1
|
Bc.
David Van Gelder
Adjar
|
M2
|
Ing. Martin Kohout, Ph.D.
|
Cascade of rectification columns - modeling and economic evaluation using a standard simulation program
|
detail
Cascade of rectification columns - modeling and economic evaluation using a standard simulation program
This project involved the modeling of a cascade of rectification column and an economic evaluation of the process using the standard simulation software AspenPlus. The aim of this project was to perform a synthesis analysis on a 4-component mixture to determine the optimal operation conditions and the most economically viable variant of synthesis. The 4-component mixture is made up of propane, i-butane, n-butane and i-pentane. The research covered distillation, rectification, the use of rectification columns and the use of synthesis in process engineering.
All the sequencing and modeling of the columns were done without the use of the economic evaluation package. This helped in having a fair idea of what the various sequences would look like and were based on the physical and chemical properties of the olefins used in the process.
The economic evaluation and optimization were then incorporated, and this helped to decide the size and type of the various columns in the models. At this stage, most decisions were made using a combination of the economic value and how the process responds to the various changes.
A look at the results obtained, show all the various good economic values obtained as well as good performance of various process models.
|
2
|
Islam
Baigaliyev
|
B3
|
Ing. Viola Tokárová, Ph.D.
|
Příprava nanostrukturovaných povrchů přímou replikací povrchů přírodních materiálů
|
detail
Příprava nanostrukturovaných povrchů přímou replikací povrchů přírodních materiálů
Příroda je šikovný inženýr, která vždy byla předobrazem vědeckých vynálezů. Příroda měla dost času na to, aby si mohla promyslet a provést úpravy ve svých technologiích. To, co vidíme teď, přešlo 4 miliardy let evoluce. Lidi se snaží využívat těchto principů a vědný obor, který se tím zabývá je známý jako biomimetika. Mnohé přírodní povrchy mají antibakteriální nebo samočisticí efekt, např. křídla hmyzů nebo povrchy listů některých rostlin. Známý je lotosový efekt - jev, který spočívá v hydrofobním povrchu lotosových listů, který odpuzuje vodu. Nečistoty se rozpouští ve vodě a opouští povrch. Dalším příkladem jsou křídla vážek a cikád, které mají antibakteriální efekt. Díky nanopilířkům na jejich povrchu narušují bakteriální stěnu, a tím dochází k buněčné lýze. Táto práce se zabývá těmito povrchy a snaží se je replikovat do polymerní matrice. Cílem práce je vytvořit nanostrukturované repliky přírodních povrchů, zvolit nejvhodnější materiál pro replikace a nejvhodnější parametry pro přípravu. Dalším cílem bude analýza fyzikálních vlastností vytvořené kopie, zejména úhel smáčení a hystereze kontaktního úhlu. Měření budu provádět pomocí optického tenziometru a následně porovnávat výsledky s původním biologickým vzorkem.
|
3
|
Terezie
Císařová
|
B2
|
Mgr. Jaroslav Hanuš, Ph.D.
|
Modifikované liposomy jako nový potenciální nosič léčiv
|
detail
Modifikované liposomy jako nový potenciální nosič léčiv
Liposomy jsou jednou z užívaných forem transportu látky v organismu. Jedná se o kulovité váčky tvořené fosfolipidovou membránou. Membrána liposomů je zcela biokompatibilní, což je jednou z výhod tohoto způsobu přepravy látek. Membrány s dosud užívaným složením jsou však schopny v liposomech udržet jen některé z účinných látek. Lipidickou membránu je tudíž vhodné modifikovat například přidáním některých vzácnějších fosfolipidů, které se objevují například u některých bakterií, jejichž membrány fungují i v extrémnějších podmínkách. To může slibovat i nižší propustnost vůči některým látkám. Cílem práce je připravit a charakterizovat liposomy obsahující vzácnější fosfolipidy z přírodně získaného materiálu. Jelikož je biotechnologický proces získávání takovýchto fosfolipidů zdlouhavý a obecně poskytuje malé výtěžky, byla v rámci projektu nejprve provedena studie vlivu koncentrace standartních fosfolipidů na tvorbu liposomů. Výsledky budou použity pro design dalších experimentů už s dalšími fosfolipidy. Také byly provedeny pilotní experimenty s přírodními fosfolipidy pro pokus o získání vesicul, výsledné útvary byly charakterizovány pomocí TEM, DLS a optické mikroskopie.
|
4
|
Bc.
Tomáš
David
|
M2
|
Ing. Alexandr Zubov, Ph.D.
|
Viskozita stéricky stabilizovaných latexů: Validace modelu
|
detail
Viskozita stéricky stabilizovaných latexů: Validace modelu
Syntetické latexy, tj. disperze pevných nanočástic v kapalném médiu, jsou významnou průmyslovou komoditou, např. v průmyslu s nátěrovými hmotami. Pro finální produkt je velmi důležitá stabilita dispergovaných nanočástic, tedy schopnost neagregovat, díky které dochází ke zvýšení životnosti produktu.
Stability koloidních suspenzí lze dosáhnout různými mechanismy. Neiontová stabilizace, která je předmětem této práce, je zprostředkována řetězci povrchově aktivní látky, které jsou ukotveny na povrch částic a tím zamezují jejich agregaci.
Cílem této práce je vytvořit matematický model schopný předpovídat reologické vlastnosti neiontově stabilizovaných latexů na základě ryze fyzikálních úvah, tedy bez použití empirických vztahů, které jsou v této oblasti doposud využívány. Za tímto účelem byl vyvinut dynamický model toku suspenze založený na tzv. metodě diskrétních elementů (DEM). V modelu jsou zahrnuty kontaktní a nekontaktní mezičásticové interakce, interakce se stěnou, vzájemná interakce mezi částicemi a tekutinou.
Jedním z posledních kroků ve vývoji modelu je jeho validace. Výsledky validujeme pomocí experimentálních dat převzatých z literatury, které představují měření viskozity suspenze v závislosti na rozličných parametrech systému.
|
5
|
Jan
Duras
|
B3
|
RNDr. Ivan Řehoř, Ph.D.
|
Modular Hydrogel Microrobots
|
detail
Modular Hydrogel Microrobots
In my project I aim to make modular robots that could operate on a scale of just few micrometers. Conventional robotics use mainly electronics and programming to create robots that nowadays are able to do wide variety of tasks. However their designs are too complicated and thus are completely unsuitable for miniaturization. Our research group has already established that hydrogels, soft, squishy materials, are suitable candidates as the main building blocks for these microrobots. Recently a prototype of such microrobot has been introduced. It can do simple tasks like moving objects from one place to another. However so far a specific microrobot design is required for every single desired task. I aim to change that by exploring the idea of having one universal microrobot that could be used as a building block for basically any design we desire. This would greatly improve their overall modularity where instead of designing a specific microrobot we could just quickly assemble one on sight. In my experiments I use circular discs as a universal shape for creating larger structures. I also developed a method to chemically attach them to each other which works very similarly to a sewing machine or welding.
|
6
|
Bc.
Samuel
Frei
|
M2
|
prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D.
|
Magnetoliposomes and navigation in a magnetic field
|
detail
Magnetoliposomes and navigation in a magnetic field
Liposomes are spherical vesicles formed by a phospholipid bilayer surrounding a hydrophilic lumen. Recently, the possibility of combining liposomes with magnetic nanoparticles started to be studied. The structure created by the incorporation of nanoparticles to liposomes is referred to as magnetoliposomes (MLs). MLs would not only allow a targeted delivery using a magnetic field but also create an option of MRI observation. Three main approaches are generally studied: incorporation of nanoparticles to the bilayer, to the lumen, or to the surface. However, these have some issues, mainly destabilization of the bilayer and competing for space with the loaded substance. In this work different type of the MLs was prepared. They are formed by a core of iron oxide nanoparticles, which are stabilized by phospholipid forming the bilayer. The core is surrounded by liposomes. This structure still allows the loading of both hydrophilic and lipophilic substances, while the loading capacity is not reduced. It also results in better magnetic properties. Experiments confirmed the possibility of using a magnetic field to deliver MLs to the acceptor site, where the model substance was released and absorbed by acceptor. This work further focuses on spatial delivery of MLs using multiple magnets.
|
7
|
Bc.
Ondřej
Gebouský
|
M1
|
Ing. Jan Haidl, Ph.D.
|
Vliv orientace ejektoru kapalina-plyn na jeho hydraulické chování
|
detail
Vliv orientace ejektoru kapalina-plyn na jeho hydraulické chování
Ejektor typu kapalina-plyn je poměrně rozšířeným druhem proudového čerpadla. Využívá tlakové energie kapaliny k dopravě a stlačení plynu, přičemž z ejektoru vystupují obě média společně jako disperze. Se zařízeními, pracujícími na stejném principu, se běžně setkáváme v podobě rozprašovačů či vodních vývěv. Ejektory kapalina-plyn ale nachází uplatnění především v průmyslu jako vývěvy, vysokokapacitní distributory plynu a zařízení pro intenzivní přestup hmoty. Vzhledem ke svému kompaktnímu designu a absenci pohyblivých částí jsou ejektory levnou, spolehlivou a bezpečnou alternativou k tradičně používaným aparátům. Širšímu průmyslovému nasazení ovšem brání absence spolehlivých návrhových metod; jednou z nezodpovězených otázek je například vliv orientace zařízení na jeho hydrodynamické a transportní vlastnosti. Tato práce se proto zabývá studiem hydraulického chování ejektoru kapalina-plyn v závislosti na orientaci zařízení. V příspěvku jsou prezentovány, porovnány a diskutovány hydraulické charakteristiky změřené na třech limitních orientacích ejektoru voda-vzduch.
|
8
|
Jan
Halberštát
|
B3
|
Ing. Viola Tokárová, Ph.D.
|
Non-enzymatic detachment of mammalian cells using structured surface
|
detail
Non-enzymatic detachment of mammalian cells using structured surface
The presentation on topic “Non-enzymatic detachment of mammalian cells using structured surface” provides theoretical introduction into problematics of cell harvesting. In last decades, the utilization of stem cells in modern regenerative medicine is frequently discussed. The potential stretches from treatment of conditions like blindness or deafness over wound healing to cure of neurodegenerative diseases or diabetes. One of the requirements in stem cells research and treatment application is large amount of high-quality stem cells. In this presentation are pointed out difficulties connected with enzymatic cell harvesting and a possible non-enzymatic solution is propounded. Thermoresponsive polymer PNIPAM as a fascinating tool for cell harvesting is described and compared with other common cell harvesting techniques. The assumptions leading to main hypothesis “Thermoresponsive cell harvesting in combination with hierarchically structured surface enables harvesting of large number of non-damaged stem cells” are emphasized. Goals of the project are set and methods for the future experiments are implied.
|
9
|
Bc.
Tomáš
Hlavatý
|
M1
|
Ing. Martin Isoz, Ph.D.
|
Developing a digital twin for experimental data extension in turbulence research
|
detail
Developing a digital twin for experimental data extension in turbulence research
Turbulence is pivotal in most industrial applications of computational fluid dynamics (CFD). Nevertheless, direct simulations of all the spatio-temporal scales involved in turbulent flows are impractical due to the required computing power. Thus, to account for effects of turbulence in their simulations, CFD engineers rely on an extensive library of mostly empirical models for a scarcely understood phenomenon. A way to shed some light into the dark abyss of turbulence is via examination of coherent structures observed in fully turbulent flows. Our work is dedicated to both experimental and numerical study of the flow in the wake of a circular cylinder at Reynolds number of 5000. Main contributions of this work lie in (i) selecting a turbulence model capable of delivering accurate flow data in a realistic time frame, (ii) generating and fine-tuning a CFD mesh to directly compute ~97% of the flow kinetic turbulent energy and to exactly simulate the flow separation on the cylinder surface, and (iii) validating computed POD outputs against 2D PIV experiment and using CFD to extend the experimental data.
|
10
|
Zuzana
Hlavačková
|
B3
|
Ing. David Zůza
|
Manufacturing of personalised medicines by impregnation of mesoporous silica tablets
|
detail
Manufacturing of personalised medicines by impregnation of mesoporous silica tablets
Current drug manufacture methods are based on large scale production with a few dosage strength variations. A new manufacturing method is needed to reach the patient-specific requirements for personalized medicine. The main idea of personalized medicine is that drugs are tailored to the individual patient using patient-specific information. Different ways of producing personalized medication are currently investigated, for example 3D print or drop-on-demand (DoD) technique. This work aimed to explore the effect and possible use of placebo tablets with silica particles to meet the patient-specific requirements for personalized medicine. The placebo tablets containing mesoporous silica were prepared to meet the manufacturing criteria such as hardness and friability. The tablets were filled layer-by-layer with a precise dose of API by drop-on-demand (DoD) technique, which is a liquid dosing system with validated precision (Figure 1). It was found that the number of layers affects the dissolution profile of the tablet. Thus, different dissolution profiles can be achieved. Overall, this method shows the potential to be used in personalized medicine, where various doses and specific dissolution profiles are needed to fit the patient’s requirements.
|
11
|
Bc.
Filip
Hládek
|
M2
|
Ing. Aleš Zadražil, Ph.D.
|
Curcumin nanoformulations for targeted drug delivery
|
detail
Curcumin nanoformulations for targeted drug delivery
As various autoimmune diseases, cancer, bacterial and viral diseases, and even global pandemics become larger thread every year, new treatments emerge. One of the main issues of newly synthetized drugs is their poor solubility in water, which impeaches the range of options of their delivery to the body. Targeted drug delivery is a promising way to deliver the drug to the place of effect, ideally without the affecting any other part of the body, thus minimizing the side effects. The previous research has focused on so-called protocells, composite particles made of mesoporous silica nanoparticles (MSNs) core, and liposome outer bilayer (GA, A). Though this system was quite promising, there are other, potentially better approaches, such as nanocrystalline formulation (GA, B). In this work, direct encapsulation of drug nanocrystals was studied along with their preparation, stabilization and possible uses. The crystalline form should improve the solubility similarly to the MSNs carriers while ideally surpassing the issues with the MSNs encapsulation. The benefit of the nanocrystalline form is further supported by direct comparison of the two systems, where the measured loading capacity of protocells is around 45% of curcumin by weight within a protocell and 83% for the nanocrystal.
|
12
|
David
Horký
|
B3
|
prof. Dr. Ing. Juraj Kosek
|
Effect of polymer surface inhomogeneities on charge transfer
|
detail
Effect of polymer surface inhomogeneities on charge transfer
It is a well-known phenomenon, that after contact or friction between two polymers a static electricity is developed. For hundreds of years, it has been believed that polarity of charge is the material property and thus the surface of one polymer charges positively and the second negatively. However, because of surface inhomogeneities and asymmetrical friction, the charge creates a mosaic with both positive and negative spots on a surface. The aim of my work is to investigate the influence of surface inhomogeneities, on charge transfer. For this purpose, I use Atomic Force Microscopy (AFM) in two modes (KPFM – Kelvin probe force microscopy and Peak force - QNM). KPFM measures the topography of the surface and the surface potential, while PFQNM measures the adhesive forces on the surface using Force distance curves. Additionally, I also measured the effect of various external influences (e.g. temperature, pressure during contact/ friction of polymers, duration of contact or humidity) on charge transfer and dissipation. The knowledge gained in this work can be applied for example in triboelectric separation of plastics.
|
13
|
Bc.
Kristýna
Idžakovičová
|
M2
|
doc. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
Modelling of flow in membrane spacers
|
detail
Modelling of flow in membrane spacers
The performance of electrodialysis unit is influenced by flow inside the cells of the unit. Net-like flow distributors (spacers) are heavily used in industry because they enhance solution mixing which reduces concentration polarization close to the membranes. Commonly used polymer spacers are either extruded (ladder-like fibers) or woven (intertwined fibers). Their structure, shape of fiber, and orientation towards the direction of the flow influence the flow pattern, pressure drop and mass transfer in membrane module. Experimental study of each type of spacers can be very time-consuming and expensive. Thus, mathematical modelling represents a unique tool in the analysis and optimization of spacer geometry and performance. In this study, I examine laminar and turbulent models of flow inside two spacer types – extruded and woven with rounded fibers, each at two different orientations towards the direction of flow. For all simulations, I utilize the open-source computational fluid dynamics (CFD) programme OpenFOAM. Hydrodynamic results show almost no difference in flow pattern and pressure drop for laminar and turbulent regime, which suggests that the laminar flow model is sufficient for the flow description in the studied spacers.
|
14
|
Michal
Jankovský
|
B3
|
Ing. Petr Stavárek, Ph.D.
|
Selektivní katalytická oxidace v mikroreaktoru s meandrujícím kanálkem
|
detail
Selektivní katalytická oxidace v mikroreaktoru s meandrujícím kanálkem
V této práci se budeme zabývat optimalizací procesu katalytické oxidace v mikroreaktoru s meandrujícím kanálkem. Přesněji, budeme zkoumat výrobní proces kyseliny akrylové a možné zvýšení efektivity tohoto procesu pro průmyslové využití. Příprava kyseliny akrylové bude vedena ve dvojici mikroreaktorů, kde v jednom bude probíhat oxidace propylenu a v druhém oxidace akrylaldehydu. Výzkum tohoto procesu je možný pomocí mikroreaktorů, které díky své specifické vnitřní struktuře nalézají mnoho výhodných aplikací v chemických procesech a mohou napodobit prostředí průmyslového reaktoru v laboratoři. Použití mikroreaktoru s meandrujícím kanálkem nám umožní mnohem přesněji měřit, zhodnotit a studovat jednotlivé aspekty výroby kyseliny akrylové.
|
15
|
Bc.
Martin
Jůza
|
M2
|
doc. Dr. Ing. Milan Jahoda
|
Ztráta tlaku při průchodu bezpečnostní pojistkou
|
detail
Ztráta tlaku při průchodu bezpečnostní pojistkou
Příspěvek je zaměřen na modelování proudění uvnitř multifunkčního ventilu včetně bezpečnostní pojistky tlakových zásobníků na stlačený zemní plyn. Multifunkční ventil má jak funkci uzavírací, tak napouštěcí. Bezpečnostní tlaková pojistka je tvořena pístem, který je v uzavřené poloze držen zatuhlou nízkotavitelnou slitinou. Při zvýšení teploty nad 110 °C dojde k roztavení slitiny, což vede k uvolnění pístu a úniku stlačeného zemního plynu z tlakové lahve. Maximální tlak v lahvi je 200 bar a pokud dojde k otevření pojistky vlivem tepelného zatížení, může se vytvářet tzv. jet fire, tedy tryskový požár. Z hlediska bezpečnostního inženýrství je vhodné získat představu o tlakovém a rychlostním poli při úniku plynu ze zásobníku přes multifunkční ventil a bezpečnostní pojistku. Vzhledem k vysokým výtokovým rychlostem a kompaktní stavbou ventilu jsou hodnoty velmi těžko měřitelné. Tyto parametry je vhodné získat CFD výpočtem. Vzhledem k rozdílné geometrii a rozměrům vnitřní části pojistky (v řádech milimetrů) a vnějšího okolí (v řádech metrů) je vhodné rozdělit řešenou úlohu na dvě samostatné oblasti. Výstup ze simulace toku ventilem a pojistkou bude sloužit jako vstup pro simulaci tryskového požáru.
|
16
|
Bc.
Kristián
Kapusta
|
M1
|
prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D.
|
Príprava foriem liečiv s programovateľnou disolučnou krivkou
|
detail
Príprava foriem liečiv s programovateľnou disolučnou krivkou
Farmaceutický priemysel neustále napreduje. Vyvíja ako nové lieky, tak aj nové spôsoby formulácie už existujúcich liečiv. Cieľom môže byť napríklad zvýšenie potencie liečiva, čo vedie k zníženiu potrebnej dávky, s následkom zvýšenia uživateľského komfortu. Taktiež v súčasnosti je snaha vyvíjať liečivá s komplexnou disolučnou krivkou. Preto táto práca nasleduje aktuálny trend a je zameraná na kontrolované, a riadené rozpúšťanie liečiv. Rýchlosť rozpúšťania častíc API (Active Pharmaceutical Ingredient) rozptýlených v kvapaline sa odvíja od špecifického povrchu častíc. Tento špecifický povrch je možné obmieňať prostredníctvom počiatočnej distribúcie veľkosti častíc (PSD) súvisiaceho rovnako tak s populačnou bilanciou. Na vytvorenie takej PSD, ktorej výsledkom bude predpísaná krivka rozpúšťania, bola preskúmaná kinetika rozpúšťania viacerých veľkostných frakcií a ich kobinácií s rozličnou bi-modálnou distribúciou častíc. Pre lepšie pochopenie rozpúšťania častíc a predikciu predpísaných kriviek rozpúšťania, bude zostrojený matematický model opisujúci rozpúšťanie častíc v závislosti na počte a veľkosti častíc API.
|
17
|
Bc.
Marek
Kincl
|
M1
|
doc. Ing. Zdeněk Slouka, Ph.D.
|
PIV analýza elektrokonvektivních struktur vznikajících na iontově výměnných systémech
|
detail
PIV analýza elektrokonvektivních struktur vznikajících na iontově výměnných systémech
Elektrodialýza je elektromembránový proces využívající se v dnešní době zejména k odsolování mořských vod, odstraňování solí z biotechnologických či potravinářských produktů nebo k přípravě pitné vody. Principem elektrodialýzy je migrace iontů v elektrickém poli. Klíčovou složkou celé separace jsou iontově-výměnné membrány, které mají za úkol selektivně propouštět či zadržovat složky s daným nábojem.
Tato práce se zabývá přímým pozorováním jevů na rozhraní iontově-výměnné membrány a elektrolytu. Pozorování je prováděno pomocí optické metody vizualizace toku zvané „Integrální laserová anemometrie“ (PIV). Díky této metodě jsme nejen schopni sledovat chování tekutiny v okolí iontově výměnných membrán, ale také získat okamžitá rychlostní pole ve sledované proudící tekutině.
Cílem této práce je zjistit, jak přítomnost různých molekul jako například molekul DNA ovlivňuje tvar a intenzitu elektrokonvektivních struktur. Tyto struktury napomáhají řádnému promíchání odsolovaného elektrolytu a vedou k intenzivnímu transportu hmoty mezi jádrem elektrolytu a povrchem membrány. Elektrokonvekce může být v tomto kontextu chápána jako proces vedoucí k intenzifikaci odsolení.
|
18
|
Kateřina
Kleinová
|
B3
|
prof. Dr. Ing. Juraj Kosek
|
Preparation of alginate micro particles by electrospraying
|
detail
Preparation of alginate micro particles by electrospraying
Microcapsules are largely used in drug transportation, as they can be loaded with active pharmaceutic ingredients and transported within the lungs or other organs. There are several techniques to prepare these capsules. The electrospraying method is attractive because of its simplicity, along with cost, and material modesty. Moreover, monodisperse particles can be produced, and with the precise control of several factors, the final size of produced capsules can be adjusted for a specific use. Our work aims to optimize the most important factors that are affecting electrospraying, in order to deliver stable monodisperse particles on the scale of micro, and nanoparticles. Electrospraying of an alginate solution under increased voltage introduces Coulomb forces in droplets. Due to these forces, particles are destabilized and thus, divided into very small droplets. These droplets are deposited directly into the bath containing Ca2+ ions which are causing the entanglement of chains of the polymer and small gel capsules are formed. Here, we present the effect of concentration of both alginate and Ca2+ solutions, temperature, and different ways to entangle sprayed solution with the precipitant, and methods of how to effectively detect its size and morphology of produced particles.
|
19
|
Bc.
Richard
Knopp
|
M1
|
doc. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
Studium konverze CO na katalytických filtrech pevných částic
|
detail
Studium konverze CO na katalytických filtrech pevných částic
Počet automobilů ve světě neustále roste a zatím nic nenasvědčuje tomu, že by se tento trend měl nějak dramaticky měnit. Proto je nutné snižovat množství emisí vyprodukovaných automobilovým průmyslem. Kromě plynných zplodin, kterými jsou hlavně oxidy dusíku, oxid uhelnatý a nespálené zbytky uhlovodíků, je v poslední době kladen stále větší důraz na omezení množství pevných částic. To donutilo výrobce vybavit vozidla nejen katalytickým konvertorem, ale i filtry pevných částic, které jsou schopny částice zachytit, spálit a zamezit tak jejich úniku do ovzduší. Kvůli tlaku na redukci ceny, hmotnosti a velikosti celého katalytického systému byly vyvinuty tzv. katalytické filtry pevných částic, kde je katalytická vrstva nanesena přímo na stěny filtru. Tato studie byla zaměřena na výzkum katalytické aktivity vzorků katalytických filtrů pevných částic, kde byla jako katalyzátor využita Pt/γ-Al2O3. Zkoumány byly 4 vzorky, které se lišily především distribucí velikosti částic v aktivní vrstvě (D90 = 6 µm, 12 µm, 20 µm a 6+20 µm). Byla provedena řada experimentů v laboratorním trubkovém reaktoru formou teplotních ramp s lineárním růstem teploty. Zkoumána byla konverze CO v závislosti na teplotě pro 4 různé prostorové rychlosti plynů (6 250 h-1, 12 500 h-1, 25 000 h-1 a 50 000 h-1).
|
20
|
Bc.
Kateryna
Korniienko
|
M2
|
Ing. Viola Tokárová, Ph.D.
|
Využití enkapsulace při vývoji dvousložkových antibakteriálních nosičů
|
detail
Využití enkapsulace při vývoji dvousložkových antibakteriálních nosičů
Enkapsulace je proces zapouzdření aktivních látek do polymerní matrice. Takovými látkami mohou být např. léčiva, proteiny nebo buňky. Enkapsulace se využívá pro zvýšení stability a zachování aktivity zapouzdřených materiálů, např. při skladování nebo transportu. To jsou důležitá kritéria pro výrobu produktů ve farmaceutickém a potravinářském průmyslu.
Tato práce se zabývá přípravou polymerních mikročástic pro zapouzdření enzymu alliinázy. Alliináza je enzym nacházející se v buňkách česneku, a spolu se substrátem (alliin) reaguje za vzniku alicinu. Alicin, vysoce reaktivní a nestabilní sloučenina s antibakteriálním účinkem, se v buňkách česneku nenachází volně, ale vzniká výš zmíněnou enzymatickou reakcí při porušení buněčné stěny. Cíl této práce je napodobit přírodní mechanizmus a vyvinout antibakteriální mikročástice.
Byly připraveny alginátové mikročástice se zapouzdřenou alliinázou pomocí enkasulátoru BÜCHI B‑395Pro. Sledovala se stabilita a aktivita volného a enkapsulovaného enzymu. Přidáním substrátu k mikročásticím byl diskovou difuzní metodou ověřen antibakteriální účinek mikročástic na bakteriálním kmenu E. coli.
Součásti práce je návrh přípravy teplotně řízených dvousložkových nosičů, ve kterých bude jádro tvořeno voskem s nízkou teplotou tání a slupka z alginátu.
|
21
|
Bc.
Katarína
Kováčová
|
M2
|
prof. Dr. Ing. Tomáš Moucha
|
Stanovenie koeficientu prestupu hmoty na strane kvapalného filmu v pervaporačnom membránovom module
|
detail
Stanovenie koeficientu prestupu hmoty na strane kvapalného filmu v pervaporačnom membránovom module
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 a neskôr aj inej zmesi, ktorá sa svojimi vlastnosťami viac podobá vizkóznejšiemu fermentačnému médiu. 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 meraní je 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.
|
22
|
Bc.
Jindřich
Kropáček
|
M2
|
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 lidské činnosti, jakými jsou mikromanipulace, neinvazivní diagnostika nebo mikrochirurgie. V takovém měřítku je však obtížné vytvořit roboty jaké známe, napájené elektřinou a programově řízené.
Hydrogelové mikroroboty jsou z měkkého deformovatelného materiálu a jsou schopny vykonávat mechanickou práci při velikosti desítek mikronů.
V naší skupině byl nedávno představen hydrogelový mikrorobot, schopný absorpcí laserového záření konat řízený aktivní pohyb, případně manipulovat s jinými objekty.
Takové roboty se jeví jako vhodné základní stavební jednotky větších celků. Mým cílem je využití mikrorobotů tvaru disku k přípravě miliskopických aktuátorů.
Naše roboty jsou kromě aktivního pohybu po substrátu schopny se pasivně pohybovat po nakloněné rovině. Více takových robotů minimalizuje potenciální energii zaujmutím nejtěsnějšího uspořádání v nejnižším bodu substrátu.
Uspořádané roboty následně podrobuji polymerační reakci, kterou se jednotlivé roboty spojují do jednoho celku. Při tom dochází k deformaci jednotlivých disků, což vede při spojování k regulovatelné deformaci celého objektu. Vzniklé struktury jsou schopné konat mechanickou práci zahříváním a v budoucnu bych chtěl celé struktury aktuovat laserovým zářením.
|
23
|
Bc.
Martin
Krov
|
M2
|
Ing. Aleš Zadražil, Ph.D.
|
Spheromat for the production of innovative solid-lipid drug formulations
|
detail
Spheromat for the production of innovative solid-lipid drug formulations
Low bioavailability of poorly water-soluble drugs is a major problem in today’s pharmaceutical science. Among other approaches, solid-lipid drug formulations based on the so-called oil marbles have been shown to have the potential to eliminate this issue. Liquid marbles are particles consisting of a liquid core covered with a layer of powder. At present, however, liquid marbles and formulations based on them are prepared by hand, as there are no available devices or machines facilitating their production. Therefore, in order to in order to make larger scale studies and industrial applications possible, a quicker and more reliable solution is required. The aim of this work is to construct and optimize a prototype of an apparatus allowing production of liquid marbles on a larger scale and to find its operational limits. A prototype called the Spheromat was built and its capability to produce both water based liquid marbles and polyethylene glycol marbles was proved experimentally. The region of feasibility in regard to process parameters was investigated in order to find the limits of the system for reliable production of monodisperse liquid marbles and solid-lipid drug formulations based on them.
|
24
|
Bc.
Markéta
Kubiková
|
M2
|
Ing. Michal Babič, Ph.D.
|
Polymerní částice se superhydrofobním jádrem
|
detail
Polymerní částice se superhydrofobním jádrem
Rozvoj biotechnologických i medicínských oborů přináší nové požadavky a možnosti na vývoj vícefunkčních mikro- a nanočástic pro oblast diagnostiky, terapii, mikrobiologie a buněčné terapie. Cílem projektu je příprava mikročástic s architekturou core-shell se superhydrofobním jádrem a s povrchem upraveným tak, aby umožňoval použití ve vodných biologických prostředích s potenciálním využitím jako nosiče kontrastních látek pro výše zmíněnou diagnostiku a biotechnologie. Částice jsou připravovány metodou disperzní polymerace akrylátového monomeru se superhydrofobním bočním substituentem. Jako stabilizátor je používán hydrofilní polymer na bázi substituovaného akrylamidu připraveného pseudoživou RAFT polymerací s úzkými distribucemi různých molekulových váh. Práce je směřována k nalezení vhodných reakčních podmínek pro přípravu těchto částic a k popisu vlivu reakčních podmínek na morfologii, velikost a distribuci velikosti částic.
|
25
|
Lucie
Kubíčková
|
B3
|
Ing. Martin Isoz, Ph.D.
|
Využití výpočetní mechaniky tekutin pro tvarovou optimalizaci ejektoru
|
detail
Využití výpočetní mechaniky tekutin pro tvarovou optimalizaci ejektoru
Cílem prezentované práce je provést tvarovou optimalizaci ejektoru s využitím prostředků výpočetní mechaniky tekutin. Ejektor je jednoduchá proudová pumpa bez pohyblivých částí, čehož se s výhodou využívá v řadě inženýrských aplikací, například při práci s nebezpečnými tekutinami. Dále lze ejektor potkat v chladících systémech, tepelných systémech pro generaci energie, nebo jako hlavní součást perlátorů. Nevýhodou ejektoru jsou jeho vysoké energetické požadavky na provoz. Ve spolupráci s Laboratoří sdílení hmoty VŠCHT se snažíme tvarovou optimalizací koncové části ejektoru, tzv. difuzoru, zvýšit jeho energetickou efektivitu. Základem pro optimalizaci je numerický jednofázový axisymetrický model ejektoru s Reynoldsovým středováním, který je fitován na experimentální data. V průběhu optimalizace byl sledován vliv změny tvaru difuzoru na energetickou efektivitu ejektoru (Eeff), schopnost difuzoru přeměňovat kinetickou energii na energii tlakovou (cp) a na rychlostní uniformitu výstupního proudu (γ). Ze série optimalizací jsme nakonec vybrali několik nadějných tvarů, které jsou v současné době připravovány pro experimentální testování.
|
26
|
Vojtěch
Kunc
|
B3
|
Ing. Ondřej Kašpar, Ph.D.
|
Příprava částic s architekturou jádro-slupka pro teplotně řízené vylučování hydrofobních látek
|
detail
Příprava částic s architekturou jádro-slupka pro teplotně řízené vylučování hydrofobních látek
Částice s architekturou jádro-slupka jsou využívány zejména ve farmacii, potravinářství a kosmetice. V uplynulé dekádě významně vzrostl zájem o enkapsulaci materiálů s fázovým přechodem za vyšších teplot, než je teplota pokojová. Tyto materiály mohou usnadnit teplotně řízené vylučování aktivních látek z mikrokapslí, což skrývá potenciál zejména pro farmaceutický průmysl. Cílem předkládané práce je zkoumat prodloužené uvolňování aktivních látek z kapslí s architekturou jádro-slupka složených z alginátové slupky a z hydrofobních jader. Enkapsulace hydrofobních látek do alginátových slupek bude probíhat s využitím enkapsulátoru Büchi B-395 Pro. Jako jádra poslouží jak kapalné oleje, tak vosky, které jsou za pokojové teploty pevné. U olejových jader bude provedena parametrická studie, jež si klade za cíl ověřit vhodná kritéria pro vytvoření mikrokapslí. U voskových jader bude následně zkoumáno řízené vylučování léčiva při vyšších teplotách, než je teplota fázového přechodu vosků. Získané poznatky mohou být využity pro další výzkum a potenciální uplatnění v oblasti formulace léčiv a jejich následného řízeného uvolňování.
|
27
|
Bc.
Tereza
Ludvíková
|
M2
|
prof. Dr. Ing. Tomáš Moucha
|
Active surface of amperometric probes - study and modification
|
detail
Active surface of amperometric probes - study and modification
Pressurized water reactors 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 to operate the circuit at suitable conditions. One of the main additives used in the primary circuits is hydrogen (H2), which suppresses radiolytic oxygen formation, that would lead to pipeline corrosion and fuel deposits. At present, the H2 concentration is mostly determined indirectly or by expensive optical devices. Hence, a new device - an amperometric probe is developed as a cheaper alternative. The conditions are not suitable for measurements directly in the primary circuit (temperature over 300 °C, pressure up to 16 MPa), they are performed in a bypass with reduced pressure and temperature. The developed probe consists of a silver cathode, a NaCl electrolyte, and a platinum anode with an active surface on which the hydrogen is oxidized. The H2 oxidation provides electrons that are transferred within the probe circuit. The measured current indicates the H2 concentration. The present goals are to study the deposition of the active surface on a platinum anode, to optimize the deposition process and monitor the long-term stability.
|
28
|
Kryštof
Majer
|
B2
|
doc. Dr. Ing. Milan Jahoda
|
Aplikace fotogrammetrie v bezpečnostním inženýrství za účelem získání 3D modelů zkoumaných objektů
|
detail
Aplikace fotogrammetrie v bezpečnostním inženýrství za účelem získání 3D modelů zkoumaných objektů
Velmi důležitou součástí bezpečnostního inženýrství je modelování šíření plynů (mnohdy hořlavých nebo toxický) kolem zkoumaného objektu. Pro simulace šíření je podstatné vytvořit geometrii daného objektu v dostatečně přesné míře pro věrohodný výsledek. Bohužel se stává, že získat takovýto model objektu není zcela triviální. Objektem může být například vozidlo v podzemní garáži nebo výrobní zařízení v provozu. K účelům získání geometrie těchto modelů byla prozkoumána možnost užití fotogrammetrie. Fotogrammetrie je metoda, která umožňuje pomocí fotografií objektu z různých úhlů zpětně zjistit hloubku jednotlivých pixelů a následně triangulací sestavit mračno bodů, které reprezentuje model. Mezi výhody této techniky paří její dostupnost a nedestruktivnost. Jelikož fotogrammetrie pracuje pouze na základě rozlišení barev z fotografií, její zásadním nedostatkem je rozlišení jednotvárných ploch a lesklých povrchů. Pro účel ověření použitelnosti za ztížených podmínek bylo modelováno osobní auto, které představuje velice obtížný objekt k zachycení. Nakonec je výsledný model porovnán s ručně vypracovanou verzí z hlediska náročnosti vypracování.
|
29
|
Bc.
Dominik
Martynek
|
M2
|
prof. Ing. Miroslav Šoóš, Ph.D.
|
Impact of crystallization and post-processing parameters on metformin crystals properties
|
detail
Impact of crystallization and post-processing parameters on metformin crystals properties
Crystallization is at present key technique used in pharmaceutical industry, as it serves to purify active pharmaceutical ingredients (API) and to achieve consistent product. Most APIs crystallize in non-spherical shape, which leads to problems during further processing, both at subsequent steps of product synthesis and when applying finished drug. Needle-like crystals will be studied in this work using metformin hydrochloride (MET), which is a drug applied to treat type 2 diabetes. It is supplied as a powder aggregated to large chunks, requiring further processing before tableting. Aim of the work is to investigate impact of crystallization conditions on the crystal size distribution (CSD) and crystal shape of MET, as well as impact of follow up processes of filtration and drying to cover complete API production technology.
While crystallization parameters had little impact on CSD, agglomeration was observed during drying, which led to addition of washing step. Produced crystals were analyzed using FBRM, online and offline image analysis and Raman spectroscopy. Combination of mentioned techniques allowed us to determine the bottleneck of the process and by introducing washing step we were able to reduce formation of agglomerates, and thus improve properties of MET crystals.
|
30
|
Bc.
Pavlína
Michaláková
|
M2
|
Ing. Denisa Lizoňová
|
Využití smíšených tkáňových kultur ve výzkumu biodistribuce nanočástic
|
detail
Využití smíšených tkáňových kultur ve výzkumu biodistribuce nanočástic
Onkologická léčba je ve většině případů doprovázena mnoha nežádoucími účinky, což vede ke značnému zhoršení kvality života pacientů a také k omezení terapeutické použitelnosti této léčby. To je způsobeno převážně tím, že signifikantní procento tradičně užívaných cytostatik není schopno rozeznat pouze nádorové buňky. Řešením může být užití transportních systémů – nanočástic – díky kterým je možné léčivou látku doručit na cílené místo a výrazně snížit množství nežádoucích účinků. Problémem při jejich užití ovšem zatím je, že jsou do velké míry vychytávány buňkami imunitního systému. Cílem této práce bylo studovat interakce nanočástic s nádorovými a imunitními buňkami v čase. Nejprve byly připraveny křemičité nanočástice, které byly následně modifikovány, aby mohlo dojít k jejich cílenému doručení na základě vazby protilátka-antigen. Fluorescenční mikroskopie v kombinaci s průtokovou cytometrií byla použita za účelem pochopení procesů fagocytózy nanočástic imunitními buňkami a specifických interakcí protilátka-antigen. Kvantitativní výsledky z měření pomocí průtokové cytometrie byly použity k sestavení farmakokinetického modelu. K ověření, zda je možné výše zmíněné procesy detekovat také simultánně, byly provedeny experimenty se smíšenými kulturami imunitních a nádorových buněk.
|
31
|
Bc.
Michaela
Mikešová
|
M2
|
Ing. Petr Mazúr, Ph.D.
|
Screening dusíkatých heterocyklických sloučenin pro aplikaci v redoxních průtočných bateriích
|
detail
Screening dusíkatých heterocyklických sloučenin pro aplikaci v redoxních průtočných bateriích
Se zvyšující se poptávkou po energii z obnovitelných zdrojů se více projevují limitace tohoto způsobu získávání energie, zejména fluktuace produkce, což s sebou přináší potřebu stacionárních úložišť energie. Dnes se k tomuto účelu využívají převážně lithium-iontové baterie, avšak i průtočné elektrochemické články si získávají své místo. Důležitou součástí baterie je elektrolyt, na jehož fyzikálně-chemických vlastnostech významně závisí technické, ekonomické a environmentální parametry. V současnosti jsou intenzivně hledány nové organické látky požadovaných vlastností (vhodný redoxní potenciál, vysoká rozpustnost a stabilita, nízká cena).
Tato práce se zabývá elektrochemickou charakterizací série systematicky syntetizovaných dusíkatých heterocyklických sloučenin pomocí voltametrických měření na statické a rotační diskové elektrodě ze skelného uhlíku. Z voltametrických křivek jsou vyhodnocovány relevantní parametry (formální potenciál reakce, kinetické parametry, difuzní koeficient). Pro tyto účely byl v rámci práce vyvinut a ověřen matlabovský skript umožňující univerzální vyhodnocení experimentů. Získané výsledky jsou diskutovány v souvislosti s experimenty v laboratorním průtočném poločlánku s ohledem na jejich elektrochemickou stabilitu při cyklickém nabíjení-vybíjení.
|
32
|
Dominika
Moravcová
|
B3
|
doc. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
Obrazová analýza XRT snímok pre modelovanie mikroštruktúry katalytických filtrov
|
detail
Obrazová analýza XRT snímok pre modelovanie mikroštruktúry katalytických filtrov
Katalytický filter zabudovaný v automobile je zariadenie určené k odstraňovaniu škodlivých látok obsiahnutých vo výfukových plynoch, ktoré vznikajú nedokonalým spaľovaním uhľovodíkového paliva. Tento zväčša keramický nosič býva potiahnutý aktívnou katalytickou vrstvou obsahujúcou vzácne kovy ako napríklad platina či paládium.
Vzorka s nanesenou vrstvou je podrobená rentgenovej tomografii (XRT), ktorá zachytí skutočnú morfológiu pórov substrátu, ako aj priestorové rozloženie vrstvy vo vnútri steny filtra a na jej povrchu vrátane možných prasklín v štruktúre. Získané 3D snímky sú následne exportované do sady 2D rezov a ďalej spracovávané pomocou softvérového balíka ImageJ-Fiji.
Segmentované médiá sa ukladajú vo forme matíc, kde sú jednotlivé fázy reprezentované pomocou jednotiek a núl. Matice sa dajú ďalej použiť v simuláciách na hodnotenie rôznych morfologických deskriptorov ako sú objemové zlomky vyjadrujúce porozitu daných fáz a distribúcia veľkosti pórov zisťovaná pomocou ortuťovej porozimetrie (MIP).
Cieľom uskutočnených numerických simulácií je získať aproximáciu prietoku škodlivých plynov stenou filtra v systéme, ktorý čo najviac zodpovedá reálnej situácii a následné vyhodnotenie účinnosti naneseného katalytického materiálu a tlakovej straty.
|
33
|
Bc.
Juraj
Myšiak
|
M2
|
-
|
Návrh viacčlennej odparky na výrobu sušeného mlieka v prostredí Matlab
|
detail
Návrh viacčlennej odparky na výrobu sušeného mlieka v prostredí Matlab
Cieľom tejto práce je navrhnúť viacčlennú suprúdnu vákuovú odparku na výrobu sušeného mlieka v prostredí Matlab®. Mlieko je zahusťované z 9 % hm. na 48% hm. Prvá časť práce je venovaná postupu pri tvorbe programu. Model v programe je založený na materiálových bilanciách, energetických bilanciách a rýchlostnej rovnici prestupu tepla. Vstupné informácie do modelu boli získané literárnou rešeršou ako aj prevzaté z reálnych priemyselných podmienok. Ďalšia časť práce je venovaná analýzam vplyvu parametrov ovplyvňujúcich proces. Prvým parametrom je zapojenie termokompresora. Ďalším parametrom je počet členov odparky. Následne je skúmaný vplyv tlaku ostrej pary a nakoniec je sledovaný vplyv tlaku na výstupe z posledného stupňa odparky. Výstupom riešeného projektu sú prehľadné 2D a 3D grafy mapujúce závislosť kľúčových parametrov od rôznych spôsobov zapojenia odparky. Výsledky z týchto analýz sú porovnávané na základe indexu hospodárnosti, spotreby ostrej pary a celkovej teplovýmennej plochy odparky. Indexy hospodárnosti sa pohybovali v rozsahu 2 až 11. Poslednou časťou práce bola úprava programu na optimalizáciu výpočtového času programu. Pomocou reštrukturalizácie výpočtových rovníc a optimalizáciou tvorby nástrelu bolo dosiahnuté skrátenie výpočtového času až o 99,5 %.
|
34
|
Kateřina
Nyklíčková
|
B3
|
Ing. Petr Stavárek, Ph.D.
|
Hydrodynamická optimalizace náplně zkrápěných reaktorů pomocí 3D tisku
|
detail
Hydrodynamická optimalizace náplně zkrápěných reaktorů pomocí 3D tisku
Dvoufázové reaktory se zkrápěným ložem mají mnoho využití v chemickém průmyslu, zejména pro vedení heterogenně katalyzovaných reakcí. Nejčastěji jsou používány v organické a palivářské technologii pro zpracování ropy. U zkrápěných reaktorů proudí kapalina a plyn shora skrze vrstvu, náhodně sypaných, pevných, částic s katalyzátorem. Mezi nejčastěji používané tvary částic patří např. kuličky, válečky nebo kroužky různých velikostí. Hlavní výhodou takto sypané vrstvy je jednoduché zavádění do reaktoru a i jeho následná výměna, avšak nevýhodou je poměrně vysoká tlaková ztráta a nízká intenzita transportu tepla v radiálním směru. Tyto nevýhody mohou být eliminovány návrhem vhodné geometrie pomocí počítačového softwaru a využitím technologie 3D tisku. Tedy optimalizací 3D struktury a následným tiskem jednotlivých částí náplně reaktoru na vhodné 3D tiskárně.
Tato práce se věnuje charakterizaci 3D struktury náplně, tvořené z tzv. periodicky se opakujících otevřených struktur (POCS), z pohledu hydrodynamiky dvoufázového toku. Experimentální část práce je zaměřena na měření hydrodynamických veličin, tedy jednofázové a dvoufázové tlakové ztráty a zádrže kapaliny. Tyto data budou zpracována a vyhodnocena a následně porovnána s klasickými typy náhodně sypaných náplní.
|
35
|
Klára
Odehnalová
|
B3
|
Ing. Aleš Zadražil, Ph.D.
|
Nanocomposites of silica nanoparticles and liposomes for targeted drug delivery
|
detail
Nanocomposites of silica nanoparticles and liposomes for targeted drug delivery
Liposomes are phospholipid-based artificially prepared spherical vesicles forming lipid bilayers. They play an important role in pharmacy; their advantage is to prevent premature release of the substance and to allow controlled release of the active pharmaceutical ingredient (API). Even though liposomes are already used in pharmacy, they are suitable only for a few APIs. On the way how to improve liposomes is to encapsulate the porous silica nanoparticles into the liposome, which is called protocell. Protocells have been already fabricated, but their preparation is complicated and therefore, it is required to make it simpler. In the past, protocells were already prepared by a simple method based on the preparation of liposomes (lipid film hydration method) but with non-porous silica nanoparticles. In this work, porous silica nanoparticles were used. The nanoparticles may adsorb larger amount of API due to porosity by comparison to non-porous particles. This preparation has been optimized in addition to the successful encapsulation of the silica nanoparticles into the liposomes. Protocells were subsequently prepared by two methods with a model substance instead of API. For both methods, the efficiency of the adsorbed amount of the model substance was compared.
|
36
|
Bc.
Kristina
Oftnerová
|
M2
|
doc. Dr. Ing. Milan Jahoda
|
Numerická předpověď výtoku plynu z bezpečnostní pojistky
|
detail
Numerická předpověď výtoku plynu z bezpečnostní pojistky
Základní otázkou v požární bezpečnosti vozidel na stlačený zemní plyn (CNG) je rozsah a dosah proudu plynu při otevření bezpečností pojistky na tlakovém zásobníku. Vozidla na CNG jsou vhodnou alternativou vozidlům na kapalná uhlovodíková paliva s ohledem na současnou cenu a dojezd elektromobilů. Z pohledu bezpečnosti jsou vozidla na CNG srovnatelná s vozidly na benzín nebo motorovou naftu. Základní rozdíl je ale v chování požáru v případě zahoření vozidla. CNG je umístěno v tlakových zásobnících, přičemž maximální tlak v zásobníku je 200 bar. Každý zásobník je proti roztržení působením zvýšené teploty chráněn tlakovou bezpečnostní pojistkou, která je spouštěná zvýšenou teplotou. Po otevření pojistky uniká stlačený zemní plyn do okolí vozidla. V případě smíšení se vzdušným kyslíkem a iniciaci může dojít k plamennému zahoření. Jedná se o tzv. tryskový plamen, který je velmi nebezpečný svojí intenzitou. Cílem práce je pomocí metody CFD namodelovat proud plynu odcházející z bezpečnostní pojistky, jeho rychlostní pole a dále koncentrační pole zemního plynu.
|
37
|
Bc.
Tomáš
Pachl
|
M1
|
doc. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
Vliv asymetrických kanálků na tlakovou ztrátu ve filtru pevných částic
|
detail
Vliv asymetrických kanálků na tlakovou ztrátu ve filtru pevných částic
Spalovací motory stále tvoří pohon pro většinu nově vyrobených automobilů. Škodliviny, které spalovací motory produkují, jsou dlouhodobě známy, a proto se emisní limity pro toxické plyny pořád zpřísňují. Katalytické konvertory a filtry pevných částic se staly součástí výfukového systému každého automobilu. Obsah toxických plynných složek jako oxid uhelnatý, nespálené uhlovodíky a oxidy dusíku se snižuje v katalytickém konvertoru. Jemné prachové částice jsou následně zachycovány ve filtru. Ten je tvořen kanálky a proud výfukových plynů je nucen prostupovat skrz stěnu ze vstupních do výstupních kanálků. Tím však dochází k tlakové ztrátě a snižuje se tak i výkon motoru. Tato studie se zabývá modelováním asymetrických kanálků, což znamená, že vstupní kanálek je větší než výstupní. Popílek a saze, které se usazují na stěně filtru, pak tvoří nižší vrstvu a tím snižují svůj příspěvek k tlakové ztrátě. Při velké vrstvě sazí je nutné filtr zregenerovat, nižší vrstva zvyšuje dobu mezi jednotlivými regeneracemi a tím prodlužuje i jeho životnost. Výsledky z modelu byly porovnány filtrem s běžnými kanálky.
|
38
|
Bc.
Jan
Pagáč
|
M1
|
doc. Ing. Zdeněk Slouka, Ph.D.
|
Měření profilů elektrického potenciálu v miniaturizované elektrodialyzní cele
|
detail
Měření profilů elektrického potenciálu v miniaturizované elektrodialyzní cele
Elektromembránové separační procesy jsou velice atraktivní metodou pro separaci složek z roztoků elektrolytů vlivem externě aplikovaného nebo interně generovaného elektrického napětí. Použití těchto procesů poskytuje spoustu výhod z hlediska účinnosti separace, snadné automatizace a provozu v kontinuálním režimu. Elektrodialýza, elektrolýza, difuzní dialýza a kontinuální deionizace již přes 40 let nachází široké uplatnění v rozsáhlých průmyslových aplikacích pro odsolování brakických vod, čištění odpadních vod, výrobě léčiv a polovodičů, nebo například pro získávání kyselin a zásad z roztoků elektrolytů. Nedílnou součást těchto procesů tvoří polopropustné iontovýměnné membrány, které umožňují selektivní separaci námi požadovaných iontů ze zpracovávaných roztoků. Cílem této práce je blíže porozumět transportním a reakčním mechanismům, ke kterým v membránách dochází pomocí naměřených profilů elektrického potenciálu v miniaturizované elektrodialyzní cele. Tyto profily byly naměřeny ve směru odsolení pomocí námi vyvinutých měřících portů z polyakrylamidového gelu, které kontaktovali měřící místo v odsolovacím kanálku s měřící elektrodou. Tyto gelové můstky byly použity k zamezení nechtěných reakcí na měřících elektrodách, které se po vložení do elektrického pole stávají bipolárními.
|
39
|
Bc.
Aleš
Palkovič
|
M2
|
doc. Dr. Ing. Milan Jahoda
|
Modelování hašení v programu OpenFOAM
|
detail
Modelování hašení v programu OpenFOAM
Zvyšující se nároky na požární bezpečnost a nákladné požární zkoušky vytvářejí prostor pro rozvoj modelování požárů. Tyto modely mohou předpovědět chování požáru v rozdílných podmínkách a jsou schopny vypočítat množství uvolněného tepla a jiné veličiny. Modely hašení nejsou příliš rozšířené, proto je nejprve kladen důraz na jednoduché způsoby potlačení požáru pro ověření funkčnosti modelu. Práce se zaměřuje na simulaci hašení vodní mlhou. Tento způsob je podobný hašení sprinklerem. Voda je přiváděna pod tlakem do trysky s malými otvory, což způsobí její rozpad na kapky menší než jeden milimetr. Hlavním hasicím principem je odebírání tepla v okolí požáru při vypaření kapek. Důležitou roli zde hraje jejich velký povrch. Vznikající pára má větší objem než původní kapky, v důsledku čehož je kyslík vytlačován z oblasti požáru, a dochází tak k jeho utlumení. Dále je díky vodní mlze omezeno šíření tepla radiací. Hlavní výhodou oproti hašení sprinklerem je nižší spotřeba vody a menší škody po hašení. Simulace se věnuje tvorbě mlhy a jejím vlastnostem jako je velikost a distribuce kapek. Následovat bude příprava řešiče pro spojení hoření, tvorby spreje a hašení.
|
40
|
Bc.
Matouš
Pechar
|
M1
|
doc. Mgr. Fatima Hassouna, Ph.D.
|
Physical stability of PVA based amorphous solid dispersions: experimental and computational study
|
detail
Physical stability of PVA based amorphous solid dispersions: experimental and computational study
Many newly produced drugs are poorly soluble in water which in consequence leads to worse bioavailability. Among many other techniques, polymeric amorphous solid dispersions (PASDs) are possible solution to this kind of problem by turning active pharmacological ingredient (API) to amorphous state and subsequent stabilization of the API by polymeric matrix. These API-polymer formulations, however, often show instability – they tend to recrystallize. Stability of these formulations can be predicted from so-called temperature-composition (T-C) phase diagrams.
This work is focused on two model APIs namely indomethacin and naproxen in combination with polyvinyl alcohol – a semicrystalline, water well-soluble polymer. T-C phase diagrams were created using Kyeremateng empirical equation, Flory-Huggins theory and PC-SAFT. The validity of stability prediction of individual approaches was confronted with experimental data of ageing of prepared samples including DSC measurements and X-ray powder diffraction analysis.
|
41
|
Bc.
Jiří
Perner
|
M1
|
prof. Dr. Ing. Juraj Kosek
|
Elektrostatické nabíjení dielektrických kapalin
|
detail
Elektrostatické nabíjení dielektrických kapalin
Electrostatic charging can cause severe problems in the industry. During the production of polyethylene in slurry (liquid-solid dispersion) reactors, the fouling of reactor walls occurs due to electrostatic charging. Electrostatic charging of liquids is also responsible for fuel transport accidents and power transformer failures. Despite the significance of these problems, the mechanism of charging in liquid-medium systems is still poorly understood because of the difficulty of measurements. So far, little research has been done on liquid systems, almost solely focused on charging of power transformer oils, and no research has been done on liquid-solid dispersion systems.
In this work, the electrostatic charging of chemically pure dielectric liquids was studied. An apparatus for on-line measurement of charging during flow was built. It was determined that the charging tendency is a function of dielectric constant, flow velocity and solid-liquid phase interface size. It was also determined that polar liquids show significantly different kinetics of charging to non-polar liquids. Furthermore, a basic study of electrostatic charging in liquid-solid dispersion systems was conducted.
|
42
|
Lucie
Pilíková
|
B3
|
doc. Dr. Ing. Pavlína Basařová
|
Simulace tvaru bubliny ve vodě a slabě koncentrovaných roztocích jednoduchých alkoholů
|
detail
Simulace tvaru bubliny ve vodě a slabě koncentrovaných roztocích jednoduchých alkoholů
V probublávaných kolonách a fermentorech je klíčovým ukazatelem doba zdržení bubliny ve vsádce. Tato doba ovlivňuje zádrž plynu a v případě mikroorganismů i výživu kyslíkem. Rychlost bubliny je dána velikostí bubliny a fyzikálními vlastnostmi roztoku, ale výrazně ji ovlivňuje i tvar bubliny. Tato práce se zabývá studiem tvaru bubliny a stoupavou rychlostí bublin ve vodě a vodných roztocích propanolu. Tyto roztoky slouží jako modelové pro simulace vsádky fermentorů. Hlavním cílem práce bylo zjistit, zda teoretické modely převzaté z literatury odpovídají experimentálním výsledkům a dále jestli lze pohyb bublin simulovat pomocí CFD (Computational Fluid Dynamics) řešiče COMSOL Multiphysics. Z výsledků vyplývá, že pouze pro bubliny stoupající ve vodě je možné najít vhodné teoretické modely, které umožňují popsat jejich tvar. Zároveň bylo zjištěno, že simulace chování těchto bublin (deq<1mm) v COMSOLu poskytuje velmi dobré výsledky. Naopak pro získání přesnějších simulací pohybu bubliny ve zředěných roztocích propanolu bude v budoucnu pravděpodobně nutné do řešiče naimplementovat dodatečné vztahy.
|
43
|
Bc.
Simona
Podhradská
|
M2
|
-
|
Analýza zanášania druhého reakčného okruhu výrobne polypropylénu
|
detail
Analýza zanášania druhého reakčného okruhu výrobne polypropylénu
Polypropylén patrí k najvšestrannejšie využívaným polymérom. Hlavným problémom výrobnej jednotky Polypropylén 3 (PP3) v spoločnosti SLOVNAFT, a.s. je časté zanášanie fluidného reaktora a výmenníka tepla, pričom minimálne 3-krát ročne je potrebné kompletné čistenie zariadení, čo je ekonomicky náročné. Cieľom tejto práce bola analýza procesných dát z posledných troch rokov a optimalizácia rýchlosti cirkulačného plynu v závislosti od vyrábaného typu polyméru. Na základe týchto dát boli graficky analyzované prvé chody po čistení reaktora 2, kde je zanášanie cirkulačného chladiča najmarkantnejšie a porovnaním procesných parametrov sa podarilo zistiť podmienky, pri ktorých je toto zanášanie pomalšie.
|
44
|
Matouš
Polák
|
B3
|
doc. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
Měření tlakových ztrát na katalytických filtrech pevných částic
|
detail
Měření tlakových ztrát na katalytických filtrech pevných částic
Současným trendem společnosti je snižování škodlivých látek vypouštěných do ovzduší, a to se promítá v nárocích v legislativě. EU vydává přísnější emisní normy (EURO), pro jejichž splnění se vyvíjí nové a účinnější technologie, např. katalytické filtry pevných částic (KFPČ). KFPČ je zařízení, které kombinuje klasický automobilový katalyzátor a filtr pevných částic, tzn. kompaktní zařízení, které je schopno eliminovat toxické emise vznikající při chodu spalovacího motoru a zároveň zachytávat pevné částice. Klíčovými parametry pro správnou funkci tohoto zařízení jsou filtrační účinnost, tlaková ztráta a katalytická aktivita. Pro optimální funkci KFPČ je nutné parametry nastavit tak, aby tlaková ztráta byla nejmenší a bylo dosaženo nejvyšší katalytické a filtrační účinnosti. Cílem této práce je experimentálně změřit a porovnat tlakové ztráty na vzorcích KFPČ, které se lišily pouze velikostí částic obsažených v nanesené katalyticky aktivní vrstvě. Jednalo se o vzorky s katalyzátorem Pt/γ-Al2O3 namletým tak, aby průměrná velikost částic byla 6, 12, 20 μm a čtvrtým porovnávaným vzorkem byla kombinace katalyzátorů s velikostí částic 6 a 20 μm. Na každém vzorku byly změřeny tlakové ztráty při 12 různých prostorových rychlostech plynu.
|
45
|
Bc.
Jan
Praus
|
M1
|
doc. Ing. Ondřej Vopička, Ph.D.
|
Rovnovážná rozpustnost a difuzivita těkavých látek v iontových kapalinách
|
detail
Rovnovážná rozpustnost a difuzivita těkavých látek v iontových kapalinách
Iontové kapaliny (IL) jsou nehořlavé, prakticky netěkavé látky s potenciálním uplatněním například v separačních procesech. Předmětem práce je studium rovnovážné a nerovnovážné absorpce par série těkavých látek v IL, dílčím cílem je rozbor v literatuře popsané anomálně rychlé difuze ve smyslu kladných odchylek od Einsteinovy‑Stokesovy‑Sutherlandovy rovnice.
Metodou absorpční mikrogravimetrie byla měřena rovnovážná data a kinetika absorpce šesti těkavých látek ve čtyřech iontových kapalinách. Rovnovážná data byla v oblasti nízkých koncentrací dobře popsána Henryho zákonem, v oblasti vyšších koncentrací poskytoval dobrý popis model Margulesův a model GAB.
Kinetika absorpce byla dobře vystižena modelem odvozeným ze druhého Fickova zákona s konstantním difuzním koeficientem, byl odvozen model zahrnující opravu difuzního koeficientu na termodynamickou neidealitu roztoku. Bylo zjištěno, že započtení vlivu termodynamické neideality roztoku nevysvětluje anomálně rychlou difuzi v IL a u většiny systémů způsobuje překompenzování koncentrační závislosti difuzního koeficientu. Dále bylo zjištěno, že jak rovnovážnou absorpci tak i difuzní koeficient těkavých látek v IL determinuje zejména anion IL.
|
46
|
Bc.
Michael
Puffer
|
M2
|
doc.Ing. František Rejl, Ph.D.
|
Design aparatury ke stanovení efektivní mezifázové plochy při destilaci pomocí termografie
|
detail
Design aparatury ke stanovení efektivní mezifázové plochy při destilaci pomocí termografie
Destilace je separační metoda založená na rozdílné těkavosti složek. Destilací se ze všech separačních metod průmyslově zpracovává největší množství surovin. Destilace za sníženého nebo atmosférického tlaku se často provádí v kolonách se strukturovanou výplní. Mezi hlavní transportní parametry strukturovaných výplních patří efektivní mezifázová plocha a koeficient přestupu hmoty na straně plynu a na straně kapaliny. Velikost efektivní mezifázové plochy výplní se tradičními metodami určuje velice obtížně a její odhady v literatuře se liší řádově.
Cílem mé práce je vyvinout aparaturu, ve které budou panovat destilační podmínky a zároveň bude možno sledovat destilační prostor termokamerou. Snímky z termokamery budou zaznamenávat teploty fázového rozhraní. Na základě těchto teplot a při srovnání s teplotami v jádru fáze lze určit na jaké části výplně dochází ke sdílení hmoty a tím určit efektivní mezifázovou plochu.
V rámci vývoje aparatury je třeba řešit inženýrské výzvy od základních výpočtů rektifikační kolony, designu, modelování a technických řešení distributoru kapaliny, distributoru páry a dalších prvků aparatury až po uvedení aparatury do provozu.
|
47
|
Bc.
Jakub
Píchal
|
M2
|
prof. Dr. Ing. Tomáš Moucha
|
Dlouhodobé měření koncentrace vodíku pomocí amperometrické sondy
|
detail
Dlouhodobé měření koncentrace vodíku pomocí amperometrické sondy
Cílem výzkumu je vyrobit amperometrickou sondu pro měření koncentrace vodíku v kapalině. Účelem sondy je měření vodíku v primárním okruhu jaderných elektráren, kde je vodík dávkován z bezpečnostních a antikorozních důvodů. Sonda bude zapojena v obtoku, kde je nižší tlak i teplota než v primárním okruhu, což zmirňuje požadavky na výdrž sondy. Kvůli čtvrtletnímu plánu údržby provozu je nutné pro průmyslové využití konstruovaných sond zajistit stabilitu jejich signálu na dobu minimálně tří měsíců. Při výrobě sondy se vychází ze zkušenostní získaných při práci s amperometrickou sondou pro měření kyslíku, která byla na pracovišti vyvinuta a nasazena v jaderných elektrárnách již dříve.
Vodíková sonda se skládá z Pt anody, AgCl katody a elektrolytu-roztoku KCl. Vodík, obsažený v kapalině proudící okolo hlavice sondy, se rozpouští v membráně překrývající platinovou anodu. Na platině se vodík oxiduje. Elektrony předané anodě jsou odváděny přes elektrický obvod ke katodě. Měřenou veličinou je elektrický proud tekoucí mezi elektrodami. Zároveň s elektrickým proudem byly měřeny údaje o teplotě a tlaku pro vývoj algoritmu korekce teplotní závislosti čidla. Periodicky byla ověřována linearita koncentrační závislosti signálu sond měřením různých koncentrací vodíku.
|
48
|
Bc.
Martina
Reisnerová
|
M2
|
Ing. Lukáš Valenz, Ph.D.
|
Stanovení objemového koeficientu přestupu hmoty v plynné fázi testovací metodou NH3/H2SO4 na strukturované výplni Mellapak 250Y
|
detail
Stanovení objemového koeficientu přestupu hmoty v plynné fázi testovací metodou NH3/H2SO4 na strukturované výplni Mellapak 250Y
Tato práce se zabývá zkoumáním transportních vlastností strukturovaných výplní. Strukturované výplně se využívají například v absorpčních kolonách, kvůli zvětšení styčné plochy plynné a kapalné fáze a zlepšení účinnosti separace látek. 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 je odpor proti přestupu hmoty soustředěn pouze v jedné fázi. Objemový koeficient přestupu hmoty v plynné fázi neboli kGa se nejčastěji získává dvěma metodami, chemisorpcí oxidu siřičitého do roztoku hydroxidu sodného a čpavku do roztoku zředěné kyseliny sírové. Ovšem literární hodnoty kGa získané na různých pracovištích se až násobně liší. Cílem této práce je stanovit kGa oběma metodami na jednom zařízení a tyto hodnoty porovnat. Měření byla provedena na strukturované výplni Mellapak 250Y a ve dvou kolonách s průměrem 150,6 a 290 mm. Byla otestována metodika stanovení kGa chemisorpcí NH3/H2SO4. Zkoumán byl vliv vstupní koncentrace NH3, průměru kolony, výšky výplně a stěnového toku na hodnoty kGa. Stanovené hodnoty kGa při různých průtocích jednotlivých fází byly porovnány s literárními hodnotami.
|
49
|
Martin
Rompotl
|
B3
|
Ing. Ondřej Kašpar, Ph.D.
|
Příprava emulzí olej/voda pro rozprašovací sušení
|
detail
Příprava emulzí olej/voda pro rozprašovací sušení
Rozprašovací sušení je proces, při kterém získáváme suchý prášek rychlým ohřátím kapaliny v proudu horkého plynu. Výhodami této metody nejvíce rozšířené ve farmacii, potravinářském a kosmetickém průmyslu jsou zejména její jednoduchost, snadné převedení do průmyslového měřítka a také, díky rychlosti samotného procesu sušení, možnost aplikace na reaktivní a teplotně labilní látky. Kromě samotného sušení umožňuje tato metoda také enkapsulaci látek, která nachází uplatnění především při snaze ochránit aktivní látku od vnějšího prostředí nebo zajistit její pozvolné vylučování. Tématem této práce je enkapsulace lipofilních látek pomocí rozprašovacího sušení. Abychom mohli lipofilní látky takto enkapsulovat, je třeba zajistit jednak olejnou fázi, ve které se budou aktivní lipofilní látky rozpouštět a jednak vodnou fázi ve které bude rozpuštěn polymer, jenž bude tvořit budoucí schránku částice. Proto je našim cílem vytvořit vhodnou emulzi typu olej/voda, čili kapky oleje ve vodě, v níž bude rozpuštěný vhodný polymer v takovém poměru k olejné fázi, aby byla následná enkapsulace co nejúčinnější a po vytvoření částic docházelo k pozvolnému vylučování aktivní látky.
|
50
|
Bc.
Lukáš
Sauer
|
M1
|
prof. Ing. Michal Přibyl, Ph.D.
|
Studium transportu hmoty v mikrofluidním membránovém modulu
|
detail
Studium transportu hmoty v mikrofluidním membránovém modulu
Vytořený mikrofluidní membránový modul je tvořen kanálky o rozměrech v řádu stovek mikrometrů. Mikrofluidní modul obsahuje vloženou polopropustnou cylindrickou membránou. V modulu je možné zároveň připravit produkty enzymových reakcí, například léčiva či jiné speciální chemikálie, a účinně je pomocí membrány separovat z reakční směsi. Toto zařízení je příkladem průtočného mikrofluidního reaktoru-separátoru pro kontinuální syntézu malého množství speciálních látek. Nejčastější separační metodou v mikrofluidních zařízeních bývá extrakce. Účinnost extrakce někdy může být zvýšena pomocí vloženého elektrického pole nebo optimalizací dob prodlení obou kapalných fází. Stabilitu toku v mikroměřítku lze příznivě ovlivnit pomocí separační membrány. Miniaturizace extrakce přináší mnoho výhod, proces může být ekonomicky výhodnější a mnohem efektivnější než extrakce ve velkém měřítku, protože v mikrozařízeních lze zajistit mnohem intenzivnější transport hmoty. Hlavní cíle práce: Vyrobit mikrofluidní membránový modul s možností souproudého a protiproudého zapojení. Zkoumat účinnost separace a faktoru obohacení pomocí látky 7-ADCA (kyselina 7-aminodeoxycefalosporanová) a nosných roztoků na vodné bázi. Nalézt vhodné podmínky k dosažení co nejvyšší účinnosti. Studie transportních odporů.
|
51
|
Michal
Smoleň
|
B3
|
Ing. Petr Kovář
|
Experimentální stanovení koncentračních profilů v elektrodialyzační cele
|
detail
Experimentální stanovení koncentračních profilů v elektrodialyzační cele
Elektrodialýza je proces, při kterém dochází k úpravě kapaliny za pomocí polopropustných iontově selektivních membrán zasazených do elektrického pole. V našem případě zkoumáme 0,1 M roztok NaCl, který věrně reprezentuje vzorek běžné brakické vody. K experimentům jsme si vyrobili vlastní elektrodialyzační celu z polymerního materiálu. Jelikož je sestava vybavena odběrovými místy po celé délce kanálku, dostáváme přesná data vázaná k místu odběru. Zkoumanými veličinami jsou koncentrace a změna pH spojená se štěpením vody. Především koncentrační profil je zcela stěžejní při vyhodnocování efektivity a míry odsolení. Zároveň tím, že je polymer průhledný, máme možnost dalšího výzkumu jevů, které při elektrodialýze nastávají, pomocí mikroskopu. Doufáme, že naše výsledky přinesou důležité poznatky, které se podaří přenést na vývoj elektrodialyzérů ve velkém měřítku.
|
52
|
Bc.
Jakub
Staś
|
M1
|
Ing. Alexandr Zubov, Ph.D.
|
3D modelování separace plynných směsí pomocí dutých vláken
|
detail
3D modelování separace plynných směsí pomocí dutých vláken
V moderním světě se kříží dva trendy – úbytek zdrojů fosilních paliv a neustále rostoucí spotřeba energie. Jedním z řešení tohoto problému jsou alternativní paliva, jako je například bioplyn vyráběný z biologických odpadů. Hlavní energetickou složkou bioplynu je methan, který je však získáván ve směsi i s jinými nežádoucími plyny, zejména oxidem uhličitým. Aby mohl být bioplyn používán je potřeba tyto příměsi odstranit. Jedním z ekonomicky nejvýhodnějších způsobů dělení plynných směsí je separace pomocí dutovlákenných membránových modulů. Dutá vlákna obsahují malé póry ve stěnách, které můžou mít vliv na rychlost a kvalitu separace. Proto jsme vyvinuli dynamický matematický model transportu vícesložkových plynných směsí v heterogenním prostředí. Proces difúze je popsán pomocí Maxwellových-Stefanových rovnic, co umožňuje popsat vzájemnou interakci mezi složkami a její vliv na transport skrze stěnu vlákna. Porézní strukturu vlákna buď rekonstruujeme ze 3D mikro-tomografických snímků reálných vláken nebo in silico generujeme vlastní struktury s pravidelnou geometrií pórů. Cílem vývoje tohoto modelu je pochopení jevů vyskytujících se při procesu separace vícesložkových plynných směsí a optimalizace struktury těchto vláken k dosažení efektivní dělení plynných směsí – zejména bioplynu.
|
53
|
Bc.
Ondřej
Studeník
|
M1
|
Ing. Martin Isoz, Ph.D.
|
Vývoj a verifikace řešiče pro modelování proudění plně spřažené pevné a tekuté fáze
|
detail
Vývoj a verifikace řešiče pro modelování proudění plně spřažené pevné a tekuté fáze
Výpočetní dynamika tekutin (ang. Computational Fluid Dynamics – CFD) se stala účinným nástrojem k modelování inženýrských procesů. Avšak pokud proces zahrnuje i volně pohybující se částice, CFD může být nedostačující. Limity CFD jsou markantní zejména v případě, kdy je pohyb částic primárně určen prouděním tekutiny a částice jsou natolik veliké, že samy ovlivňují charakter proudění. Z tohoto důvodu se stále setkáváme s užíváním empirických modelů u některých inženýrských aplikací (např. usazovaní, fluidace). Tato práce je zaměřena na validaci a rozšíření nově vyvíjeného řešiče, který má za cíl toto omezení odstranit. Řešič je založený na kombinaci metody diskrétních prvků (Discrete Element Method – DEM) a metody CFD. Předmětem validace je porovnání výsledků simulací řešiče s výsledky standardních CFD postupů implementace pevné fáze. Rozšíření řešiče sestává z návrhu a implementace náhodné generace částic v uživatelsky definované zóně výpočetní domény s možností zachování předdefinovaného objemového zlomku částic ve vybrané zóně. Toto rozšíření umožňuje přesnější simulaci procesů, kde se vyskytuje tekutina s dispergovanou pevnou fází. Závěrem je demonstrováno použití řešiče v případech, které nelze standardními CFD nástroji řešit a kde je využito náhodné generování částic.
|
54
|
Zbyněk
Tomiška
|
B3
|
Ing. Alexandr Zubov, Ph.D.
|
Modelování vlivu textury uhlíkatých plstí na transportní procesy v redoxních průtočných bateriích
|
detail
Modelování vlivu textury uhlíkatých plstí na transportní procesy v redoxních průtočných bateriích
Redoxní průtočné baterie jsou považovány za jednu z nejslibnějších realizací rychle se rozvíjející oblasti stacionárních uložišť energie. Použití roztoku vanadu jako elektrolytu má unikátní výhodu, může být použit jako anolyt a katolyt zároveň, což přispívá k efektivnějšímu potlačení přestupu iontů přes membránu, a tedy zlepšení životnosti baterie. Elektrody tvořené z porézních uhlíkatých plstí tvoří stěžejní komponentu baterie. Díky svému velkému specifickému povrchu poskytují dostatek aktivních míst pro dostatečně rychlou elektrochemickou redoxní reakci. Cílem této práce je teoretický výzkum morfologických a transportních vlastností uhlíkaté plsti v závislosti na různém stupni jejího stlačení. Prostorově 3D porézní textura plsti byla rekonstruována ze snímků mikro-tomografie a použita jako vstup pro výpočet statistických deskriptorů její morfologie (textury). Mezi studované morfologické deskriptory, pro jejichž vyhodnocení byly vyvinuty specifické algoritmy, patří např. porozita, měrný povrch, styčná plocha či prostorová orientace uhlíkatých vláken. Počítačově rekonstruovaná plsť může být dále využita v matematických modelech umožňujících odhad jejích transportních charakteristik (např. efektivní elektrické vodivosti či tlakové ztráty generované proudícím elektrolytem).
|
55
|
Jan
Trnka
|
B3
|
Ing. Aleš Zadražil, Ph.D.
|
Plug flow reactor for continuous preparation of mesoporous silica
|
detail
Plug flow reactor for continuous preparation of mesoporous silica
Mesoporous silica has been lately investigated as a pharmaceutical excipient for drug formulation due to its exceptional ability to maintain an amorphous state of poorly soluble API in its mesopores. However, industrially fabricated silica particles are of low quality compared to laboratory prepared ones. On the contrary, laboratory syntheses are difficult to scale up to the industrial level. High-quality mesoporous silica has been fabricated only in the batch to this day, while a potential transfer to continuous mode would result in more efficient and less expensive production of this excellent material. A promising solution to this problem seems to be the usage of a plug flow reactor, particularly due to its stable flow rate, easy determination of retention time, and the possibility to scale up via parallelization. This work aims to design a plug flow reactor for mesoporous silica fabrication and then follow up the reactor with another unit operation, such as colloid milling to defined size or size separation to produce particles of strictly determined parameters. A static light scattering, scanning and transmission electron microscopy also as nitrogen sorption method are employed to examine the size, morphology and structure of the produced particles.
|
56
|
Lucie
Večerková
|
B3
|
Ing. Viola Tokárová, Ph.D.
|
Nanostrukturované povrchy s antibakteriálním efektem, jejich testování a replikace
|
detail
Nanostrukturované povrchy s antibakteriálním efektem, jejich testování a replikace
V současné době stále aktuálnější problém rostoucí antibiotické rezistence mikroorganismů vyžaduje hledání nových přístupů v boji proti bakteriím. Jednou z možností je prevence. Bakterie se mohou přichytit na nejrůznější povrchy, dotekem pak dochází k přenosu a infekci. Pokud dokážeme zabránit přežití a následnému množení bakterií na povrchu, výrazně omezíme přenos bakteriálních onemocnění. Existují nanostruktury, nacházející se například na křídlech vážek a cikád (viz obrázek), které dokáží protrhnout bakteriální stěnu, případně zabránit přisednutí bakteriální buňky. Neboť jde o čistě mechanický efekt, vytvoření rezistence by vyžadovalo zesílení bakteriální stěny. Tento proces trvá výrazně delší dobu než vytvoření antibiotické rezistence. Cílem této práce je zhodnotit míru antibakteriálního efektu nanostruktur na křídlech různých druhů vážek žijících v České republice a následně vytvořit repliku vybrané nanostruktury do polymerní matrice. Křídla i repliky jsou charakterizovány pomocí skenovací elektronové mikroskopie a následně je testován jejich antibakteriální účinek.
|
57
|
Miroslav
Večeřa
|
M1
|
Ing. Jakub Mužík
|
Příprava vícevrstvých částic na fluidním loži
|
detail
Příprava vícevrstvých částic na fluidním loži
Polymorbidita (mnohočetné onemocnění) je předmětem zkoumání moderní medicíny. Důsledkem toho je, že pacient musí v průběhu dne užívat několik léčiv najednou. Příprava takové formy léčiva, která obsahuje více účinných látek naráz, jež jsou běžně předepisována společně, nese řadu výhod pro uživatele. Ve farmaceutickém průmyslu se využívá fluidního zařízení na zlepšené a cílené rozpouštění léčiva potahováním jednotlivými funkčními vrstvami. Cílem této práce je pomocí fluidního lože kontrolovaně aplikovat vrstvy jednotlivých léčiv na sebe. V laboratoři byly nejprve, technikou airbrush pistole, vytvořeny filmy systémem léčivo/oddělovací polymer/léčivo, kde byla sledována nutná tloušťka polymeru k fyzickému oddělení vrstev léčiv. Poté bylo zkoumáno postupné odmývání jednotlivých vrstev z filmu využitím UV zobrazovače. Pro náhradu fluidního lože byl vytvořen laboratorní nástřikový systém, díky němuž byly připraveny první vícevrstvé částice, které byly charakterizovány na skenovacím elektronovém mikroskopu (SEM) a byly provedeny disoluční testy. V budoucnu bychom nástřikem vhodného oddělovacího polymeru mohli navíc kontrolovat uvolňování jednotlivých léčiv v delším časovém horizontu např. ráno a večer.
|
58
|
Bc.
Adam
Vondra
|
M2
|
doc. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
Zjednodušený model trojcestného katalyzátoru výfukových plynů
|
detail
Zjednodušený model trojcestného katalyzátoru výfukových plynů
Množství škodlivin ve výfukových plynech automobilů je regulováno emisními normami. V rámci plnění emisních limitů je nezbytné použití katalytických reaktorů umožňující efektivní zreagování toxických složek v automobilových výfukových plynech (zejména oxidu uhelnatého, oxidů dusíku a uhlovodíků) na zdraví neškodné látky (oxid uhličitý, vodní páru a dusík). U benzínových motorů se používá trojcestný katalyzátor, který při stechiometrickém poměru vzduch:palivo dosahuje vysoké konverze všech sledovaných škodlivin.
Předmětem zkoumání v této práci je zjednodušení reakční kinetiky ve stávajícím matematickém modelu trojcestného katalyzátoru tak, aby výsledný model obsahoval co nejméně složek a reakcí, simulace proběhla v co nejkratším čase a byla výpočetně nenáročná. Zásadního zjednodušení je dosaženo sloučením skutečných složek plynu do pouze dvou zástupných složek: oxidující (O2, NOx) a redukující (CO, H2, CxHy). Takto zjednodušený matematický model může být použit například pro výpočet přímo v automobilu v reálném čase pro lepší řízení provozních parametrů motoru a katalyzátoru.
|
59
|
Bc.
Miroslav
Vrána
|
M1
|
Ing. Jan Haidl, Ph.D.
|
Ekonomické a provozní hodnocení vybraných zařízení v procesech sdílení hmoty
|
detail
Ekonomické a provozní hodnocení vybraných zařízení v procesech sdílení hmoty
Procesy sdílení hmoty mezi kapalnou a plynou fází mají velký význam pro mnoho průmyslových aplikací. V chemickém průmyslu je běžně nalezneme u procesů s heterogenními reakcemi a dále v potravinářských či biochemických provozech například u fermentací. Nejzásadnějšími parametry popisujícími přenos hmoty mezi kapalnou a plynou fází jsou mezifázová plocha a objemový koeficient přenosu hmoty kapaliny kLa a plynu kGa, na které je kladen dle zvoleného procesu rozdílný důraz. V této práci se snažíme modelovat a vyhodnotit vhodnou aplikaci vybraných zařízení pro sdílení hmoty (míchané nádoby, ejektorové reaktory, absorpční a probublávané kolony) v konkrétních procesech, které rozlišujeme na základě závislostí na jednotlivých výše zmíněných parametrech. Vhodná aplikace zařízení pro zvolený proces je hodnocena na základě velikosti aparátu, energetické náročnosti a pružnosti zařízení ve výrobě. Tato kritéria jsou v praxi nezanedbatelnými faktory, kterými se musí podnik nejen v dnešní proměnlivé době zabývat pro optimalizaci výroby a svou ekonomickou efektivitu.
|
60
|
Bc.
Ondřej
Vítovec
|
M2
|
doc. Ing. Zdeněk Slouka, Ph.D.
|
Elektroforetická separace v mikrofluidních systémech
|
detail
Elektroforetická separace v mikrofluidních systémech
V poslední době rostou požadavky na detekci infekčních a rakovinových onemocnění. Zejména v rozvojových zemích je dostupnost lékařských diagnóz minimální. Levnější náklady při diagnóze mohou nabídnout laboratoře na čipu (LOC – „lab on chip“), což jsou mikrofluidní zařízení schopné biologické analýzy. Takové systémy pracují na principu analýzy určitých látek, které jsou v těle přítomny jen spolu s nějakou nemocí nadměrné koncentraci. Takový proces obsahuje předpřípravu reálného vzorku, následnou koncentraci na určitém místě a nakonec detekci hledaných látek. Tématem této práce je především první část tohoto procesu. Počáteční separace reálného vzorku je velmi důležitá kvůli separaci látek, které jsou následně v procesu potřeba. Takové předčištění směsi se může provádět separačními metodami, jako je např. gelová elektroforéza. Tato základní metoda používající se pro separaci DNA a proteinů ve stejnosměrném elektrickém poli spočívá v migraci elektricky nabitých molekul. Při tomto pohybu je možné pozorovat jejich separaci, protože každá z nich má jinou elektroforetickou mobilitu. Bylo vyvinuto mikrofludní zařízení, které je schopno separovat elektricky nabité částice. Po postupné optimalizaci navrhnutého čipu byly provedeny úspěšné separace jednoduchých směsí.
|
61
|
Bc.
Adam
Waněk
|
M2
|
Ing. Aleš Zadražil, Ph.D.
|
Studium tisknutelnosti vybraných účinných látek a 3D tisk duálních tablet
|
detail
Studium tisknutelnosti vybraných účinných látek a 3D tisk duálních tablet
3D tisk ve farmacii jako nový rozvíjející se způsob výroby lékových forem pro personalizovanou medicínu zaznamenal za posledních několik let již mnoho úspěchů. Jako jeden příklad za všechny lze zmínit první schválený 3D tištěný lék Spritam. Ve všech případech však šlo o použitích pouze několika málo účinných látek, které byly vybrány s ohledem na vlastnosti důležité pro 3D tisk (vhodné mechanické a reologické vlastnosti) avšak o vhodnosti širšího okruhu dnes používaných účinných látek toho není příliš známo. V této práci byla provedena parametrická studie deseti vybraných účinných látek, které byly formulovány s pomocnými látkami a dále byly metodou hot-melt extruze vyrobeny filamenty pro FDM 3D tisk (technologie depozice taveného vlákna). Filamenty byly použity jako náplň do 3D tiskárny pomocí které byly vyrobeny tablety s různou porozitou obsahující jak jednu, tak dvě účinné látky. Vytištěné tablety byly podrobeny rozličným testům (mechanické vlastnosti a disoluční testy). Všechna získaná data budou použita pro vývoj matematického modelu předpovídající velikost a strukturu tablet na základě předem daných kritérií (disoluční křivky, dávka účinné látky..). Model by poté mohl být použit pro “předpověď “ tablet šitých na mírů pacientovi na základě požadovaných vlastností.
|
62
|
Bc.
Pavel
Zelenka
|
M2
|
prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D.
|
Návrh a stavba zařízení pro částicovou 3D velocimetrii
|
detail
Návrh a stavba zařízení pro částicovou 3D velocimetrii
Nezbytnou součástí studia účinků orálních lékových forem je popis procesů jejich desintegrace a rozpouštění aktivní látky. Jedním z klíčových parametrů, které ovlivňují desintegraci a disoluci částic, je velikost krystalů aktivní látky a excipientů. Tato velikost se dá měřit například sítovou analýzou či analýzou obrazu pod mikroskopem. Obě tyto metody však mají svá úskalí.
Cílem této práce je návrh alternativní metody měření velikosti částic s využití částicové 3D velocimetrie. Tato metoda se obvykle využívá pro popis proudění kapalin pomocí sledování pohybu částic, tzn. problému inverznímu než předpokládané využití pro farmacii.
Pro tento účel bylo navrženo zařízení zahrnující skleněnou průtočnou celu (na přiloženém obrázku) a dvoukamerový stereoskopický snímací systém. Částice jsou uvnitř cely udržovány ve vznosu proudícím kapalným médiem a jejich polohy snímány kamerami. K charakterizaci částic je využíváno srovnání velocimetrických dat (trajektorií jednotlivých částic) s teoretickým popisem usazování a CFD modelem proudění v průtočné cele.
|
63
|
Bc.
Alžběta
Zemánková
|
M1
|
doc. Mgr. Fatima Hassouna, Ph.D.
|
Co-amorphous drug delivery systems: phase behaviour and dissolution performance
|
detail
Co-amorphous drug delivery systems: phase behaviour and dissolution performance
The drug solubility in water is one of the most important properties for efficient drug delivery. On the other hand, an increasing number of drugs under development are poorly water-soluble. Therefore it becomes crucial to develop methods to enhance their water solubility and thus their bioavailability. Co-amorphous systems consisting of drug and small molecule co-former are considered as one of the most promising strategies to enhance the drug bioavailability.
The amino acids arginine and tryptophan were used as co-formers to transform the model drugs indomethacin and ibuprofen into an amorphous state via ball milling or quench cooling method. To determine whether it is possible to improve the solubility of the poorly water-soluble drug by its formulation into the co-amorphous system, dissolution tests were performed. The dissolution profiles of co-amorphous systems were compared with those for physical mixtures and pure drug. To understand the phase behaviour of the systems, phase diagrams were created from liquidus temperatures measured by differential scanning calorimetry. Physico-chemical characterizations were performed to monitor the physical stability of the prepared co-amorphous systems over time.
|
64
|
Tetyana
Zheleznyak
|
B3
|
doc. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
Efektivní modelování katalytických filtrů pro čištění výfukových plynů
|
detail
Efektivní modelování katalytických filtrů pro čištění výfukových plynů
V dnešní době se v autech stále více používají katalytické filtry k čištění výfukových plynů. Katalytické filtry jsou kombinací klasického filtru pevných částic a katalytického konvertoru. Kromě záchytu částic tedy umožňují také katalýzu redoxních reakcí škodlivých plynů, zejména CO a NOx, na netoxické produkty. Rychlost těchto reakcí je závislá mimo jiné na teplotě. Během jízdy je filtr vlivem proměnlivého zatížení motoru vystaven náhlým změnám průtoku a teploty výfukových plynů. Také teplota a rychlost okolního vzduchu mohou mít vliv na teplotu uvnitř filtru.
V této práci se ke studiu zmiňovaných vlivů využívá model katalytického filtru. Po provedení jednotlivých simulací s různými vstupními parametry jsou jejich výsledky mezi sebou porovnány a diskutovány. Cílem je získat lepší představu o vlivu vnějších faktorů na funkci katalytického filtru
|
65
|
Bc.
Jakub
Zlatník
|
M1
|
doc. Ing. Zdeněk Slouka, Ph.D.
|
Chemicko inženýrské aspekty nanostrukturovaných materiálů
|
detail
Chemicko inženýrské aspekty nanostrukturovaných materiálů
Zájem o nanomateriály od poloviny dvacátého století vzrůstá. To je dáno především vlastnostmi těchto materiálů, které reflektují jejich malé charakteristické rozměry. Ne všechny nanomateriály se dají použít ke konkrétním účelům, ať už kvůli chemickým, či fyzikálním vlastnostem. Tato práce je zaměřena na využití vysoké hodnoty měrného povrchu uhlíkových nanotrubek a zjišťování jejich chování v mikrofludních zařízeních při různých provozních parametrech těchto zařízení.
Jelikož se jedná o sypký materiál, můžeme skrze něj nechat protékat roztoky. Díky tomu můžeme připravit nanostrukturované lože a použít jej například jako 3D elektrodu v redoxní baterii poskytující vysoký měrný povrch. Zároveň snížením transportních vzdáleností dojde k intenzifikaci procesů probíhajících přímo na povrchu. Podobně může daná 3D elektroda fungovat jako biosenzor se schopností detekovat přítomnost příslušných látek (nejčastěji biomolekul) v protékajícím roztoku.
Z pohledu chemického inženýrství ovšem takto vytvořené nanostrukturované lože bude vykazovat velmi vysoký hydrodynamický odpor a díky malé kontrole při tvorbě lože může dojít ke zkratovému toku. To znamená, že tekutina neproudí skrz lože, ale obtéká jej. Tato prezentace se zabývá především otázkou tlakových ztrát na vytvořeném loži.
|
66
|
Bc.
Lukáš
Šatura
|
M2
|
Ing. Alexandr Zubov, Ph.D.
|
An Adhesive Based on PHA Biopolymer from Biowaste: Preparation and Characterisation
|
detail
An Adhesive Based on PHA Biopolymer from Biowaste: Preparation and Characterisation
Biodegradability is becoming an equivalent criterion to health safety or low price of packaging materials of food or cosmetic products. Frequently non-compliant with these criteria, an adhesive is a specific component of the packaging. In collaboration with TU Delft and a consortium of Dutch waste-treatment companies, application possibilities of poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate), or PHBV, biopolymer produced from municipal biowaste in a pilot project were examined. This work aimed on design and development of a hot-melt adhesive based on a PHBV binder and additives—a potentially biodegradable and food-grade product. Several adhesive compositions were prepared and tested for thermal properties and contact with common packaging materials—paper, glass, wood, or even synthetic plastic. The resulting formulations successfully showed the potential of PHBV in adhesive applications along with significant plasticisation or tackifying effect of the chosen additives: namely sebacic acid and its derivative, or rosin esters. Optimisation of the composition can be derived feasibly from the results of this work in order to completely develop a successful industrial product. This potentially biodegradable product might profit on its partial origin from waste management.
|
67
|
Jonatan
Šercl
|
B3
|
prof. Dr. Ing. Tomáš Moucha
|
Membránová separace primárních produktů fermentace
|
detail
Membránová separace primárních produktů fermentace
Pervaporace je proces, při kterém se kapalná směs dělí průchodem neporézní membránou do vakua nebo nosného plynu. Funguje na principu různé rozpustnosti a rychlosti migrace složek směsi membránou. Při pervaporaci se směs zahřívá k bodu varu a poté se přivádí k membráně, odkud složky směsi difundují skrz membránu a na druhé straně se odpařují za sníženého tlaku do plynu nebo do vakua.
Technologie pervaporace je velmi výhodná díky své relativně nízké energetické náročnosti a provozním nákladům a zároveň vysoké účinnosti separace látek, které se těžko dosahuje běžnými separačními metodami jako jsou například extrakce nebo destilace. Pervaporace na rozdíl od uvedených metod umožňuje například i separaci azeotropických směsí. Díky pokrokům ve vývoji nových materiálů, tedy i membrán s vyšší selektivitou pro dělení složek význam PV roste. V budoucnu bude mít například velký význam při výrobě etanolu fermentací biomasy jako alternativního paliva z obnovitelných zdrojů.
Experimentální výzkum probíhá na laboratorním modulu pro membránovou separaci a účelem práce je zjišťování transportních charakteristik při různých průtocích kapaliny a plynu. Zároveň je cílem práce optimalizace modulu pro správnou funkčnost.
|
68
|
Ondřej
Šimůnek
|
B3
|
doc. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
Tvorba prasklin v katalytické vrstvě filtru pevných částic
|
detail
Tvorba prasklin v katalytické vrstvě filtru pevných částic
Spalováním fosilních paliv v automobilových motorech vznikají výfukové plyny, které obsahují plynné emise a pevné částice. Ke konverzi škodlivých výfukových plynů se používají katalyzátory. Pro zachycení vzniklých pevných částic je nutné použít filtr. Moderní filtry pevných částic se díky katalytické vrstvě nanesené do filtru využívají také jako katalyzátory. Jedná se o keramický monolitický filtr tvořený soustavou kanálků, které jsou střídavě zaslepeny z jedné strany. To nutí plyn projít přes porézní stěnu pokrytou katalytickou vrstvou do sousedního kanálku, což vede ke konverzi emisí. Katalytická vrstva umožnuje konverzi zdraví škodlivých výfukových plynů. Je proto důležité, aby nanesená vrstva ve filtru byla rovnoměrně rozprostřená, kompaktní a také, aby se katalyzátor dostával do pórů ve stěně filtru. Důležité je zajistit co nejmenší tlakové ztráty celého sytému. Tyto ztráty lze ovlivnit přítomností prasklin nebo rozložením vrstvy ve filtru. Cílem prováděného výzkumu je zjistit, jaké parametry suspenze, či procesu nanášení suspenze do filtru, mají vliv na tvorbu prasklin. Během experimentů byly měněny vlastnosti jako pH suspenze, velikost částic v suspenzi a vlastnosti nanášení suspenze, tzn. namáčení vzorku před samotným nanášením nebo změna tlaku při podtlakovém nanášení.
|
69
|
Bc.
Antonín
Šperlich
|
M2
|
Ing. Mária Zedníková, Ph.D.
|
Způsoby vyhodnocení kritické frekvence různých typů míchadel v disperzi kapalina-plyn
|
detail
Způsoby vyhodnocení kritické frekvence různých typů míchadel v disperzi kapalina-plyn
V biotechnologických výrobách se často využívá fermentoru, do kterého je nutné mikroorganismům přivádět plynný kyslík. Provoz bioreaktoru se optimalizuje ze dvou protichůdných hledisek. Prvním je efektivní transport kyslíku do kapaliny, který se snažíme maximalizovat. Druhým hlediskem je minimalizace smykového napětí, kterým míchadlo poškozuje mikroorganismy. Je tedy nutná znalost co nejnižší frekvence otáčení míchadla, při které už dochází ke kompletní dispergaci plynu, ale smykové napětí je minimální. Tato frekvence se nazývá kritická frekvence NCD.
Cílem práce je zjištění NCD pro různé typy míchadel z experimentálního stanovení závislosti bezrozměrného příkonového kritéria na průtokovém čísle pro plyn. Dalším cílem práce je vytvoření softwaru pro automatické vyhodnocení NCD z této závislosti.
Experimenty probíhaly ve dvou temperovaných nádobách o průměru 29 a 59 cm. Příkon byl měřen u čtyř typů míchadel. Měření bylo prováděno pro tři typy vsádek (koalescentní, nekoalescentní, viskózní) a tři různé rychlosti plynu. NCD byla vyhodnocována v Matlabu, kde byla nalezena minima závislosti odpovídající kritické frekvenci. Výsledky softwarového vyhodnocení byly porovnány s ručním vyhodnocením.
|
70
|
Bc.
Jan
Šugar
|
M2
|
Ing. Viola Tokárová, Ph.D.
|
Temperature-responsive microcarriers for non-enzymatic harvesting of mammalian cell cultures
|
detail
Temperature-responsive microcarriers for non-enzymatic harvesting of mammalian cell cultures
Rising interest in cell therapies of various degenerative conditions and cancers is inevitably associated with cell cultivation of susceptible anchorage-dependent (adherent) cell lines (e.g., mesenchymal stem cells and pluripotent stem cells). Nevertheless, all the effort of growing large numbers of valuable cells can be compromised during the harvesting stage, which is crucial for cell viability and the overall benefit of cell therapy. Current cultivation techniques of adherent cell lines usually rely on trypsin (under cGMP conditions - recombinant trypsin), which efficiently cleaves all the cell-surface adhesive protein anchors, as well as the cell-cell junctions. However, the risk of contamination is still present, viability can be reduced, and eventually, cells might not be suitable for intended applications. On the grounds of this, a novel cell cultivation technique using temperature-responsive microcarriers to efficiently grow and harvest mammalian cell cultures without the utilization of trypsin or other proteases has been proposed in this work. The results of initial flat surfaces grafted with temperature-responsive polymer are shown and discussed as a solid foundation for proposed experimental work.
|
71
|
Renata
Švecová
|
B3
|
RNDr. Ivan Řehoř, Ph.D.
|
Towards Parallel Steerable Hydrogel Microrobots
|
detail
Towards Parallel Steerable Hydrogel Microrobots
Soft materials promise a way for miniaturization present-day hard robots. Thermoresponsive poly(N-isopropylacrylamide) hydrogel microrobots loaded with gold nanospheres have been investigated in our group for their ability to act similarly to soft-bodied organisms. Current robots can crawl and be actuated when irradiated periodically with aimed laser beam thanks to a friction hysteresis of the gel between shrinking and expanding cycles. The biggest limitation of current microrobot design is that only one robot can be actuated at the time due to aiming the laser beam. In this research, I focus on improving the hydrogel sensitivity and developing novel robot designs to enable their parallel operation. Cross-linking agent used in original composition - poly(ethylene glycol)diacrylate - was replaced with N,N’-methylenebisacrylamide resulting in steeper volumetric response to the laser irradiation. In addition, gold nanospheres were substituted for gold nanorods which have higher optical absorbance, thus the microrobot’s light harvest efficiency has been increased. I show that both the new composition and robot design allow actuation of an entire single robot with unfocused light (Figure 1) and hold promises for parallel actuation of multiple robots.
|
72
|
Bc.
Milan
Žalud
|
M2
|
doc. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
Řízení struktury katalytické vrstvy nanášené do filtru pevných částic
|
detail
Řízení struktury katalytické vrstvy nanášené do filtru pevných částic
Emise pevných částic ze spalovacích motorů mohou mít negativní dopad jak na životní prostředí, tak na lidské zdraví. Částice vzniklé nedokonalým spalováním paliva jsou proto v moderních automobilech zachycovány pomocí filtrů pevných částic. Mimo nich jsou automobily osazeny ještě katalyzátory výfukových plynů. Zařízení, které umožňuje filtraci pevných částic i konverzi plynných škodlivin a zároveň šetří náklady a místo se nazývá katalytický filtr pevných částic. Jedná se o keramický filtr, do jehož vnitřní struktury je nanesena katalytická vrstva tvořená γ-aluminou s obsahem aktivních částic platiny. Vrstva musí mít optimální strukturu, aby co nejpříznivěji ovlivňovala klíčové vlastnosti katalytického filtru, mezi které patří vysoká filtrační účinnost a konverze při zachování nízké tlakové ztráty. Vrstva je do filtru nanášena podtlakově v podobě vodné suspenze, po nanesení je vrstva sušena a kalcinována. Úpravou klíčových parametrů suspenze, jako je velikost částic γ-Al2O3 nebo hodnota pH, která ovlivňuje viskozitu, lze řídit výslednou strukturu vrstvy tak, aby byla souvislá s obsahem různě velkých makropórů ve vrstvě a také vhodně distribuovaná do pórů stěny filtru. Výsledná struktura vrstvy je vyhodnocena pomocí snímků z rastrovacího elektronového mikroskopu.
|