selektivní separaci vybraných opticky aktivních sloučenin. Posouzení možnosti urychlení transportu opticky aktivních látek membránami pomocí vloženého elektrického pole. Školící pracoviště disponuje potřebnými technologiemi pro výrobu mikrofluidních systémů, moderními měřicími přístroji a kvalitní výpočetní technikou. Předpokládá se podíl doktoranda/ky na řešení grantových projektů a aktivní účast na mezinárodních vědeckých konferencích.

Modelování proudění plynů v zařízeních chemické technologie.

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Dále nabízena v programu: Chemické a procesní inženýrství

Anotace

Computational fluid dynamics (CFD) is a branch of fluid mechanics that uses numerical analysis and data structures to analyze and solve problems that involve fluid flows. Computers are used to perform the calculations required to simulate the flow of the fluid, and the interaction of the fluid with surfaces defined by boundary conditions. Initial validation of such software is typically performed using experimental apparatus or pilot and industrial data. The work will be focused on the comparison between more and less approximated mathematical models in the form of case studies. Work will be concerned with several chosen devices, e.g. laminar boxes or electric furnaces with forced or natural convection. The results of modelling will be validated with the available experimental data.

Modulární hydrogeloví mikroroboti

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: RNDr. Ivan Řehoř, Ph.D.

Anotace

Miniaturizace robotů na velikost desítek mikronů umožní jejich užití v dosut nepřístupných oblastech, jako je kontrolovaná doprava léčiv, či mikrochirurgie. Ukazuje se, že použití měkkých materiálů, které konají mechanickou práci pomocí deformace je klíčové pro snížení mechatronické náročnosti robotů a umožňuje jejich miniaturizaci, které není možné dosáhnout s tradičními konstrukčními přístupy. V naší skupině jsme nedávno vyvinuli hydrogelové mikroroboty, schopné plait se po podložce a poháněné světlem (https://www.youtube.com/watch?v=PQOXS7f9rDg). Spousta budoucích aplikací takovýchto mikrorobotů předpokládá jejich schopnost autoomní kooperace a schopnost spojovat se do větších funkčních celků. Modulární konektivita individuálních robotů byla experimentálně zkoumána v makroměřítku. Cílem tohoto projektu je zkoumat nové přístupy pro spojován jednotlivých robotů v mikroměřítku, založné na chemickém rozpoznávání. Vzniklé robotické superstruktury budou testovány pro schopnosti vykonávat práci, například schopnost uchopit objekt.

Modulární hydrogeloví mikroroboti

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: RNDr. Ivan Řehoř, Ph.D.

Anotace

Miniaturizace robotů na velikost desítek mikronů umožní jejich užití v dosut nepřístupných oblastech, jako je kontrolovaná doprava léčiv, či mikrochirurgie. Ukazuje se, že použití měkkých materiálů, které konají mechanickou práci pomocí deformace je klíčové pro snížení mechatronické náročnosti robotů a umožňuje jejich miniaturizaci, které není možné dosáhnout s tradičními konstrukčními přístupy. V naší skupině jsme nedávno vyvinuli hydrogelové mikroroboty, schopné plait se po podložce a poháněné světlem (https://www.youtube.com/watch?v=PQOXS7f9rDg). Spousta budoucích aplikací takovýchto mikrorobotů předpokládá jejich schopnost autoomní kooperace a schopnost spojovat se do větších funkčních celků. Modulární konektivita individuálních robotů byla experimentálně zkoumána v makroměřítku. Cílem tohoto projektu je zkoumat nové přístupy pro spojován jednotlivých robotů v mikroměřítku, založné na chemickém rozpoznávání. Vzniklé robotické superstruktury budou testovány pro schopnosti vykonávat práci, například schopnost uchopit objekt.

Oleogels for drug delivery

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Dále nabízena v programu: Chemické a procesní inženýrství

Pevnost a tekutost granulárních materiálů

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Dále nabízena v programu: Chemické a procesní inženýrství

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.

Stabilizace a řízené uvolňování léčiv pomocí potahování částic účinné látky polymerem

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Studium interakcí bublin a kapek s turbulentním vírem

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Dále nabízena v programu: Chemické a procesní inženýrství
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 transportních charakteristik v různých typech bioreaktorů

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Dále nabízena v programu: Chemické a procesní inženýrství
Vedoucí práce: doc. Dr. Ing. Tomáš Moucha

Anotace

Výroba nových produktů v oblasti biotechnologie a farmacie je založena na návrhu bioreaktoru. Výběr vhodného typu bioreaktoru je klíčový s ohledem na maximální výtěžek, ale také je limitován životností přítomných mikroorganismů. Cílem doktorského studia je porovnat návrhové parametry (transportní charakteristiky) tří typů nejčastěji používaných bioreaktorů. Výsledky práce budou sloužit k charakterizaci rozdílů a podobností jednotlivých typů bioreaktorů z hlediska distribuce plynu, přenosu hmoty a promíchávání v závislosti na celkové energii dodávané do systému. Transportní charakteristiky budou získány experimentálně pro modelové vsádky, které budou navrženy na základě fyzikálních vlastností reálných médií. Obě spolupracující pracoviště jsou dostatečně vybavené a celkem disponují třemi typy bioreaktorů i) mechanicky míchaný reaktor, ii) probublávaná kolona a iii) air-lift reaktor. Všechny typy reaktorů jsou uzpůsobené pro měření transportních charakteristik stejnými a tudíž srovnatelnými metodami. Požadavky na uchazeče: VŠ vzdělání (magisterský studijní program) v oboru chemického inženýrství, strojního inženýrství, organické technologie, biotechnologie a podobných oborech; schopnost týmové, systematické a tvořivé práce; zájem o experimentální práci. Další informace Doc. Tomáš Moucha, budova B VŠCHT Praha, přízemí, místnost T02, e-mail: tomas.moucha@vscht.cz

Transformace aerosolových částic vlivem změn v plynném prostředí

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Dále nabízena v programu: Chemické a procesní inženýrství
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.

Tvorba mikrostrukturovaných materiálů metodami samoskladby

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: RNDr. Ivan Řehoř, Ph.D.

Anotace

Samoskladba je spontánní uspořádávání jednotek - stavebních bloků - do uspořádaných struktur. Uspořádaná struktura má nejnižší energii ze všech možných uspořádání stavebních bloků a snižování této energie je je hybnou silou samoskladby. Uspořádání vzniklé struktury je určeno vlastnostmi stavebních bloků, jejich tvarem, materiálovou anizotropíí, povrchovými vlastnostmi atd. Ladění těchto vlastností tak, aby byla dosažena chtěná struktura může být nazíráno jako programování a je jednou z možností jak konstruovat mikro a nanostrukturované materiály. Otázka velikosti je při samoskladbě klíčová, zatímco malé stavební bloky (pod 2 mikrony) jsou schopny minimalizovat svoji energii v průběhu samoskladby díky brownovskému pohybu, který jim umožňuje měnit vzájemnou pozici a orientaci. Větší stavební jednotky to nedokáží a mají proto tendeci v průběhu samoskladby zamrzat v nerovnovážných pozicích.
Nedávno jsme představili postupy, které umožňují uspořádávat anizotropní hydrogelové mikročástice do uspořádaných 2D struktur. Vyvinuli jsme nové mechanismy, umožňující kontrolovat orientaci stavebních bloků během samoskladby a tím překonávat lokální minima kinetické energie. Uspořádané částice mohou být posléze spojeny pomocí kovalentních vazeb jednotlivých mikročástic. Získané struuktury mají využití v mikrorobotice, v přípravě metamateriálů i v tkáňovém inženýrství. Cílem dizertační práce je dále rozvíjet metody samoskladby hydrogelových mikročástic, kombinovat je s přímým uspořádáváním pomocí mobilních mikrorobotů vyvinutých v našem týmu (https://www.youtube.com/watch?v=PQOXS7f9rDg) a používal vzniklé struktury ve výše zmíněných aplikacích.

Vliv vlastností mezifázového rozhraní na dynamiku bublin a kapek

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Dále nabízena v programu: Chemické a procesní inženýrství

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 metodiky zvětšování měřítka (scaling-up) průmyslových míchaných reaktorů

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Dále nabízena v programu: Chemické a procesní inženýrství
Vedoucí práce: doc. Dr. Ing. Tomáš Moucha

Anotace

Mezi zařízení často v průmyslu používaná k intenzifikaci kontaktu plynu a kapaliny patří mechanicky míchané nádoby. Příkladem průmyslových aplikací takových zařízení mohou být kromě aerobních fermentací (kdy hovoříme o fermentoru) rovněž chlorace nebo hydrogenace (kdy hovoříme o vícefázovém míchaném reaktoru). V mnoha případech je produkční kapacita zařízení dána rychlostí absorpce či desorpce plynu do/z kapaliny (například limitace kyslíkem, či odvodem produkovaného CO2), tj. slovy chemického inženýrství dějem určujícím rychlost celého procesu je mezifázový transport hmoty mezi plynem a kapalinou. Klíčovým parametrem při návrhu takových zařízení je potom objemový koeficient přestupu hmoty kLa. Cílem výzkumu je nalézt metodiku návrhu průmyslových zařízení pro procesy, ve kterých je rychlost určujícím dějem mezifázový transport hmoty. Jedná se o návrhy na základě dat měřených v zařízeních laboratorního a poloprovozního měřítka, tedy o formulaci pravidel pro scaling-up. Za tímto účelem byla v laboratorních nádobách průměru 20 a 30 cm již dříve provedena rozsáhlá měření příkonu, zádrže plynu a objemového koeficientu přestupu hmoty v různých typech vsádek (koalescentní, nekoalescentní, viskózní) a s různými typy míchadel (různé směry čerpání od radiálního k axiálnímu) včetně uspořádání s kombinací více míchadel na společné hřídeli. V posledních letech jsou vedeny experimenty na poloprovozní aparatuře s nádobou průměru 60 cm se třemi míchadly na společné hřídeli. Aparatura je vybavena moderním software řízení a sběru dat používaným v průmyslu. V poloprovozní nádobě byla provedena měření s čistou vodou a s roztokem síranu sodného, což reprezentuje koalescentní a nekoalescentní vsádku. Nyní jsou vedeny experimenty ve vsádce s vyšší viskozitou, neboť takové vsádky se vyskytují v mnoha biochemických výrobách. V mnoha aplikacích se také jedná o suspenze s mikroorganismy, jejichž kolonie tvoří významný podíl pevné fáze ve vsádce, čímž ovlivňují hodnoty transportních charakteristik. Je proto třeba proměřit transportní charakteristiky za těchto situací. Cílem doktorské práce je opatřit soubor transportních charakteristik měřením na poloprovozní nádobě, kde bude použita kapalná vsádka s vyšší viskozitou odpovídající kapalinám v biochemických výrobách, a v nádobě průměru 30 cm za přítomnosti pevných částic. Z transportních charakteristik budou proměřovány příkon míchadel, zádrž plynu a objemový koeficient přestupu hmoty, kLa. Na základě analýzy dat změřených na zařízeních různých velikostí bude hledána metodika využití dat z laboratorního zařízení k návrhu zařízení průmyslové velikosti. Doktorand se seznámí s matematickými modely mezifázového transportu hmoty, s měřícím a řídícím software používaným v průmyslu a se způsoby měření mezifázového transportu hmoty ve větší šíři, neboť bude pracovat v kolektivu zabývajícím se také návrhy destilačních a absorpčních kolon a bublaných kolon s ejektorem. Další informace: Tomáš Moucha, tel. 2044 3299, budova B, přízemí, č.dv. T02a, e-mail mouchat@vscht.cz


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