Prosím čekejte...
Nepřihlášený uživatel
logo VŠCHT
iduzel: 61411
idvazba: 72838
šablona: api_html
čas: 2.12.2022 21:27:58
verze: 5243
uzivatel:
remoteAPIs: https://studuj-api.cis.vscht.cz/cms/?weburl=/sis
branch: trunk
Server: 147.33.89.153
Obnovit | RAW
iduzel: 61411
idvazba: 72838
---Nová url--- (newurl_...)
domena: 'www.vscht.cz'
jazyk: 'cs'
url: '/sis/program/22340/D401'
iduzel: 61411
path: 1/4111/959/8547/4161/1398/8548/4168/4169/8547/4156/1394/8548/39341/39376/8548/48364/48365/8548/43892/43893/8548/39341/39375/8548/38914/38915/8548/29628/29629/8548/43413/8548/28158/28159/8548/24136/24137/8548/28861/28894/8548/25669/25670/8548/20508/20509/8548/22498/22499/8548/4162/1338/8548/15102/15103/8548/10022/10023/8548/4163/1558/8548/4164/945/8548/4165/1404/8548/4168/1410/8548/5338/5339/8548/6214/6522/8548/6996/6998/8548/7925/7928/8548/7925/7928/7937/8548/7924/7930/8548/7924/7930/7941/8548/7922/7926/8548/4167/1406/8548/11349/11351/1/12984/12985/8548/42398/42399/8547/11265/11271/8547/4154/1408/8547/4160/1399/8547/4156/1393/1/4111/942/8547/4161/1397/8547/4159/1395/1/1401/13358/519/61411
CMS: Odkaz na newurlCMS
branch: trunk
Obnovit | RAW
Chemické a procesní inženýrství

Chemické a procesní inženýrství

Doktorský program, Fakulta chemicko-inženýrská

Cílem doktorského studijního programu Chemické a procesní inženýrství je vychovávat odborníky se širokým spektrem znalostí, které umožní uplatnění v akademické i průmyslové sféře. Studenti jsou podrobně obeznámeni jak s teoretickými základy chemického a procesního inženýrství, bioinženýrství a materiálového inženýrství, tak s experimentálními a praktickými aspekty oboru. Tím si vytvoří předpoklady pro základní nebo aplikovaný výzkum zaměřený na chemické a procesní inženýrství, ale také na další obory, jako je materiálové inženýrství, bioinženýrství a informatika.

Uplatnění

Absolvent studijního programu získá odborné znalosti, které zahrnují teorii přenosových jevů, termodynamiku, reaktorové inženýrství, teorii kontinua a hydromechaniku, materiálové inženýrství a chemicko-inženýrské aspekty péče o životní prostředí. Speciálními znalostmi jsou pak aplikovaná informatika, matematické modelování, metody nelineární dynamiky, numerické metody a programování při vědecko-technických výpočtech. Absolventi najdou uplatnění jednak v orientovaném či aplikovaném výzkumu v chemickém, procesním, materiálovém a farmaceutickém průmyslu a v bioinženýrství, jednak v manažerských funkcích při řízení výzkumu či vývoje. Absolventi se rovněž mohou uplatnit v akademické sféře jak na vysokých školách technického zaměření, tak při základním výzkumu v AV ČR i v zahraničních výzkumných institucích.

Detaily programu

Jazyk výuky český
Standardní doba studia 4 roky
Forma studia kombinovaná , prezenční
Garant studia prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D.
Místo studia Praha
Kapacita 25 studentů
Kód akreditace (MŠMT kód) P0711D130015
VŠCHT kód D401
Počet vypsaných témat 39

Vypsané disertační práce pro rok 2022/23

Absorpce CO2. Optimalizace průmyslového provozu.

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství
Školitel: prof. Dr. Ing. Tomáš Moucha

Anotace


Záchyt CO2 je v průmyslu častou potřebou, ať se jedná o čištění odpadních plynů, kde je tento plyn obsažen v malé koncentraci, či o součásti průmyslové výroby s vysokými koncentracemi CO2, jako například výroba vodíku. Právě posledně zmíněný příklad odpovídá technologii v závodě Unipetrol, kde přetrvávají požadavky na jeho optimalizaci. V souladu s potřebami průmyslového partnera budou cíle experimentálního výzkumu zahrnovat i)studie trvanlivosti/degradace absorpčních rozotků používaných ve stávajícím provozu, ii)studie absorpčních schopností nových kapalin s vyšší selektivitou záchytu H2S a iii)studie vlivu stopových příměsí, například kovů Fe, Ni a V, na účinnost vypírek. Student získá cenné zkušenosti s prací v průmyslové výrobě, neboť se v rámci spolupráce s výzkumným ústavem průmyslového partnera (UniCRE) bude moci při výzkumu samostatně pohybovat v areálu Unipetrol, kde najde potřebné zázemí ve vybavené laboratoři i v osobách konzultantů-průmyslových pracovníků.
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Ústav chemického inženýrství, VŠCHT Praha

Adsorpce a elektroadsorpce na nanostrukturovaných vodivých materiálech.

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství
Školitel: doc. Ing. Zdeněk Slouka, Ph.D.

Anotace


Nanostrukturované vodivé materiály, jako např. uhlíkové nanotrubky, se vyznačují celou řadou zajímavých vlastností umožňující separaci molekul s různými fyzikálními vlastnostmi. Vhodné uspořádání těchto materiálů v prostoru vede k zachování jejich vysoké povrchové plochy a k dosažení velmi krátkých transportních vzdáleností mezi zpracovávaným roztokem a povrchem materiálu. Daná disertační práce bude zaměřena na studium interakcí mezi nanostrukturovanými vodivými nanomateriály a modelovými molekulami bez i s vloženým elektrickým polem. Důraz bude kladen především na nefaradaické děje, které v daném systému probíhají.
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Ústav chemického inženýrství, VŠCHT Praha

Dynamika vícefázových soustav: kapalina-plyn-tuhá fáze

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství
Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i.
Školitel: doc. Ing. Marek Růžička, CSc. DSc.

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.). Požadavky na uchazeče: • VŠ vzdělání v oboru chemického inženýrství, nebo strojního inženýrství, nebo matematiky a fyziky, • schopnost a ochota se vzdělávat • kreativní přístup a týmová práce.
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i.

Ejektor kapalina-plyn jako kompaktní a úsporný reaktor.

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství
Ústav chemického inženýrství
Školitel: Ing. Jan Haidl, Ph.D.

Anotace


Ejektor kapalina-plyn je proudové čerpadlo, ve kterém je kinetická energie kapalného paprsku využívána k čerpání okolního plynu a tvorbě jemné plyno-kapalinové disperze. Díky své jednoduché konstrukci bez pohyblivých částí se v průmyslu ejektory běžně používají jako spolehlivé vývěvy, distributory plynu pro bublané reaktory či efektivní zařízení pro mechanické i chemické čištění odplynů. Značně turbulentní tok disperze v kombinaci s její vysokou měrnou mezifázovou plochou (104-105 m2/m3) navíc poskytují řádově vyšší hodnoty objemových koeficientů přestupu hmoty v kapalné fázi, kLa, než jsou měřeny v konvenčních aparátech chemického průmyslu - plněných kolonách či bublaných a míchaných reaktorech - a otevírají tím možnost návrhu kompaktní verze takovýchto aparátů. Předběžné analýzy ukazují, že reaktor ejektorového typu dokáže poskytovat stejný objem produktu jako řádově větší konvenční aparáty a to při srovnatelných energetických nákladech. Navíc, charakter zařízení umožňuje pružněji regulovat teplotu v reaktoru reagovat na výkyvy ve výrobě. Cílem této práce je provést systematickou studii vlivu geometrie ejektorového reaktoru a procesních podmínek na hydraulické a transportní charakteristiky ejektoru a tvorbu metodiky návrhu ejektorových reaktorů. Studie bude provedena na laboratorním a poloprovozním zařízení se systémy voda-vzduch a voda-helium za atmosférického a zvýšeného tlaku. Vlastnosti vody budou modifikovány přídavkem činidel pro co nejvěrnější simulaci reálných reakčních systémů.
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Ústav chemického inženýrství

Elektrochemické redoxní průtočné články kov-vzduch

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství
Školitel: prof. Dr. Ing. Juraj Kosek

Anotace


Dekarbonizace energetiky je jednou z největších technologických i společenských výzev nadcházejících desetiletí. Schopnost účinně a bezpečně skladovat velká množství vyrobené elektrické energie představuje zásadní předpoklad zabezpečení energetických nároků lidstva obnovitelnými zdroji. Průtočné baterie představují perspektivní alternativu k dnes více rozšířeným alternativám. Hlavním tématem této dizertační práce bude výzkum v oblasti elektrochemického systému zinek-vzduch, případně dalších systémů s depozicí kovu na záporné elektrodě. Pozornost se bude soustředit zejména optimalizaci záporné elektrody průtočného článku, kdy budou hledány efektivní a stabilní způsoby intenzifikace procesu nabíjení (depozice zinku), umožňující konstruovat zařízení dosahující vysokých proudových hustot bez negativního vlivu na životnost zařízení. V rámci práce bude navrhována a optimalizována struktura trojrozměrné elektrody za využití vhodných dostupných porézních materiálů (plsti, pěny). Současně budou hledány možnosti strukturace povrchu planárních elektrod a využití statických mísičů. Práce bude kombinovat experimentální i teoretické přístupy za využití moderních měřících aparatur a pokročilých nástrojů matematického modelování. K charakterizaci deponovaných struktur budou využity široké možnosti přístrojového vybavení včetně elektronové mikroskopie a rentgenové mikrotomografie. Výstupem doktorské práce bude nejen série publikací, ale také praktické poznatky vedoucí ke zdokonalení technologií na bázi kov-vzduch a to vzhledem k energetické účinnosti, životnosti a maximálnímu měrnému výkonu. Na projektu bude doktorand spolupracovat nejen v týmu doktorandů a post-doků na našem pracovišti, ale také s partnery z několika firem a univerzit. Info: tel. 220 44 3296, č.dv. B-145, e-mail jkk@vscht.cz, web http://kosekgroup.cz
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Ústav chemického inženýrství, VŠCHT Praha

Elektrokonvekce a přirozená konvekce na iontově-výměnných systémech.

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství
Školitel: doc. Ing. Zdeněk Slouka, Ph.D.

Anotace


Elektro-membránové separační procesy využívající iontově-výměnných membrán umožňují dosažení proudových hustot vyšších než teoretických proudových hustot limitovaných koncentrační polarizací. Tato skutečnost je dána vznikem reakčně-transportních procesů přispívajícím k vyšší vodivosti systému. Mezi tyto procesy patří přirozená konvekce a elektrokonvekce. Daná disertační práce bude zaměřena na experimentální analýzu jak přirozené konvekce, tak elektrokonvekce a jejich kvantifikace pomocí metody částicové anemometrie za různých experimentálních podmínek. Získané výsledky povedou ke zmapování tokových polí na různých iontově-výměnných systémech ve vertikálních a horizontálních rovinách.
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Ústav chemického inženýrství, VŠCHT Praha

Elektrostatické nabíjení práškových materiálů

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství
Školitel: Ing. Alexandr Zubov, Ph.D.

Anotace


Elektrostatické nabíjení izolárorů je nežádoucím jevem v mnoha chemických procesech. Přebytkový elektrostatický náboj se tvoří také během výroby a zpracování průmyslově významných částicových materiálů (polymery, léčiva, mouka, barviva). Například ve fludních reaktorech může dojít k aglomeraci polymerních částic a jejich adheze na stěny reaktoru následně může vést až k nucené odstávce reaktoru. Nabité prášky obecně představují bezpečnostní riziko, jelikož akumulovaný náboj se může náhle vybít a vznítit hořlaviny nebo poškodit nedaleké elektrické přístroje. Na jedné straně stačí k vytvoření povrchového náboje jen krátký a mechanicky jemný kontakt třením mezi izolátory, přičemž povrchová hustota náboje běžně dosahuje hodnot 10 000 elektronů/mikron čtvereční. Na straně druhé je zpravidla obtížné dosáhnout vybití dielektrika bez jeho chemické úpravy. I přestože nabíjení dielektrik představuje fyzikální jev známý po celá staletí, stále není dostatek hlubšího pochopení toho, jak tento proces závisí na různých důležitých faktorech, jako chemická povaha nabíjeného materiálu, jeho povrchová drsnost, mechanické vlastnosti aj. Cílem této doktorské práce je vývoj více-škálového modelu popisujícího dynamiku nabíjení a vybíjení v práškových izolátorech, který přinese komplexní popis těchto jevů, a to jak na úrovni kolizí jednotlivých částic, tak na úrovni statisticky relevantní populace vzájemně interagujících částic. Primárním přístupem, na němž bude vyvíjený model založen, bude tzv. metoda diskrétních elementů (DEM). Student(ka) bude čelit několika otevřeným výzvám: (i) detailní popis kontaktní mechaniky v průběhu interakce částice-částice a částice-stěna, (ii) vliv povrchové drsnosti reálných částic na dynamiku přenosu náboje, (iii) přenos výsledků z mikroskopických (jedno-částicových) simulací do makroskopických simulací populací interagujících částic. Projekt představuje průkopnickou práci, která je velmi zajímavá jak z akademického, tak průmyslového pohledu. Doktorand(ka) bude pracovat v týmu vysoce kompetentních doktorandů a postdoků v našich výzkumných laboratořích, ale také bude spolupracovat s našimi evropskými partnery, např. z Group of Analysis and Simulation in Explostion Protection, PTB Institute, Německo. Vyvinutý model bude doplněn a validován experimentálními daty naměřenými v naší laboratoři s využitím nejmodernějších přístrojů (Faradayův hrnec, nabíjení koronovým výbojem, vysoko-napěťový separátor, 3D výpočetní mikro-tomografie, mikroskopie atomárních sil - AFM).
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Ústav chemického inženýrství, VŠCHT Praha

Experimentální analýza elektromembránových systémů určených k odsolování vodných roztoků.

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství
Školitel: doc. Ing. Zdeněk Slouka, Ph.D.

Anotace


Reakčně-transportní procesy probíhající v diluátových kanálech elektrodialyzních zařízení mají za následek ustavení poměrně složitých polí relevantních veličin, jakými jsou koncentrace iontů, elektrický potenciál, teplota, a podobně. Tyto veličiny se mění ve všech třech dimenzích. Zjednodušující předpoklady umožňující použití 2D či 1D modelů ne zcela dostatečně vystihují realitu. Tato disertační práce bude zaměřena na experimentální rekonstrukci příslušných 3D skalárních polí, které se ustavují v modelovém diluátovém kanále za různých experimentálních podmínek. Tyto výsledky popisující lokální podmínky odsolování v elektrodialyzérech budou využity k detailní analýze procesu elektrodialýzy.
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Ústav chemického inženýrství, VŠCHT Praha

Experimentální studie reakčně-transportních dějů v katalytických filtrech

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství
Školitel: prof. Ing. Petr Kočí, Ph.D.

Anotace


Práce se věnuje experimentům s katalytickými reaktory a filtry pro čištění výfukových plynů. Experimentálně bude zkoumáno jak ustálené, tak i dynamické chování katalytického reaktoru při provozu s časově proměnnými vstupními podmínkami. Cílem experimentů bude získat data pro vyhodnocení reakční kinetiky, transportních parametrů a filtrační účinnosti na různých typech zařízení a nalézt vhodné konfigurace a provozní podmínky. Sledovány budou zejména konverze CO, oxidů dusíku (NOx) a uhlovodíků (HC), filtrační účinnost pro pevné částice a tlaková ztráta. Použita bude směs syntetických plynů o složení odpovídajícím skutečnému výfukovému plynu. Významnou součástí práce budou úpravy, rozvoj a modernizace stávající aparatury na Ústavu chemického inženýrství VŠCHT, tj. mini-reaktoru, analyzátorů, regulátorů průtoku plynů, řídicích jednotek, počítače a obslužných programů v LabView.
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Ústav chemického inženýrství, VŠCHT Praha

Hydrodynamika míchané nádoby atypické geometrie

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství
Ústav chemického inženýrství
Školitel: Ing. Jan Haidl, Ph.D.

Anotace


Míchání je jedna ze základních jednotkových operací chemického a farmaceutického průmyslu. Používá se za účelem zajištění: (i) homogenizace vsádky, (ii) intenzifikaci přenosu hmoty a tepla, (iii) suspendaci a rozpouštění pevných částic v kapalině a (iv) vzájemné dispergaci nemísitelných tekutin. Díky svému rozšíření a zásadnímu významu lze v odborné literatuře nalézt celou řadu teoretických i experimentálních prací věnovaných různým aspektům míchání. Na druhou stranu, většina těchto prací se soustředí na míchané nádoby standardních geometrií – narážkové či beznárážkové nádoby se stadarním centrálním míchadlem/míchadly. Ve speciálních případech však takovéto standarní geometrie nelze, nebo přinejmenším není vhodné použít. Typickým případem, studovaným v navrhované práci, jsou sterilní fermentory s magneticky unášeným míchadlem. Tato zařízení se od standardní geometrie zásadně liší hned v několika aspektech. Pro snadnou čistitelnost jsou tyto nádoby vyráběny bez narážek s excentricky umístěným míchadlem pro omezení vzniku středového víru. Magneticky unášené míchadlo je přisedlé na stěně nádoby, což umožňuje vznik pouze jedné míchací smyčky, nad rovinou míchadla. Nadto je míchadlo typicky menších rozměrů a potřebného míchacího účinku je dosahováno relativně vysokými otáčkami míchadla. V důsledku specifických podmínek se tak v míchané nádobě vyskytují oblasti s vysoce turbulentním prouděním i oblasti s prouděním přechodovým až laminárním a nelze tak předpokládat použitelnost návrhových korelací standardních nádob. Cílem navrhované práce tak je experimentálně prostudovat hydrodynamické a transportní charakteristiky nádob s popsanou geometrií a na základě změřených dat ověřit použitelnost návrhových korelací standardních nádob, případně navrhnout vlastní semi-empirické korelace. Hlavními sledovanými veličinami budou příkon na hřídeli míchadla, průtok kapaliny průřezem míchadla, doba homogenizace nestratifikovaných I stratifikovaných vsádek, rychlostní pole a rozmístění míchacích smyček uvnitř nádoby. Ke získání dat budou použity jak klasické experimentální techniky (měření příkonu, sledování šíření stopovací látky, měření rychlostních polí pomocí LDA), tak i CFD modelování míchané nádoby použité geometrie.
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Ústav chemického inženýrství

Hydrogely a jejich nanokompozity

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství
Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i.
Školitel: 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.
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i.

Kontinuální příprava koamorfních pevných forem léčiv a charakterizace jejich disoluce

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství
Školitel: prof. Ing. Miroslav Šoóš, Ph.D.

Anotace


Koamorfní formy léčiv představují poměrně nový přístup ke zvýšení rozpustnosti léčiv. V tomto projektu plánujeme studovat schopnost malých biomolekul, tj. aminokyselin, peptidů a proteinů, stabilizovat vybrané léčivé látky do koamorfní pevné formy. Obvykle se proces vyhledávání nových pevných forem provádí ve vsádkovém systému, jako je například kulový mlýn. Na základě našich předběžných výsledků rozšíříme přípravu nové koamorfní formy na kontinuální provoz na rotačním extrudéru. Podrobná charakterizace energie dodávané do kulového mlýna pomocí DEM a měření kinetiky transformace poskytne základ pro zvětšení měřítka procesu. Soubor procesních parametrů bude zahrnovat úpravu doby zdržení, zvýšení teploty, poměr léčiva ke koformeru atd. Vlastnosti koamorfních pevných forem charakterizovaných různými metodami (tj. XRD, DSC, TGA, NMR) budou korelovány s rychlostí rozpouštění a schopností koformeru stabilizovat léčivo v jeho přesyceném roztoku. Protože v GI traktu bude stabilita léčiva v přesyceném stavu ovlivněna působením různých povrchově aktivních sloučenin a enzymů, plánujeme studovat stabilitu přesyceného roztoku v přítomnosti žlučových solí a enzymů přítomných v GI traktu. Zde budou k charakterizaci rozpustnosti léčiva použity techniky jako UV/VIS, HPLC, analýzy velikosti vysrážených částic (pokud existují) a Ramanova spektroskopie.
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Ústav chemického inženýrství, VŠCHT Praha

Korelace mezi pevností vícekomponentních pevných forem léčiv a disintegrací vytvořených tablet

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství
Školitel: prof. Ing. Miroslav Šoóš, Ph.D.

Anotace


Mnoho léčiv může tvořit pevné formy včetně polymorfů, solí, kokrystalů nebo dokonce amorfních pevných látek. Všechny tyto formy spolu s velikostí částic mají významný vliv na rychlost rozpouštění léčiva, typicky studovanou během rozpouštění prášku. Existují však případy, kdy nejlepší kandidáti pro formulaci do tabulek nefungují dobře. To je často způsobeno špatnou dezintegrační charakteristikou tablet způsobenou lepivostí léčiva nebo mechanickými vlastnostmi prášku. V tomto projektu plánujeme spojit vlastnosti tvrdosti pevné formy léčiva s rychlostí rozpadu tablety a následnou kinetikou rozpouštění léčiva. Zajímavé jsou zejména pevné roztoky léčiv s polymery, u kterých tvrdost pevného roztoku bude mít podobné mechanické vlastnosti jako pomocné látky používané pro finální přípravu tablet. Abychom pokryli širší rozsah vlastností, budeme studovat několik pomocných látek používaných při přípravě tablet. Kromě měření rychlosti uvolňování léčiva bychom také charakterizovali vlastnosti vytvořených částic pomocí Ramanovy spektroskopie (mapování nebo měření in-situ) a měření velikosti částic a morfologie in-situ.
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Ústav chemického inženýrství, VŠCHT Praha

Matematické modelování mikrofluidních separátorů pro dělení racemických směsí

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství
Školitel: prof. Ing. Michal Přibyl, Ph.D.

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.
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Ústav chemického inženýrství, VŠCHT Praha

Matematické modelování transportu a reakce v pórech katalyzátoru

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství
Školitel: prof. Ing. Petr Kočí, Ph.D.

Anotace


Práce se zabývá vývojem pokročilých matematických modelů pro simulace transportu hmoty a reakcí uvnitř pórů pevného katalyzátoru. Modely jsou vyvíjeny v CFD prostředí OpenFOAM a využívají trojrozměrné struktury porézních materiálů, získané počítačovou rekonstrukcí z rentgenové tomografie (XRT) a elektronových mikroskopů. Výsledky modelů jsou dále ověřovány pomocí dostupných experimentálních dat z laboratorního reaktoru.
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Ústav chemického inženýrství, VŠCHT Praha

Membránová separace primárních produktů fermentace

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství
Školitel: prof. 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
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Ústav chemického inženýrství, VŠCHT Praha

Míchání a segregace granulárních materiálů

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství
Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i.
Školitel: doc. Ing. Jaromír Havlica, Ph.D.

Anotace


Na rozdíl od kapalin je v případě míchání granulárních systémů nutné řešit rovněž otázku segregace. Granulární systémy obsahují velké množství částic. Jednotlivá zrna však nejsou identická, ale můžou se lišit ve velikosti, hustotě, tvrdosti, tvaru nebo v jiných fyzikálně-chemických vlastnostech. Takovýto typ odlišností při pohybu částic často vede v konečném důsledku k segregaci materiálu různých vlastností. I když je segregace všudypřítomný jev, který způsobuje rozdílné dynamické chování granulárních částic v sypané vrstvě, tak důvody jejího vzniku, intenzita a predikce výsledného chování systému nejsou vždy úplně zřejmé. Cílem práce je zkoumat mechanizmy vzniku procesu segregace během procesu míchání a její vliv na dynamiku granulárních materiálů. Daný výzkum bude prováděn zejména pomocí numerických simulací s využitím metody diskrétních prvků. Požadavky na uchazeče: • VŠ vzdělání v chemickém inženýrství, matematickém modelovaní, počítačových vědách; • ochota učit se nové věci; • schopnost týmové práce.
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i.

Mikrofluidní systémy pro syntézu a separaci opticky aktivních látek

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství
Školitel: prof. Ing. Michal Přibyl, Ph.D.

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.
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Ústav chemického inženýrství, VŠCHT Praha

Modelování interakcí v koloidních systémech metodou diskrétních elementů

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství
Školitel: prof. Dr. Ing. Juraj Kosek

Anotace


Nejrůznější částicové disperse v kapalné fázi, například suspense či emulse, lze nalézt v mnoha produktech počínaje polymerními latexy přes produkty osobní péče až po různé barvy, laky a potravinářské produkty. Prvním cílem tohoto projektu je pokračovat ve vývoji našich unikátních částicových modelů koloidů (koncept Discrete Element Method, DEM) a vyřešit několik problémů omezujících dosavadní aplikovatelnost modelů. V současné době probíhající paralelizace DEM kódu napomůže ke splnění tohoto cíle. Příklady dalších otevřených výzev jsou: (i) reologie a stabilita dispersí stabilizovaných neiontovými surfaktanty, (ii) utváření koloidních gelů, (iii) pokročilá reologie koncentrovaných disperse, (iv) elektrostatické nabíjení dielektrických částic v kapalinách, (v) výpočet kernel pro populační balance částic v reaktorech, a (vi) aplikace disperse v aplikacích pro ukládání energie založených na elektrochemických článcích kov-vzduch. Doktorand se seznámí nejen s polymerním reaktorovým a materiálovým inženýrstvím, fyzikou polymerů, hydromechanikou a koloidními vědami, ale také se zdokonalí ve technikách pokročilého matematického modelování. Projekt bude probíhat nejen s výzkumným týmem v naší laboratoři, ale také ve spolupráci s partnery z evropských firem a universit. Projekt bude podporován z grantových projektů a ze smluvního výzkumu. Info: telefon +420 220 44 3296, kancelář B-145, e-mail jkk@vscht.cz, web http://kosekgroup.cz
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Ústav chemického inženýrství, VŠCHT Praha

Návrhové parametry bioreaktorů - Experimentální studie transportních charakteristik různých typů zařízení

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství
Školitel: prof. Dr. Ing. Tomáš Moucha

Anotace


Efektivita výroby nových produktů v oblasti biotechnologie a farmacie je významnou měrou dána použitím vhodného typu bioreaktoru. Při návrhu bioreaktoru jsou klíčovými hledisky maximální výtěžek a současně životnost přítomných mikroorganismů. Cílem doktorského studia je porovnat návrhové parametry (transportní charakteristiky jako objemomvý koeficient přestupu hmoty, zádrž plynu v kapalině, intenzita disipace energie ve vsádce) tří typů nejčastěji používaných bioreaktorů, jak je uvedeno dále. 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 fermentačních médií. Práce je zamýšlena jako spolupráce VŠCHT Praha (pracoviště školitele) a Ústavu chemických procesů AV ČR (pracoviště konzultantky), ideálně pro dva řešitele, a vhodně se doplňuje s druhou prací vypsanou zde uvedenou konzultantkou. Obě pracoviště jsou vybavena potřebnými aparáty, disponují třemi typy bioreaktorů i) mechanicky míchaná nádoba, ii) probublávaná kolona a iii) air-lift reaktor. Všechny typy reaktorů jsou uzpůsobeny pro měření transportních charakteristik stejnými metodami, které tudíž poskytnou porovnatelné výsledky. 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.
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Ústav chemického inženýrství, VŠCHT Praha

Pevnost a tekutost granulárních materiálů

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství
Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i.
Školitel: doc. Ing. Jaromír Havlica, Ph.D.

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. Požadavky na uchazeče: • VŠ vzdělání v chemickém inženýrství, fyzice, geologii, matematickém modelovaní, počítačových vědách; • ochota učit se nové věci; • schopnost týmové práce.
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i.

Pokročilé redoxní průtočné baterie pro stacionární úložiště energie

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství
Školitel: prof. Dr. Ing. Juraj Kosek

Anotace


Dekarbonizace energetiky je jednou z největších technologických i společenských výzev nadcházejících desetiletí. Schopnost účinně a bezpečně skladovat velká množství vyrobené elektrické energie představuje zásadní předpoklad zabezpečení energetických nároků lidstva obnovitelnými zdroji. Průtočné baterie představují perspektivní alternativu k dnes více rozšířeným alternativám. Širší uplatnění redoxních průtočných baterií je zpomaleno několika techno-ekonomickými příčinami, například nízkou hustotou energie a vysokou cenou jak elektrolytu tak svazku elektrochemických cel. V rámci tohoto projektu bude student zkoumat a vytvářet strategie pro zvýšení energetické a výkonové hustoty redoxních průtočných baterií s anorganickými a organickými redoxními páry. Výzkum bude sledovat různé strategie včetně aditivace elektrolytů, vyskoušení konceptu tzv. suspensních průtočných baterií a ověření konceptů s nerozpustnými či omezeně rozpustnými redoxními páry. Teoreticky a experimentálně budou také studovány koncepty využití depozice kovů na elektrodách či využití vzduchových (či obecně plynových) elektrod. Výzkum bude probíhat v plně vybavených laboratořích. Výstupem doktorské práce bude nejen série publikací, ale také praktické poznatky vedoucí ke zdokonalení technologií na bázi kov-vzduch a to vzhledem k energetické účinnosti, životnosti a maximálnímu měrnému výkonu. Na projektu bude doktorand spolupracovat nejen v týmu doktorandů a post-doků na našem pracovišti, ale také s partnery z několika firem a univerzit. Info: tel. 220 44 3296, č.dv. B-145, e-mail jkk@vscht.cz, web http://kosekgroup.cz
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Ústav chemického inženýrství, VŠCHT Praha

Přestup hmoty plyn - kapalina. Experimentální studie porovnání efektivity různých zařízení - Cotutelle with UNIPA

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství
Università degli Studi di Palermo
Školitel: prof. Dr. Ing. Tomáš Moucha

Anotace


Objemový koeficient přestupu hmoty (kLa) je klíčovým parametrem v návrzích průmyslových kontaktorů kapaliny-plynv případech, kdy je rychlost procesu řízena přestupem hmoty mezi plynem a kapalinou. Odhad hodnot kLa pro průmyslové návrhy v současnosti vychází z literárních korelací. Cílem výzkumu je vyvinout spolehlivé korelace pro predikci kLa dat v různých typech zařízení, které budou podloženy ověřenými experimentálními daty. Cílem dizertační práce je porovnat různé typy kontaktorů kapalina-plyn z hlediska jejich efektivity pro mezifázový transport hmoty. Budou vyvinuty vhodné korelace pro popis mezifázového transportu hmoty jak v mechanicky míchaných nádobách, tak v kontaktorech míchaných pneumaticky, jako je například airlift reaktor.
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Università degli Studi di Palermo

Příprava a charakterizace nanočástic pro transfekci buněk

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství
Školitel: prof. Ing. Miroslav Šoóš, Ph.D.

Anotace


Běžně se transfekce genových vektorů do buněk provádí pomocí kladně nabitými polymerů. Ve spojení s DNA je tato metoda schopna doručit genetickou informaci do jádra hostitelské buňky, což vede k produkci požadovaného proteinu. I když se tento postup běžně používá, toxicita polykationtů má za následek nízkou životaschopnost buněk a může vést ke ztrátě kultury. V tomto projektu plánujeme vyvinout transfekční systém založený na biodegradabilních polymerech s nízkou toxicitou pomocí nedávno vyvinutého agregačního procesu. Student se zapojí do výběru, syntézy a modifikace biodegradabilního polymeru s následnou přípravou polymerních nanočástic (NP) jako nosičů DNA. Vlastnosti připraveného polymeru budou charakterizovány různými metodami včetně rozptylu světla nebo GPC. Vzniklé nanočástice budou charakterizovány pomocí DLS, SEM/TEM, měřením zeta potenciálu a jejich koloidní stability. Bude testována i následná komplexace produkovaných nanočástic s DNA a jejich velikost. V poslední části projektu bude proces komplexace zvětšen na nezbytnou míru pro testování s živými buňkami.
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Ústav chemického inženýrství, VŠCHT Praha

Příprava, charakterizace a aplikace polymerních nanovláken při hojení ran

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství
Školitel: prof. Ing. Miroslav Šoóš, Ph.D.

Anotace


Polymerní nanovlákenné membrány představují novou třídu materiálů s vynikajícími vlastnostmi. Tento projekt se zaměří na kombinaci syntézy, charakterizace a jejich aplikace při hojení ran. V projektě plánujeme zkoumat dva možné způsoby přípravy nanovláken včetně elektrostatického zvlákňování a nanoprecipitace. Student bude zodpovědný za přípravu membrán oběma technikami i za detailní charakterizaci připravených materiálů (tj. průměr, délka, mechanické vlastnosti, distribuce velikosti pórů, pórovitost, permeabilita, DSC, TGA, XRD). Získané výsledky budou použity pro optimalizaci výrobního procesu s napojením na finální aplikaci. Rychlost uvolňování léčiva bude přizpůsobena dezintegrací polymerních nanovláken nebo částic, tj. aplikací síťování polymerních řetězců. Na konci projektu otestujeme vlastnosti nejlepších kandidátů na potlačení bakteriálního růstu.
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Ústav chemického inženýrství, VŠCHT Praha

Příprava kompozitních materiálů pro environmentální aplikace

Garantující pracoviště: Děkanát FCHI
Školitel: prof. Ing. Miroslav Šoóš, Ph.D.

Anotace


Cílem projektu je optimalizace procesu fixace nebezpečných popílků do geopolymerní matrice. Prvním krokem projektu je charakterizace vlastností popílku ze spaloven uhlí a popílku ze spaloven mebezpečného odpadu z hlediska chemického složení, velikosti částic, typu a množství funkčních skupin na povrchu částic. Pro minimalizaci heterogenity připraveného kompozitního materiálu a tím zlepšení mechanické pevnosti formovaných monolitů bude student testovat vliv různých konfigurací míchadel spolu s modulací koloidních interakcí mezi popílkem a přídavným geopolymerním pojivem. To umožní testovat vliv vlastností popílku spolu s parametry procesu na homogenitu monolitů, pórovitost, distribuci velikosti pórů a mechanické vlastnosti. Připravené monolity budou dále testovány naším projektovým partnerem. Jakmile bude složení a parametry procesu optimalizovány, bude student zodpovědný za rozšíření procesu do pilotní velikosti s následným experimentálním testováním.
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Děkanát FCHI, VŠCHT Praha

Příprava mikrofluidní platformy pro diagnostiku

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství
Školitel: Ing. Viola Tokárová, Ph.D.

Anotace


kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Ústav chemického inženýrství, VŠCHT Praha

Rozpustnost a stabilita organických redoxních látek pro elektrochemická úložiště energie

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství
Školitel: prof. Dr. Ing. Juraj Kosek

Anotace


Prudký rozvoj obnovitelných zdrojů energie i elektromobilů klade vysoké nároky na ukládání elektrické energie jak ve stacionárních distribuovaných úložištích energie, tak v bateriích nebo palivových článcích s vysokou měrnou energií a dostatečným výkonem. Doktorand se v rámci tohoto tématu soustředí na experimentální i teoretický výzkum průtočných elektrochemických systémů pro akumulaci elektrické energie. Hlavním předmětem zájmu bude studium možnosti využití organických redoxních látek v elektrolytech průtočných baterií. Ve spolupráci s organickými chemiky budou hledány molekuly s vhodnými vlastnostmi pro použití ve stacionárních a mobilních průtočných konvertorech energie s cílem zlepšit technické a ekonomické parametry úložišť. Důraz bude kladen zejména na pochopení vztahů mezi chemickou strukturou organických molekul a relevantními vlastnostmi jako je rozpustnost ve vodných a nevodných elektrolytech, kinetika elektrodových reakcí a transport molekul skrz separátor/membránu. V rámci doktorské práce budou vyvíjeny či modifikovány charakterizační techniky potřebné pro získání relevantních informací o studovaných systémech s důrazem na nízkou spotřebu organické redoxní látky. Současně bude studována chemická a elektrochemická stabilita těchto látek v podmínkách předpokládané aplikace, vliv nečistot ze syntézy a rafinace, případně další aspekty, jež mohou významně ovlivnit komerční uplatnitelnost vyvíjených elektrolytů. Získané poznatky a charakteristiky jednotlivých prvků povedou k výraznému zlevnění a intenzifikaci procesu. Výstupem doktorské práce bude nejen série publikací, ale také praktické poznatky vedoucí k zavedení vyvinuté technologie do podoby poloprovozního řešení. Na projektu bude doktorand spolupracovat nejen v týmu doktorandů a post-doků na našem pracovišti, ale také s partnery z několika firem a univerzit. Info: tel. 220 44 3296, č.dv. B-145, e-mail jkk@vscht.cz, web http://kosekgroup.cz
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Ústav chemického inženýrství, VŠCHT Praha

Řízení vlastností krystalů léčiv během krystalizace a jejich dopad na následné jednotkové operace

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství
Školitel: prof. Ing. Miroslav Šoóš, Ph.D.

Anotace


Léčiva jsou obvykle malé molekuly, které se připravují chemickou syntézou následovanou procesem krystalizace. Vlastnosti připravených krystalů (tj. fyzikálně-chemické, ale také formulační vlastnosti) jsou silně závislé na použité pevné formě léčiva, jejich velikosti a morfologii krystalů. Cílem tohoto projektu je proto studium dopadu parametrů procesu krystalizace a kroku po zpracování na připravené krystaly léčiva s ohledem na velikost, morfologii a polymorfismus. Modulace teplotou při vsádkové krystalizaci bude kombinována s procesem mokrého mletí s cílem řídit tvar, velikost a tokové vlastnosti připravených krystalů léčiva. Krok krystalizace bude kombinován s filtrací a sušením, aby se vyhodnotil dopad velikosti a tvaru krystalů na účinnost těchto jednotkových operací. Souběžně budeme také studovat dopad promývání na množství zbytkového rozpouštědla a polymorfní stabilitu konečného produktu. Zatímco farmaceutický průmysl obvykle používá vsádkové procesy, v rámci tohoto projektu budeme zkoumat možnost připravit stejné krystaly léčiva za pomoci kontinuálního procesu. K zajištění konstantní kvality produktu bude použita procesní analytická technologie schopná měřit velikost, tvar a morfologii krystalů společně s analýzou složení pomocí Ramanovy spektroskopie. On-line měření bude srovnáváno s off-line měřením pomocí SEM, IR spektroskopie, XRD a NMR. Student se bude také podílet na zvětšení měřítka výrobního procesu.
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Ústav chemického inženýrství, VŠCHT Praha

Sttřižné síly v míchaných disperzích - experimentální a numerická studie pro spolehlivější návrhy fermentorů . Cotutelle with TU Berlin

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství
Technische Universität Berlin
Školitel: prof. Dr. Ing. Tomáš Moucha

Anotace


Ve fermentačních technologiích jsou často používány mechanicky míchané aerované nádoby. V případě aerobních procesů je za hlavní návrhový parametr považována měrná spotřeba kyslíku (Oxygen Uptake Rate - OUR). To znamená, že je uvažován proces řízený mezifázovým transportem kyslíku (mezi plynem a kapalinou) a klíčovým návrhovým parametrem je objemový koeficient přestupu hmoty - kLa. Praxe však ukazuje, že s míchadly nižšího příkonového čísla (což znamená nižší intenzitu turbulence a nižší kLa) je často dosahováno vyšší účinnosti fermentace, než s míchadly vyššího příkonového čísla (což znamená vyšší intenzitu turbulence a vyšší kLa). Vysvětlení přináší fakt, že mikroorganismy mohou být poničeny vyšší mírou turbulence, jak je vysvětleno dále. Intenzita turbulence je úměrná střižným silám působícím v mechanicky míchané fermentační vsádce. Vysoké střižné síly mohou "přetrhnout" mikroorganismy, které tím přestanou vyrábět svůj primární produkt. Cílem dizertační práce je proměřit veličiny úměrné střižným silám za různých experimentálních podmínek a tyto výsledky spárovat s hodnotami kLa v databázi, která je již k dispozici v Laboratoři sdílení hmoty na VŠCHT Praha. Takové propojení dat umožní vyvinout metodiku vysoce racionálního návrhu průmyslových fermentorů.
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Technische Universität Berlin

Studium interakcí bublin a kapek s vírovou strukturou

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství
Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i.
Školitel: Ing. Mária Zedníková, Ph.D.

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.
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i.

Transformace aerosolových částic vlivem změn v plynném prostředí

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství
Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i.
Školitel: 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 fyzikální 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. Požadavky na uchazeče: • VŠ vzdělání (Ing., Mgr.) v chemickém inženýrství, fyzikální chemii, organické technologii, chemické fyzice, meteorologii ...; • ochota experimentovat a učit se nové věci; • schopnost týmové práce.
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i.

Triboelektrické cesty přispívající k separaci a recyklaci plastového odpadu

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství
Školitel: prof. Dr. Ing. Juraj Kosek

Anotace


Recyklace je jednou z vhodných a ekologických cest pro zpracování velkých objemů plastového odpadu. Většina plastového odpadu je v současné době spálena nebo končí na skládkách a není recyklována, ačkoliv je veřejnost přesvědčena o opaku. Jedním z klíčových problémů recyklace je před-separace plastového odpadu, protože jen dobře separovaný odpad může být efektivně recyklován do produktů s vysokou přidanou hodnotou. Dokonce i spalovny preferují před-separovaný plastový odpad, především odseparování plastů obsahujících halogeny. Současné metody ruční separace, separace IČ senzory nebo metody založené na rozdílu hustot nejsou dostatečně účinné. Novou slibnou technikou je triboelektrická separace založená na dosažení různého elektrostatického náboje tribonabíjením (nabíjení třením materiálů) a následnou separací nabitých částic v elektrickém poli. Cílem tohoto doktorského projektu je získání systematických souborů dat o nabíjení a vybíjení plastových částic, které umožní vybudování obecných modelů a optimalizaci triboelektrické před-separace plastů. Řízení velikosti povrchového náboje na materiálech bude ústředním úkolem. Současně se doktorand bude zajímat řadou otevřených problémů: (i) vztahem mezi nabíjením a mechanickými/chemickými vlastnostmi materiálů, (ii) disipací a neutralizací elektrického náboje, (iii) nabíjením prášků za podmínek simulujících jejich reálnou průmyslovou produkci, (iv) vlivem nabíjení na zanášení stěn zařízení, a (v) nabíjením pro separaci a recyklaci plastových materiálů. Jedná se o průkopnický projekt, který je vysoce aktuální a vhodný pro doktorandy se zájmem o fyzikálně-chemické základy výše popsaných dějů. Doktorand bude spolupracovat s vysoce kvalifikovanými doktorandy a postdoky v naší výzkumné skupině a bude také spolupracovat s evropskými partnery. Naše laboratoř je dobře připravena a vybavena pro studium triboelektrických a separačních procesů (Faradayovy nádoby, nabíjení v koroně, vysoko-napěťový separátor) a pro charakterizaci textury prášku a materiálových vlastností (mikro-tomografie, mikroskopie atomárních sil – AFM). Info: telefon +420 220 44 3296, kancelář B-145, e-mail jkk@vscht.cz, web http://kosekgroup.cz
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Ústav chemického inženýrství, VŠCHT Praha

Vliv fyzikálních vlastností vsádek na přenos hmoty v probublávané koloně

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství
Školitel: Ing. Mária Zedníková, Ph.D.

Anotace


Výroba nových produktů v oblasti biotechnologie a farmacie je často spojena s kontinuální změnou fyzikálních vlastností kapalin v průběhu fermentačního procesu. Fyzikální vlastnosti vsádky ovlivňují zejména přenos hmoty mezi plynem a kapalinou, a proto hrají klíčovou roli jak pří návrhu bioreaktoru, tak pro jeho optimální provoz. Probublávané kolony jsou považovány za vhodné typy bioreaktorů z důvodu pneumatického míchání disperze, které je příznivé pro kultivaci mikroorganismů, zejména těch, které jsou citlivé na intenzitu promíchávání a smykové napětí. Cílem doktorské práce je studium přenosu hmoty mezi plynem a kapalinou v probublávané koloně v závislosti na fyzikálních vlastnostech modelových kapalných medií (viskozita, přítomnost různých solí a povrchově aktivních látek, přítomnost pevné fáze). Oddělení je dobře vybaveno pro řešení doktorského práce. Disponuje probublávanou kolonou, která je uzpůsobená pro měření objemového koeficientu přestupu hmoty pomocí spolehlivé metody. Vybaveno je také přístroji charakterizujícími fyzikálních vlastností kapalin. Požadavky na uchazeče: VŠ vzdělání (magisterský studijní program) v oboru biotechnologie, chemického inženýrství a podobných oborech; schopnost týmové, systematické a tvořivé práce; zájem o experimentální práci.
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Ústav chemického inženýrství, VŠCHT Praha

Vliv vlastností mezifázového rozhraní na dynamiku bublin

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství
Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i.
Školitel: MSc. Sandra Kordac Orvalho, Ph.D.

Anotace


Vícefázové systémy s přítomností plynné fáze v kapalném prostředí jsou všudypřítomné v přírodě i živých systémech. Kontakt kapaliny s plynem je důležitý také v mnoha průmyslových procesech, jako je flotace nebo aerované reaktory. Surfaktanty, PAL, se svou schopností snižovat mezifázové napětí mezi kapalinou a plynem, mění chování mnoha vícefázových procesů. Pro mnoho systémů však charakterizace rozhraní pouze povrchovým napětím nestačí a nezbytné začínají být méně konvenční měření povrchové reologie a adsorpční/desorpční charakteristiky PAL. Cílem této práce je experimentálně určit vliv povrchově aktivních látek na dynamiku bublin a s tím související procesy (pohyb bublin, absorpce, koalescence atd.) a charakterizovat vybrané PAL měřením relevantních fyzikálně-chemických a transportních vlastností. Práce zahrnuje měření mezifázové reologie, pozorování dynamiky bublin pomocí rychloběžné kamery, stavbu jednoúčelových drobných zařízení pro provádění experimentů a interpretaci získaných výsledků. Požadované vzdělání a schopnosti • VŠ studium chemického, strojního inženýrství nebo fyzikální chemie; • Systematický a tvůrčí přístup k práci, schopnost týmové spolupráce.
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i.

Výpočetně providitelný model flokulace v míchaných nádobách

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství
Ústav chemického inženýrství
Školitel: Ing. Jan Haidl, Ph.D.

Anotace


Flokulace je zásadní proces při úpravě pitné či odpadní vody. Používá se k aglomeraci koloidních částic, rozptýlených ve vodě, pro usnadnění jejich následné separace prostřednictvím filtrace, usazování, nebo flotace. Každá z vyjmenovaných separačních technik při tom klade jiné požadavky na vlastnosti vznikajících vloček. Ty jsou ovlivněny jednak prostřednicvím použité chemie (koagulačním činidlem, pH, koncentrací), jednak samotným procesem míchání (typem míchadla, intenzitou míchání a dobou zdržení). Míchání při flokulaci působí dvěma protichůdnými mechanismy. Na jednu stranu zajišťuje transport koloidních částic z jádra kapaliny k povrchu vznikajících vloček a tím podporuje a urychluje jejich růst, na druhou stranu je míchání spojeno se vznikem střižných napětí, která vločky deformují, nebo přímo trhají. Kombinací optimálních koncentrací činidel a podmínek míchání je tak možné připravit vločky vhodné pro specifický typ následné separace. V odborné literatuře lze nalézt řadu prací věnovaných závislosti vlastností a separovatelnosti vloček jak na chemických podmínkách, tak i na použitém smykovém napětí. Tyto studie jsou obvykle prováděny v laboratorních vsádkových aparaturách s přísně kontrolovanými podmínkami (teplota, pH, homogenní smykové napětí). Stejně tak lze nalézt řadu experimentálních i teoretických prací věnovaných sledování a modelování rychlostních polí i rozložení smykových napětí v míchaných nádobách různé geometrie. Cílem této práce je zkombinovat výsledky obou uvedených typů studií, vytvořit metodiku modelování flokulace v procesu úpravy vody a tuto metodiku validovat proti experimentálním datům. Práce je rozdělena do dvou navazujících částí. V první části bude vytvořen a validován numerický model stávající laboratorní aparatury. Ta umožňuje kontrolovat podmínky vzniku vloček a zároveň nebrání výpočetně náročným metodám modelování proudění při míchání. Následně bude metodika modifikována pro modelování flokulace v podmínkách reálné úpravny vody za použití levnějších výpočetních modelů. Upravená metodika bude validována jak v laboratorních tak v produkčních podmínkách.
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Ústav chemického inženýrství

Vývoj a aplikace digitálního dvojče pro modelování produkce biofarmaceutik

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství
Školitel: prof. Ing. Miroslav Šoóš, Ph.D.

Anotace


Výroba biofarmaceutik se obvykle provádí v míchaných a probublávaných bioreaktorech, které kombinují tok tekutin a metabolismus mikroorganismů za vzniku konečného produktu v požadovaném množství a kvalitě. Často však souhra mezi špatným mícháním, nízkými koncentracemi rozpuštěného kyslíku, vysokým množstvím CO2 a vysokým smykovým napětím negativně ovlivňuje chování buněk, což má za následek nižší množství produktu a sníženou kvalitu produktu. V tomto projektu použijeme nedávno vyvinutý CFD model míchaného a probublávaného bioreaktoru, který je schopen předpovědět smykové napětí a dobu míchání, a rozšířit jej o výpočet koncentrace rozpuštěného O2 a CO2, metabolizmus substrátu a uvolňování metabolických produktů. Informace o toku tekutin budou kombinovány s hybridním modelem popisujícím podrobný metabolismus mikroorganizmů kultivovaných v bioreaktoru. Parametry modelu budou získány z experimentálních dat měřeným ve fermentorech různých velikostí. Po ověření bude vyvinutý model použit k testování a návrhu úprav stávajících fermentorů za účelem optimalizace fermentačního procesu.
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Ústav chemického inženýrství, VŠCHT Praha

Vývoj CFD-DEM metod pro simuace pohybu a interakcí pevných částic v heterogenních reaktorech

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství
Školitel: prof. Ing. Petr Kočí, Ph.D.

Anotace


Práce se zabývá vývojem matematických modelů a výpočetních metod CFD-DEM pro simulace pohybu a interakcí pevných částic v tekutinách a suspenzích, se zaměřením na aplikace v heterogenních reaktorech. Modely jsou vyvíjeny převážně v prostředí OpenFOAM a kombinují výpočetní dynamiku tekutin jako kontinua (CFD) s diskrétními metodami pro pevné částice (DEM). Zvláštní pozornost je věnována pevným tělesům s obecným (nekulovým, nepravidelným) tvarem, popisu jejich povrchu a příslušnému začlenění do výpočetní sítě pomocí metody vnořené hranice.
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Ústav chemického inženýrství, VŠCHT Praha

Vývoj filtrační účinnosti, tlakové ztráty a konverze během provozu strukturovaných katalytických filtrů

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství
Školitel: prof. Ing. Petr Kočí, Ph.D.

Anotace


Tato experimentální práce se věnuje výzkumu strukturovaných katalytických filtrů pro ošetření výfukovýh plynů. Jedná se zejmína o charakterizaci mikrostruktury katalytických filtrů, vývoj a úpravy laboratorní aparatury a měření filtrační účinnosti pro pevné nanočástice, tlakové ztráty a konverze plynných složek. Cílem je popsat změny v mikrostruktuře filtru během dlouhodobějšího provozu a porozumět jejich vlivu na funkční vlastnosti zařízení.
kontaktujte vedoucího práce Místo výkonu práce: Ústav chemického inženýrství, VŠCHT Praha

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

Datová schránka: sp4j9ch

Copyright VŠCHT Praha
Za informace odpovídá Oddělení komunikace, technický správce Výpočetní centrum

VŠCHT Praha
na sociálních sítích
zobrazit plnou verzi