|
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. UplatněníAbsolvent 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
Vypsané disertační práce pro rok 2025/26Absorpce CO2. Optimalizace průmyslového provozu.
AnotaceZáchyt 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. Stipendium studenta bude dofinancováno z prostředků získaných průmyslovou spoluprácí, jako je smlouva s firmou Unipetrol (smlouva 2362 409 004)
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav chemického inženýrství, FCHI, VŠCHT Praha
Částicová informatika
AnotaceLéčivé látky se typicky vyrábějí ve formě krystalů. Vlastnosti těchto krystalů se však mohou dramaticky lišit, když se berou v úvahu různé polymorfy nebo vícesložkové pevné formy léčiva (např. soli nebo kokrystaly). Cílem tohoto projektu je charakterizovat povrchové vlastnosti krystalů léčiva s využitím krystalové struktury. V rámci projektu se student zapojí do přípravy různých pevných forem léčiv a jejich charakterizace pomocí monokrystalického XRD s následným řešením krystalové struktury. Získané informace budou použity k predikci vlastností povrchu krystalu z hlediska molekul přítomných na povrchu, hydrofobnosti/hydrofilnosti povrchu, intermolekulárních interakcí mezi molekulami umístěnými na povrchu krystalu a ke korelaci těchto dat s vlastnostmi vytvořených krystalů (např. stabilita za zvýšené teploty nebo vlhkosti, rozpustnost nebo rychlost rozpouštění). Dále bychom rozšířili informace o krystalové struktuře o predikci interakce krystal-krystal a jejich vztah k tekutosti krystalu nebo predikci objemových vlastností krystalů (např. tvrdost) a její vztah k tabletovatelnosti prášku.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav chemického inženýrství, FCHI, VŠCHT Praha
Diagnostika dvoufázového toku v mikrokanálech
AnotaceCílem projetku je experimentální studium charakteru dvoufázového proudění (kapalina-plyn) v kanálech mikrometrických rozměrů. Naše pozornost se zaměří na zmapování tokových režimů pro různé geometrie kanálků (např. pravoúhlé křížení, T-větvení, náhlé rozšíření) a reologicky odlišné typy kapalin (Newtonské, viskoelestické, či pseudoplastické). Originální experimentální technika vyvinutá v našem oddělení, elektrodifúzní diagnostika proudění, bude využita jak pro určení směru a rychlosti proudění kapaliny v blízkosti stěny, tak i pro detekci průchodu bublin. Dodatečné informace o proudění budou získány pomocí vizualizačních experimentů využívajících rychloběžnou kameru, popřípadě pomocí měření rychlostních polí metodou mPIV (Micro Particle Image Velocimetry). Projekt je vhodný pro absolvent(a/ku) chemicko-inženýrského studia nebo studia jiného typu s technickým zaměřením. Uchazeč by měl být experimentálně zručný a měl by mít alespoň základní znalosti z oblasti hydrodynamiky. Základním předpokladem je ovšem chuť do samostatné výzkumné práce. Případný zájemce se bude moci opřít o naše bohaté zkušenosti jak v oblasti automatizovaných experimentálních měření s následným zpracováním dat (LabView), tak i řešení složitých hydrodynamických úloh (MatLab, Mathematica).
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav chemických procesů AV ČR, v. v. i.
Dynamika míchání a její vliv na transport tepla v granulárních materiálech
AnotaceDisertační práce se zaměřuje na výzkum transportu tepla v granulárních systémech během procesu míchání. Cílem je analyzovat transportní mechanismy v granulárních materiálech pomocí numerických simulací a experimentů. Kombinace metody diskrétních prvků (DEM), numerického modelování proudění (CFD) a experimentálního ověřování umožňuje komplexní pohled na tepelné chování systému. Práce se soustředí na vliv rychlosti, intenzity míchání a vlastností materiálů na teplotní změny a studuje roli mechanických sil při transportu tepla. Výsledky přispějí k lepšímu porozumění transportním procesům v granulárních materiálech a mohou mít dopad na materiálové inženýrství, chemický průmysl i energetické systémy. 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.
Hluboce eutektická rozpouštědla pro syntézu a separaci opticky aktivních látek
AnotaceHluboce eutektická rozpouštědla (DES) jsou tvořeny biologicky odbouratelnými a netoxickými chemikáliemi, jako je cholin chlorid v kombinaci s glycerolem nebo močovinou. Tato rozpouštědla představují slibnou cestu k udržitelnější výrobě léčiv, enantiomerů a dalších specializovaných chemikálií. DES slouží jako univerzální reakční média, která umožňují enantioselektivní enzymatické reakce, a jsou také účinná jako extrakční rozpouštědla pro separaci chirálních alkoholů v nevodném prostředí. Hlavní cíle navrhovaného projektu zahrnují: (i) Identifikaci DES vhodných pro selektivní separaci chirálních alkoholů z reakčních směsí. (ii) Vývoj mikrofluidních a millifluidních zařízení pro syntézu a separaci chirálních alkoholů a dalších chirálních sloučenin. (iii) Optimalizaci složení DES a designu zařízení pro dosažení vysoce čistých produktů v kontinuálním režimu. Naše laboratoř je plně vybavena pro výzkum v uvedené oblasti. Doktorand bude zapojen do řešení projektů financovaných z grantů a očekává se, že bude prezentovat výsledky výzkumu na mezinárodních vědeckých konferencích.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav chemického inženýrství, FCHI, VŠCHT Praha
Inhalovatelné nanokrystaly léčiv pro systémové doručování
AnotaceTento doktorský projekt se zaměří na návrh, přípravu a optimalizaci procesu výroby aerosolových nanokrystalů léčiv jako slibné strategie pro systémové podávání špatně rozpustných nízkomolekulárních léčiv inhalační cestou. S primárním důrazem na přípravu nanokrystalů a aerosolizaci je cílem výzkumu vyvinout účinné techniky pro výrobu inhalovatelných lékových nanokrystalů. Studie bude zkoumat různé metody přípravy nanokrystalů (mokré mletí, kontinuální srážení) a hodnotit jejich účinnost při výrobě stabilních monodisperzních nanokrystalů, které umožňují lepší rozpouštění léčiv, a tím i vyšší biologickou dostupnost. Kromě toho se výzkum zaměří na vývoj a validaci aerosolizačních zařízení pro zajištění optimálního podávání nanokrystalů léčiv. Tímto výzkumem se disertační práce snaží přispět k rozvoji neinvazivních metod podávání léčiv, což v konečném důsledku usnadní zavedení nových terapeutických látek do klinické praxe. Student si osvojí techniky přípravy a charakterizace nanokrystalů, přípravy a charakterizace aerosolů a další metody nezbytné pro výzkumný projekt. Kromě toho bude mít student možnost spolupracovat v rámci multidisciplinárního výzkumného týmu a prezentovat a publikovat svůj výzkum
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav chemického inženýrství, FCHI, VŠCHT Praha
Interakce bublin a kapek s vírovými strukturami v kapalině
AnotaceBubliny nebo kapky dispergované v kapalině jsou zásadní součástí vícefázových systémů, běžných v procesech jako aerace, emulzifikace nebo extrakce. Pochopení interakcí těchto fluidních částic s vírovými strukturami je klíčové pro optimalizaci vícefázových systémů v průmyslovém měřítku. Dizertační práce se zaměřuje na numerické simulace interakcí fluidních částic s definovanými víry pomocí pokročilých metod CFD. Projekt cílí na vytvoření modelů predikujících dynamiku a výsledky interakcí, včetně deformací fluidních částic, jejich případného rozpadu, deformací víru a změn jeho energetických charakteristik. Výzkum kombinuje numerické simulace s experimentálním ověřováním, což umožňuje komplexní pohled na rozhraní mezi bublinami/kapkami a víry. Výsledky mohou významně přispět k optimalizaci procesů v chemickém, potravinářském a energetickém průmyslu. 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.
Kontinuální farmaceutická výroba: Cesta k udržitelnější produkci
Anotace
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav chemického inženýrství, FCHI, VŠCHT Praha
Matematické modelování elektrochemických procesů
AnotaceTéma je zaměřeno na vývoj pokročilých matematických modelů pro deterministický popis elektrochemických dějů. Jednou ze studovaných oblastí budou iontově-výměnné membrány, jež hrají ústřední roli v mnoha významných technologiích jako např. v elektrodialýze, palivových článcích či bateriích. Teoretický popis dějů probíhajících na straně elektrolytu v blízkosti povrchu membrány vyžaduje prostorově rozlišený matematický model spojující transport iontů elektromigrací (Nernstova-Planckova rovnice), lokální rozložení elektrostatického potenciálu (Poissonova rovnice) a proudění elektrolytu (Navierovy-Stokesovy rovnice). Predikce získané vyvinutými modely budou validovány dostupnými experimentálními daty a umožní hlubší pochopení dějů probíhajících v elektrochemických systémech a tím jejich optimalizaci a vylepšený design. Téma bude finančně podpořeno z projektu GAČR č.25-18111S, jehož hlavním řešitelem je doc. Zdeněk Slouka, školitel-specialista této práce.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav chemického inženýrství, FCHI, VŠCHT Praha
Matematické modelování kontinuálně pracujících bioreaktorů a bioseparátorů
AnotaceMikrofluidní zařízení jsou charakterizována velkým poměrem velikosti mezifázové plochy a vnitřního objemu. Toho je možno využít při separacích speciálních chemických látek pomocí extrakce, membránových a dalších procesů. Separace opticky aktivních látek, důležitých farmaceutických produktů nebo meziproduktů cirkulárního hospodářství 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 reaktorů a separátorů. Hlavními cíli navrhovaného tématu jsou: vytvoření popisu kinetiky reakcí katalyzovaných volnými a/nebo imobilizovanými enzymy v mikroreaktorech, vytvoření matematicko-fyzikálního popisu transportu hmoty a hybnosti v mikroseparátorech s vloženým elektrickým a/nebo magnetickým polem, optimalizace modulárních mikroreaktorů-separátorů za účelem dosažení vysokého stupně konverze a vysoké separační účinnosti. Modely budou studovány přibližnými analytickými technikami a numericky pomocí programu COMSOL. 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, FCHI, VŠCHT Praha
Membránová separace primárních produktů fermentace
AnotaceV 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. Stipendium studenta podle zakona platneho od zari 2025 bude dofinancovano z prosttredku vyzkumne skupiny ziskanych ve spolupraci s prumyslem (VIK 409 82 00 53) a dale z projektu GACR, ktery bude v pripade ziskani podpory zahajen v lednu 2026.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav chemického inženýrství, FCHI, VŠCHT Praha
Minimalizace spotřeby energie v pekařské výrobě
AnotaceVýroba pečiva (konkrétně fáze pečení) je energeticky náročný proces, v jehož vedení hrají významnou roli také empirické zkušenosti získané za řadu desetiletí. Hlavním kritériem je totiž získání optimálních chuťových a vzhledových vlastností výrobku. Minimalizaci energetických nákladů dosud v oblasti výroby pečiva nebylo příliš pozornosti věnováno. V době významných zvýšení cen energie je tedy vysoce žádoucí, aby otázka energetických nákladů pečení byla intenzivněji řešena. V rámci nabízené dizertační práce budou vedeny aktivity směřující k následujícím cílům. 1. Optimalizace teplotních režimů pečení pro různé typy pecí: Hlavním cílem je optimalizovat teplotní režimy pečení při dosažení požadovaných organoleptických parametrů pekařských výrobků (včetně minimálního obsahu procesních kontaminantů). Toho by mělo být dosaženo při co nejnižší spotřebě tepla a tepelných ztrátách, včetně ztrát při chlazení výrobků. 2. Vývoj univerzálního modelu a metodiky pro optimalizaci pečení: Na základě optimalizace teplotních režimů bude vytvořen model a metodika pro efektivní pečení chleba a pšeničného pečiva, přizpůsobené pro praktické využití v pekárnách. 3. Vývoj softwaru pro optimalizaci pečícího procesu: Cílem je vytvořit intuitivní, průmyslově ověřený software pro pekárny, který minimalizuje spotřebu energie a zvyšuje efektivitu a produktivitu. Práce bude finančně podpořena v rámci projektu NAZV a bude vedena ve spolupráci s Ústavem sacharidů a cereálií VŠCHT Praha, Stipendium studenta bude v souladu se zákonem platným od září 2025 dofinancováno z prostředků projektu QL24010110.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav chemického inženýrství, FCHI, VŠCHT Praha
Modelování proudění tekutiny při zpracování koloidních suspenzí
AnotaceKoloidní stabilita suspenzí (polymerních nanočástic nebo proteinů) souvisí s parametry prostředí, jako je iontová síla, množství povrchově aktivních látek nebo úroveň smykové rychlosti. Navíc přítomnost další fáze kapaliny nebo plynu může negativně ovlivnit stabilitu suspendovaných částic. Tokové pole bude charakterizováno pomocí CFD simulací jednofázového a vícefázového proudění v míchaných nádobách s různými tvary míchadel, které se typicky používají pro agregaci suspenzí polymerních nanočástic nebo precipitaci proteinů. Student se zapojí do vytváření výpočetní sítě a simulace proudění (jednofázového nebo vícefázového) pomocí různých přístupů (Euler-Euler a Euler-Lagrange). Výsledky charakteristik proudění tekutiny nezávislé na síti (tj. maximální hydrodynamické napětí, doba působení smykového napětí, doba míchání) budou korelovány s experimentálními daty doby agregace/gelace. Pro vybrané případy bude v CFD implementováno i modelování procesu agregace suspendovaných částic.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav chemického inženýrství, FCHI, VŠCHT Praha
Návrhové parametry bioreaktorů - Experimentální studie transportních charakteristik různých typů zařízení
AnotaceEfektivita 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. Stipendium studenta podle zakona platneho od zari 2025 bude dofinancovano z prosttredku vyzkumne skupiny ziskanych ve spolupraci s prumyslem (VIK 409 82 00 53) a dale z projektu GACR, ktery bude v pripade ziskani podpory zahajen v lednu 2026
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav chemického inženýrství, FCHI, VŠCHT Praha
Návrh pokročilých fotokatalyzátorů pro udržitelné chemické procesy
Anotace
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav chemického inženýrství, FCHI, VŠCHT Praha
Optimalizace procesu HME a formulace amorfních pevných roztoků
AnotaceAmorfní tuhé roztoky (ASS) se používají ke zlepšení rychlosti rozpouštění špatně rozpustných léčiv. Přes jejich metastabilní povahu, která běžně vede k vyšší rychlosti rozpouštění, je výběr vhodných polymerů a optimalizace procesu výroby ASS poměrně komplikovaným úkolem. Pro snížení časové a materiálové náročnosti plánujeme v navrhovaném projektu začít se screeningem vhodných polymerů vedoucím ke zvýšení rozpustnosti vybraného léčiva. V dalším kroku provedeme reologickou charakterizaci směsí perspektivních polymerů a vybraných léčiv. Ta se bude skládat z reologie prášku polymer-léčivo a měření reologie taveniny polymer-léčivo, jehož výsledkem je identifikace kritických procesních parametrů extruze horké taveniny (HME), tj. tekutosti prášku v podavači, maximální rychlosti dávkování práškové směsi do extruderu, minimální teploty tání směsi polymer-lék, maximálního obsah léčiva v tavenině a viskozita taveniny polymeru-léčivo. Vzhledem k tomu, že reologické měření je plně automatizované a vyžaduje pouze zlomek množství materiálu než samotný HME, navržená metoda umožní výrazné snížení časových a materiálových nároků na optimalizaci HME. Získaná data budou použita ke konstrukci bezrozměrných kritérií procesu HME vhodných pro snadné nastavení parametrů procesu a škálování procesu. Zatímco HME se běžně používá pro výrobu ASS ve formě filamentů, které jsou následně rozemlety na částice pro použití ve finálním lékovém produktu, v navrhovaném projektu plánujeme rozšířit formulaci ASS ve formě filmů nebo kulovitých částic. Využitím HME jako kontinuálního procesu bychom v následujícím kroku rozšířili tuto možnost také pro výrobu filmu nebo produkci kulovitých částic. Ke kontrole kvality finálního produktu bude použita on-line Ramanova spektroskopie. To bude kombinováno s off-line charakterizací vzorků (tj. XRD, DSC, NMR, IDR měření), aby se zajistila produkce stabilních ASS se zvýšenou rychlostí rozpouštění léčiva.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav chemického inženýrství, FCHI, VŠCHT Praha
Provozní měření koncentrace vodíku - vývoj prototypu přístroje Hmetr
AnotaceVodík je v současnosti používán v mnoha oblastech průmyslu ve stále větší míře, čímž také vzrůstá význam technik měření jeho koncentrace v plynech a kapalinách. Příkladem, na jehož řešení se zaměřuje i tato práce, je udržování optimálních podmínek chladiva primárního okruhu jaderných elektráren, které jsou významnou měrou dány koncentrací rozpuštěného vodíku. Jelikož světový trh nabízí velmi omezený sortiment zařízení pro selektivní měření koncentrace vodíku, byl v Laboratoři sdílení hmoty vyvinut funkční vzorek přístroje a úspěšně odzkoušen v provozních podmínkách jaderné elektrárny Dukovany. Cílem práce je posunout vývoj měřícího přístroje založeného na důmyslném chemicko-inženýrském využití difúzního procesu od funkčního vzorku k prototypu. Vývoj navazuje na zkušenosti Laboratoře sdílení hmoty získané při vývoji zařízení pro měření koncentrace kyslíku. Student se podrobně seznámí s chemicko-inženýrským pojetím principů difúze a s praktickými aspekty průmyslových měření, včetně poznání moderních prostředků snímání provozních dat. Stipendium studenta bude dofinancováno z prostředků projektu TA ČR TK05020081.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav chemického inženýrství, FCHI, VŠCHT Praha
Přestup hmoty plyn - kapalina. Experimentální studie porovnání efektivity různých zařízení - Cotutelle with UNIPA
AnotaceObjemový 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. Stipendium studenta podle zakona platneho od zari 2025 bude dofinancovano z prosttredku vyzkumne skupiny ziskanych ve spolupraci s prumyslem (VIK 409 82 00 53) a dale z projektu GACR, ktery bude v pripade ziskani podpory zahajen v lednu 2026.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav chemického inženýrství, FCHI, VŠCHT Praha
Řízení vlastností krystalů léčiva během krystalizace
AnotaceAktivní farmaceutické ingredience (API) jsou běžně malé molekuly, které se používají ve formě částic připravených procesem krystalizace. Vlastnosti připravených krystalů (tj. fyzikálně-chemické, ale i formulační vlastnosti) jsou silně závislé na použité pevné formě léčiva, velikosti krystalů a jejich morfologii. Proces sférické krystalizace umožňuje připravovat krystaly ve formé sférických částic. Cílem tohoto projektu je prozkoumat možnost využití tohoto postupu pro přípravu krystalických částic léčiva různých polymorfů a vícesložkových pevných forem (tj. kokrystalů) ale také konglomerátů obsahujících více léčiv v jedné kulovité částici. Kromě toho bude proces optimalizován pro kontinuálního způsobu přípravy kulovitých krystalů. Dále se student zapojí i do automatizace celého procesu spočívajícího v míchání krystalizačních proudů obsahujících léčivo (léčiva) a pomocné látky, ale jako provoz míchací jednotky, kde probíhá sférická krystalizace pomocí procesní analytické technologie (charakterizace velikosti částic, tvaru a složení). Získané částice budou charakterizovány několika analytickými metodami (tj. SEM, XRD, DSC, NMR, měření rychlosti rozpouštění jednotlivé částice) a jejich vlastnosti budou porovnány s vlastnostmi naměřenými u krystalických částic léčiv připravených klasickou chladící krystalizací.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav chemického inženýrství, FCHI, VŠCHT Praha
Separace organických par a plynů funkcionalizovanými membránami
AnotacePolyiontové kapaliny, metalo-kovalentní organická molekulární síta a planární nanočástice na uhlíkové či jiné bázi přestavují novou cestu pro zlepšení separačních schopností polymerních membrán pro dělení plynů a organických par. Tento druh funkcionalizace polymerů rovněž vede k potlačení negativních jevů jako je plasticizace a stárnutí, které limitují využití nové generace polymerních materiálů s excelentními separačními vlastnostmi. Cílem práce je zjistit, jaký vliv má typ a množství funkcionalizace na transportně-separační parametry a strukturu membrán. Studie transportních a separačních vlastností bude provedena za použití automatizovaných systémů na měření permeace směsí plynů a organických par. V rámci práce budou zkoumány možnosti predikce transportních parametrů pomocí fyzikálních modelů a metod strojového učení. Požadavky na uchazeče: • VŠ vzdělání v chemickém inženýrství, fyzikální chemii nebo relevantním oboru. • zájem o vědu, ochota experimentovat, učit se nové technické věci, schopnost týmové práce.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav chemických procesů AV ČR, v. v. i.
Transport a sorpce plynů v heterogenních systémech
AnotaceDisertační práce se zaměřuje na výzkum sorpčních procesů plynů v heterogenních systémech pomocí numerických simulací (CFD) a experimentálních metod. Cílem je detailně analyzovat mechanismy sorpce, transportu a interakce plynů v nehomogenních strukturách. Kombinace CFD modelování a experimentů poskytne komplexní pohled na kinetiku sorpce, vliv struktury materiálu a transportní mechanismy. Práce zkoumá změny sorpčního chování v závislosti na materiálových vlastnostech, teplotě, tlaku a geometrii systému. Důraz je kladen na charakterizaci sorpčních mechanismů a jejich vliv na transport plynů v heterogenních prostředích. Výzkum si klade za cíl přispět k pochopení sorpčních procesů a jejich optimalizaci v oblastech environmentálních technologií, skladování plynů, katalýzy a separace. 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.
Transport hmoty ve vícefázových fotomikroreaktorech: Synergie experimentálního návrhu, simulací a strojového učení
Anotace
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav chemického inženýrství, FCHI, VŠCHT Praha
Vícefázové mikrofluidní reaktory pro heterogenní fotokatalýzu
Anotace
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav chemického inženýrství, FCHI, VŠCHT Praha
Vliv adhezních sil na chování a interakce částic v granulárních materiálech
AnotaceDisertační práce se zabývá vlivem adhezních sil na chování a interakce částic v granulárních systémech. Cílem je detailně analyzovat vliv adheze na dynamické chování částicových struktur pomocí numerických simulací a experimentů. Výzkum kombinuje metodu diskrétních prvků (DEM) s experimentálním ověřováním a poskytuje komplexní pohled na adhezní jevy v částicových systémech. Práce se zaměřuje na vliv adhezních sil na agregaci, shlukování a mechanické chování částic, včetně vlivu materiálových vlastností, povrchové energie a vnějších podmínek. Hlavní důraz je kladen na charakterizaci adhezních mechanismů a jejich dopad na makroskopické chování částicových struktur. Výstupy výzkumu mohou přispět k hlubšímu pochopení mechanismů adheze a jejich využití v materiálovém inženýrství, farmaceutickém průmyslu a nano/mikrotechnologiích. 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.
Vliv vlastností mezifázového rozhraní na dynamiku bublin
AnotaceVícefázové 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.
Vysoce výkonné experimenty v průtočných fotomikroreaktorech
Anotace
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav chemického inženýrství, FCHI, VŠCHT Praha
Využití inter- a intramolekulárních interakcí při modelování systémů léčivo-polymer
AnotaceMezičásticové interakce hrají významnou roli při procesu tvorby micel, stabilizaci nanočástic při srážení antirozpouštědlem, stabilizaci molekul léčiva v přesyceném roztoku při rozpouštění léčiva nebo při procesu výběru vhodných polymerů pro přípravu amorfních pevných disperzí. V této práci bychom rádi využili kvantovou mechaniku a molekulární dynamické simulace k řešení výše uvedených problémů. První studovaný systém bude obsahovat výběr vhodných polymerů pro přípravu amorfního tuhého roztoku (ASS) s vybraným léčivem při maximalizaci dlouhodobé stability ASS. Kromě toho plánujeme studovat interakci vybraných polymerů s léčivem ve vodním prostředí, abychom maximalizovali rozpustnost léčiva a zabránili vysrážení léčiva z přesyceného roztoku. Druhý studovaný systém se bude skládat z molekul povrchově aktivních látek (syntetických i přírodních) ve vodním prostředí, kde plánujeme studovat vliv koncentrace molekul povrchově aktivních látek, délky hydrofobních a hydrofilních řetězců, přítomnosti iontové síly nebo teplotních změn na tvorbu micel/svinutí molekul povrchově aktivní látky. Zvláštní pozornost bude věnována tomu, když se do tohoto systému přidá léčivo, přičemž cílem bude porozumět solubilizaci molekul léčiva v micelách povrchově aktivní látky. Získané výsledky budou porovnány s dostupnými experimentálními daty obsahujícími rozpustnost léčiva v polymeru, časový vývoj koncentrace léčiva v přesyceném roztoku stabilizovaném polymerem nebo měření permeace molekul léčiva v přítomnosti povrchově aktivních látek a polymerů. Simulace budou vycházet z kvantově-chemických výpočtů typu COSMO-RS, aby umožnily první a relativně rychlý kvalitativní odhad Hansenových parametrů rozpustnosti a mohly tak sloužit při prvotním screeningu vhodných polymerů. V dalším kroku budou použity molekulárně dynamické simulace k simulaci afinity polymer-lék v reálném systémovém uspořádání (ideálně včetně základních experimentálních znalostí).
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav chemického inženýrství, FCHI, VŠCHT Praha
Využití mikrofluidních zařízení pro studium interdisciplinárních procesů na pomezí chemického inženýrství a medicínské diagnostiky
AnotaceMikrofluidní zařízení hrají klíčovou roli při propojování oblastí chemického inženýrství a medicíny a umožňují interdisciplinární výzkum. Tyto miniaturizované systémy manipulují s malými objemy tekutin a nabízejí přesnou kontrolu pro studium biologických procesů a podávání léčiv. V chemickém inženýrství pomáhá mikrofluidika při optimalizaci reakcí, zvyšování účinnosti procesů a vývoji pokročilých materiálů. Zároveň v medicíně tato zařízení usnadňují složité analýzy buněk, biomolekul a mechanismů nemocí. Tato práce se bude zabývat integrací mikrofluidních zařízení pro studium průběhu chemických a biologických procesů v oblasti personalizované medicíny a diagnostiky. Uchazeč by měl mít aktivní zájem o chemii nebo biochemii a také mít kladný vztah k experimentální laboratorní práci, která je nutná pro studium procesů v mikrofluidním prostoru, vyhodnocení a analýze 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.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav chemických procesů AV ČR, v. v. i.
Využití mikroreaktorů pro studium katalytických tepelně zabarvených reakcí v plynné fázi
AnotaceMikroreaktory představují perspektivní zařízení, která pro své výhodné vlastnosti nacházejí stále rozšířenější uplatnění v mnoha chemických procesech. Jejich výhodou je, že konstrukci mikroreaktorů lze přizpůsobit studovanému procesu a tak geometrie jejich reakčního prostoru dovoluje studovat reakce nebo testovat katalyzátory bez vlivu transportu hmoty nebo tepla. Náplní předkládaného tématu je proto studium tepelně zabarvených převážně katalytických reakcí v plynné fázi v mikroreaktorech s cílem optimalizace procesu. Práce bude zahrnovat experimentální laboratorní testy s modelovými reakcemi, zpracování dat, matematický popis kinetiky a transportních veličin s cílem návrhu mikroreaktoru pro optimální průběh studované reakce a maximální prostorový výtěžek. Uchazeč by měl disponovat dobrými znalostmi chemického a reakčního inženýrství a mít kladný vztah k práci s PC, který je potřebný k osvojení si systémů sběru dat, jejich vyhodnocení a matematickému modelování. K plnění zadaných úkolů bude vyžadována samostatnost, kreativnost, schopnost týmové práce, zájem učit se nové věci a znalost anglického jazyka.
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav chemických procesů AV ČR, v. v. i.
Vývoj a syntéza nanočásticových systémů pro fototerapii
Anotace
kontaktujte vedoucího práce
Místo výkonu práce:
Ústav chemického inženýrství, FCHI, VŠCHT Praha
|
Aktualizováno: 6.1.2022 11:28, Autor: Jan Kříž