1
|
Bc.
Helena
Bakešová
|
M1
|
doc. Dr. Ing. Milan Jahoda
|
Měření sálání pomocí deskových termočlánků
|
detail
Měření sálání pomocí deskových termočlánků
Radiace neboli sálání je, vedle konvekce (proudění) a kondukce (vedení), dalším mechanismem sdílení tepla. Přestože je radiační složka při základních výpočtech často zanedbávána, v prostoru požáru, kde teploty přesahují i 1000 °C, tvoří dominantní složku celkového tepelného toku. Z tohoto důvodu je její pochopení a popsání nezbytné pro zdokonalení požární bezpečnosti v oblastech predikce teploty a chování různých materiálů při hoření. Tato práce se zabývá deskovými termočlánky, které byly původně vymyšleny k měření a kontrolování teploty ve zkušebních pecí pro testování stavebních materiálů a konstrukcí. V posledních letech se zkoumá i jejich možné využití pro měření dopadajícího radiačního tepelného toku na tělesa. Na rozdíl od běžně užívaných komerčních radiometrů jsou deskové termočlánky velmi robustní, a kromě toho jsou i cenově mnohem dostupnější. Podstatnou výhodou je také jejich jednoduchost, především co se experimentů přímo v terénu (požárních zkoušek) týče. Práce se konkrétně zaměřuje na kalibraci deskových termočlánků pomocí kónického kalorimetru a jejich budoucí použití při terénních experimentech.
|
2
|
Bc.
Adam
Baláž
|
M1
|
Mgr. Fatima Hassouna, Ph.D.
|
Formulation of porous poly(lactic-co-glycolic acid) microparticles for controlled drug release
|
detail
Formulation of porous poly(lactic-co-glycolic acid) microparticles for controlled drug release
Poly (lactic-co-glycolic acid) (PLGA) in the form of micro- and nano-particles has attracted much attention for applications in drug delivery systems thanks to its tunable degradation rate. In this work, porous microparticles loaded with various model molecules, i.e. Ibuprofen, Curcumin and Indomethacin were prepared. Physico-chemical properties of the formulations were analyzed by IR, XRD and DSC and the drug loading was determined by UV-visible. The role of the porogen in the preparation of the porous particles and its impact on their final properties were investigated. The impact of the nature of the drug on the morphology and on the drug release performance in a simulated lung environment (pH = 7.4) was assessed and conclusions were drawn. These microparticles can find applications in lung cancer treatment.
|
3
|
Bc.
Patrik
Bouřa
|
M2
|
Ing. Alexandr Zubov, Ph.D.
|
Preparation and characterization of micro-cellular scaffolds for medical applications
|
detail
Preparation and characterization of micro-cellular scaffolds for medical applications
Cell transplantation is a therapeutic strategy for tissue repair and organ replacement. Eventual implant can be produced from a small donor cell population which is expanded in vitro by well-known cell culture technologies. Therefore, there is needed only a small portion of donor cells instead of a whole organ. However, isolated donor cells cannot form new tissues by themselves and specific environment in form of supporting material is essential for cell growth.
This work focuses on preparation and characterization of such material – biopolymer scaffolds. Scaffolds were prepared using polylactic acid (PLA) by thermally induced phase separation (TIPS), which is a versatile method allowing preparation of various morphologies. Acetic acid was, to the best of our knowledge, used for the first time as a solvent in TIPS. Crucial step of TIPS involves removal of frozen solvent. This work primarily focuses on removal by extraction using H2O. Summarized, all potential residues in final product are completely safe to the human organism.
Phase diagram of PLA/acetic acid system was measured using turbidimetry. Binodal and spinodal curves were then computed using Flory-Huggins theory. In the end, properties of prepared scaffolds were characterized using micro-CT, SEM and mercury porosimetry.
|
4
|
Martin
Bureš
|
M2
|
prof. Dr. Ing. Juraj Kosek
|
Modelování strategií pro zmírnění ztrát ve vanadových redoxních průtočných bateriích
|
detail
Modelování strategií pro zmírnění ztrát ve vanadových redoxních průtočných bateriích
Vanadové průtočné baterie jsou jednou z možností, jak uskladnit energie z obnovitelných zdrojů. Energie se ukládá elektrochemickou reakcí na porézních elektrodách, skrz které protéká elektrolyt. Elektrodové cely jsou oddělené kationt-selektivní membránou. Ty jsou v ideálním případě propustné pouze pro vodíkové ionty, které přenáší elektrický náboj. Ve skutečnosti jsou však propustné i pro vanadové kationty a vodu, což snižuje účinnost baterie a současně vede k vratnému poklesu její kapacity při dlouhodobém provozu.
V této práci je pomocí matematického modelu simulováno chování monočlánku reálné baterie. Využíváme její rozdělení na 4 části: pozitivní a negativní polo-článek a 2 zásobní tanky k nim připojené. Model zahrnuje popis transportu iontů skrz membránu Nernst-Planckovu rovnicí, popis kinetiky synproporcionačních reakcí a elektrochemických reakcí Butler-Volmerovou rovnicí. K výpočtu přetoku vody využíváme hodnoty osmotických tlaků elektrolytů. K popisu rovnovážného napětí je použita Nernstova rovnice. Model je zpřesněn fitováním parametrů kinetiky elektrodových dějů na zátěžovou křivku. Model lze využít k testování různých strategií s cílem zpomalit pokles kapacity baterie a zachovat tak vysokou účinnost provozu. Jako nadějné je hydraulické spojení zásobníků elektrolytu.
|
5
|
Bc.
Tomáš
David
|
M1
|
Ing. Alexandr Zubov, Ph.D.
|
Modelování stabilizace a jejího vlivu na viskozitu koloidních suspenzí
|
detail
Modelování stabilizace a jejího vlivu na viskozitu koloidních suspenzí
Koloidní suspenze jsou nepostradatelné v mnoha průmyslových odvětvích, jako jsou například nátěrové hmoty, detergenty, farmacie a další. Pro všechny aplikace koloidních suspenzí je kritická jejich stabilita. Nestabilní suspenze agregují, což může vést ke znehodnocení produktu a finančním ztrátám. Ke stabilizaci koloidních suspenzí lze použít dva druhy povrchově aktivních látek (surfaktantů): (i) ionogenní (elektrostatická stabilizace) a (ii) neionogenní (stérická stabilizace), kterými můžou být například řetězce krátkých polymerů kompatibilních jak s rozpouštědlem, tak s povrchem koloidních částic. Popis a pochopení dílčích mechanismů přispívajících ke stérické stabilizaci je poměrně složitý a zůstává otevřeným problémem. Za účelem modelování stéricky stabilizovaných suspenzí používáme tzv. metodu diskrétních elementů. Chování suspenze je určeno pohybem jednotlivých částic, jenž je dán výslednicí sil působících na ně. V modelu jsou zahrnuty kontaktní i nekontaktní mezičásticové interakce, interakce se stěnou, vzájemná interakce mezi částicemi a tekutinou. Model poskytuje cenná data o chování suspenze a jejích vlastnostech, zejména viskozitě. Model je kvantitativně validován srovnáním s experimentálními daty popisujícími rheologické vlastnosti suspenze za různých podmínek.
|
6
|
Bc.
Ondřej
Dupal
|
M2
|
doc. Dr. Ing. Milan Jahoda
|
Měření hustoty zuhelnatělých zbytků pomocí fotogrammetrie
|
detail
Měření hustoty zuhelnatělých zbytků pomocí fotogrammetrie
Matematické modelování požárů umožňuje zredukovat náklady na finančně nákladné požární zkoušky a pomáhá zefektivnit volbu požárně-bezpečnostního systému. Aby bylo možné vytvořit komplexní model šíření požáru, je nutné zadání velkého množství vstupních parametrů pokrývajících mimo jiné tepelné vlastnosti hořících materiálů. Velkým problémem bývá nedostupnost těchto parametrů v literatuře nebo ve správném formátu pro model a musí být zjišťovány experimentálně.
Cílem této práce bylo experimentálně vyhodnotit objemovou hustotu zuhelnatělých zbytků vznikajících při hoření dřevěných materiálů, protože tyto zbytky významně ovlivňují transport tepla a hmoty při procesu hoření. Jelikož se jedná o porézní materiál, který v kapalinách bobtná a pohlcuje kapalinu svými póry, nebylo možné měřit hustotu pomocí Archimedova zákona. Bylo přistoupeno k měření pomocí fotogrammetrie, která rekonstruuje tvary a rozměry z fotografií a využívá se pro 3D tisk nebo mapování reliéfu zemského povrchu.
K tomuto účelu byl sestaven nízkonákladový 3D skener, na kterém byly měřeny zuhelnatělé vzorky. Jeho výstupem byla sada fotografií, která byla zpracována vhodným softwarem.
|
7
|
Jan
Eichler
|
B3
|
Ing. Petr Mazúr, Ph.D.
|
Realistické modelování zkratových proudů ve svazku vanadové redoxní průtočné baterie
|
detail
Realistické modelování zkratových proudů ve svazku vanadové redoxní průtočné baterie
Společností poptávané intenzivní zapojování obnovitelných zdrojů elektrické energie do přenosové soustavy je limitováno v důsledku jejich fluktuující produkce. Tuto situaci může změnit významnější využití úložišť elektrické energie, která by stabilizovala výrobu elektřiny z obnovitelných zdrojů. V současné době se k danému účelu nejvíce používají lithium-iontové baterie, nicméně v budoucnu budou hrát významnou roli vanadové redoxní průtočné baterie díky své vysoké životnosti, snadné recyklovatelnosti a nezávislé škálovatelnosti výkonu a kapacity baterie. V rámci vývoje této technologie je však třeba řešit i jedinečné inženýrské výzvy, jež se u klasických pevno-elektrodových akumulátorů nevyskytují. Mezi ně patří potlačení toku zkratových proudů v rámci svazku průtočné baterie, které snižují účinnost akumulace elektrické energie.
Tato práce se zabývá realistickým popisem jevu zkratových proudů, kdy je uvažována nestejná rychlost elektrochemických reakcí probíhajících na elektrodách v jednotlivých článcích svazku průtočné baterie. Vytvořený model bude následně porovnán s nejčastěji používaným popisem zkratových proudů založeného na reprezentaci svazku průtočné baterie pomocí ekvivalentního elektrického obvodu.
|
8
|
Petr
Fatka
|
B3
|
Ing. Aleš Zadražil, Ph.D.
|
Developing of a new method for dissolution testing of poorly soluble APIs
|
detail
Developing of a new method for dissolution testing of poorly soluble APIs
V současnosti více než 70% nově syntetizovaných léčiv spadá do skupiny obtížně rozpustných látek. Tato vlastnost způsobuje zásadní problémy jak pro biodostupnost tak pro dostatečně rychlý nástup účinku, které jsou nezbytnou součástí uvedení léčiva na trh. Lipidické formulace léčiv přinášejí mnoho výhod oproti běžně užívaným excipientům (přídavné látky), neboť to jsou pro organismus přirozené látky, které podléhají vlastnímu metabolismu. Tím umožňují zlepšit biodostupnost léčiv tím, že je tělo metabolizuje společně s nimi. Problémem je in-vitro měření rychlosti uvolňování tohoto typu formulací kvůli často silné interakci mezi lipidem a léčivem zamezující detekci pomocí UV. Aktuálně se používá nepřímá metoda označovaná jako in-vitro lipolýza, která však nepřináší objektivní data. Naší snahou je vytvořit jednoduchou formulaci k měření kinetiky uvolňování léčiva a vývoji nové metody měření pro silně lipofilní léčiva. Interakce a homogenita vzniklé formulace léčiva s lipidem je testována pomocí XRD. Po stanovení interakce využíváme upravený přístroj pro měření kinetiky uvolňování modifikovanou metodou přidávání lipázy.
|
9
|
Bc.
Samuel
Frei
|
M1
|
prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D.
|
Vývoj magnetolipozomů a využití jejich magnetických vlastností
|
detail
Vývoj magnetolipozomů a využití jejich magnetických vlastností
Tato práce se zabývá možnými postupy přípravy magnetolipozomů. Magnetolipozom je částice tvořená dvěma komponenty: i) lipozomy, kulovité částice tvořené fosfolipidovou dvojvrstvou, které slouží jako nosič hydrofilních a hydrofobních látek a ii) magnetickými nanočásticemi, kterými jsou v tomto případě nanočástice Fe3O4.
Zvolený postup přípravy zahrnuje vytvoření tenkého filmu a jeho hydrataci následovanou úpravou velikosti pomocí extruze přes membránu nebo sonikace. Koprecipitací byli připraveny a dále použity tři druhy nanočástic Fe3O4 a to hydrofilní, které byli stabilizované pomocí dextranu 40 nebo citrátu, a hydrofobní stabilizované pomocí DPPC (diaplmitoylfosfatidylcholin). Pomocí laserové skenovancí konfokální mikroskopie byla potvrzena schopnost enkapsulovat hydrofilní barviva 5(6)-karboxyfluorescein a Atto 532. Pro hydrofobní látky byla tato schopnost potvrzena rovněž využitím dvou barviv, a to kurkuminu a nilské červeně.
Magnetické vlastnosti byli potvrzeny pozorováním chování vzorku v blízkosti neodymového magnetu. Rovněž bylo zaznamenáno vylučování hydrofobní látky v přítomnosti komponentu, který je jí schopen odebírat (buňky/prázdné lipozomy). Dále byl studován vliv proměnlivého magnetického pole na efektivitu vylučování.
|
10
|
Bc.
Ashley Hannah
George
|
M1
|
doc. Ing. Miroslav Šoóš, Ph.D.
|
Preparation of niosomes and their characterization
|
detail
Preparation of niosomes and their characterization
The recent advancements in drug delivery systems have provided promising alternatives in administering pharmaceutical compounds. Specifically, niosomes have the capability of improving bioavailability, stability and controlled delivery of the drug. These self-assembled structures consist of hydrophilic and lipophilic regions in which the active pharmaceutical ingredient (API) can be entrapped. The preparation of niosomes was extensively studied and tested by various methods and conditions. Based on their characterization, which was done by microscopic analysis (SEM, TEM, and cryo-TEM) and light scattering techniques (DLS, DDLS, and SLS), we were able to select optimal formulations required for the encapsulation of an API and metallic nanoparticles. Drug-based niosomes were prepared and analyzed by UV-Visible spectrophotometric method to understand the incorporation and encapsulation efficiency of the drug. Gold and iron oxide nanoparticles have proven to be effective in cancer therapy and diagnostic tools due to their unique properties. Their encapsulation in niosomes produces a hybrid nanocarrier system, combining the benefits of both nanoparticles. This work discusses the preparations of such niosomal systems and their applications in drug delivery technology.
|
11
|
Adéla
Gottfriedová
|
B3
|
Ing. Viola Tokárová, Ph.D.
|
Příprava mikro-strukturovaných povrchů pro kultivaci buněk
|
detail
Příprava mikro-strukturovaných povrchů pro kultivaci buněk
Kultivace živých buněk je výrazně ovlivněna podmínkami buněčného okolí. Růst a proliferace buněk závisí na teplotě, tlaku, dostupných živinách, koncentraci kyslíku, oxidu uhličitého apod. Velkou roli hraje též substrát, na kterém buňka roste, a to jak po chemické, tak fyzikální stránce. Cílem předkládané práce je vytvoření hierarchického strukturovaného povrchu, a studium jeho interakce s buněčnou kulturou.
Takový povrch může být vytvořen pomocí metody Lanqmuir-Blodgett nebo spin-coatingu s využitím polystyrenových (PS) částic. Těmito technikami je vytvořena monovrstva částic, ze které je otisky do polymerní vrstvy získána negativní a následně pozitivní replika. Pro jednotlivé velikosti PS částic jsou hledány ideální parametry metod pro vytvoření monovrstvy. Získané negativní i pozitivní repliky jsou pak charakterizovány s využitím rastrovacího elektronového mikroskopu, a poté bude sledováno chování buněk při kontaktu s nimi.
|
12
|
Tomáš
Hlavatý
|
B3
|
Ing. Martin Isoz, Ph.D.
|
Developing a reliable macro-scale CFD model for multi-scale simulations of catalytic filters for automotive exhaust gas aftertreatment
|
detail
Developing a reliable macro-scale CFD model for multi-scale simulations of catalytic filters for automotive exhaust gas aftertreatment
The increasing number of vehicles and higher interest in ecology lead to tightening of laws on automotive exhaust gas after-treatment. The exhaust gas after-treatment currently comprises several clean-up devices. In this study, we concentrate on catalytic conversion of environment endangering gases and on trapping of the particulate matter. Historically, the catalytic conversion and the filtration of soot particles were performed in independent devices. However, recent trend is to combine the catalytic converter and soot filter into a single device, the catalytic filter. Compared to the standard two-device system, the catalytic filter is more compact and has lower heat-losses. Nevertheless, it is highly sensitive to the catalyst distribution in the monolithic filter matrice. As a part of an ongoing research aimed at multi-scale modeling of catalytic filters, we build on previously published results and prepare a geometrically-realistic 3D macro-scale model of the catalytic filter. On one hand, the newly developed model enables consistent data transfer from macro- to pore-scale models. On the other hand, the results of the new model are directly comparable to experimental data and to results of available surrogate models.
|
13
|
Bc.
Filip
Hládek
|
M1
|
prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D.
|
Protocells: Comparison of approaches for controlled release
|
detail
Protocells: Comparison of approaches for controlled release
One of the problems of newly synthetized drugs is their poor water solubility. That can be solved either by amorphization or by loading into a carrier. Though liposomes have been used as carriers, they are not able to effectively carry all APIs. Protocell, that is a mesoporous silica nanoparticle (MSN) core encapsulated within a liposome, might be the solution to that. MSNs are capable of absorbing APIs and improving their solubility and the liposome bilayer prevents leakage and premature release of the loaded API.
Thus, the combination of MSNs and liposomes was studied experimentally, exploring the possible means of preparation of protocells. The data were evaluated in means of size distribution, surface charge and morphology, confirming the results by TEM imagery. This work compares the different approaches in order to develop the most appropriate preparation method.
|
14
|
Adam
Hrdý
|
B3
|
doc. Ing. Miroslav Šoóš, Ph.D.
|
Příprava mikročástic citlivých na pH pro perorální administraci
|
detail
Příprava mikročástic citlivých na pH pro perorální administraci
Nízká rozpustnost mnohých účinných látek je jedna z hlavních komplikací při aplikaci těchto látek v praxi. Cílem této práce je vytvořit postup pro přípravu mikročástic umožňujících kontrolované uvolňování léčiva pro perorální administraci.
Mikročástice budou tvořené polymerní matricí, která bude stabilizovat účinnou látkou v amorfní formě, ale také působit proti vysrážení léčiva. Polymerní matricí rozumíme směs polymerů skládající se z jednoho polymeru, který je rozpustný v kyselém prostředí, zatímco druhý polymer bude kostrou matrice a jeho rozpustnost nebude na pH závislá. Pro přípravu mikročástic bude použit emulgační proces umožňující tvorbu částic o různé velikosti a složení. Pro stabilizaci vytvořené emulze budou testovány dva postupy a to použití surfaktantu nebo aplikace pevných nanočástic stabilizujících emulze typu olej-voda. K formování suspenze dochází díky metodě solvent evaporation patřící do emulzifikačního procesu, kde se používá těkavá složka organické fáze, jako rozpouštědlo polymerů. Po vzniku emulze se za zvýšení teploty se snáze odpařuje organická fáze, přičemž dochází k formování mikročástic. Morfologie spolu s dalšími vlastnostmi mikročástic byly podrobně prozkoumané kombinací několika různých technik včetně OM, SEM, DLS, SLS a UV/VIS spektroskopie.
|
15
|
Bc.
Kristýna
Idžakovičová
|
M1
|
doc. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
Modelling of transport and reaction in porous catalytic filters
|
detail
Modelling of transport and reaction in porous catalytic filters
Catalytic monolith converters and particulate filter are devices used in automotive exhaust gas aftertreatment. Purpose of catalytic converters is to abate gaseous pollutants such as CO, nitrogen oxides (NOx) and hydrocarbons. Particulate filter traps soot and ash particles present in the exhaust gas. Recent efforts aim on making the whole system more compact. One way to accomplish this is to coat catalytic material directly into the filter as on-wall layer or inside the porous wall. This arrangement saves space, weight and cost of the device, reduces overall heat losses and simplifies soot combustion in contact with the catalyst. On the other hand, distribution of the catalytic material must be optimized to meet the antagonistic requirements – low pressure drop and at the same time high filtration efficiency and conversion of gas pollutants. In this work, I study the influence of inlet concentration of reactants and distribution of catalytic material on the overall CO conversion. For the purpose of this work, I use micro-scale 3D-CFD model of porous catalytic filter with nonlinear Langmuir-Hinshelwood kinetics developed in OpenFOAM. The results show sensitivity of the light-off temperature to both gas composition and catalyst distribution in the filter.
|
16
|
Bc.
Petr
Jelínek
|
M2
|
doc. Ing. Miroslav Šoóš, Ph.D.
|
Příprava agregátů pro biomedicínské aplikace v mikrofluidním zařízení
|
detail
Příprava agregátů pro biomedicínské aplikace v mikrofluidním zařízení
Mikrofluidní zařízení umožňující produkci kapek jsou v dnešní době intenzivně zkoumána díky mnoha výhodám a značnému potenciálu například při přípravě mikrostrukturovaných léčiv či pokročilých funkčních materiálů. Oproti práci ve velkém objemu je jejich hlavní výhodou lepší kontrola parametrů toku a podmínek uvnitř kanálku. Cílem práce byl návrh a výroba mikrofluidního zařízení pro agregaci nanočástic. Zařízení bylo navrženo v programu AutoCAD a vyrobeno pomocí CNC obrábění. Byly připraveny dvě geometrie mikrofluidního čipu a otestovány různé průtoky kontinuální (butanol) a dispergované (voda) fáze. Připravené zlaté, železné a polymerní nanočástice byly agregovány v mikrofluidním zařízení. Podmínky agregace byly zvoleny dle výsledku parametrické studie. Kombinace zlatých nanočástic s unikátními opticko-elektrickými vlastnostmi, železných magnetických nanočástic a biokompatibilního polymeru nabízí potenciál pro zlepšení nosičů pro cílené doručování léčiv. Připravené homogenní i heterogenní agregáty a samotné nanočástice byly charakterizovány pomocí metody dynamického rozptylu světla, UV-VIS spektrometrie a optické i skenovací elektronové mikroskopie.
|
17
|
Bc.
Martin
Jůza
|
M1
|
doc. Dr. Ing. Milan Jahoda
|
Modelování hoření metanu
|
detail
Modelování hoření metanu
Modelování hoření methanu
Bc. Martin Jůza
Školitel: doc. Dr. Ing. Milan Jahoda
Numerický model hoření methanu je snadno aplikovatelný na předpověď průběhu úniku zemního plynu z trubek nebo zásobníků a jeho následném zahoření. Díky němu lze získat představu o rychlosti proudění plynných složek, koncentraci methanu nebo o teplotním profilu ve sledovaném prostoru. Funkční model hoření methanu lze později využít v oblasti požární bezpečnosti, například při prevenci (umístění koncentračních čidel nebo výpočet teploty v blízkosti stavebních konstrukcí), represi (ochrana zasahujících jednotek hasičů) nebo při vyšetřování příčin vzniku požárů.
Správnost modelu je vždy třeba ověřit experimentem (validovat), teprve potom lze model aplikovat na další procesy. Tato práce se zabývá numerickou simulací hoření methanu v programu Fluent v místnosti podle experimentu provedeného L. Stecklerem a kol. (1982). Experiment byl zvolen z důvodu velkého množství publikovaných experimentálních dat. Vytvoření modelu slouží k získání základních dovedností při práci v řešiči Fluent a ověření vhodnosti nastavení parametrů modelových rovnic a numerického řešiče.
|
18
|
Bc.
Jakub
Klimošek
|
M2
|
prof. Dr. Ing. Juraj Kosek
|
Understanding diffusion in semi-crystalline polymers: theory and experiments
|
detail
Understanding diffusion in semi-crystalline polymers: theory and experiments
Diffusion of small gaseous hydrocarbon molecules in semi-crystalline polymers is a dynamic process, which is not easy to describe. For the experimental observation of the diffusion we have designed and assembled a new differential pressure decay apparatus. The principle of the method is to observe pressure evolution in the gas tight cell containing the polymer sample. The apparatus is fully automated to reach maximum reproducibility and to provide high number of experiments in a short time interval. Main advantages of the apparatus are low time-demanding experimentation and capability to simulate industrial conditions. We use Fickian approach to describe diffusion and to obtain the diffusion coefficient. Diffusion coefficients evaluated from high number of experiments are thus statistically reliable. The Fickian approach describes data well but the theoretical description is not suitable for the non-ideal system like polymer-penetrant. Thus we decided to use a well established Free Volume Theory (FVT) as a second approach to estimate diffusion coefficients of penetrants in polymers. Application of FVT to our experimental data resulted in the description of diffusion coefficient dependency on penetrant pressure, and this processes cannot be described by simple Fickian diffusion.
|
19
|
Richard
Knopp
|
B3
|
doc. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
Vylepšení postupu nanášení porézních katalytických vrstev do filtru pevných částic
|
detail
Vylepšení postupu nanášení porézních katalytických vrstev do filtru pevných částic
Ve spalovacím motoru vznikají během provozu výfukové plyny obsahující také pevné částice (saze). Pomocí katalyzátoru se zdraví škodlivé plynné složky, především N0x, CO a nespálené uhlovodíky, přeměňují na H20, CO2 a N2. Pevné částice se odstraňují pomocí filtru pevných částic. V moderních filtrech se dovnitř nanáší katalytická vrstva, která zajišťuje konverzi nežádoucích plynných produktů spalování přímo ve filtru.
Filtry pevných částic jsou tvořeny úzkými kanálky, které jsou na jednom konci – střídavě na vstupu a výstupu – zaslepeny. Proud plynu je proto nucen projít skrz porézní stěnu do sousedního kanálku a pevné částice zůstávají zachyceny ve filtru a neunikají do ovzduší.
Cílem práce je vylepšit postup nanášení katalytické vrstvy do filtru. Postupně byly měněny vlastnosti jak nanášené suspenze, tedy pH směsi a velikost částic, tak i podmínky nanášení, tzn. namáčení vzorků před nanášením do vody, tlak profukování a podmínky sušení. Byl zkoumán vliv parametrů přípravy na kompaktnost a tloušťku nanesené vrstvy a dále poměr částic, které se dostaly do pórů ve stěně filtru a které zůstaly na vnější straně kanálku. Získané poznatky umožňují přesněji řídit rozmístění a strukturu katalytické vrstvy ve filtru tak, aby bylo dosaženo co největší konverze a nejmenší tlakové ztráty.
|
20
|
Bc.
Lenka
Kolářová
|
M2
|
prof. Dr. Ing. Juraj Kosek
|
PVC elimination from plastic mixtures: the change from waste to a useful resource
|
detail
PVC elimination from plastic mixtures: the change from waste to a useful resource
The accumulation of plastic waste in our world is alarming. Recycling reduces the amount of plastic waste. However, the technology for cost-efficient recycling is still not developed. Nowadays, the best option comprises in recovery of the chemical energy stored in the petroleum products, i.e., incineration. But halogenated compounds in the plastics severely complicate this process. Such compounds are used as flame retardants, and produce toxic gases while burning, including dioxins. But if we separate halogenated plastics, we can burn the rest and minimize the waste. One of the promising methods of waste processing is the triboelectric separation. In this work, we chose a simple model mixture: PVC, PET and PP. We charged the mixture by rubbing it against certain counter-materials so that the plastics gained specific charge according to the material they are made of. And hereby charged plastics were separated in electric field according to the charge, ergo material. We found out that the best efficiency is reached by separating one material every cycle when rubbing against different counter-material. We were able to separate 89% of non-halogenated plastics from the mixture. Moreover, the purity of separated products was 95% and 93% for PET and PP, respectively.
|
21
|
Bc.
Kateryna
Korniienko
|
M1
|
Ing. Viola Tokárová, Ph.D.
|
Enkapsulace enzymu alliináza pro řízený antibakteriální účinek
|
detail
Enkapsulace enzymu alliináza pro řízený antibakteriální účinek
V dnešní době dochází k nadužívání antibiotik a jejich následnému výskytu v běžných potravinách a vodě. Výsledné vybudování rezistence u bakterií vůči známým antibiotikům vede k nezbytnosti vývoje nových způsobů podání antibiotik. Alicin je organosírová sloučenina se silnými antibakteriálními účinky, která vzniká enzymatickou reakcí enzymu alliinázy a substrátu alliinu. Alicin je vysoce reaktivní látka, ke které si bakterie nemají čas vybudovat rezistenci.
Tato práce se zabývá enkapsulací enzymu alliinázy do alginátových mikročástic. Enkapsulace je proces zapouzdření bioaktivní látky do polymerní matrice definovaného tvaru. Princip enkapsulace spočívá v protlačování roztoku alliinázy v alginátu sodném skrz trysku s následným vytvořením laminárního toku materiálu. Pomocí vibrační frekvence je tento tok rozrušován na kapky o stejných rozměrech, které se dispergují pomocí elektrického napětí do vytvrzovacího roztoku.
Příprava částic o předem zvolených charakteristikách se uskutečnila pomocí přístroje Enkapsulátor BÜCHI B-395Pro. Byla zkoumána efektivita enkapsulace enzymu. Rovněž byl sledován účinek imobilizace na stabilitu a aktivitu enzymu. Obdržené částice se využijí pro přípravu alicinu in-situ tak, že enzymatická reakce se iniciuje přidáním roztoku alliinu na povrch částic.
|
22
|
Bc.
Katarína
Kováčová
|
M1
|
doc. Dr. Ing. Tomáš Moucha
|
Stanovenie transportných charakteristík pervaporačného membránového modulu
|
detail
Stanovenie transportných charakteristík pervaporačného membránového modulu
Pervaporácia je membránový proces určený na separáciu kvapalných zmesí. Technika membránovej separácie je jedným z najsľubnejších úspechov v energeticky úsporných technológiách.
Pervaporáciu je možné využiť na separáciu zložiek, ktoré sú ťažko separovateľné pomocou destilácie, extrakcie, adsorpcie a absorpcie, napríklad separácia azeotropických zmesí. Proces zahŕňa selektívnu sorpciu tekutej zmesi do membrány, difúziu cez membránu a desorpciu do plynnej fázy na permeátovej strane.
Účelom práce je realizovať proces separácie etanolu od vody. Ich oddelenie má veľký význam pre výrobu etanolu z biomasy pomocou fermentácie. V poslednom desaťročí sa tento proces stal predmetov záujmu z dôvodu hroziaceho nedostatku ropy. Jednou z hlavných výhod tohto procesu je to, že palivá sa vyrábajú z obnoviteľných zdrojov.
Proces prebieha na membránovom module v laboratórnom merítku s membránami veľkosti 5,56cm x 20,50cm. Predmetom doterajších meraní bola snaha o ich separáciu pri rôznych prietokoch plynu a kvapaliny, čo bude pre nás najdôležitejší krok pri určovaní transportných charakteristík, konkrétne koeficientu prestupu hmoty na kvapalnej strane. Boli urobené prvé experimenty, z ktorých ešte nejde vyvodiť závery kvôli veľkému rozptylu dát.
|
23
|
Bc.
Jindřich
Kropáček
|
M1
|
RNDr. Ivan Řehoř, Ph.D.
|
Samoskladba hydrogelových mikrorobotů do aktuujících struktur
|
detail
Samoskladba hydrogelových mikrorobotů do aktuujících struktur
Miniaturizace robotů umožňuje jejich rozšíření do nových oblastí, jakými jsou mikromanipulace, neinvazivní diagnostika nebo mikrochirurgie. Takoví mikroskopičtí roboti mohou být v budoucnu například stavebními jednotkami, tvořícími uspořádané mikrostruktury, které mohou sloužit jako náhrada biologických tkání v místech poškození nebo jako aktuátory fyziologických procesů. Miniaturní velikost takových robotů neumožňuje implementaci inteligence, dostatečné k samovolnému uspořádávání na základě algoritmů používaných v makroskopické robotice, a je proto potřeba hledat nové přístupy pro jejich sebeorganizaci. V tomto projektu představujeme způsob, jak mobilní mikroroboty uspořádávat do periodických mříží metodami samoskladby. Roboti jsou schopni se libovolně pohybovat po substrátu, avšak narazí-li na minimum potenciální energie (prohlubeň), formují se spontánně (bez vložení energie) do periodických struktur. Takto uspořádané roboty lze chemicky spojit do jediného celku, jehož tvar a velikost lze definovat nastavením parametrů spojování. Výsledné objekty mají velikost 1-2 mm a jsou schopny pomocí anizotropní deformace vykonávat mechanickou práci. Obdobné struktury bude v budoucnu možné využívat jako robotické mikroimplantáty, případně k přípravě samozacelujících se materiálů.
|
24
|
Bc.
Martin
Krov
|
M1
|
Ing. Aleš Zadražil, Ph.D.
|
Optimization of liquid dosing for the production of liquid marbles
|
detail
Optimization of liquid dosing for the production of liquid marbles
In recent years, significant progress has been made in the research of liquid marbles. However, currently, liquid marbles are prepared by manually dripping the liquid onto a layer of powder particles. The aim of this work is to make the fabrication of liquid marbles automated in order to allow larger-scale applications. For the production of liquid marbles and especially for pharmaceutical applications, monodisperse droplets of liquid are required in order to ensure that the content of active pharmaceutical ingredient and the dissolution rate are consistent. In this study, the options of dividing flow and thus using a single pump to drive multiple nozzles are investigated. Furthermore, comparison of different pumping principles was made for dripping and jetting. Moreover, a drop-on-demand system was tested. The effects of a thin wire connected to the nozzle was examined as a potential way to decrease droplet size in the dripping regime. The experiments were carried out using viscous glycerol-water mixtures and a polymer melt. The droplet diameter was measured with a high-speed camera and subsequent image analysis.
|
25
|
Bc.
Pavel
Krýsa
|
M1
|
doc. Ing. Miroslav Šoóš, Ph.D.
|
Characterization of composite drug particles prepared by dry coating
|
detail
Characterization of composite drug particles prepared by dry coating
Dry coating process is an alternative method to a conventional film coating. This process results in formation of a coating on the surface of drug particles during application of mechanical forces. The protective layer is made out of an appropriate excipient, mostly a deformable polymer. So prepared powder material can be subsequently utilized in different areas. Among them are stabilization of metastable forms of APIs, controlling the drug release characteristics or influencing powders flow properties. Because this process often takes place in milling devices, the success of dry coating is difficult to predict. Therefore, in this work we are focusing on general understanding of the process. Investigated parameters include ratio of particle size and mass of drug and excipient, size and amount of milling balls, and milling frequency. In our case, we are working with a model system that consists of a drug paracetamol and a coating polymer carnauba wax. To minimize impact of particle size during dissolution tests, obtained coated drug particles are sieved into several size fractions. These defined classes are subsequently characterized with a combination of several analytical techniques including SEM, dissolution experiments or Raman mapping.
|
26
|
Bc.
Markéta
Kubiková
|
M1
|
Ing. Jitka Čejková, Ph.D.
|
Rotující dekanolové kapky jako součástky tekutých robotů
|
detail
Rotující dekanolové kapky jako součástky tekutých robotů
Systémy obsahující organické kapky ve vodných roztocích surfaktantů se v posledních letech staly populární ve vědní oblasti ,,umělý život“ (angl. Artificial Life, běžně zkracováno jako ALife). Kapky napodobující některé vlastnosti a chování živých buněk nebo malých organismů jsme začali nazývat tekutí roboti. Tito roboti jsou schopni chemotaktického pohybu, přenosu chemikálií a malých předmětů (mohou sloužit jako ,,chemické taxíky“). Dále byly pozorovány změny tvaru – tvorba chapadlovitých struktur, kolektivní chování a samovolná rotace . Tato práce je zaměřená na studium poslední zmíněné schopnosti – tedy samovolného otáčení dekanolových kapek v roztoku dekanoátu sodného. Pohyb kapek a drobných objektů (např. vlasu) na nich umístěných byl studován zejména z kinematického hlediska. Byly sledovány vlastnosti rotace a jejich změny závisející na umístění vlasu na kapce, na délce vlasu a také na velikosti kapky dekanolu.
|
27
|
Lucie
Kubíčková
|
B2
|
Ing. Martin Isoz, Ph.D.
|
Development of a reliable CFD framework for study and optimization of an ejector
|
detail
Development of a reliable CFD framework for study and optimization of an ejector
In this study, fundamentals of a CFD-based analysis of an ejector are presented. The ultimate goal of the research performed in cooperation with the Mass Transfer Research Group at UCT Prague is to facilitate the design phase of ejector devices for applications in chemical engineering. The final aim of the current project is to design and validate 3D transient multiphase simulation of the ejector. At the moment, we focus on evaluation of the CFD results sensitivity with respect to various simulation parameters, including the ejector geometry, flow velocity and turbulence modeling. To do so, a fully parametrized and automated CFD framework based on highly structured wedge meshes for axisymmetric RANS simulations is being implemented. We are aware of the loss of fidelity caused by the dimensionality reduction of the model and by computing only the Reynolds-averaged flow solution. However, the reduction in the computational complexity linked to the model and geometry simplification enables fast evaluation of CFD results and testing of multiple configuration in acceptable times. Furthermore, the accuracy of the simplified CFD models is evaluated using specifically tailored experimental data.
|
28
|
Kristýna
Kuklová
|
B3
|
Ing. Viola Tokárová, Ph.D.
|
Synthesis and characterization of silica nanoparticles prepared in a microfluidic device
|
detail
Synthesis and characterization of silica nanoparticles prepared in a microfluidic device
The latest trends show increase in the use of nanoparticles in pharmaceutical, biomedical and genomic industries because of their optical, electromagnetic or mechanical properties. Specifically, silica nanoparticles have found potential applications in medicine due to bioconjugation possibilities. The properties of nanoparticles depend on their size, morphology and structure (e.g. silica nanoparticle surface charge density or size distribution significantly affects utilization in the area of drug and genome delivery or cellular uptake). One of the most common methods for nanoparticle production is the batch process. However, it has some limitations; for example, precipitation reactions are often affected by undesired aggregation phenomena. Therefore, the continuous synthesis of silica nanoparticles in a microfluidic device is alternatively used as a method that reliably controls input variables such as the flow rates of reagents. This presented work is aimed to produce silica nanoparticles with a narrow particle size distribution using the microfluidic setup. Accordingly, part of the work is to set optimal parameters for the microfluidic chip and study the mixing phenomenon of the reactants in order to achieve reproducible nanoparticles with a uniform size distribution.
|
29
|
Bc.
Tomáš
Lapka
|
M1
|
Mgr. Fatima Hassouna, Ph.D.
|
Optimization of conductive films for electromagnetic shielding applications
|
detail
Optimization of conductive films for electromagnetic shielding applications
Electromagnetic waves as an important carrier of information have infiltrated all aspects of life thanks to the rapid development of information technology and electronic devices. Electromagnetic interferences (EMI) caused by electromagnetic waves do not only interfere with electrical equipment, but they are also a serious threat to human health. Therefore, in recent years, designing of lightweight and effective materials for EMI shielding applications has gained attention. Polypyrrole (PPy) is an electrically conductive polymer, which can be prepared with different shapes. Each shape has unique properties and behavior. PPy nanotubes (PPy-NT) have attracted much attention due to their high electrical conductivity (up to 100 S·cm-1). Incorporation of PPy-NT into cellulose nanofibrils (CNF) results in formation of flexible and electrically conductive thin films. This study deals with the elaboration of PPy/CNF thin films with optimal morphology, mechanical properties and electrical conductivity for applications in EMI shielding. The processing conditions were optimized to tune the properties of the films. Finally, EMI shielding tests in the range of 5,85 – 8,20 GHz were carried out on the most electrically conductive films.
|
30
|
Bc.
Tereza
Ludvíková
|
M1
|
doc. Dr. Ing. Tomáš Moucha
|
Software development for hydrogen concentration measurements in nuclear power plants
|
detail
Software development for hydrogen concentration measurements in nuclear power plants
Pressurized water reactors (PWRs/VVERs) are the most common nuclear reactors worldwide. In the primary circuit of a reactor, high pressurized water serves as a coolant, moderator and heat transfer medium. The coolant water is treated with several chemicals so that certain operating conditions are created. The main additives used in the primary circuits are boric acid, hydroxides, and hydrogen. Excess of H2 suppresses radiolytic oxygen formation, which would lead to pipeline corrosion and deposits on the fuel. Hydrogen is often generated directly in the circuit by the addition of ammonia which is decomposed in the core by the radiolytic reaction. It would be desirable to carry out precise online hydrogen concentration measurements so that the dosing rates could be quickly adjusted. At present, the concentration is mostly determined indirectly. Hence, a new device using a polarographic probe to measure it is being developed. Several prototypes have been tested so far. One of the current goals is to develop controlling software. Designed software should allow a user to set parameters of measurements or save and display output values. It should also comprise a section that would evaluate different variables, for example, temperature dependencies needed for correct signal processing.
|
31
|
Bc.
Klára
Lukášová
|
M1
|
Ing. Ondřej Kašpar, Ph.D.
|
Využití rozprašovacího sušení k přípravě biomimetických materiálů s antibakteriálními účinky
|
detail
Využití rozprašovacího sušení k přípravě biomimetických materiálů s antibakteriálními účinky
V poslední době dochází ke zvýšení počtu bakterií, které jsou imunní vůči účinku běžně podávaných antibiotik. K této antibiotické rezistenci dochází z mnoha důvodů, ať je to vývojem samotných bakterií daný jejich krátkým reprodukčním cyklem, anebo lidský faktor v podobě neodborného užívání antibiotik. Jedním z možných řešení této nastalé situace je vývoj alternativních léčivých přípravků, na které si bakterie nemohou vytvořit účinnou obranu.
Allicin je molekula, která má velmi silné antibakteriální účinky a je typická pro zástupce rostlin rodu Allium (např. cibule,česnek). K produkci allicinu dochází přeměnou aminokyseliny allinu katalyzovanou enzymem allinázou. Tyto dvě látky se nacházejí v různých částech česnekové buňky a k jejich reakci dochází až v případě, kdy je rostlina ohrožena a její struktura nějakým způsobem poškozena.
K přípravě materiálů pro napodobení tohoto přírodou ověřeného děje využíváme proces rozprašovacího sušení, kde jsme schopni účinně enkapsulovat enzym allinázu do polymerního nosiče, který plní stabilizační funkci a zároveň tvoří transportní bariéru zabraňující okamžité reakci s allinem. Na výslednou enzymatickou aktivitu enkapsulovaného enzymu má vliv mnoho procesních parametrů a faktorů (např. teplotní stres), které jsou předmětem zkoumání této práce.
|
32
|
Oskar
Marelja
|
B3
|
Ing. Martina Ježková
|
Comparison of experiments and numerical models of microfluidic channels
|
detail
Comparison of experiments and numerical models of microfluidic channels
Comparison of experiments and numerical models of microfluidic channels
The science of microfluidics is on the rise, and so-called lab-on-a-chip laboratories have high potential for chemical and bio-medical applications. These chips minimize material consumption while maximizing surface and hence phase-to-phase contact. In nano- and micro-scales, the effect of interfacial processes is significant and it is therefore essential to have information about the shape of the interfacial surface as well as the events that are realized through this surface - such as mass transfer, heat transfer and molecule rearrangement to minimize the interfacial energy.
The purpose of this study is to compare the experimental observations of fluid interactions in different microchannels with numerical models created with ANSYS Fluent. Once validated, these models will be in the next step used to predict the behavior of fluids within a microchannel and optimize the geometry of the microchannel without the necessity to perform complicated experiments. Two modelling approaches were taken and compared: the Volume of Fluid and the Mixture method. The finding of 4 different interaction phenomena - dripping, squeezing, jetting and tubing - taking place at the microchannel junction was further approved.
|
33
|
Aneta
Mauri
|
B3
|
prof. RNDr. Drahoslava Janovská, CSc.
|
Jednodimenzionální populační dynamika
|
detail
Jednodimenzionální populační dynamika
Nejprve se stručně seznámíme s některými názornými a intuitivními modely používanými v rámci jednodimenzionální populační dynamiky. Jedním z řady možných způsobů, pomocí kterých můžeme populační dynamiku modelovat, je logistická rovnice.
Logistická rovnice, přesněji logistická funkce, nachází uplatnění nejen v biologii a v chemii, ale také např. v modelování neuronových sítí, v ekologii, v ekonomii, v matematické pravděpodobnosti, hraje důležitou roli i ve statistických modelech logistické regrese, atd. V práci uvádíme několik postupů řešení logistické diferenciální rovnice. Logistickou funkci si graficky znázorníme. Teorii budeme ilustrovat na vybraných příkladech a jejich řešení. V závěru práce objasníme pojem “harvesting“ (žně) a ukážeme, že tento model hraje neopomenutelnou úlohu v logistické rovnici pro některé biologické systémy.
|
34
|
Radek
Mencl
|
B3
|
RNDr. Ivan Řehoř, Ph.D.
|
Hydrogeloví mikroplavci (hydrogel microswimmers)
|
detail
Hydrogeloví mikroplavci (hydrogel microswimmers)
Funkční roboti v mikroměřítku mohou mít v budoucnu velmi široké spektrum aplikací. Například v lékařství mohou být využíváni pro pohyb v krevním řečišti (transport léčiv, monitoring) nebo pro jemné mechanické úkony při operacích, v průmyslu pro manipulaci, konstrukci a výrobu dalších předmětů v mikroměřítku. Pro všechny aplikace je klíčová schopnost robotů se pohybovat. Pohyb v těchto měřítkách není jednoduchý z důvodu vysokých povrchových (sucho) a viskózních sil (mokro) (viz. Scallop theorem, který popisuje problémy spojené s pohybem při nízkých hodnotách Reynoldsova čísla v Newtonovských tekutinách).
V tomto projektu vyvíjíme roboty, kteří se ve vodných roztocích pohybují s využitím undulačního pohybu, který připomíná pohyb úhoře. Roboti jsou litograficky vyráběni z fotoresponzivního hydrogelu. Problémy spojené s pohybem řešíme pomocí jednoho stupně volnosti a dvou symetricky sdružených ramen, které vykonávají undulační pohyb a tím posouvají robota vpřed. První experimenty ukazují funkčnost tohoto designu, roboti se při pulzním osvitu opravdu směrově pohybují. Dále se v tomto projektu zaměříme na optimalizaci designu robota ve smyslu dosažení maximální citlivosti na osvit a zvětšení vzdálenosti uražené na jeden světelný pulz.
|
35
|
Bc.
Pavlína
Michaláková
|
M1
|
Ing. Denisa Lizoňová
|
Studium interakce aktivně směřovaných nanočástic s nádorovými a imunitními buňkami
|
detail
Studium interakce aktivně směřovaných nanočástic s nádorovými a imunitními buňkami
Cílené doručování léčiv by mohlo být revolučním přístupem při léčbě rakoviny. Tato metoda
přináší výhodu specifického doručení léčiva do nádoru, což vede ke snížení vedlejších účinků
a zvýšení účinnosti léčby. Jedním z největších omezení současné aplikace této léčby je
odstranění nanočástic buňkami imunitního systému - makrofágy. Toto vede ke snížení doby
cirkulace v krevním řečišti a tím pádem také k potlačení účinnosti léčby. Křemičité nanočástice
byly modifikovány polymerem poly N-(2-Hydroxypropyl) methacrylamidu a monoklonální
protilátkou IgG M75 (protilátka proti Karbonické Anhydráze IX, která je exprimovaná na
povrchu mnoha nádorových buněk a umožňuje tedy aktivní cílení nanočástic do nádorových
tkání). Fluorescenční mikroskopie v kombinaci s průtokovou cytometrií byla použita za účelem
pochopení procesů fagocytózy makrofágů (buněčná linie J744.A1) a specifických interakcí
protilátka-antigen (buněčná linie HT-29 nadměrně exprimující CA IX). Získaná data budou
dále použita pro vývoj farmakokinetického modelu popisujícího výše uvedené procesy.
|
36
|
David
Müller
|
B3
|
Ing. Petr Mazúr, Ph.D.
|
Evaluation of electrochemical stability of selected organic electroactive compounds for application in redox flow battery
|
detail
Evaluation of electrochemical stability of selected organic electroactive compounds for application in redox flow battery
Redoxní průtočné baterie jsou slibnou technologií pro stacionární akumulaci velkých objemů elektřiny produkované kupř. obnovitelnými zdroji. Aktuálně nejvyspělejšími a nejrozšířenějšími jsou baterie s vanadovými elektrolyty. Oscilující cena vanadu a některé jeho nepříznivé vlastností motivují výzkum a vývoj v oblasti organických elektrolytů pro průtočné baterie. Cílem práce je studium chemických a elektrochemických vlastností vybraných derivátů antrachinonu. Je sledován vlivu typu a pozice substituentů na aromatickém jádře na relevantní chemické a elektrochemické vlastnosti pro aplikaci v průtočných bateriích (redukční potenciál, mechanismus a vratnost elektrodové reakce a rozpustnost ve vodném prostředí). Hlavní důraz práce je kladen na posouzení chemické a elektrochemické stability látek za podmínek aplikace, a to jak v kyselém (1M H2SO4), alkalickém (1M NaOH) i neutrálním prostředí (1M Na2SO4).). Používané metody jsou cyklická voltametrie a cyklické nabíjení a vybíjení za konstantního proudu v průtočném polo-článku. U vybraných vzorků je následně prováděna post mortem NMR analýza (spolupráce s prof. Kvíčalou, ÚOCH) s cílem zjistit příčiny omezené stability.
|
37
|
Bc.
Ondřej
Navrátil
|
M2
|
prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D.
|
Drying of Multilayer Pharmaceutical Coating: Modeling and Experimental Study
|
detail
Drying of Multilayer Pharmaceutical Coating: Modeling and Experimental Study
In the pharmaceutical industry, multilayer drug coating is used for the manufacturing of drug forms with enhanced release characteristics. Additional layers allow to alter the release kinetics of an API (active pharmaceutical ingredient) or to stack multiple APIs, thus to create a more efficient drug delivery system. Coatings are commonly applied in the form of a polymer solution to improve their mechanical properties. On an industrial scale, coating methods such as fluid bed coating or spray coating are capable of forming uniform layers. However, pharmaceutical products must meet strict quality requirements and the knowledge of the coating drying kinetics is important for better process control and error avoidance. This work aims to study both experimentally and theoretically the drying kinetics of a polymer solution in a single layer setup. As a model coating medium, we use a water solution of polyvinylpyrrolidone. For this setup, we present a custom convective dryer suitable for the evaluation of the heat and mass transfer coefficients. To better understand the drying kinetics, we also develop a mathematical model describing involved mass and heat fluxes and compare the predicted results to experimental data.
|
38
|
Bc.
Vladimír
Němec
|
M2
|
prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D.
|
UV imaging as a tool for granule characterisation
|
detail
UV imaging as a tool for granule characterisation
This work deals with a model pharmaceutical formulation, consisting of ibuprofen as the API, lactose and microcrystalline cellulose as filler and pregelatinized starch as a binder, where water was added as liquid binder to the mixture during high-shear granulation. This formulation was subjected to a parametric study in a laboratory scale high-shear wet granulator. Firstly bulk dissolution tests were measured. The structure of the produced granules was e
xamined by x-ray micro computed tomography, while single granule dissolution experiments were conducted using the Sirius Surface Dissolution UV-Imager providing the real-time 2D UV maps of API concentration profiles in the vicinity of the granule. By coupling those two techniques, a toolbox for investigation of a granule structure-dissolution relationship was created and the granule properties were correlated with the granulation formulation parameters and bulk dissolution tests.
|
39
|
Bc.
Kristina
Oftnerová
|
M1
|
doc. Dr. Ing. Milan Jahoda
|
Modelování výtoku metanu z bezpečnostní pojistky u aut na CNG
|
detail
Modelování výtoku metanu z bezpečnostní pojistky u aut na CNG
Ochrana životního prostředí je v posledních letech jednou z celosvětových priorit. Její součástí je snaha o minimalizaci emisí v silniční dopravě. Jednou z cest je využívání vozidel s alternativními palivy, mezi která patří vozidla poháněná zemním plynem (CNG). Stlačený zemní plyn je skladován v tlakové nádobě a z hlediska bezpečnosti je každá nádrž opatřena bezpečnostní pojistkou. Bezpečnostní tlaková pojistka používaná u aut je spouštěná teplotou. Uvnitř ní se nachází nízko-teplotně tavitelná slitina, která udržuje píst v pojistce stlačený, plyn tak za normálních okolností neuniká. Po zahřátí na teplotu 110 °C se slitina roztaví, píst se uvolní a CNG začne z tlakové lahve unikat přes 6 otvorů, které se nachází po stranách na vrchní části pojistky. Cílem mé práce je sestrojení modelu pro výtok metanu z bezpečnostní pojistky, výpočet tlakové ztráty v oblasti výtoku a porovnání zjištěné hodnoty s experimentálními daty. Znalost charakteru vzniklého nadzvukového proudění je důležitá například při zásahu hasičského sboru u nehody.
|
40
|
Bc.
Rustem
Omarov
|
M1
|
doc.Ing. František Rejl, Ph.D.
|
HETP pro výplň Mellapak 452Y v kolonách o průměru 300 mm a 150 mm
|
detail
HETP pro výplň Mellapak 452Y v kolonách o průměru 300 mm a 150 mm
Tato práce prezentuje separační účinnost strukturované výplně Mellapak 452.Y pro atmosférickou destilaci binární směsi cyklohexan/n-heptan. Separační účinnost byla vyhodnocena ve formě výšky ekvivalentní teoretickému patru (HETP) z měření provedených za podmínek nekonečného poměru zpětného toku v kolonách o průměru 300 mm a 150 mm.
HETP určité výplně je obvykle prezentováno v závislosti na intenzitě toku fází. Univerzálnost této závislosti komplikuje pro systém cyklohexan/n-heptan nezanedbatelná závislost HETP na destilačním rozmezí, pro které bylo stanoveno. V souhlasu s teorií byla tato závislost aproximována lineární funkcí, HETP = axA + b, kde za hodnotu xA bylo zvoleno složení ve středu úseku lože, pro které je HETP stanoveno.
Následná implementace této závislosti umožnila korekci experimentálních hodnot HETP přepočtem na ekvimolární složení. Korigované hodnoty HETP získané v obou destilačních kolonách byly vyneseny v závislosti na intenzitě toku fází a porovnány.
|
41
|
Bc.
Tomáš
Pachl
|
M1
|
Ing. Bc. Jan Němec
|
Modelování konverze plynu v katalytickém filtru pevných částic
|
detail
Modelování konverze plynu v katalytickém filtru pevných částic
Ochrana zdraví obyvatel je velice důležitá, a proto se stále zpřísňují emisní normy pro automobily. Dnes jsou katalytické konvetory a filtry pevných částic nedílnou součástí každého vozu. Konvertory snižují množství škodlivých složek jako jsou oxidy dusíky, oxid uhelnatý, nespálené uhlovodíky a převádějí je na bězně se vyskytující atmosférické plyny. Filtry zachytávají malé částice hmoty, které jsou tvořeny především sazemi. Do filtru je možné nanést katalytickou vrstvu a spojit tak funkce katalytického konvertoru a filtru do jednoho zařízení. Pak je nutné minimalizovat tlakovou ztrátu, zajistit dostatečnou konverzi plynů i filtrační účinnost. Matematické modely pomáhají při vývoji těchto katalytických filtrů. Detailní 3D modely mají vysokou náročnost na výpočetní techniku, proto byl v této práci použit tzv. 1D+1D model. První část značí souřadnici podél kanálku a druhá skrze stěnu. Pro zpřesnění výpočtu konverze plynu byl stávající model rozšířen o difuzi plynu ve stěně filtru ke katalytickým centrům. Výsledný model obsahuje další 1D část, jedná se tedy o 1D+1D+1D.
|
42
|
Matouš
Pechar
|
B3
|
Mgr. Fatima Hassouna, Ph.D.
|
Investigation of application of polyvinyl alcohol for preparation of API-polymer amorphous solid dispersions
|
detail
Investigation of application of polyvinyl alcohol for preparation of API-polymer amorphous solid dispersions
A promising way to improve the bioavailability of poorly soluble active pharmaceutical ingredients (APIs) is their integration into polymer matrices and formation of amorphous solid dispersions (ASDs). Hot melt extrusion (HME) belongs among the most promising methods for preparing ASDs. It offers a platform for the development of a variety of solid dosage forms covering oral, parenteral and topical applications. It is used to manufacture a wide range of delivery systems providing sustained, modified and targeted drug delivery. Therefore, it is now considered as a well-recognized pharmaceutical technology. In this project, the application of polyvinyl alcohol (PVA) for preparation of API-polymer ASDs was investigated. First, the solubility of selected APIs (indomethacin, naproxen, and ibuprofen) in PVA and glass transition temperatures (Tg) of API-PVA mixtures were determined by calorimetry. Based on these results in combination with theoretical models for solid-liquid equilibrium, such as Flory-Huggins solution theory, and description of Tg of mixtures, the temperature – composition phase diagrams were constructed. Mixtures of PVA with indomethacin and ibuprofen were prepared by hot melt extrusion and their stability was compared with prediction of stability from phase diagrams.
|
43
|
Beatriz
Peixe
|
M1
|
doc. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
Influence of flow distribution on CO oxidation in three-way catalyst
|
detail
Influence of flow distribution on CO oxidation in three-way catalyst
Automotive catalyst is nowadays an inherent part of the exhaust gas after-treatment systems for combustion engines. During the internal combustion, there is not only the formation of non-toxic gases, but also traces of toxic and polluting substances like carbon monoxide (CO), unburned hydrocarbons, nitrogen oxides (NOx) and particulate matter (PM). Aiming on decrease the emissions of these harmful gases, sophisticated devices as the three-way catalyst have been created. One of the most important reactions is the oxidation of carbon monoxide into carbon dioxide (CO2). The purpose of this work is to understand how the flow distribution of the inlet mixture can affect CO oxidation in catalytic monolith. The experiments were performed using a special computer-controlled apparatus constituted by a reactor containing a flow distributor and samples of the catalytic monolith, accompanied by analysers, mass-flow controllers and multi-way valve for rapid switching of lean and rich reaction mixtures. CO light-off curves measured with and without several different flow distributors are compared and effects of non-uniform flow distribution on CO conversion are discussed.
|
44
|
Jiří
Perner
|
B3
|
prof. Dr. Ing. Juraj Kosek
|
Studie elektrostatického nabíjení polyethylenových částic v prostředí dielektrických kapalin
|
detail
Studie elektrostatického nabíjení polyethylenových částic v prostředí dielektrických kapalin
Electrostatic charging of liquids is responsible for numerous industrial problems, such as sudden spark discharges that can ignite flammable organic vapours. Another problem is manifested during the slurry ethylene polymerization to PE, where the particle charging affected by the presence of dielectric liquid causes unwanted agglomeration. PE particles get charged by particle-particle, particle-liquid or particle-wall interactions and when the charge exceeds a critical value, the particles adhere to the reactor wall or form agglomerates which negatively impact the reactor operation. Despite the industrial importance, the knowledge of charging mechanisms is lacking. To build this knowledge, we need to develop a method for the measurement of charging of liquid dielectrics and particles in liquid dielectric media.
In this work, we used a mixer with a metal charging adaptor for charging the samples. Firstly, we measured the electrostatic charging trends of pure dielectric liquids. We show that charging trends can be correlated with the dielectric constant of hydrocarbons. Secondly, we measured the charging of PE particles in hexane. The particle’s charge is shielded by the liquid; therefore we aim to develop a new apparatus that can accurately measure the charge on “wet” particles.
|
45
|
Tomáš
Picek
|
B3
|
doc. Ing. Miroslav Šoóš, Ph.D.
|
Charakterizace orálně disperzních filmů pro doručování léčiv
|
detail
Charakterizace orálně disperzních filmů pro doručování léčiv
Orálně disperzní filmy (ODF) jsou novou formou léčiv usnadňující aplikaci a dávkování léčiva do lidského organismu. Jedná se o alternativní formu léčiva, která usnadňuje aplikaci u pacientů, pro které je klasická forma podání nepříjemná nebo nemožná. ODF je možné vyrábět několika způsoby, např. tvorby filmu odpařením rozpouštědla nebo elektrozvlákňováním. Vzhledem na strukturu a vlastnosti vytvořených filmů byly připravené filmy analyzovány kombinací několika technik, a to měřením kinetiky disoluce, analýzou morfolgie pomocí SEM ale také měřením mechanických vlastností filmu. Pro porovnání byla také testována rozpustnost ODF oproti fyzické směsi léčiva a pomocné látky. Vzhledem na vláknitou strukturu filmu připraveného pomocí elektrozvlákňování byl otestován také vliv laminačního tlaku na strukturu filmu a rozpustnost léčiva ve vodném prostředí. Z výsledků vyplývá, že laminační tlak nemá vliv na strukturu filmu a na rozpustnost účinné látky. Tyto závěry pomohou optimalizovat budoucí výrobu a skladování této nové formy léčiva.
|
46
|
Bc.
Jakub
Píchal,
Bc.
|
M1
|
doc. Dr. Ing. Tomáš Moucha
|
Optimalizace přípravy dlouhodobě stabilních elektrod polarografické sondy pro měření koncentrace H2 v primárním okruhu jaderné elektrárny
|
detail
Optimalizace přípravy dlouhodobě stabilních elektrod polarografické sondy pro měření koncentrace H2 v primárním okruhu jaderné elektrárny
V primárním okruhu jaderné elektrárny vzniká vodík, který zabraňuje nežádoucímu vzniku kyslíku rozkladem vody. Z bezpečnostních a ekonomických důvodů je třeba vodík měřit. Zatím neexistuje metoda, jak měřit vodík přímo. Při výrobě sondy na vodík se vychází ze zkušeností získaných výrobou a prací s podobnou kyslíkovou sondou. Vodíková sonda se skládá z platinové anody a katody z chloridu stříbrného. Sonda dále obsahuje membránu nataženou nad platinovou anodou a elektrolyt z chloridu draselného. Mezi tekutinou obsahující vodík a povrchem platinové elektrody vzniká koncentrační gradient, který je ovlivněn permeabilitou membrány. Koncentrace vodíku na povrchu platinové elektrody je téměř nulová. Na platině se vodík oxiduje, odevzdává elektrony platině, které jsou obvodem přeneseny na katodu (AgCl), kde se vyredukuje stříbro. Na elektrody je přivedeno polarizační napětí a je měřen proud procházející obvodem. Tento proud je závislý na koncentraci vodíku v přiváděné tekutině. V tuto chvíli jsou námi vyráběné sondy stabilní průměrně po dobu dvou měsíců, avšak s přihlédnutím k jejich využití je nutné garantovat alespoň tříměsíční stabilitu. Cílem této práce je navrhnout postup přípravy elektrod, který by vedl ke vzniku dlouhodobě časově stabilní vodíkové sondy.
|
47
|
Bc.
Martina
Reisnerová
|
M1
|
Ing. Lukáš Valenz, Ph.D.
|
Stanovení hydraulických a transportních charakteristik strukturované výplně Mellapak 250Y
|
detail
Stanovení hydraulických a transportních charakteristik strukturované výplně Mellapak 250Y
Absorpce, založená na rozdílné rozpustnosti plynných složek v rozpouštědle, je velice významný proces sdílení hmoty především kvůli širokému uplatnění při čištění odpadních plynů. Absorpční kolony mohou být patrové nebo plněné sypanou či strukturovanou výplní. V naší laboratoři se zabýváme zkoumáním transportních a hydraulických vlastností strukturovaných a sypaných výplní. Pro popis procesů se spojitým stykem fází je potřeba znát koeficienty přestupu hmoty a efektivní mezifázovou plochu. Experimentální stanovení koeficientů se provádí ve vhodně zvoleném systému, kde uvažujeme pouze přestup v jedné fázi. Pro získání objemového koeficientu přestupu hmoty v plynné fázi neboli kGa existuje řada metod, mezi dvě nejpoužívanější patří chemisorpce oxidu siřičitého do roztoku hydroxidu sodného a čpavku do roztoku zředěné kyseliny sírové. Literární hodnoty kGa stanovené různými metodami na různých pracovištích se liší až násobně. Cílem práce je stanovit kGa dvěma metodami na jednom zařízení a na jednom pracovišti, což doposud nebylo v otevřené literatuře publikováno. V rámci této práce byla změřena tlaková ztráta a stanoveny hodnoty kGa chemisorpcí SO2/NaOH v závislosti na průtocích fází na strukturované výplni Mellapak 250Y.
|
48
|
Bc.
Přemysl
Richtr
|
M2
|
Ing. Petr Mazúr, Ph.D.
|
Optimalizace nabíjecího cyklu zinko-vzduchové baterie
|
detail
Optimalizace nabíjecího cyklu zinko-vzduchové baterie
Současnou snahou Evropské unie je dekarbonizace energetického sektoru, což vede k růstu produkce elektrické energie z obnovitelných zdrojů. Ta je však značně kolísavá kvůli proměnlivostí přírodních živlů. Výrobu elektřiny z obnovitelných zdrojů lze stabilizovat pomocí stacionárních úložišť energie a v současné době se k těmto účelům používají Li-iontové baterie, vodíkové technologie nebo vanadové redoxní průtočné baterie. Dané technologie však limituje dostupnost nerostných zdrojů, nízká účinnost či potenciální bezpečností rizika při provozu, a proto jsou intenzivně zkoumány a vyvíjeny i jiné elektrochemické systémy. Jedním z nich jsou například zinko-vzduchové průtočné baterie, které poskytují výhody v podobě vysoké hustoty energie, ekologičnosti a bezpečnosti. Nicméně jejich výzkum je teprve na počátku a úspěšné komercializaci brání vícero technických problémů.
Cílem této práce bylo studium vlivu různých módů nabíjení na coulombickou a energetickou účinnost laboratorní zinko-vzduchové průtočného baterie. K tomuto účelu byla sestrojena nová měřící aparatura, která umožňuje využívat potenciostat k provádění složitých experimentů, a dále byl inovován design baterie. Získané výsledky poskytují cenné informace pro další rozvoj této technologie.
|
49
|
Bc.
Kateřina
Sladká
|
M2
|
doc. Dr. Ing. Pavlína Basařová
|
Experimentální studie adheze bublin na povrch pevné částice ve vodných roztocích propanolu
|
detail
Experimentální studie adheze bublin na povrch pevné částice ve vodných roztocích propanolu
Tato práce se zabývá studiem adheze bublin na pevném povrchu ve vodných roztocích n-propanolu. Ve vodných roztocích alkoholů dochází vlivem přítomnosti vodíkových vazeb k tvorbě mikrostruktur, což výrazně ovlivňuje chování kapalné fáze i bublin. Příkladem anomálního chování je nelineární průběh povrchového napětí, viskozitní maximum nebo měnící se odporový koeficient pro výpočet stoupavé rychlosti bublin. V případě propanolu dochází ke skokové změně při koncentraci 7 mol. %. Přídavek alkoholu do vody ovlivňuje adhezi bubliny, při níž dochází ke změně velikosti třífázového rozhraní, úhlu smáčení a mobility povrchu bubliny. V experimentální části této práce byly vysokorychlostní kamerou snímány adheze bublin v roztocích propanolu v celém koncentračním rozsahu. Data byla vyhodnocena pomocí obrazové analýzy NIS-Elements. Z experimentálních dat byla vyhodnocena mobilita povrchu bubliny. V čisté vodě má bublina plně mobilní povrch. Se zvyšující se koncentrací roztoku mobilita klesá a kapalina se chová jako roztok povrchově aktivní látky. Při koncentraci nad 7% propanolu dochází ke skokové změně charakteru fázového rozhraní, které je plně imobilní s extrémně rychlou desorpcí molekul alkoholu.
|
50
|
Bc.
Erik
Sonntag
|
M2
|
prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D.
|
Reactive Dissolution of Poorly Soluble Prodrug Suspension
|
detail
Reactive Dissolution of Poorly Soluble Prodrug Suspension
This work deals with development and validation of in vitro dissolution method for an intramuscular depot suspension. Such pharmaceutical formulation is injected into a muscle in a form of a prodrug, which is a substance similar to an API (active pharmaceutical ingredient) with no pharmacological effect on a human body. A depot of solid prodrug particles is formed at the site of administration, which gradually dissolves into the tissue fluid. In a liquid phase, the prodrug is converted to the API by enzymes, which are naturally present in a human body. The API is subsequently transported via blood circulation to the site of action. This research deals with design of the dissolution method, which is an experimental setup that mimics the described process under in vitro conditions and allows us to measure the API release kinetics. This dissolution method is part of generic drug development and can also be used for the drug quality control. Various types of dissolution methods were developed for particular depot suspension along with an analytical method to determine the concentration of the API and prodrug. Furthermore, computer simulation was created, which describes the dissolution kinetics of the suspension based on particle size distribution and their specific surface area.
|
51
|
Jakub
Staś
|
B3
|
Ing. Alexandr Zubov, Ph.D.
|
Modelování transportu ve 3D rekonstruovaném dutém vlákně
|
detail
Modelování transportu ve 3D rekonstruovaném dutém vlákně
V dnešní době si již uvědomujeme, že ložiska fosilních paliv nejsou bezedná. To se týká rovněž zemního plynu, který lze nahradit bioplynem jakožto alternativou, která vzniká jako vedlejší produkt mnoha procesů. Bioplyn ovšem není tvořen pouze energeticky významným metanem, ale nezanedbatelnou část tvoří nespalitelné plyny jako např. oxid uhličitý. K odstraňování těchto příměsí se běžně používají membránové moduly složené ze svazků dutých vláken. V rámci spolupráce s firmou MemBrain s.r.o. se zabýváme optimalizací porézní struktury dutých vláken pro co nejúčinnější separaci plynných směsí, zejména bioplynu. Předmětem tohoto příspěvku je pak vytvoření dynamického modelu transportu směsi plynů skrze stěnu dutého vlákna s obecnou morfologií pórů. Pro tyto účely je prostorově trojrozměrná geometrie pórů generována jednak uměle jako uživatelsky definovaná pravidelná struktura, jednak rekonstrukcí reálného vlákna z mikro-tomografických snímků. Vytvořený model je založen na popisu difuze Fickovým zákonem, ale následně bude rozšířen o popis dělení plynných směsí na základě Maxwellových-Stefanových rovnic.
|
52
|
Bc. et Bc.
Jana
Steinhauserová
|
M1
|
Ing. Jitka Čejková, Ph.D.
|
Experimentální studium kolektivního chování nebiologických samopoháněných objektů
|
detail
Experimentální studium kolektivního chování nebiologických samopoháněných objektů
Kolektivní chování je pozorováno především v biologických společenstvech, ale lze ho pozorovat i u neživých systémů. Tato práce se zabývá chováním kapek dekanolu v roztoku dekanoátu sodného. Zajímají nás vzájemné interakce mezi těmito kapkami, které reprezentují nebiologické samopoháněné objekty. Byly provedeny sady experimentů s různým počtem kapek a tyto experimenty následně s pomocí obrazové analýzy vyhodnoceny. Cílem předložené práce bylo najít metodologii, jak experimenty vyhodnotcovat a získaná data později použít pro teoretické výpočty.
|
53
|
Bc
Jakub
Strnad
|
M2
|
doc. Ing. Zdeněk Slouka, Ph.D.
|
Tvorba elektrokineticky řízených vírů na heterogenních iontově-výměnných membránách
|
detail
Tvorba elektrokineticky řízených vírů na heterogenních iontově-výměnných membránách
Heterogenní iontově-výměnné membrány jsou základní součástí elektrodialyzérů, ve kterých představují permselektivní médium a slouží k požadované separaci iontů v elektrickém poli. V současné době tyto elektrodialyzéry pracují v tzv. podlimitní oblasti při nízkých proudových hustotách. Při vyšších proudových hustotách systém přechází do tzv. nadlimitní oblasti, ve které probíhají vedle intenzivnějšího odsolování iontů ze zpracovávané suroviny ještě další jevy, které mohou být pro celý proces prospěšné, nebo nechtěné. Mezi tyto jevy se řadí např. elektrokineticky řízené víry, nebo štěpení vody.
Cílem této práce je pozorovat a kvantifikovat intenzitu vírů vznikajících při vyšších proudových hustotách pomocí PIV (particle image velocimetry) a intenzitu štěpení vody pomocí měření změn pH. K experimentům byly použity heterogenní kationtově a aniontově-výměnné membrány, které byly integrovány do speciálně vyvinutých miniaturizovaných cel. Tyto cely umožňují pozorování intenzity vznikajících vírů i měření změn pH, které nastávají v důsledku štěpení vody. Na závěr práce budou porovnány výsledky pro kationtově a aniontově-výměnné membrány.
|
54
|
Bc.
David
Tichý
|
M2
|
doc. Ing. Zdeněk Slouka, Ph.D.
|
Předkoncentrace a odsolování pomocí iontové koncentrační polarizace
|
detail
Předkoncentrace a odsolování pomocí iontové koncentrační polarizace
Příprava biomedicínských vzorků (například proteinů nebo DNA) pro jejich analýzu je mnohdy kvůli nízkým detekčním limitům zásadní pro úspěšnost celého procesu. Předkoncentrace, neboli lokálního zvýšení koncentrace dané molekuly nebo iontu, lze docílit pomocí iontové koncentrační polarizace. Umístěním iontově-výměnné membrány do vnějšího DC elektrického pole vznikají na jejích opačných stranách oblasti obohacené a ochuzené o ionty, v nichž se ustanoví nelineární gradient elektrického pole. Iontově vyčerpaná vrstva může v některých případech působit jako nemechanický filtr pro nabité molekuly a ionty. V této práci je iontově vyčerpaná vrstva využita k předkoncentraci záporně nabitých částic fluoresceinu v mikrofluidním kanálku se dvěma kationtově výměnnými membránami. Byl zkoumán vliv rozdílných hodnot průtoků a aplikovaného napětí na pozici a tvar zakoncentrovaného útvaru ve třech geometrických variantách čipu: s rovným, zužujícím a rozšiřujícím se kanálkem. V druhé části práce byly tyto čipy porovnávány z hlediska účinnosti odsolování protékajícího roztoku od molekul chloridu draselného. Cílem tohoto výzkumu je vytvoření průtočného systému realizujícího předkoncentraci a separaci iontů z roztoku uplatňujícího iontovou koncentrační polarizaci.
|
55
|
Jan
Trnka
|
B2
|
prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D.
|
Plug flow reactor for continuous preparation of mesoporous silica
|
detail
Plug flow reactor for continuous preparation of mesoporous silica
Mezoporézní silikové částice se díky svým mimořádným schopnostem amorfizace látek absorbovaných do jejich pórů nově začínají používat i jako farmaceutický excipient pro formulaci špatně rozpustných léčiv. V dnešní době je bohužel jejich výroba poměrně nákladná a průmyslově vyráběné částice zatím nedosahují kvalit částic připravovaných v laboratoři. Současné laboratorní přípravy částic jsou však náročné na převedení do větších měřítek. Dosud se mezoporézní silika vyrábí pouze vsádkovým způsobem. Zlevnit a zefektivnit produkci částic by mohlo převedení výroby do kontinuálního režimu. Slibným řešením se zdá být využití průtočného reaktoru s pístovým tokem, a to zejména díky stabilnímu toku, snadnému nastavení doby zdržení reakční směsi a možnosti převedení výroby do větších měřítek pomocí paralelizace.
Cílem práce je navrhnout průtočný reaktor s pístovým tokem na výrobu silikových částic, následně pak navázat na reaktor další jednotkovou operaci, jako například mletí částic na definovanou velikost či jejich roztřídění dle velikosti, aby bylo možné připravovat částice s přesně definovanými parametry. Pro porovnání připravených vzorků bude vyhodnocena jejich velikost pomocí statického rozptylu světla, morfologie pomocí elektronového mikroskopu a měrný povrch pomocí sorpce dusíku.
|
56
|
Bc.
Barbora
Tučková
|
M1
|
prof. Dr. Ing. Juraj Kosek
|
Studium utváření morfologie polymerních latexových vrstev
|
detail
Studium utváření morfologie polymerních latexových vrstev
Many tons of latex for coating purposes are synthetized every year. This widely used material forms a stable dispersion (emulsion) of polymer microparticles in an aqueous medium. Polymer latexes are synthesized from petroleum-based chemicals, and are further processed, e.g., to tires, gloves or coatings, which are formed from latex paints. The formation of latex films is thoroughly discussed in literature, because it is important to understand this process in order to determine the required properties of the manufactured latex and the optimum film-forming conditions. It was shown in many studies that the time and the temperature of film formation and storage conditions have a great impact on the degree of particle coalescence. Therefore, in this work the temperature dependence of the latex film formation and its morphology are investigated by the use of scanning electron microscope (SEM) and atomic force microscope (AFM). To obtain the uniform latex layer, the latex was sprayed onto a thin glass using electro-spray or was simply cast on a glass. The samples used for the investigation of latex film formation were monodisperse polystyrene particles (PS) and poly(butyl acrylate) solution (PBA).
|
57
|
Bc.
Adam
Tylich
|
M1
|
doc. Dr. Ing. Tomáš Moucha
|
Měření příkonu a kompletní disperze plynu v míchané poloprovozní nádobě s nekoalescentní vsádkou
|
detail
Měření příkonu a kompletní disperze plynu v míchané poloprovozní nádobě s nekoalescentní vsádkou
V mnoha odvětvích chemického, farmaceutického a potravinářského průmyslu jsou mj. využívány mechanicky míchané reaktory, ve kterých je dispergován plyn. Takovéto reaktory jsou využívány například k fermentaci, chloraci či hydrogenaci. Pro správný návrh a konstrukci zařízení je nutné znát transportní charakteristiky, zejména objemový koeficient přestupu hmoty kLa. Hodnota kLa je mj. závislá na velikosti zádrže plynu a příkonu míchadel. Znalost uvedených charakteristik je nutná pro predikci přestupu hmoty při návrhu mechanicky míchaných zařízení.
Měření příkonu probíhalo na poloprovozní nádobě o vnitřním průměru 59 cm. Nekoalescentní vsádka byla simulována 0,5 M roztokem síranu sodného. K formulaci výpočetních vztahů pro predikci transportních charakteristik v navrhovaných provozních nádobách byla také využita data naměřená na laboratorní nádobě. Vedle měření příkonu a následného testování korelačních rovnic byla také stanovována hodnota otáček míchadla, při níž dochází ke kompletní disperzi plynu, NCD. Znalost hodnot NCD bude po vybudování obsáhlejší databáze rovněž využita k vytvoření nových korelačních rovnic pro predikci přestupu hmoty. Získané korelace přispějí ke snížení energetických a materiálových nákladů nově navrhovaných zařízení.
|
58
|
Bc.
Jakub
Vaculík
|
M1
|
Ing. Jitka Čejková, Ph.D.
|
Studium chování organických kapek v roztocích surfaktantů v závislosti na koncentraci surfaktantu
|
detail
Studium chování organických kapek v roztocích surfaktantů v závislosti na koncentraci surfaktantu
Biologická chemotaxe, kterou definujeme jako orientovaný pohyb organismu v gradientu koncentrace chemické látky, byla inspirací pro zkoumání tohoto jevu i u neživých objektů. V našem případě jsou těmito 'chemickými roboty', kteří jsou schopni přeměny chemické energie na mechanickou, olejové kapky v systému s roztokem povrchově aktivní látky. Vzhledem k faktu, že systém dekanol – dekanoát sodný – sůl byl v naší laboratoři z hlediska umělé chemotaxe již důkladně prozkoumán, je při pokusu o detailnější popis tohoto jevu snaha nalézt další systémy, které by umělou chemotaxi vykazovaly. V první fázi je však třeba uvažovat vzájemné interakce mezi povrchem, roztokem surfaktantu a kapkou. Cílem této práce je proto popsat chování organických kapek v roztoku surfaktantu, a to jednak v závislosti na typu použitého surfaktantu a jeho koncentraci s ohledem na kritickou micelární koncentraci, a také vlivu barviv, přidávaných do systému pro zvýraznění kapky. Součástí práce je též vyhodnocení povrchových napětí roztoků i kapek obsahujících barviva, stejně jako mezifázových napětí mezi roztokem a kapkou. Tato data přiřazená k jednotlivým typům chování kapky mohou pomoci předvídat chování kapek u neznámých systémů, či mohou být základem pro návrh nových systémů ke studiu umělé chemotaxe kapek.
|
59
|
Miroslav
Večeřa
|
B3
|
Ing. Aleš Zadražil, Ph.D.
|
Optimalizace přípravy léčiv na fluidním loži
|
detail
Optimalizace přípravy léčiv na fluidním loži
Jeden z hlavních problémů léčivých látek je jejich nízká rozpustnost ve vodném prostředí, která vede k nízké biodostupnosti a pozdnímu nástupu účinku. Tento problém se dnes řeší mnoha
způsoby: kontrola velikosti částic, amorfizace, tvorba solí ze silných zásad a další. Nová příprava soli aktivní látky je prováděna ze slabé zásady ve vodném prostředí. Voda představuje procesní problém při vytváření pevnofázového produktu. S optimalizovaným množstvím vody byl vzniklý roztok soli nastřikován na částice cukru na fluidním loži, kde dochází k potahování, sušení a tvorbě granulí. Pomocí fluidního lože kontrolujeme velikost částic v granulátu. Amorfní stav léčiva potvrdila analýza na rentgenové difraktometrii. Díky tomu má produkt vysokou rychlost uvolňování aktivní látky, jež byla detekována pomocí UV-imagingu. Do formulace přidáváme biodegradovatelný polymer, který funguje jako stabilizátor při disoluci a chrání léčivo v amorfní formě. Výhodami této metody jsou rapidní snížení počtu výrobních kroků a pomocných látek, bezprašný proces a kontrola rychlosti uvolňování léčiv. Oproti originálnímu produktu je naše sůl výrazně méně hygroskopická a stabilnější. Navíc díky kontrole a monitoringu produktu na úrovni částic budeme schopni předvídat chování tablet připravených z tohoto granulátu.
|
60
|
Olga
Vojtíšková
|
B3
|
Ing. Jakub Mužík
|
Studium reakce vzniku soli těžce rozpustné aktivní farmaceutické látky
|
detail
Studium reakce vzniku soli těžce rozpustné aktivní farmaceutické látky
Řada léčiv se potýká s nízkou rozpustností, která je nežádoucí a představuje problém pro jejich biodostupnost v těle. Jednou z možností řešení je převod látky ve formě volné kyseliny na ve vodě rozpustnou sůl pomocí tepelně indukované reakce s alkalizérem ve vodném prostředí. V současné době se pro tento účel jako alkalizér využívá hydroxid sodný, ten je ale značně problematický, jeho sůl je velmi agresivní a hygroskopická, což vede k chemické nestabilitě a procesním problémům, záměnou za slabý alkalizér došlo k eliminaci těchto potíží. Tato studie objasňuje kinetiku této reakce pomocí UV spektrofotometrie reakční směsi. Znalost kinetiky je zcela zásadní a značně zjednodušuje odhad a přizpůsobení optimálních reačních podmínek, čímž má výsledek této studie potenciál nejen pro vědecké, ale i procesní využití.
|
61
|
Bc.
Adam
Vondra
|
M1
|
doc. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
Vliv přítomnosti oxidů ceru na kinetiku dvojitého zapálení CO v automobilovém katalyzátoru
|
detail
Vliv přítomnosti oxidů ceru na kinetiku dvojitého zapálení CO v automobilovém katalyzátoru
Výfukové plyny, které vznikají při nedokonalém spalování automobilového paliva, obsahují škodlivé látky, jejichž množství je proto regulováno emisními normami. V rámci plnění těchto limitů je nezbytné použití katalytických reaktorů umožňujících efektivní zreagování škodlivých složek, zejména oxidu uhelnatého, oxidů dusíku, uhlovodíků a pevných částic, na zdraví neškodné látky: oxid uhličitý, vodní páru a dusík. Hlavní katalytickou funkci zastávají většinou nanočástice platiny či palladia. Do katalyticky aktivní vrstvy jsou často přidávány oxidy ceru, které zvyšují katalytickou aktivitu, zabraňují slinutí vrstvy za vyšších teplot a dále slouží jako zásobárna kyslíku při jeho náhlém přebytku či nedostatku.
V této práci byla vyhodnocena reakční kinetika katalyzátorů Pt/CeO2/γ-Al2O3 a Pd/CeO2/γ-Al2O3, zejména s ohledem na průběh oxidace CO a C3H6. Dosažené výsledky a jejich porovnání s katalyzátory bez oxidů ceru (Pt/γ-Al2O3 a Pd/γ-Al2O3) ukazují, že přídavek oxidů ceru pozitivně působí na konverzi škodlivin výfukových plynů, a navíc výrazně potlačuje nežádoucí jev zvaný dvojité zapálení CO.
|
62
|
Miroslav
Vrána
|
B3
|
Ing. Jan Haidl, Ph.D.
|
Mechanistický model ejektoru kapalina-kapalina
|
detail
Mechanistický model ejektoru kapalina-kapalina
Ejektorové čerpadlo kapalina-plyn je konstrukčně jednoduché a spolehlivé zařízení, které využívá energii paprsku kapaliny k čerpání plynu. Při čerpání dochází k tvorbě jemné disperze a ejektor lze tak využít jako efektivní zařízení pro sdílení hmoty. Současný popis ejektoru spočívá však téměř výhradně v empirických korelacích bez bližšího porozumění dějům probíhajících uvnitř. V této práci otevíráme problematiku pochopení chování ejektoru prostřednictvím studie provedené na jednodušším jednofázovém zařízení typu kapalina-kapalina. Pro účely této práce byl upraven stávající poloprovozní ejektor voda-vzduch pro čerpání kapaliny a byly provedeny experimenty zahrnující různé geometrie trysek i těla ejektoru. Naměřená data pro jednotlivé konfigurace jsou zpracována v podobě energetické účinnosti, bilance hybnosti a bilance mechanické energie. Na základě naměřených tlakových profilů podél zařízení jsou identifikovány zóny, ve kterých dochází k šokové ztrátě energie. Tyto dílčí ztráty jsou popsány pomocí individuálních součinitelů místních odporů.
|
63
|
Bc.
Filip
Zavřel
|
M2
|
Gabriela Ruphuy Chan, M.Sc.Ph.D.
|
3D printing of PCL/HA scaffolds for bone tissue engineering
|
detail
3D printing of PCL/HA scaffolds for bone tissue engineering
Bone grafting is a widely adopted clinical technique with over 2 million cases every year. It is used for the treatment of wounds that require structural support for the injury to heal properly, followed by a subsequent resorption or a permanent placement of the graft.
However, the clinical limitations have been reached with regards to large defects. The incorporated graft, which acts as a cellular scaffold, has to provide a sufficient means for vascularisation and transport of substances both in and out of the structure to prevent necrosis. This places certain requirements on the scaffold surface and porosity as well as the material rate of resorption.
The utilisation of 3D printing presents a possible solution to this problem. Using bioresorbable poly(ε-caprolactone) (PCL) polymer, patient-specific structures can be created and enhanced by the addition of hydroxyapatite (HA) particles. This study is aimed to describe the properties and processing parameters of PCL/HA scaffolds created using the 3D printing technique and evaluate their dependency on the hydroxyapatite content.
|
64
|
Bc.
Pavel
Zelenka
|
M1
|
prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D.
|
Pokročilá optimalizace metody charakterizace částic vzniklých rozpadem lékové formy
|
detail
Pokročilá optimalizace metody charakterizace částic vzniklých rozpadem lékové formy
Klíčovou vlastností lékové formy je její chování ve vodném prostředí. Rychlost uvolňování aktivní látky je silně závislá na rozpadu a rozpouštění pevné lékové formy. Proto je důležité studovat dynamiku těchto procesů. Tato práce se zabývá vývojem a optimalizací nové metody pro charakterizaci částic vzniklých rozpadem lékové formy. Metoda je založena na principu usazování částic v nehomogenním laminárním proudění kapalného média. Pro tento účel byla navržena a sestavena průtočná cela. V cele byly provedeny experimenty s modelovými částicemi. Kamerový záznam pohybu částic v cele byl analyzován pomocí algoritmu pro sestavení trajektorie jednotlivých částic. K vyhodnocení trajektorií byla použita teoretická predikce pohybu částic založená na předpokladech o profilu proudění uvnitř cely. Tato práce se dále zabývá zlepšením popisu profilu proudění uvnitř cely pomocí CFD (Computational Fluid Dynamics) simulace a porovnává výsledky získané metodou konečných objemů a metodou konečných elementů.
|
65
|
Alžběta
Zemánková
|
B3
|
Mgr. Fatima Hassouna, Ph.D.
|
Screening of coamorphous systems for drug delivery by calorimetry
|
detail
Screening of coamorphous systems for drug delivery by calorimetry
Co-amorphous drug delivery systems have recently attracted a considerable interest in the pharmaceutical field due to their potential to improve oral bioavailability of poorly water-soluble drugs via drug dissolution enhancement as a result of the amorphous nature of the material. A co-amorphous system is obtained by using low molecular weight components that are mixed into a homogeneous single-phase system. The amount of amorphous stabilizer can be significantly reduced compared with other amorphous stabilization techniques. In this study, screening of different combinations of model drugs, such as indomethacin with various co-formers, such as amino acids or nucleobases, was carried out. Screening was performed based on measurement of glass transition temperatures by differential scanning calorimetry and their comparison with theoretical values calculated from Gordon-Taylor equation. Arginine was chosen as the best co-former based on data obtained by the screening. The co-amorphous system indomethacin - arginine was further investigated including dissolution tests. The obtained dissolution profiles were confronted with those for mixture of crystalline indomethacin and arginine and with pure indomethacin. Moreover, physical stability of co-amorphous overtime was assessed.
|
66
|
Bc.
David
Zůza
|
M2
|
Ing. Ondřej Kašpar, Ph.D.
|
Amorphization of drugs in mesoporous silica using solvent evaporation
|
detail
Amorphization of drugs in mesoporous silica using solvent evaporation
The amorphization of APIs (Active pharmaceutic ingredients) keeps being an important topic for pharmaceutic companies. The main reason is that the majority of newly discovered APIs are poorly soluble. Preparing them in an amorphous state is a way how to make them dissolve faster. Another reason is that the amorphous form cannot be patented and thus provides a possibility for generic companies to avoid patent collisions.
Amorphization in the mesopores of silica particles can be an efficient approach to future drug formulations. The small pores prevent loaded drug from crystallizing, the high specific surface (>1000 m2/g) further promotes dissolution, and the thermal and mechanical stability and biocompatibility make the utilization for oral dosage forms highly desirable.
Loading of API into the silica particles can be done by a variety of methods, for example by melt loading, equilibria loading from a solution or by solvent evaporation loading. In this work, the solvent evaporation method is explored in detail in order to obtain general guidelines for the preparation of silica drug formulations in the future.
The prepared samples were evaluated by a variety of analytical methods and their dissolution rate was measured and compared with crude API.
|
67
|
Bc.
Václav
Šmíd
|
M1
|
Ing. Jan Haidl, Ph.D.
|
Možnosti zvýšení energetické účinnosti ejektorového čerpadla kapalina-plyn
|
detail
Možnosti zvýšení energetické účinnosti ejektorového čerpadla kapalina-plyn
Ejektor kapalina-plyn představuje kompaktní alternativu ke konvenčním výměníkům hmoty – absorpčním a bublaným kolonám. Vyniká zejména v aplikacích, které vyžadují tvorbu velké mezifázové plochy, např. rychlé heterogenní reakce či mechanické čištění plynů.
Díky svému jednoduchému designu bez pohyblivých částí má navíc nízké pořizovací náklady, je velmi spolehlivý, odolný a prakticky bezúdržbový.
Jeho současné průmyslové použití je však omezeno nedostatečným množstvím spolehlivých návrhových dat a především pak jeho vysokou energetickou náročností.
Tato práce studuje možnosti zvýšení energetické účinnosti ejektoru rozrušením paprsku kapaliny. Je popsán vliv (i) expanze bublin plynu v těle trysky, (ii) zařazení rotačního tělíska – swirlu – před trysku, (iii) použití vysokoodporové trysky.
Na základě široké databáze experimentálních dat byla navržena korelace popisující maximální dosažitelný hmotnostní tok přisávaného vzduchu. Spolu s korelací nominálních hodnot vymezuje pracovní oblast ejektoru, která by mohla být využita jako jedno z návrhových kritérií ejektorů.
|
68
|
Bc.
Martin
Šourek
|
M2
|
Ing. Martin Isoz, Ph.D.
|
Pore-scale model development for catalytic material washcoating in a filter wall
|
detail
Pore-scale model development for catalytic material washcoating in a filter wall
The increasingly stringent automotive emission regulations enforce the use of particulate filters to effectively control the particulate emissions from both diesel and gasoline engines. Due to the cost and size limitations of the exhaust gas after-treatment system, it is favorable to combine the particulate filter with a catalytic reactor for conversion of gaseous pollutants. The properties of the resulting catalytic filter are highly dependent on the quality of the catalytic coating. This study focuses on a development of methodology for simulation of the washcoating process, as one part of a reliable multi-scale CFD modeling environment for catalytic filters. To describe the flow, particle-particle and particle-wall interactions in the water-based slurry during the washcoating we propose a coupled CFD-DEM solver. Initial solver implementation, definition of suitable benchmark cases and intended solver usage are presented.
|
69
|
Bc.
Jan
Šugar
|
M1
|
Ing. Viola Tokárová, Ph.D.
|
Temperature-responsive polymer-coated particles for steady cell growth and temperature controlled harvesting
|
detail
Temperature-responsive polymer-coated particles for steady cell growth and temperature controlled harvesting
There is a growing demand for a variety of cells in biotechnology and advanced medicine which pushes the cultivation techniques development further. Moreover, successful cultivation is not only about cell growth, whereas the harvesting seems to play a crucial role in compromising some of the cell features, e.g. cell viability, extracellular proteome, contamination with additives etc. Therefore, utilizing a temperature-controlled harvesting might be a promising method since the temperature drop is easily carried out and causes insignificant stress. The authors will focus on development of novel nanostructured particles coated with temperature-responsive polymer undergoing the hydrophilic/hydrophobic change in a suitable temperature range. These particles will be fabricated to support the anchorage-dependent cell lines to enable their successful growth in perfusion mode either in fluidized bed or agitated bioreactor. The newly developed technique will be validated mainly by the fluorescence microscopy allowing reliable recognition of viable and apoptotic cells or by enzyme activity assays confirming the intactness of cell surface proteins.
|
70
|
Bc.
Milan
Žalud
|
M1
|
doc. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
Příprava a charakterizace tenkých katalytických vrstev v automobilovém filtru pevných částic
|
detail
Příprava a charakterizace tenkých katalytických vrstev v automobilovém filtru pevných částic
Mezi škodlivé látky vznikající nedokonalým spalováním v automobilových motorech patří zejména plynné škodliviny jako oxid uhelnatý či nespálené uhlovodíky, ale také pevné mikročástice, obecně nazývané saze. Všechny tyto látky je zapotřebí co nejúčinněji zachycovat již ve výfukovém potrubí automobilu, což umožňuje katalytický filtr pevných částic. Jedná se o keramický monolitický filtr pevných částic, na jehož stěny je nanesena tenká katalytická vrstva obsahující vzácné kovy, jež zajišťují konverzi nežádoucích plynů. Jako základ této vrstvy je použit porézní γ-Al2O3 ve vodné suspenzi, do které je filtr namáčen, přebytečná suspenze je vyfouknuta stlačeným dusíkem a vrstva vysušena. Výslednou tloušťku, strukturu a umístění nanesené vrstvy lze ovlivnit zejména různou velikostí částic γ-Al2O3, různě voleným pH vodné suspenze či navlhčením filtru před nanášením. Připravené vzorky katalytických filtrů jsou následně analyzovány pomocí snímků z elektronového mikroskopu (SEM). Klíčové je, aby při průchodu spalin vrstvou docházelo k co největší chemické konverzi škodlivých plynů, účinné filtraci pevných částic při současném zachování nízké tlakové ztráty filtru. Toho lze docílit například vhodnou distribucí vrstvy do pórů stěny filtru či větším výskytem různě velkých makropórů ve vrstvě.
|
71
|
Bc.
Kristýna
Žemlová
|
M1
|
Ing. Jan Haidl, Ph.D.
|
Automatické vyhodnocení termografických dat při destilaci
|
detail
Automatické vyhodnocení termografických dat při destilaci
Strukturované výplně se v destilačních kolonách používají pro intenzifikaci mezifázového sdílení hmoty. Kvalita výplní se obvykle kvantifikuje prostřednictvím objemových koeficientů přestupu hmoty, tj. součinu příslušných koeficientů a plochy aktivního fázového rozhraní jejichž individuální hodnoty však zůstavají neznámé.
Tato práce přispívá k termografické studii tvorby a aktivity fázového rozhraní na výplni v destilačních podmínkách. V průběhu práce budou pomocí termokamery pořizovány fotografie a videa povrchu izolovaného plechu strukturované výplně při probíhající destilaci. Získané snímky bude nutné dále vyhodnotit s ohledem na výsledky kalibračních experimentů i geometrii aparatury. Za tímto účelem byl vytvořen program vybavený uživatelským rozhraním umožňující načtení výstupu termokamery ve formě videosekvence, její segmentaci, výběr analyzované oblasti a následné vyhodnocení teploty na smáčené desce. Program byl implementován s využitím skriptovacího jazyka Python a jeho knihoven. Výhledově je plánováno do programu zahrnout i výsledky kalibračních experimentů a pokročilou statistickou analýzu dat.
|
72
|
Bc.
Adrián
Žák
|
M2
|
doc. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
Influence of coating distribution on catalytic filter performance
|
detail
Influence of coating distribution on catalytic filter performance
The increasing emphasis on reducing emissions from transportation is forcing the automotive industry to improve its technology. One of such recently proposed improvements is a catalytic particulate filter, combining catalytic converter with a filter. This combination has many advantages such as lower production costs, space requirements and overall heat losses. The required key properties of this device are minimum pressure drop and maximum conversion and filtration efficiency. They depend mainly on the quality and distribution of catalytic layer (washcoat) and the size, number and structure of the pores. This study investigates influence of the catalyst distribution on pressure drop and conversion in several bare and coated filters. The filter microstructure is reconstructed in 3D using X-ray tomography images and its impact on the sample performance is studied by pore-scale mathematical models of flow, diffusion and reaction implemented in OpenFOAM.
|