Prosím čekejte...
Nepřihlášený uživatel
iduzel: 52789
idvazba: 60795
šablona: api_html
čas: 5.12.2021 19:10:05
verze: 5002
uzivatel:
remoteAPIs: https://cis-web.vscht.cz/zaverecne-prace/program/
branch: trunk
Obnovit | RAW
Chemické a procesní inženýrství

Chemické a procesní inženýrství

Doktorský program, Fakulta chemicko-inženýrská
CHYBI CHARAKTERISTIKA PROGRAMU

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 Prezenční + kombinovaná
Garant studia prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D.
Kód programu D401
Místo studia Praha
Kapacita 25 studentů
Počet vypsaných prací 58

Vypsané disertační práce

Absorpce CO2. Optimalizace průmyslového provozu.

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Dále nabízena v programu: Chemical and Process Engineering

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.

Aplikace molekulárních simulací při vyhledávání a charakterizaci nových pevných forem léčiv

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Dále nabízena v programu: Chemical and Process Engineering

Anotace

Experimentální vyhledávání nových pevných forem léčiv, jako jsou polymorfy, soli, kokrystaly nebo solváty, je velmi zdlouhavý proces vyžadující testování různých podmínek. Jakmile je objevena nová pevná forma, je analyzována kombinací několika technik včetně XRD, NMR, Ramanovy spektroskopie, SEM, DSC, měřením rozpustnosti a její stability. V tomto projektu plánujeme využít molekulární simulace k podpoře experimentálního screeningového postupu. To zvýší naše základní porozumění řídících interakcí mezi molekulami léčiva a pomocné látky pro vznik nové pevné formy. Molekulární modelování bude využito zejména při výpočtu energií interakce připravených pevných forem léčiva a k jejich relativnímu porovnání z pohledu termodynamické stability a teploty tání. Bude-li to možné, budou simulace molekulární dynamiky srovnávány s experimentálně měřenými vlastnostmi pevných forem léčiva, tj. s daty naměřenými pomocí NMR nebo FTIR. V poslední části plánujeme aplikovat molekulární modelování při popisu rozpustnosti nově objevených pevných forem za přítomnosti různých pomocných látek (jako jsou povrchově aktivní látky, polymery, malé partnerské molekuly) ve vodném prostředí.

CFD modelování a experimentální charakterizace procesu sprejového sušení

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Nízká rozpustnost léčiv představuje významnou nevýhodu ve vývoji nových léčivých přípravků. Možnost zlepšit toto omezení je formulace léčiva do amorfních forem, např. pomocí vysokoteplotní extruze, procesu srážení nebo procesu rozprašovacího sušení. Tento projekt se zaměří na přípravu amorfních pevných forem léčiv pomocí procesu rozprašovacího sušení. Doktorand bude odpovědný za modelování procesu pomocí výpočetní dynamiky tekutin (CFD) a experimentální charakterizaci parametrů procesu. Vyvinutý model bude založen na Euler-Lagrangeově přístupu, kde bude plyn modelován jako kontinuální fáze, zatímco formované kapičky budou modelovány jako jednotlivé entity. Atomizace proudu kapaliny a tvorba kapiček bude popsána kombinací přístupu VOF-DPM umožňujícího modelovat počáteční tvorbu kapiček s následnou transformací na pevné částice. Cílem experimentální práce bude charakterizovat atomizační podmínky ale také charakterizovat vlastnosti formovaných částic za použití on-line senzorů pro měření jejich velikosti a tvaru. Bude testován také vliv procesních parametrů, jako jsou rychlosti toku plynu a kapaliny, viskozita kapalné fáze nebo teplota a relativní vlhkost během rozprašovacího sušení. V poslední fázi projektu budou získané znalosti použity při přechodu z laboratorního do pilotního měřítka.

CFD simulace potlačení požáru v uzavřených prostorech

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: doc. Dr. Ing. Milan Jahoda

Anotace

Stabilní hasicí zařízení patří mezi standardní protipožární zabezpečení. V běžném uspořádání požárního úseku je umístění trysek dáno normativně. V případě nestandardního uspořádání, nebo při ochraně zařízení s vysoce hořlavými látkami, je nutné řešit návrh umístění a funkci trysek pomocí pokročilých metod požárně inženýrských analýz. Mezi metody patří výpočetní dynamika tekutin, CFD. Disertační práce je zaměřena na modelování účinku mlhového stabilního zařízení na potlačení požáru v uzavřených objektech. Cílem práce je najít klíčové parametry modelu a jejich hodnoty pro výpočet umístění trysek k optimální protipožární ochraně.

CFD simulace toku vzduchu a křížové kontaminace ve výrobních prostorách

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

Anotace

Jedním ze závažných problémů, které musí současný farmaceutický průmysl řešit je riziko křížové kontaminace. Jedná se o stav, kdy se do vyráběného produktu v jisté fázi výroby dostanou cizorodé látky. Mezi nejrizikovější cizorodé látky patří účinné látky, které jsou ve výrobních prostorách přítomny při paralelní výrobě jiného produktu. Tomuto se dá předejít vhodným designem prostor s patřičnou výměnou vzduchu. CFD výpočetní nástroje založené na metodě konečných prvků (FEM) dovolují řešení komplexních fyzikálních problému jako je například tok vzduchu v uzavřených prostorách a studium depozice částic v čase. Předmětem práce bude využít CFD nástrojů k výpočtu rychlostních polí a studium depozice modelových částic reprezentujících prach vznikající při běžných operacích farmaceutického průmyslu, např. tabletování či granulace.

Cahn-Hilliardovy modely utváření morfologie materiálů

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: prof. Dr. Ing. Juraj Kosek

Anotace

Vývoj nových materiálů pro aplikace v katalýze, ve stavebnictví, v automobilovém průmyslu a v lokálních zdrojích energie je aktuálním směrem výzkumu jak v zahraničí tak v České republice. Tento vývoj je zpravidla empirický. Cílem tohoto projektu je třídění poznatků o utváření struktury materiálů, formulace relevantních fyzikálně-chemických a matematických modelů a jejich řešení s cílem získání obecných poznatků. Jednou z obecných metodik simulace utváření morfologie jsou Cahn-Hilliardovy modely aplikovatelné především pro popis utváření morfologie spinodální dekompozicí. Pro skutečně praktické a obecnější využití těchto modelů při vývoji/inovaci materiálů je nutno tyto modely validovat a rozšířit mnoha směry: (i) propojení s CFD simulacemi a stavovým chováním kapalné fáze, (ii) pokročilý popis termodynamiky, (iii) uvažování molekulární architektury (vzniklého) polymeru, (iv) modely transportních koeficientů závislých na lokální koncentraci, teplotě a viskozitě, (v) pokročilý popis fázových rozhraní, (vi) uvažování obecného transportu zahrnující Maxwell-Stefanovu difúzi, a (vii) zobecnění pro konzistentní popis problémů s nukleací. Pokročilé Cahn-Hilliardovy modely budou aplikovány na řadu problémů: (i) optimalizace morfologie nano-/mikro-celulárních polymerů s cílem zlepšení aplikačních vlastností, (ii) nukleace a koalescence bublin při přípravě polymerních pěn, (iii) utváření morfologie částic v emulzní kopolymeraci, (iv) utváření salámové morfologie houževnatého polystyrenu během kontinuální výroby. Doktorand/ka se nejen zdokonalí v modelování a vizualizaci složitých prostorově 2D a 3D problémů, ale také pronikne hluboko do fyzikálně-chemické podstaty procesů. Bude přitom navazovat na programy vyvinuté dříve na našem pracovišti. Práce bude podporována evropským projektem H2020, granty a průmyslovými spolupracemi. Součástí doktorského studia bude také studijní pobyt v zahraničí. Info: tel. 220 44 3296, č.dv. B-145, e-mailjkk@vscht.cz, webhttp://kosekgroup.cz

Charakterizace a modelování dispergovaných systémů s variabilní viskozitou

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Cílem tohoto projektu je charakterizovat a modelovat systémy, kde viskozita dispergované fáze během procesu stoupá. Typickými příklady jsou emulgace, suspenzní polymerace nebo sférická aglomerace. Student začne se zjednodušeným systémem složeným ze dvou kapalných fází s různými viskozitami, které budou analyzovány on-line senzory poskytujícími informace o velikostech kapiček. Experimentální aktivita bude zahrnovat jak vsádkový, tak kontinuální postup přípravy. Shromážděná data budou následně použita k vývoji matematického modelu založeného na výpočetní dynamice tekutin (CFD) spolu s populační bilancí použité k popisu koalescence a rozpadu kapiček pro různé úrovně viskozity dispergované fáze. Rozšířením této aktivity bude proces sférické aglomerace, kde dispergovaná fáze bude obsahovat částice (nanočástice nebo krystaly), které mohou aglomerovat a tím zvýšit viskozitu dispergované fáze. Vyvinutý model bude ověřen na základě experimentálních dat shromážděných v různých provozních podmínkách.

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.).

Ejektor kapalina-plyn jako kompaktní a úsporný reaktor.

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Dále nabízena v programu: Chemical and Process Engineering
Vedoucí práce: 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.

Experimentální studie utváření morfologie polymerů a polymerních filmů

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: prof. Dr. Ing. Juraj Kosek

Anotace

Doktorský projekt se bude zabývat utvářením morfologie ve vybraných polymerních systémech, konkrétně: (i) semi-krystalickou morfologií polyolefinů včetně houževnatého polypropylénu, a (ii) filmy vznikajícími z polymerních latexů. Morfologie polymerů určuje jejich aplikační (tj. mechanické, optické a transportní) vlastnosti. Cílem tohoto projektu bude experimentálně-podložená analýza detailního mechanismu utváření morfologie s využitím řady vizualizačních či jiných technik (AFM, SEM/TEM, micro-CT, konfokální Raman, SAXS, DSC, TD-NMR, ….). Mezi obtížné úkoly patří vizualizace morfologie semi-krystalických polyolefinů (lamely ~ 10 nm) organizovaných do super-struktur (~ 100 až 1000 nm). Obtížnost tohoto úkolu je dána často protichůdnou interpretací různých vizualizačních technik a dosud neuspokojivou metodikou charakterizace pomocí morfologických deskriptorů. Novou problematikou bude utváření morfologie filmů vzniklých z polymerních latexů procesy: (i) vypařování, koncentrace a organizace koloidních částic, (ii) deformace částic, (iii) difúze polymerních řetězců. Cílem zde bude charakterizace morfologie v různých stavech mezi původním latexem a výsledným kompaktním filmem. Morfologie polymerů je důsledkem různých procesů hnaných fázově-separační termodynamikou včetně krystalizace, kinetikou krystalizace, difúzními a osmotickými procesy, interakcemi zahrnujícími povrchové napětí včetně kapilárních efektů, elektrostatickými a van der Waalsovými interakcemi. Důsledky těchto a dalších morfologii-utvářejících procesů může odhalit jen důkladně teoreticky i prakticky připravený doktorand. Výsledkem tohoto experimentálně a teoreticky náročného doktorského projektu bude kromě publikací prvotřídní expert orientující se perfektně v mnoha oblastech polymeračního a materiálového inženýrství. Zkušenosti získané v rámci tohoto projektu tak budou široce uplatnitelné také pro jiné polymery, kovové a dřevěné materiály, biologické systémy, keramiku, potravinářské a kosmetické produkty a další. Info: tel. 220 44 3296, č.dv. B-145, e-mail jkk@vscht.cz, web http://kosekgroup.cz

Fluidní separační procesy v úkolech moderní doby

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Fluidní separační procesy jsou rozšířené a ověřené velkokapacitní dělicí procesy (jedná se např. o absorpci, extrakci, destilaci). V současné době probíhá, nebo lze tušit rozvoj mnoha nových technologií (elektromobily, nová svítidla, geotermální zdroje energie, atd), jejichž masové rozšíření povede k nutnosti zavádět recyklace a zpracování odpadů velkokapacitními separacemi nových druhů. Práce má vést k propracování vybrané separační technologie ve spolupráci s průmyslovým partnerem.

Formulace a biodostupnost mnohosložkových směsí přírodního původu

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

Hydrogely a jejich nanokompozity

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Dále nabízena v programu: Chemical and Process Engineering
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.

Kontinuální příprava multikomponentních pevných forem léčiv

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Dále nabízena v programu: Chemical and Process Engineering

Anotace

Vyhledávání nových pevných forem se obvykle provádí v systémech s malým objemem včetně laboratorních třepaček nebo odparkách, kulových mlýnech atd., které pracují výhradně ve vsádkovém módu. Jakmile je objevena nová pevná forma, je škálování procesu často velmi složitý úkol. V tomto projektu plánujeme otestovat schopnost využívat extruder k přípravě vícesložkových pevných forem léčivých látek, jako jsou soli, kokrystaly nebo amorfní formy. Experimenty v malém objemu budou prováděny v kulovém mlýnu, kde budou připraveny nové pevné formy vybrané léčivé látky. Po charakterizaci provedeme zvětšení výrobního procesu s využitím extruze, kde se budeme testovat možnost kontinuální přípravy stejná forma léčivé látky. K optimalizaci výrobního procesu bude provedeno podrobné prozkoumání parametrů procesu. Oba produkty budou důkladně charakterizovány, včetně XRD, NMR, Ramanovy spektroskopie, DSC, SEM, charakterizace částic, měření rozpouštění a testování stability.

Matematické modelování mikrofluidních separátorů pro dělení racemických směsí

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.

Matematické modelování transportu kapalina-plyn v pórech katalyzátoru

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Dále nabízena v programu: Chemical and Process Engineering

Anotace

Práce se zabývá vývojem pokročilých matematických modelů pro simulace transportu hmoty ve vícefázových systémech kapalina-plyn uvnitř pórů pevného katalyzátoru, včetně fázové přeměny (vypařování, kondenzace). 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.

Membránová separace primárních produktů fermentace

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Dále nabízena v programu: Chemical and Process Engineering

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

Mikrofluidní systémy pro syntézu a separaci opticky aktivních látek

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 adheze a lámání částic při zpracování práškových materiálů

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Dále nabízena v programu: Chemical and Process Engineering

Anotace

Při zpracovávání práškových materiálů dochází k intenzivním silovým interakcím mezi částicemi, jejichž důsledkem může být adheze částic do větších aglomerátů, nebo naopak jejich destrukce a následné lámání. Adheze částic v důsledku přitažlivých mezičásticových interakcí ve spojení s deformací částic je řízena kombinací povrchových vlastností částic a síly působící na interagující částice. Popis lámání částic je výsledkem interakce mezi vnitřní pevností částice a silovým působením okolí na tuto částici. Cílem práce je popis vlivu adheze a lámání částic na dynamické a transportní vlastnosti práškových materiálů. Daný výzkum bude prováděn zejména pomocí numerických simulací s využitím metody diskrétních prvků. Předpokládá se, že vznik adheze bude popsán teorií Johnsona, Kendalla a Robertsa. Pro lámání částic budou použity modely popisující elastické vazby na základě definice tuhosti a tlumení vazby. Požadavky na uchazeče:
• VŠ vzdělání v chemickém inženýrství, fyzice, matematickém modelovaní, počítačových vědách;
• ochota učit se nové věci a schopnost týmové práce.

Modelování interakcí v koloidních systémech metodou diskrétních elementů

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: 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

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.

Míchání a segregace granulárních materiálů

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Dále nabízena v programu: Chemical and Process Engineering

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.

Nanostrukturované biomimetické povrchy s antibakteriálním účinkem

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Dále nabízena v programu: Chemical and Process Engineering
Vedoucí práce: Ing. Viola Tokárová, Ph.D.

Anotace

Biomimetické materiály vyvinuté díky novým technologiím mají jedinečnou funkci inspirovanou biomateriály a jejich strukturou vyskytující se v přírodě. Jednou z oblastí biomimetiky jsou topografické povrchy s antibakteriálními vlastnostmi. Předmětem práce je mapování topografie přírodních materiálů, jako jsou křídla vybraných zástupců vážek nebo okvětních lístků růží, a replikace struktur na vhodný materiál, který lze aplikovat v biomedicíně (např. Implantáty). Cílem je zaměřit se na nanostrukturovanou topografii a charakterizovat oba povrchy, přírodní i replikované, a otestovat antibakteriální vlastnosti replik proti různým bakteriálním kmenům (např. infekce spojené se zdravotní pooperační péčí).

Návrh a aplikace supra-lipidických struktur

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

Návrh a optimalizace výplní katalytických reaktorů pro dvoufázový tok kapalina-plyn s využitím 3D tisku

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Dále nabízena v programu: Chemical and Process Engineering
Vedoucí práce: Ing. Petr Stavárek, Ph.D.

Anotace

Technologie 3D tisku přináší nové možnosti pro návrh chemických reaktorů a také katalyzátorových nosičů. Především je to možnost optimalizace a detailního přizpůsobení zařízení nebo struktury katalyzátoru pro požadavky daného procesu. Předmětem této práce je proto návrh a 3D tisk optimální struktury nosiče katalyzátoru pro modelovou heterogenní reakci zahrnující proudění kapaliny a plynu. Návrh bude vycházet z experimentální studie hydrodynamiky jednofázového a dvoufázového toku vrstvou strukturované výplně a matematického modelování procesu pomocí CFD (OpenFOAM, ANSYS Fluent). Uchazeč by měl disponovat dobrými znalostmi chemického a reakčního inženýrství, také mít kladný vztah k práci na počítači, který je potřebný k osvojení si systémů sběru dat, jejich vyhodnocení, matematickému modelování a technologie 3D tisku. K plnění zadaných úkolů bude vyžadována samostatnost, kreativnost, schopnost týmové práce, zájem učit se nové věci a v neposlední řadě také znalosti anglického jazyka.

Návrhové parametry bioreaktorů - Experimentální studie transportních charakteristik různých typů zařízení

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

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.

Oleogely jako systémy pro doručování léčiv

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

Omyvatelné tablety pro řízenou rychlost uvolňování léčiva

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

On-line měření a řízení kontinuálních procesů ve farmaceutické výrobě

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

Pevnost a tekutost granulárních materiálů

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Dále nabízena v programu: Chemical and Process Engineering

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.

Pokročilé metody formulace léčiv pro topické podání

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

Porézní katalytické vrstvy ve strukturovaných reaktorech

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Dále nabízena v programu: Chemical and Process Engineering

Anotace

Práce se zaměřuje na přípravu a nanášení porézních katalytických vrstev do strukturovaných reaktorů, jako jsou voštinové monolity, filtry, porézní membrány a otevřené pěny. Cílem je zefektivnit provoz reaktoru s ohledem na využití katalytického materiálu, transport hmoty a tepla. Budou studovány průmyslově významné aplikace jako jsou konverze výfukových plynů, parciální oxidace a parní reforming metanu. Morfologie vzorků bude analyzována na základě snímků z elektronových mikroskopů (SEM, TEM) a rentgenové tomografie (XRT). Vliv mikrostruktury na celkovou účinnost zařízení bude testován v laboratorním reaktoru. Téma je podporováno předním světovým výrobcem katalyzátorů Johnson Matthey.

Párování kLa dat se střižnými silami pro spolehlivější návrhy fermentorů

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

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.

Příprava a charakterizace nanočástic pro transfekci buněk

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Doručování genových vektorů během transfekce buněk se obvykle provádí pomocí pozitivně nabitých polyiontů. Ve spojení s DNA je tato metoda schopna doručovat genetické informace do jádra hostitelské buňky a k následné produkci požadovaného proteinu. I když se tento postup běžně používá, toxicita polykationtů vede k nízké schopnosti reprodukce buněk a časté ztrátě kultivovaných buněk. V tomto projektu plánujeme vyvinout transfekční systém založený na biologicky odbouratelných polymerech s nízkou toxicitou za použití procesu agregace. Student se bude podílet na výběru, syntéze a modifikaci biologicky odbouratelného polymeru s následnou přípravou polymerních nanočástic jako nosičů DNA. Vlastnosti připraveného polymeru budou charakterizovány různými metodami, jako je rozptyl světla nebo GPC. Vytvořené nanočástice budou charakterizovány DLS, SEM / TEM, měřením zeta potenciálu a charakterizací jejich koloidní stability. Rovněž bude testována následná komplexace produkovaných NP s DNA a velikost vytvořených komplexů. V poslední části projektu bude proces komplexace zvětšen na potřebné množství, a vytvořené nanoagregáty bude testovány na živých buňkách.

Příprava nanočástic pro doručování léčiv při léčení ran

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Hlavním zaměřením tohoto projektu je syntéza multifunkčních vezikul obsahujících hydrofilní a hydrofobní léčiva pro použití při hojení ran. Protože tyto částice mohou být použity přímo nebo jako součást krytů ran, bude nezbytná jejich podrobná charakterizace a koloidní stabilita. Student bude studovat vliv složení vezikul (primárním systémem budou povrchově aktivní látky a cholesterol) a způsob přípravy na velikost a vlastnosti vytvořených nano nosičů a účinnost zapouzdření léčiva. Pro takto připravené vezikul, bude měřena kinetika uvolňování léčiva jako funkce molekulové hmotnosti použitých povrchově aktivních látek a iontové síly roztoku. Kvalita připravených vzorků bude charakterizována kombinací analytických technik včetně 3D modulovaného DLS, depolarizovaného DLS, statického rozptylu světla, optické video mikroskopie v kombinaci s analýzou obrazu a kryo-TEM. Součástí projektu bude také příprava multifunkčních vezikul v mikrofluidních systémech a porovnání jejich vlastností s metodou vsádkové přípravy.

Příprava nosičů pro dodávání léčiv pro léčbu revmatoidní artritidy

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Revmatoidní artritida (RA) je chronická autoimunitní porucha postihující hlavně klouby, které jsou napadnuty zánětem a otokem synovie kloubu. Dnes je kromě konvenčních syntetických antirevmatik modifikujících onemocnění (DMARD) schválena řada biologických DMARD. Nedávno byl také schválen první cílený syntetický DMARD, zatímco jiné cílené sloučeniny jsou ve fázi vývoje. Obzvláště zajímavá je skupina léků na bázi komplexů zlata. Přes své slibné vlastnosti mají tato léčiva nízkou rozpustnost ve vodě a tedy nízkou biologickou dostupnost. V rámci tohoto projektu proto plánujeme prozkoumat možnost přípravy rozpustnějších sloučenin komplexů zlata s využitím přístupu krystalického inženýrství a formulovat tyto léky do různých nanonosičů. Ke zkoumání stability komplexů zlata bude použita kombinace různých přípravných a analytických technik. V dalším kroku budeme zkoumat dopad matrice nebo komplexačního partnera na charakteristiky rozpouštění testovaných komplexů.

Příprava porézních nosičů pro imobilizaci enzymů a jejich aplikace v biokatalýze

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Dále nabízena v programu: Chemical and Process Engineering

Anotace

Aplikace enzymů pro přípravu různých biomolekul je stále více populárnější. To je způsobeno nízkou spotřebou energie a vysokou specificitou katalyzovaných reakcí. Významnou nevýhodou této technologie je ztráta aktivity enzymu nebo komplikovanost recyklace enzymu. Možným řešením těchto problémů je imobilizace enzymů na vhodný nosič. V tomto projektu použijeme nedávno vyvinutou technologii reaktivní gelace vhodnou pro syntézu 3D porézního materiálu tvořených nanočásticemi s volitelnou porozitou a distribucí velikosti pórů v kombinaci s kovalentní imobilizací enzymů na povrch připraveného materiálu. Pro porozumění dopadu interakcí enzym-povrch, plánujeme použít nanočástice vyrobené z různých polymerů nebo oxidu křemičitého v kombinaci s různými pomocnými molekulami umístěnými mezi porézním materiálem a enzymem. Tímto způsobem budeme schopni studovat dopad těchto interakcí na aktivitu enzymu a výtěžek biokatalytické reakce. Pro takto vytvořený systém budeme dále zkoumat vliv podmínek procesu (dispergované porézní agregáty vs. náplňové lože), vliv iontové síly, pH, koncentrace substrátu atd., na výtěžek a selektivitu prováděné enzymatické reakce. V poslední části projektu bude systém rozšířen směrem k několika následným enzymaticky katalyzovaným reakcím. Student se bude podílet na přípravě porézního materiálu a jeho charakterizaci, jakož i na povrchové funkcionalizaci pomocí vhodných skupin. Následně bude student zodpovědný za imobilizaci enzymu a testování jeho aktivity a výtěžku. Pro charakterizaci vlastností materiálu a testování chování imobilizovaných enzymů bude použita kombinace několika analytických technik včetně SEM, rozptylu světla, měření BET, Hg porosimetrie, XPS, HPLC, UV-VIS atd.

Rozpustnost a stabilita organických redoxních látek pro elektrochemická úložiště energie

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: 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

Rychlostní model vícesložkové rektifikace. Experimentální ověření.

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská

Anotace

Současné návrhy rektifikačních kolon jsou založeny především na zkušenosti a jsou v podstatě empirické povahy. Vývoj výpočetních technologií přinesl jistá zlepšení zavedením tzv „rate-based“ modelů využívající k popisu numerickou integraci diferenciálních bilancí hybnosti, energie a hmotnosti. Nedostupnost a nespolehlivost koeficientů úměrnosti charakterizujících rychlost procesů zahrnutých v těchto modelech je hlavní brzdou jejich širšího použití. Současné způsoby jejich získávaní přenosem z absorpce na destilaci a z analogie mezi přestupem tepla a hmoty jsou riskantní a při návrhu vyžadují použití velkých bezpečnostních koeficientů. Rovněž Maxwell-Stefanův přístup k výpočtu mezifázových toků hmoty z koeficientů přestupu získaných pro příslušné binární systémy, který je používán k výpočtu koeficientů v multi-komponentních směsích, nebyl dosud experimentálně ověřen. Neexistovala totiž metoda přímého stanovení transportních koeficientů při destilaci. Na našem pracovišti byla vyvinuta a úspěšně testována metodika přímého stanovení transportních koeficientů při destilaci a výrazně tak posílila možnost kritického zhodnocení současných postupů jejich získávání. Cílem disertační práce je ověřit Maxwell-Stefanův přístup k výpočtu koeficientů přestupu hmoty v multi-komponentních směsích z binárních koeficientů. K ověření budou použity koeficienty přestupu hmoty změřené ve třech binárních směsích tvořících ternární směs metanol/etanol/1-propanol a koncentrační profily podél výplně změřené pro tuto ternární směs. Konečným cílem tohoto výzkumu je zpřesnění návrhu kolon na základě simulačních rate-based modelů využitím transportních koeficientů přestupu hmoty změřených přímo v rektifikační koloně.

Studium a příprava nanočástic v kontrolovaných podmínkách mikrofluidního uspořádání

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Dále nabízena v programu: Chemical and Process Engineering
Vedoucí práce: Ing. Viola Tokárová, Ph.D.

Anotace

Vlastnosti nanočástic (optické, elektromagnetické či mechanické) závisí na jejich velikosti, morfologii a struktuře, a proto je nutné produkovat částice vykazující co nejmenší různorodost k dosažení požadovaných uniformních vlastností. Vsádková příprava nanočástic je jednou z nejrozšířenějších metod díky své přímosti a jednoduchosti instrumentace, ale naráží na své limity dané neideálním mícháním reaktantů zejména pro extrémně rychlé srážecí reakce (tvorba koloidního stříbra, zlata, křemičitých částic). U tvorby takových nanočástic hraje míchání reaktantů významnou roli, jelikož se nukleace částic často odehrává v řádu několika milisekund po smíchání prekurzorů reakce. Průtočné mikro-fluidní systémy jsou vhodnou technologií, která díky svým malým rozměrům, velkému poměru povrchu ku objemu a intenzifikaci míchání dokáže snížit polydisperzitu produkovaných částic a kontinuálně produkovat částice, které vykazují vlastnosti těžko dosažitelné konvenčními vsádkovými metodami přípravy. Cílem této práce bude optimalizovat architekturu mikrofluidních kanálků a její vliv na promíchávání reaktantů s ohledem na syntézu nanočástic o požadované velikosti.

Studium interakcí bublin a kapek s vírovou strukturou

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Dále nabízena v programu: Chemical and Process Engineering

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.

Syntéza a charakterizace částic s imuno-adhesivními vlastnostmi

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

Testování s vysokou propustností a kontinuální výroba SMEDD systémů

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

Transformace aerosolových částic vlivem změn v plynném prostředí

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Dále nabízena v programu: Chemical and Process Engineering
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 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.

Triboelektrické cesty přispívající k separaci a recyklaci plastového odpadu

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: 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

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.

Tvorba mikročástic z přírodních extraktů pomocí superkritického CO2

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Dále nabízena v programu: Chemical and Process Engineering
Vedoucí práce: Ing. Marie Sajfrtová, Ph.D.

Anotace

Extrakty z přírodních materiálů jsou získávány především v kapalném nebo pastovitém stavu. Pro lepší tržní využití se suší do práškovité formy, čímž se sníží cena skladování a zvýší se koncentrace a stabilita aktivních složek. Při sušení (sprejové sušení, lyofilizace atd.) však může docházet k degradaci účinných složek, ke kontaminaci organickými rozpouštědly a k produkci příliš velkých částic. Těmto nevýhodám je možné předejít použitím šetrné relativně nové metody tvorby částic, tzv. superkritickým antisolvent procesem (SAS), při kterém je roztok účinné složky v kapalném rozpouštědle vstřikován do proudu superkritického CO2, který působí jako antisolvent. To vede k přesycení rozpuštěné látky a následně k nukleaci a růstu částic. Produktem je jemný suchý prášek. Cílem práce je pro zvolený rostlinný extrakt vyhodnotit vliv provozních parametrů SAS (tlak, teplotu, koncentraci rozpuštěné látky atd.) na vlastnosti vytvořených částic. Požadavky na uchazeče:
• VŠ vzdělání v oboru chemie a technologie potravin, přírodní látky, chemické inženýrství nebo organická technologie.
• systematický a kreativní přístup k práci, chuť učit se novým věcem, spolehlivost.

Utváření mikro a nanostrukturovaných tepelně izolačních materiálů

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: prof. Dr. Ing. Juraj Kosek

Anotace

Cílem tohoto projektu je optimalizace izolačních vlastností stávajících materiálů a vývoj nové generace izolačních materiálů na základě experimentálních a teoretických poznatků o utváření mikro- a nanostrukturovaných materiálů. Tyto materiály by výrazně snížily spotřebu energie na vytápění a také klimatizaci budov. Připravovat mikro- a nanostrukturované materiály lze několika způsoby. Doktorand(ka) se bude věnovat zejména těmto metodám přípravy: (i) laserově a (ii) tlakově vyvolanému vypěňování a (iii) tepelně vyvolané fázové separaci. Laserově indukované vypěňování je zcela nová metoda, která umožňuje pozorovat prvopočátky utváření mikro- a nanostrukturovaných materiálů. Znalosti o prvopočátcích utváření takovýchto materiálů jsou nedostatečné, proto se stále ještě ve velkém nevyrábí mikro- a nanostrukturované materiály, jejichž tepelně izolační vlastnosti několikanásobně převyšují vlastnosti stávajících materiálů. Tlakově vyvolané vypěňování umožňuje optimalizaci stávajících materiálů a používá se k tomu na místo běžně užívaných organických nadouvadel superkritický CO2, který je k životnímu prostředí šetrnější. Metoda tepelně indukované fázové separace umožňuje připravovat různé mikro- a nanostrukturované materiály. Tím se otevírají nejen nové aplikační možnosti daných materiálů, ale také vývoj nové generace izolačních materiálů. Doktorand(ka) bude mít k dispozici laboratoře velmi dobře vybavené pro strukturní analýzu materiálů (optický mikroskop, mikro-CT, SEM, AFM, Hg porozimetr, He pyknometr, BET, konfokální Raman) včetně přístrojů pro studium sorpčních, transportních a tepelně izolačních vlastností. Doktorand(ka) bude spolupracovat s AV ČR a s NTC-ZČU a bude vyslán(a) na pracovní pobyt na některé z evropských spolupracovišť. Tato práce je podporována granty a průmyslovými spolupracemi. Info: tel. 220 44 3296, č.dv. B-145, e-mailjkk@vscht.cz, web http://kosekgroup.cz

Vliv fyzikálních vlastností vsádek na přenos hmoty v různých typech bioreaktorů

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Dále nabízena v programu: Chemical and Process Engineering

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 při návrhu bioreaktoru. Cílem doktorské práce je studium přenosu hmoty v závislosti na fyzikálních vlastnostech použitých kapalných medií (viskozita, přítomnost různých solí a povrchově aktivních látek) ve třech typech nejčastěji používaných bioreaktorů.
Práce je zamýšlena jako spolupráce Ústavu chemických procesů AV ČR (pracoviště školitelky) a VŠCHT Praha (pracoviště konzultanta) a vhodně se doplňuje s druhou prací vypsanou zde uvedeným konzultantem. 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 objemového koeficientu přestupu hmoty 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.

Vliv struktury kompozitních částic pro cílené doručování léčiv

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Dále nabízena v programu: Chemical and Process Engineering
Vedoucí práce: Ing. Viola Tokárová, Ph.D.

Anotace

Zapouzdření aktivních látek do mikroskopických nosičů nachází své praktické uplatnění v potravinářském průmyslu, kosmetice a farmacii. Aktivní látka je tím chráněna od okolí a může být doručena až do místa účinku (např.: poškozená tkáň, nádorové onemocnění). Cílem této práce je připravit částice s různorodou architekturou a topografii (např.: jádro-slupka, mikro-strukturované částice, vláknitá struktura) a zkoumat vliv architektury částic na kinetiku vylučování zapouzdřené aktivní složky. Pro přípravu kompozitních částicových systémů v této práci budou využity metody rozprašovacího sušení, enkapsulace a mikrofluidiky. Aktivní složka bude vybrána s ohledem na biomedicínskou aplikaci.

Využití mikroreaktorů pro studium a optimalizaci reakcí v oblasti farmacie a výroby speciálních chemikálií

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Dále nabízena v programu: Chemical and Process Engineering
Vedoucí práce: Ing. Petr Stavárek, Ph.D.

Anotace

Mikroreaktory představují unikátní zařízení, která díky svým malým vnitřním rozměrům umožnují přesně kontrolovat podmínky a průběh prováděných chemických reakcí. Těchto výhodných vlastností je proto často využíváno v oblasti kontinualizace výroby speciálních chemikálií a léčiv, kde jsou kladené velmi vysoké nároky na čistotu produktu. I přes značný potenciál syntézy v průtočném režimu, vsádková výroba v průmyslu stále převažuje. Tato práce se proto zaměřuje na aplikaci a optimalizaci mikroreaktorové technologie při přípravě speciálních chemikálií a farmaceutických komponent. Uchazeč by měl disponovat dobrými znalostmi chemického a reakčního inženýrství, organické chemie a také mít kladný vztah k experimentální laboratorní práci, která je potřebná k osvojení si mikroreaktorových systémů, vyhodnocení a zpracování získaných dat. K plnění zadaných úkolů bude vyžadována samostatnost, kreativnost, schopnost týmové práce, zájem učit se nové věci a v neposlední řadě také znalosti anglického jazyka.

Vývoj 3D buněčných kultur pro testování nosičů léčiv

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

Anotace

Selektivní adheze koloidních nosičů používaných pro doručování léčiv k buňkám cílové tkáně je klíčovým předpokladem pro jejích úspěšnou aplikaci. Testování in vivo s sebou kromě vysoké nákladnosti a etických otázek přináší i řadu technických problémů, zejména relevanci zvířecích modelů. Alternativním přístupem je použití metod tkáňového inženýrství a testování koloidních nosičů přímo na "virtuálních orgánech" připravených ex vivo, avšak obsahujících buněšné linie vlastní budoucímu hostitelskému organismu. Cílem práce je rozpracovat tuto metodologii a využít ji pro vyhodnocovnání a screening chemických robotů.

Vývoj a aplikace digitálního dvojče bioreaktoru pro modelování produkce biofarmaceutik

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Dále nabízena v programu: Chemical and Process Engineering

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.

Zelený, zelenější, nejzelenější: termodynamické vlastnosti vodných roztoků iontových kapalin založených na přírodních látkách

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Dále nabízena v programech: Chemistry, Chemical and Process Engineering

Anotace

Cílem tohoto projektu je lépe pochopit vztah mezi strukturou a vlastnostmi ve vodných roztocích iontových kapalin na bázi cholinu s různými anionty. Nové iontové kapaliny budou charakterizovány z hlediska jejich termodynamických a termofyzikálních vlastností. Iontové kapaliny obecně vykazují výrazný aplikační potenciál např. ve skladování energie nebo v separačních procesech. Dále také v důsledku velkého množství syntetizovaných struktur zůstává do velké míry neobjasněn vztah mezi jejich strukturou a vlastnostmi. Pro iontové kapaliny na bázi přírodních látek je pak takováto studie obzvláště zajímavá. Voda, jako nejčastěji používané a nejekologičtější rozpouštědlo, je pak první volbou pro studium směsí iontových kapalin s běžnými rozpouštědly. Požadavky na uchazeče:
• VŠ vzdělání (Ing., Mgr.) ve fyzikální chemii, organické technologii, chemické fyzice, chemickém inženýrství;
• ochota experimentovat a učit se nové věci;
• schopnost týmové práce.

Zvětšování měřítka procesu farmaceutického rozprašovací sušení

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

Částice přírodního původu pro zapouzdření a doručování léčiv

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

Částicové modelování difúzních, rheologických, mezifázových a relaxačních vlastností polymerů

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Vedoucí práce: prof. Dr. Ing. Juraj Kosek

Anotace

Disipativní částicová dynamika (DPD) je stochastickou technikou modelování pro simulaci jednoduchých i složitých tekutin. Tato technika je využívána v hydrodynamice pro analýzu problémů s časovým a/nebo prostorovým měřítkem přesahujícím možnosti molekulární dynamiky. DPD je nemřížkovou meso-skopickou simulační technikou uvažující částice pohybující se v kontinuálním prostoru. Částice zde reprezentují celé molekuly, segmenty molekul nebo malé elementy tekutin, tedy nikoliv jednotlivé atomy. DPD umožňuje simulovat polymerní tekutiny s objemy až 100 nm v jednom směru po dobu až milisekundy. Na začátku toho PhD projektu se student ocitne na křižovatce s mnoha náročnými a zajímavými problémy z oblasti chemického inženýrství a polymeračního reaktorového inženýrství. Příklady výzev, které na studenta čekají, jsou následující: · Difúzní tok transportující monomer(y) ke katalytickým centrům je omezen konečnou rychlostí molekulárního pohybu a nikoliv konstitutivními rovnicemi analogickými Fickově zákonu. Pokud bude tato hypotéza potvrzena, tak poskytne klíčové vysvětlení kinetických dat získaných během několika desetiletí. A standardní učebnice chemického inženýrství budou přepsány. · Reologie koncentrovaných roztoků polymerů (např. polymer nabobtnalý monomery) je otevřeným problémem a je důležitá např. pro suspenzní polymeraci a v přípravě polyurethanových pěn. · Difúze segmentů polymeru a mezifázové jevy jsou klíčem k pochopení fázové separace v jednotlivých nanočásticích latexu v emulzní kopolymeraci produkující produkty s vysokou přidanou hodnotou. · Systematické pochopení difúze penetrantů v polyolefinech zahrnující teplotní závislost a souhru mezi difúzí a relaxační dynamikou je dalším problémem se zásobou experimentálních dat, ale zatím s nedostatečným porozuměním. Doktorand(ka) se seznámí nejen s polymeračním reaktorovým a materiálovým inženýrstvím, polymerní fyzikou, fyzikální chemií, hydrodynamikou a koloidní chemií, ale bude také rozvíjet svoje schopnosti v oblasti matematického modelování. Projekt bude probíhat nejen v rámci výzkumné laboratoře, ale bude zahrnovat partnery z Evropských firem a univerzit. Projekt bude (snad) podporován grantovými projekty a smluvním výzkumem. Info: telefon +420 220 44 3296, místnost B-145, e-mail jkk@vscht.cz, web http://kosekgroup.cz

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

Garantující pracoviště: Ústav chemického inženýrství, Fakulta chemicko-inženýrská
Dále nabízena v programu: Chemical and Process Engineering

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.


VŠCHT Praha
Technická 5
166 28 Praha 6 – Dejvice
IČO: 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