|
1
|
Bc.
Adam
Baláž
|
M2
|
Ing. Denisa Lizoňová, Ph.D.
|
Studium doručování léčiv do nádorů s využitím pokročilých liposomálních formulací
|
detail
Studium doručování léčiv do nádorů s využitím pokročilých liposomálních formulací
Prezentovaná práca sa zameriava na štúdium interakcie protilátkou modifikovaných lipozómov obsahujúcich kurkumín s bunkami kolorektálneho karcinómu a následné porovnanie účinnosti pri interakcii s ich nemodifikovanými ekvivalentmi. Kurkumín, ktorý je známy svojimi protizápalovými a protirakovinovými účinkami je najčastejšie spájaný práve s liečbou kolorektálneho karcinómu. Jedným nadmerne produkovaným proteínom kolorektálnych nádorov je karbonická anhydráza IX (CA IX), špecificky rozpoznávaná protilátkou IgG M75. Práca je zameraná na prípravu lipozómov, porovnanie rôznych typov lipozómov, ich stabilitu v čase a ich testovanie v prítomnosti rakovinovej bunkovej línie HT-29, kde sa sleduje účinnosť kurkumínu na životaschopnosť buniek. Ďalej práca pojednáva aj o účinku kurkumínových lipozómov na nerakovinové bunky MRC-5. Tie by mali slúžiť ako kontrolná skupina.
|
|
2
|
Albert
Behner
|
B3
|
prof. Ing. Miroslav Šoóš, Ph.D.
|
Polyaniline – derived hierarchically porous carbon based materials for CO2 capture
|
detail
Polyaniline – derived hierarchically porous carbon based materials for CO2 capture
A dramatic increase in atmospheric CO2 levels is a primary driver of global warming. The largest source of greenhouse gas emissions originates from the burning of fossil fuels. CO2 capture and utilization (CCU) are one of the promising technology to mitigate climate change and lower the dependence on fossil fuels by conversion of waste material to a valuable product. To realize scalable CCU technologies, earth-abundant and low-cost materials with high CO2 sorption capacity and specificity need to be developed. Hierarchically porous heteroatom-doped carbon-based materials are promising materials for CCU. In this work, the polyaniline-derived nitrogen-doped-carbon materials with hierarchical porosity were investigated and tested as CO2 sorbents. The morphology and chemistry are adjusted by the use of polystyrene nanoparticles, various precursor material, and controlled pyrolysis steps. The presence of macropores, mesopores, and micropores in the developed materials provides enhanced CO2 capacity. While incorporating heteroatoms doping (nitrogen, nitrogen phosphor-, nitrogen sulphur-) could improve the CO2 specificity. Thanks to high porosity and present of dopants, the materials can be further exploited for the catalysis application, and pave the way for new CCU technologies.
![]()
|
|
3
|
Vojtěch
Blahušek
|
B3
|
doc.Ing. Jitka Čejková, Ph.D.
|
Charakterizace povrchu tekutých kuliček
|
detail
Charakterizace povrchu tekutých kuliček
Tekuté kuličky (z anglického „liquid marbles“) jsou jednoduché útvary tvořené kapkou kapaliny obalenou pevnými částicemi. Lze je připravit jednoduše, kápnutím vody na hydrofobní částice na Petriho misce a mírným zatřesením k úplnému obalení kapky. Poprvé byly popsány v článku v časopise Nature v roce 2001 a od té doby jsou zkoumány jejich možné aplikace, mezi něž patří ku příkladu mikroreaktory v mikrofluidice, mikrobioreaktory ke kultivaci trojrozměrných buněčných útvarů nebo nosiče léků ve farmacii. Dosud se výzkum zaobírá spíše jejich využitím a samotné tekuté kuličky se berou jako útvary pokryté monovrstvou v pravidelném uspořádání. Cílem předložené práce je studovat povrch a morfologii tekutých kuliček, a také některé jejich vlastnosti. Abychom mohli studovat povrch kuliček přímo, nechali jsme uvnitř vykrystalizovat roztok sacharózy. Takto připravené pevné kuličky mají na povrchu částice z obalu původních tekutých kuliček a jsou vhodné pro pozorování skenovacím elektronovým mikroskopem. Tímto způsobem jsme byli schopni přímo pozorovat povrch tekutých kuliček připravených s různými velikostmi částic. Dále jsme pozorovali několik jevů tekutých kuliček plovoucích na hladině kapaliny. Tato pozorování je možno využít pro další výzkum například v oblasti sorpce plynů do kuliček.
![]()
|
|
4
|
Bc.
Adam
Bouz
|
M1
|
prof. Dr. Ing. Juraj Kosek
|
Modelování termodynamiky elektrolytů a polymerních systémů
|
detail
Modelování termodynamiky elektrolytů a polymerních systémů
The vision of computational chemistry is to move chemistry from the lab to the computer. In our research we focused on theoretical predictions of solubility by thermodynamic description. The ability to create such predictions would benefit, e.g., in the development of today's important technologies for energy storage, where highly non-ideal systems of electrolytes and polymer membranes are present. In the beginning we performed theoretical description of electrolyte solutions by applying Flory-Huggins theory and the use of solubility parameters. One result was a prediction of the water solubility increase of anthraquinone after its sulphonation, another output was a good estimate of the water solubility of benzoic acid. An equation of state derived from the Perturbed-Chain SAFT theory, programmed in the Fortran language, was used to mathematically model phase equilibria in polymer systems. We modelled, among other things, the three-component Polyethylene-Hexane-Nitrogen system, where we were particularly interested in a decrease of the n-hexane solubility in polyethylene as the pressure of the mostly inert gas phase increases. In future work, we want to improve our version of the PC-SAFT EOS so that it can also predict electrolyte systems and electrolytes together with polymers.
![]()
|
|
5
|
Bc.
Zina
Briki
|
M1
|
Ing. Mária Zedníková, Ph.D.
|
Effect of surfactant on bubble column hydrodynamics
|
detail
Effect of surfactant on bubble column hydrodynamics
Pneumatic mixing is used in various types of reactors. Surfactants can be found in the liquid phase of many bubble systems, occurring as reaction products or as additives. To understand better the effect of surfactants on these systems, research was conducted in a model bubble column system with α- terpineol as the model surfactant. It is known that the presence of surfactants alters the properties and behaviour of single bubbles (e.g., reduction of bubble velocity and size or inhibition of bubble coalescence), which ultimately results in changes in several aspects of bubble column hydrodynamics.
In this study, the hydrodynamics of bubble column was characterized by the gas hold-up, which was measured at different input gas flow rates for four (distilled water + 3) concentrations of α-terpineol. The properties of the solutions were characterized by measurements of static and dynamic surface tension and by consequent evaluation of diffusion and adsorption coefficients. The increase of concentration of α‑terpineol results in gas hold-up increase, as well as formation of stable foam‑like gas-liquid dispersion. The obtained results are correlated with the effect of α-terpineol on the contamination of bubble surface and its effect on single bubble rise and coalescence efficiency.
![]()
|
|
6
|
Vladislav
Bulgakov
|
B3
|
Ing. Ondřej Kašpar, Ph.D.
|
CFD simulace toku a studium depozice částic v cyklónu rozprašovací sušárny
|
detail
CFD simulace toku a studium depozice částic v cyklónu rozprašovací sušárny
Rozprašovací sušení patří mezi nejdůležitější metody přípravy prášků z vodných či organických roztoků. Suchý prášek je následně separován od sušicího média v cyklonovém odlučovači. Své uplatnění našlo rozprašovací sušení především v potravinářském, kosmetickém a farmaceutickém průmyslu díky své rychlosti a možnosti sušení i teplotně citlivých látek (např. enzymy či probiotika). Zásadním problémem jedné z nejčastěji používaných rozprašovacích sušáren Buchi B290 je nadměrná depozice částic v cyklónovém odlučovači, což při malém množství vzorku může znamenat zásadní problém.
Tato skutečnost byla adresovaná samotným výrobcem pomocí tzv. high-performance cyklónu, který je určen pro zvýšení účinnosti separace v případě jemných částic. I v tomto případě byla pozorována nadměrná depozice.
Tato práce se zabývá studiem toku a depozicí částic v cyklonu rozprašovací sušárny Buchi B290 za využití výpočetního softwaru COMSOL Multiphysics, který umožňuje použití anizotropního turbulentního modelu v2-f vhodného pro povrchy s vysokým zakřivením. Hlavním cílem této práce je tvorba modelu dvou typů dodávaných cyklónů, studium toku uvnitř nich a predikce kritických míst, kde může docházet k depozici. Na základě získaných dat budou dále navrhnuty úpravy geometrie cyklónu vedoucí k účinnější separaci.
|
|
7
|
Martin
Bár
|
B3
|
prof. Dr. Ing. Tomáš Moucha
|
Transportní charakteristiky pervaporačního modulu. Experimentální studie.
|
detail
Transportní charakteristiky pervaporačního modulu. Experimentální studie.
Pervaporace je membránový separační proces, který využívá přechodu separovaných látek ze strany kapalné směsi přes membránu, na jejíž druhé straně jsou odpařovány. Technologický význam nalézá mimo jiné při dělení azeotropických směsí, které lze pervaporací oddělit dodáním relativně malého množství energie. Azeotropické systémy vznikají například při procesu ABE (aceton-butanol-ethanol) fermentace, která slouží k výrobě ethanolu a butanolu z biomasy, což je perspektivní způsob výroby biopaliva. Laboratoř sdílení hmoty na VŠCHT se zabývá kontinualizací procesu fermentace, kdy by právě pervaporace našla uplatnění pro separaci produktů. Hlavním cílem je získat kriteriální rovnice pro výpočet intenzity transportu hmoty membránou.
Membránový modul pro pervaporaci je sestaven z prvků původně vyvinutých pro elektrodialýzu. Měření na modelu je tedy zatím v optimalizační fázi. Výsledky dosavadní práce ukazují, že koeficienty přestupu hmoty na straně kapalného filmu jsou příliš vysoké, což bylo pravděpodobně způsobeno přetoky kapaliny do proudu inertu následkem netěsností mezi přívodními a odvodními kanálky. Cílem této práce je porovnat koeficienty přestupu hmoty a další parametry separace po utěsnění kanálků silikonovou hmotou s předchozími výsledky.
|
|
8
|
Vojtěch
Bílek
|
B3
|
Ing. Jan Haidl, Ph.D.
|
Validace numerického modelu míchané nádoby
|
detail
Validace numerického modelu míchané nádoby
Práce se zabývá problematikou matematického modelování proudění tekutin v míchané nádobě metodami výpočetní mechaniky tekutin (CFD, Computational Fluid Dynamics). Cílem práce je vytvořit validovaný matematický model míchané nádoby s dvojicí radiálních míchadel. Validace modelu, tedy kontrola věrohodnosti modelem predikovaných rychlostních polí, je provedena na základě porovnání předpovězených – vypočtených – dat s experimentálními daty převzatými z odborného článku. Znalosti získané z této práce by měly posloužit jako podklad pro další rozvoj matematického modelování míchaných nádob s typickou i atypickou geometrií. Výpočty jsou prováděny s využitím open-source CFD softwaru OpenFOAM. Zvolená metodika spočívá v numerickém řešení časově průměrovaných Navier-Stokesových rovnic (RANS) metodou konečných objemů (FVM – Finite Volume Methods). Rotace míchadel je zajištěna pomocí techniky MRF – Multiple Reference Frame.
|
|
9
|
Terezie
Císařová
|
B3
|
Mgr. Jaroslav Hanuš, Ph.D.
|
Liposomes with ladderane content for potential pharmaceutical applications
|
detail
Liposomes with ladderane content for potential pharmaceutical applications
Due to covid vaccines, there has been a huge expansion of phospholipid-based drug carriers. One type of such carriers are liposomes –vesicles usable for transporting both hydrophilic and hydrophobic drugs. Unfortunately, only few types of drugs can be effectively kept inside nowadays used liposomes. Varying the composition of the liposome membrane offers a possible solution, as it dramatically changes its properties such as permeability or phase transition temperature.
In my work I focus on a new class of phospholipids - ladderane lipids – as one of the building blocks of the lipidic nanoparticles. Those can be found in anammox bacteria in its organelle’s membrane and probably cause its high density and impermeability for pH gradient, properties potentially useful for drug retention.
For the creation of lipidic vesicles I used the substrate isolated from anammox bacteria. First, I performed a scaling experiment to find the lowest concentration of lipids still suitable for liposome formation. Next, I prepared ladderane liposomes via extrusion and characterised them with dynamic light scattering and different microscopic techniques. Finally, I created ladderane-DPPC mixed particles and performed loading and release experiments to investigate their encapsulating abilities.
![]()
|
|
10
|
Bc.
Jan
Duras
|
M1
|
RNDr. Ivan Řehoř, Ph.D.
|
Modular hydrogel microrobots
|
detail
Modular hydrogel microrobots
The aim of my project is to produce functional modular microrobots composed of soft responsive materials. Nowadays conventional robotics utilize mainly hard materials along with electronic components to create robots that are capable of doing a desired task. As capable as they may be on the macroscale, the complicated designs of current robots make them unsuitable for miniaturization. Recently, our research group introduced a prototype of a microrobot made entirely out of a soft, squishy material called hydrogel. This robot can perform simple tasks like pushing objects to a desired location. So far, however, for every task a specific robot design has to be made. The goal of this project is to change the paradigm one robot - one task by having universal steerable microrobots that would act as building blocks for any design. This would allow us to conveniently assemble a microrobot on sight without the need of having to design one beforehand. I have developed a method to chemically attach the robots together resembling a stitch or a weld. As a universal microrobot shape, I use circular discs to create larger structures.
![]()
|
|
11
|
Bc.
Petr
Fatka
|
M1
|
Mgr. Jaroslav Hanuš, Ph.D.
|
Glukanové částice coby bioaktivní excipient
|
detail
Glukanové částice coby bioaktivní excipient
Glukany jsou polysacharidy, které je možné nalézt např. v buněčných stěnách kvasinek. Vyznačují se schopností stimulovat imunitní odpověď organismu, což z nich činí potenciálně výhodný materiál pro různorodé aplikace, např. doručování léčiv. Z původních kvasinkových buněk je možné několikakrokovou extrakcí získat duté, porézní částice o velikosti 2-5 μm, jejichž stěny jsou tvořeny právě z glukanů. Přestože v literatuře je produkt tohoto postupu běžně popisován jako duté částice, naše výsledky (snímky z konfokálního mikroskopu i TEM snímky) naznačují přítomnost jádra uvnitř částic. Cílem práce je nyní získat informaci o tom, z čeho se jádro v částicích skládá (odhadujeme především proteiny) a jak opakovatelně připravovat částice tak, aby toto jádro neobsahovaly. Aby bylo možné jádro částic charakterizovat, byly částice podrobeny mletí a původní i namleté částice byly analyzovány pomocí ATR-FTIR, SEM a konfokálního mikroskopu. Získaná data ukazují, že při prvních pokusech se nepodařilo částice rozbít dostatečně, došlo pouze k deformaci částic. Bylo proto třeba optimalizovat proces mletí pro dosažení rozbití stěny částic. Informace získané analýzou jádra budou dále použity pro úpravu postupu přípravy, případně jeho přepracování tak, aby bylo možné připravit duté částice bez jádra.
![]()
|
|
12
|
Johana
Fialová
|
B3
|
Ing. Alexandr Zubov, Ph.D.
|
Skafoldy: Termodynamika systému biopolymer/rozpouštědlo
|
detail
Skafoldy: Termodynamika systému biopolymer/rozpouštědlo
Ke konci dvacátého století došlo k prudkému rozvoji moderní regenerativní medicíny. Jedná se o víceoborovou disciplínu, která vychází z tkáňového inženýrství, molekulární biologie a z nanotechnologie. Zabývá se nejen náhradou nefunkčních tkání a orgánů, ale především jejich regenerací a opravou. Náhrada orgánu je značně komplikovaným procesem a nese s sebou mnoho náročných výzev. Alternativou je využití mechanických opor, které slouží jako podpůrné 3D struktury napodobující přírodní extracelulární matrici, anglicky označovaných jako „scaffold“ (počeštěně skafold). Tato práce se zabývá termodynamickými aspekty výroby mikroporézních skafoldů z kyseliny polymléčné (PLA) metodou spinodální dekompozice z homogenního roztoku v kyselině octové. Volba těchto dvou složek je podmíněna jejich minimální toxicitou a přirozenou schopností degradace v biologickém prostředí. Pro dvě různé molekulové hmotnosti polymeru byly metodou laserové turbidimetrie naměřeny body zákalu, tedy část tzv. binodální křivky, která ve fázovém diagramu odděluje homogenní směs od dvoufázového systému. Zároveň byly na základě Floryho-Hugginsovy mřížkové teorie vytvořeny binodální a spinodální křivky systému v dobré shodě s experimentálními daty.
|
|
13
|
Bc.
Ondřej
Gebouský
|
M2
|
Ing. Jan Haidl, Ph.D.
|
Hydraulický model ejektoru kapalina-plyn: odvození a validace
|
detail
Hydraulický model ejektoru kapalina-plyn: odvození a validace
Ejektor kapalina-plyn (EKP) je proudové čerpadlo, které využívá kapalinu o vysokém tlaku k dopravě a kompresi plynného média. V průmyslu se EKP používají jako distributory plynu do probublávaných kolon, vývěvy či zařízení pro intenzivní výměnu hmoty. Hlavní předností EKP je jejich minimalistická konstrukce bez pohyblivých částí, z níž vyplývají další benefity – nízké pořizovací náklady, bezpečný a spolehlivý provoz, snadná údržba a dlouhá životnost. Nevýhodou je naopak absence spolehlivých návrhových metod v dostupné literatuře a nízká energetická účinnost. Jednou z možností zvýšení účinnosti EKP je použití tzv. swirlu. Ten uděluje tangenciální složku rychlosti kapalnému paprsku, který se následně vlivem odstředivé síly destabilizuje, a zvyšuje množství přisávaného plynu. V rámci této práce byl odvozen hydraulický model EKP s destabilizovaným paprskem, který popisuje množství přisávaného plynu v závislosti na fyzikálních vlastnostech obou tekutin a provozních parametrech aparátu. Model byl validován na základě experimentálních dat, naměřených na modulárních aparátech čerpajících všemi třemi limitními směry. Kromě samotného validovaného hydraulického modelu jsou součástí výsledků také doporučené rozsahy geometrických parametrů EKP a swirlu.
|
|
14
|
Bc.
Adéla
Gottfriedová
|
M2
|
Ing. Viola Tokárová, Ph.D.
|
Příprava periodických struktur pomocí kyslíkové plasmy
|
detail
Příprava periodických struktur pomocí kyslíkové plasmy
Topografické povrchy o různých tvarech, vzorech a velikostech struktur mohou být pozorovány v přírodě na listech rostlin, kůži některých živočichů, nebo i na površích v běžném životě. Struktury na povrchu společně s jeho chemickým složením a mechanickými vlastnostmi mohou zajistit hydrofobicitu, samočistící vlastnosti, omezení odporu při obtékání, antibakteriální vlastnosti nebo ovlivnit adhezi k povrchu. Kvůli takovým interakcím strukturovaných povrchů s prostředím jsou v posledních desetiletích vyvíjeny metody, kterými topografie přírodních povrchů může být napodobena. Tato práce se zaměřuje na přípravu struktury sinusoidního vrásnění na svrchní vrstvě polydimethylsiloxanu s využitím kyslíkové plasmy. Pomocí plasmy je možné upravovat mechanické vlastnosti polymerů a tím vytvářet vrstvy o různé elasticitě. Toho lze využít k spontánnímu vzniku periodického vrásnění o charakteristických rozměrech v řádech desítek nm. Metoda je založena na vzniku mechanické nestability při nerovnosti kontrakčních sil v jednotlivých vrstvách materiálu díky uvolňování napětí vloženého na materiál. Výhodou je možnost přímého ovlivňování připravované struktury vkládaným napětím, dobou expozice a výkonem při oxidaci plasmou.
|
|
15
|
Bc.
David
Gráf
|
M2
|
Ing. Petr Mazúr, Ph.D.
|
Optimization study of electrodeposition in zinc-air flow battery
|
detail
Optimization study of electrodeposition in zinc-air flow battery
Increasing demand for cheap, effective and environmentally friendly stationary energy storages motivates modern electrochemistry research to focus on alternatives to classical Li-ion batteries. One of the promising possibilities that could meet all the aforementioned requirements and fulfil the potential of green energy sources are the zinc-air flow batteries (ZAFBs). This study deals with one of the most severe drawbacks affecting the battery lifetime, the non-homogeneous deposition of zinc during battery charging. Deposition of zinc on the current collector occurs in three different morphologies: mossy, crystalline and dendritic, however, the most suitable morphology for ZAFB turns out to be the crystalline one due to its low porosity and good adhesion to the current collector. Firstly, the geometry of the deposition half-cell was optimised with the respect to homogeneity of the flow. With the optimised geometry, we systematically studied the effect of several parameters, such as current density, deposition substrates, pre-deposited thin layers or temperature, on deposited morphologies, which were analysed by scanning electron microscopy (SEM). Furthermore, we tested the impact of modification of the flow half-cell by static mixers to improve the mass transfer of zincate ions.
![]()
|
|
16
|
Jakub
Hanzl
|
B3
|
doc. Ing. Zdeněk Slouka, Ph.D.
|
Testování nanostrukturovaných materiálů pro aplikaci v průtokových vanadových bateriích
|
detail
Testování nanostrukturovaných materiálů pro aplikaci v průtokových vanadových bateriích
Motivací této práce je neustále se řešící problematika ukládání elektrické energie, ať už z důvodu přebytků v elektrické síti nebo ve spojitosti s energií pocházející z obnovitelných zdrojů, jakými jsou například fotovoltaické panely. Práce se zaměřuje na studium nanostrukturovaných vodivých materiálů a jejich možném využití jako elektrod ve vanadových průtočných bateriích. Tyto baterie představují jeden z možných způsobů, jak elektrickou energii uchovávat ve formě energie chemické. V úvodu se zabýváme navržením a následnou konstrukcí měřicí elektrochemické cely k charakterizaci nanostrukturovaných materiálů. Výhodou cely je možnost elektrochemicky charakterizovat materiály ve formě lože, tzn. bez nutnosti spoléhat na pasivní adsorbci materiálu na proudovém sběrači, či jeho zapouzdření do polymerního pojiva. V další části práce charakterizujeme vytvořená lože pomocí cyklické voltametrie. Mezi hlavní parametry ovlivňující voltametrické křivky patří množství materiálu v loži, jeho komprese a v neposlední řadě i typ použitého nanomateriálu. Byly testovány především uhlíkové materiály s různým druhem modifikací. Na základě vyhodnocení dat jsme určili nanomateriály vhodné pro konstrukci elektrod v těchto bateriích. Tyto materiály budou následně předmětem testování v reálném systému.
|
|
17
|
Bc.
Tomáš
Hlavatý
|
M2
|
Ing. Martin Isoz, Ph.D.
|
Developing a coupled CFD solver for mass, momentum and heat transport in catalytic filters
|
detail
Developing a coupled CFD solver for mass, momentum and heat transport in catalytic filters
Historically, the automotive exhaust gas after-treatment comprised multiple groups of devices – particulate matter filters and catalytic converters. However, a recent trend is to combine these devices into a single one, a catalytic filter (CF). Such a combination allows to decrease the system heat losses and facilitates the CF regeneration. On the other hand, the CF overall performance is strongly dependent on the catalytic material distribution within it. In the present work, we aim to provide a computational tool to study the dependence of the CF characteristics, i.e. the pressure loss and the conversion of gaseous pollutants, on the catalyst distribution. Previously, an isothermal computational fluid dynamics (CFD) model of the flow and conversion of gaseous pollutants inside the CF was built. However, the reactions occurring inside the CF are exothermic and the assumption of constant temperature proved to be too restricting for real-life applications of the developed CFD model. Thus, in this work, we extend the framework by the enthalpy balance, which requires coupling all the transport equations (mass, momentum and enthalpy) in a single solver. The new and more general solver is verified against results of an existing surrogate model calibrated on experimental data.
![]()
|
|
18
|
Bc.
Zuzana
Hlavačková
|
M1
|
prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D.
|
Multi-drug formulations of personalized medicine by solvent impregnation
|
detail
Multi-drug formulations of personalized medicine by solvent impregnation
Drugs are often prescribed to the patients in a different dosage strength from what is available on the market. The prescriptions are also in different combinations with other drugs, which leads to possible low compliance of the patient to take the medicine. Personalized medicine is based on the idea that the drugs would be created for each patient based on their individual needs. Suitable ways of producing such medicine are the 3D print, drop-on-demand (DoD) technique and others. In this work, the tablets were prepared by layer-by-layer precise droplet loading from a concentrated solution of the active pharmaceutical ingredient (API). Placebo tablets containing mesoporous silica were used as a substrate. Pores in the mesoporous silica are big enough to capture the API and small enough to prevent the recrystallisation of the API. Therefore, the API is present in its amorphous form. The aim of this work was to study the dissolution profiles from tablets with different combinations of two or three APIs. The chosen APIs that we used in this work are commonly prescribed together to treat high blood pressure. Prepared tablets were dissolved in USP apparatus type 2 and analysed by the HPLC. The crystallinity of the APIs in the tablets was studied by XRPD.
|
|
19
|
Bc.
Petr
Hnídek
|
M1
|
Ing. Jan Haidl, Ph.D.
|
Termografická a spektroskopická studie klidné hladiny v destilačních podmínkách
|
detail
Termografická a spektroskopická studie klidné hladiny v destilačních podmínkách
Destilace je v současné době jednou z nejpoužívanějších separačních technik v chemickém průmyslu. Nejpoužívanější zařízení pro destilaci jsou kolony, mezi nimiž jsou ve veliké oblibě kolony plněné. Mezi největší výhody plněných kolon, obzvláště těch se strukturovanou výplní, patří relativně jednoduchá konstrukce, vysoká kapacita produkce a výborné separační vlastnosti. Pro svou komplexní geometrii a neustálené procesy sdílení hmoty je ovšem velice obtížné matematicky popisovat procesy, které se uvnitř těchto kolon odehrávají. Namísto toho je činnost těchto zařízení popisována empirickými vztahy, využívající znalosti koeficientů přestupu hmoty a aktivní velikosti smáčeného povrchu. Tyto parametry jsou ovšem velice obtížně měřitelné. Proto byla sestavena aparatura umožňující tok kapalné směsi v kontaktu s parní směsí, čímž vytváří zjednodušený model skrápěné strukturované výplně. Tato práce se zabývá termografickým sledováním hladiny v modelové aparatuře v uspořádání pro destilaci, porovnáním s termogramy pořízenými při absorpčních experimentech a jejich popis za pomocí koncentračních profilů, které byly naměřeny pomocí Ramanovy konfokální mikrospektroskopie.
|
|
20
|
Bc.
Tereza
Hodná
|
M1
|
doc.Ing. František Rejl, Ph.D.
|
Experimentální ověření účinnosti odstranění kadmia z Ni-Cd akumulátorů při recyklaci
|
detail
Experimentální ověření účinnosti odstranění kadmia z Ni-Cd akumulátorů při recyklaci
Ni-Cd akumulátory se díky vysoké odolnosti proti úplnému vybití dodnes používají ve speciálních aplikacích a předpokládá se, že budou v oběhu ještě nejméně třicet let. Jejich používání je problematické z důvodů toxicity kadmia pro životní prostředí a akumulátory je po skončení životnosti nutné recyklovat s důrazem na téměř kompletní záchyt kadmia. Jednou z možností recyklace je pyrometalurgické zpracování v redukční atmosféře, při které je kadmium odváděno z retorty pece ve formě par a je shromažďováno v kondenzátoru. Zpracovaný materiál je hodnotný, neboť obsahuje velké množství cenného niklu. Tento projekt se zabývá určením podmínek pyrolýzy (času a teploty) pro dostatečné odstranění kadmia z elektrod vyrobených ze sintrovaných vláken. Analýza surových a zpracovaných elektrod se po převedení do roztoku provádí pomocí atomové absorpční spektroskopie, zatímco čistota kadmia je ověřována rentgenovou fluorescencí. Výsledky analýz poskytují informaci nejen o dostatečnosti zvolených podmínek pro odstranění kadmia ze suroviny, ale i dosažené výtěžky niklu a kadmia.
|
|
21
|
Bc.
Anna
Hojgrová
|
M1
|
Ing. Lukáš Valenz, Ph.D.
|
Vyhodnocení závislosti kGa na difuzním koeficientu na sypané výplni NeXRing 0.7
|
detail
Vyhodnocení závislosti kGa na difuzním koeficientu na sypané výplni NeXRing 0.7
Pro dosažení co největšího kontaktu plynné a kapalné fáze při absorpcích či destilacích se jako internály kolon využívají různé druhy výplní. Každá výplň je mimo jiné charakterizována svými transportními charakteristikami, které poměrně výrazně závisí na systému, na kterém se měří. Pro přenos transportních charakteristik výplní naměřených na jednom systému na systém jiný se pro objemové koeficienty přestupu hmoty v plynné fázi (kGa) využívají semiempirické korelace. Jedním z důležitých parametrů je závislost kGa na difuzním koeficientu plynné složky. Hodnota mocninné závislosti kGa na difuzním koeficientu se uvádí v literárních korelacích na 0,666. Cílem této práce bylo ověřit hodnoty mocniny difuzního koeficientu v těchto korelacích měřením na dvou systémech a jedné sypané výplni. Měření probíhala v návaznosti na bakalářskou práci na sypané výplni čtvrté generace NeXRing #0.7, tentokrát chemisorpcí NH3 do roztoku H2SO4. Díky datům získaných na systému vzduch-SO2/voda-NaOH a vzduch-NH3/voda-H2SO4 je možné vyhodnotit, jak hodnoty kGa závisí na difuzivitě plynné složky. Ta vychází až násobně nižší, než je běžně používáno v literárních korelacích pro výpočet kGa. Tento fakt by mohl zásadně ovlivnit přenositelnost hodnot kGa mezi systémy.
|
|
22
|
Bc.
David
Horký
|
M1
|
prof. Dr. Ing. Juraj Kosek
|
Can we answer the electrostatic charging issues with a nano-scale surface characterization?
|
detail
Can we answer the electrostatic charging issues with a nano-scale surface characterization?
Electrostatic charging of material surfaces during mutual friction is a well-known phenomenon. It may cause various problems in industry and everyday life as well. For example, the unpredictable charging behaviour of plastics influences the efficiency of the triboelectric separator of plastic waste.
For centuries it has been thought that the surface charge polarity is affected only by the chemical structure of objects. However, recent studies show, not only the bulk properties but also the surface topography play an essential role in the mechanism of charging. In our research, we focused on the evaluation of nano-scale roughness on the resulting charge distribution on the surface of tribocharged objects.
In our experiments, an Atomic Force Microscopy was used, and a whole new methodology utilizing it was developed, enabling us to measure the distribution of charge and its value. An effect of the topography was observed, as the charge was not spread equally but usually accumulated in various valleys and other lower places. Moreover, the dependence of the total value of surface charge on the pressure during friction charging was observed.
Knowledge gained during this research may be used both in mathematic models that predict the charging mechanism or in the industrial sphere.
|
|
23
|
Bc.
Adam
Hrdý
|
M2
|
prof. Ing. Michal Přibyl, Ph.D.
|
Matematické modelování separace chirálních látek pomocí kontinuální elektroforézy
|
detail
Matematické modelování separace chirálních látek pomocí kontinuální elektroforézy
Téměř 50 % léčiv dostupných na trhu, představují chirální látky. Farmakologicky aktivní enantiomer se metabolizuje jinak než druhý enantiomer, který je buď biologicky neaktivní nebo se dokonce projevuje nežádoucími účinky. Jedním z přístupů vedoucích k přípravě čistých enantiomerů je elektroforéza v přítomnosti rozpustného chirálního selektoru, například β-cyklodextrinu. Cílem této práce je vytvoření matematicko-fyzikálního modelu ortogonálního systému, ve kterém probíhá kontinuální separace chirálních látek pomocí elektroforézy. Systém je tvořen hlavním separačním kanálkem a dvěma postranními rezervoáry, ve kterých jsou umístěny elektrody, které vkládají stejnosměrné elektrické napětí kolmo na protékající elektrolyt. Vzorek migruje vlivem vloženého elektrického pole v prostředí tekoucího nosného elektrolytu. V separačním kanálku dochází k vychýlení elektricky nabitých molekul ze směru konvektivního toku v důsledku elektromigračního transportu. Enantiomer preferenčně interagující s chirálním selektorem tvoří komplex. Vznik komplexu je doprovázen změnou elektroforetické mobility, což má obvykle za následek zpomalení transportu složky v elektrickém poli. Enantiomer, který není zpomalován, odchází hlavním separačním kanálkem, zatímco druhý enantiomer přechází do bočního rezervoáru.
|
|
24
|
Rostislav
Huňa
|
B2
|
Ing. Aleš Zadražil, Ph.D.
|
Farmaceutické fluidní lože a statická elektřina aneb souboj o potah
|
detail
Farmaceutické fluidní lože a statická elektřina aneb souboj o potah
Současným trendem ve farmaceutickém vývoji je kombinace více aktivních látek v jedné formulaci spojené s jejich řízeným uvolňováním. Vhodným procesem k získání takovéto formulace je potahování mikročástic ve fluidním loži. Potahování při fluidaci je však velmi citlivý proces, jehož hlavními parametry jsou rovnováha mezi vlhkostí danou nástřikem roztoku a statickou elektřinou převládající v nižších hodnotách vlhkostí. Statická elektřina způsobuje přilnavost mezi částicí a částicí ale rovněž i mezi částicí a stěnou zařízení. Výsledkem může být úplný kolaps a znehodnocení vsádky. Cílem práce je určit vlivy vlastností částic na proces nabíjení statickou elektřinou se zaměřením na materiál, velikost částic, drsnost a sféricitu. Drsnost a sféricitu je možné upravit zahlazováním částic v procesu fluidace pomocí nástřiku čisté vody na rozpustné typy částic, v našem případě byl použit chlorid sodný.
|
|
25
|
Tatiana
Jarottová
|
B3
|
Ing. Karel Mařík
|
Vývoj senzoru rychlostního pole proudících kapalin
|
detail
Vývoj senzoru rychlostního pole proudících kapalin
Pre schopnosť riešenia či identifikovania premyslených problémov je potrebná znalosť o rozložení rýchlosti tekutiny v sledovanom objeme. Tento projekt je zameraný na výrobu prototypu mriežkového senzoru pre meranie rýchlostného poľa tekutín. Senzor je vytvorený z mriežky tenkých niklových drôtov, na ktoré je vložená známa hodnota napätia. Drôty sú ochladzované obtekaním tekutiny, čím vznikne nerovnomerné rozloženie teplôt, a teda aj ich odporov. Cieľom práce je overenie funkčnosti vyrobeného prototypu – kalibrácia nameraných odporov pre rôzne rýchlosti prúdenia vody pri vloženom konštantnom napätí. Ďalej je sledovaný vplyv obmedzenia prietoku len v niektorých častiach prietokového prierezu na merané odpory drôtov. Na základe nameraných dát je možné určiť rýchlostné pole tekutiny. Zmerané výsledky sú porovnávané s teoretickými hodnotami vypočítanými pomocou vytvoreného matematického modelu popísaného senzoru.
|
|
26
|
Bc.
Kateřina
Jerhotová
|
M1
|
doc. Dr. Ing. Pavlína Basařová
|
Odhad míry deformace bublin ve viskózních vsádkách
|
detail
Odhad míry deformace bublin ve viskózních vsádkách
Chování bublin ve viskózních kapalinách, např. v probublávaných kolonách či fermentorech, je často simulováno pomocí vodných roztoků glycerolu. Poznatky pak slouží k určení doby zdržení bubliny v reaktoru, popisu vlastností fázového rozhraní a nakonec k popisu transportu hmoty přes fázové rozhraní. Základem pro popis dynamiky bublin v probublávaných kolonách je studium vlivů působící na samostatnou bublinu stoupající přímo vzhůru nehybnou kapalinou. Rychlost bubliny je dána velikostí bubliny, fyzikálními vlastnostmi kapaliny, především viskozitou, a je rovněž významně ovlivněna povrchově aktivními nečistotami v roztoku. Rychlost bubliny závisí ale i na jejím tvaru. Bubliny stoupající ve viskózních roztocích zůstávají sférické a naopak v neviskózních roztocích dochází u větších bublin k deformacím. Cílem práce bylo na základě naměřených experimentálních dat o velikosti, tvaru a rychlosti bublin v různě koncentrovaných roztocích glycerolu navrhnout model pro odhad deformace bublin. Byly testovány odhady závislé na Weberově, Eötvösově a Reynoldsově bezrozměrném kritériu. Na základě výsledků byl navržen nový model využívající Weberovo kritérium. Byla vyhodnocena chybovost navrženého modelu.
|
|
27
|
Jakub
Kamenický
|
B3
|
prof. Dr. Ing. Tomáš Moucha
|
Příprava a experimentální vývoj vodíkového čidla
|
detail
Příprava a experimentální vývoj vodíkového čidla
Přímé měření okamžité koncentrace vodíku v čase je technologicky náročný úkol, avšak jeho vyřešení by mělo velký význam pro energetický průmysl a bezpečnostní inženýrství. Hlavní problém pro okamžité měření koncentrace vodíku v současnosti představuje citlivost používaných elektrochemických sond a jejich dlouhodobou časovou stabilitu.
Laboratoř sdílení hmoty má dlouholeté zkušenosti s vývojem metod pro stanovování okamžité koncentrace plynů v průmyslových systémech. Náš současný výzkum navazuje na úspěšný projekt, který se zabýval vývojem sondy pro okamžité měření kyslíku. Nový prototyp sondy vyvíjený naší výzkumnou skupinou má oproti současným dostupným řešením na trhu okamžitou odezvu měřeného signálu při změně koncentrace vodíku.
Tato práce je zaměřena na tvorbu řádné technické dokumentace za účelem sestrojení vodíkové sondy z nových dílů, které jsou kompatibilní s díly použitými v předchozích projektech. Původní sonda se skládá z tubusu, vnitřních částí (váleček pro průchod elektrod, stavěcí červík), měřící elektrody, referentní elektrody, těsnících kroužků a membrány. Dále je práce zaměřena na sestrojení prototypu sondy dle zmíněné dokumentace a experimentální studium rozložení odporu u povrchu obou pracovních elektrod při instalaci srovnávací argentochloridové elektrody.
|
|
28
|
Bc.
Lukáš
Kamenský
|
M1
|
Ing. Denisa Lizoňová, Ph.D.
|
Kontrolované uvoľňovanie liečiv z magnetolipozómov pomocou rádiofrekvenčného ohrevu
|
detail
Kontrolované uvoľňovanie liečiv z magnetolipozómov pomocou rádiofrekvenčného ohrevu
V súčasnosti je drvivá väčšina liečiv podávaná pacientom systémovo, kedy prítomnosť účinných látok v celom organizme podmieňuje potrebné vyššie dávky a možné vedľajšie účinky. Cielené doručovanie a kontrolované uvoľňovanie liečiv má preto potenciál priniesť zdravotné aj ekonomické benefity. V tomto smere sa ponúka využitie magnetolipozómov, ktoré kombinujú lipozómy a magnetické nanočastice do jedného submikrónového kompozitu. Cieľom práce je príprava magnetolipozómov s hydrofóbnymi nanočasticami železa a s vybranou liečivou látkou – norfloxacínom –, schopných makroskopického pohybu v magnetickom poli a reakcie na vonkajší podnet kontrolovaným uvoľnením liečivej látky. Práca študuje vlastnú prípravu magnetolipozómov a následne ich transportné vlastnosti. Diskutuje aj vzťahy medzi schopnosťou rádiofrekvenčného ohrevu a zložením, veľkosťou a koncentráciou magnetolipozómov v suspenzii. Ďalej sa zameriava na testovanie uvoľňovania norfloxacínu použitím rádiofrekvenčného ohrevu. Magnetolipozómy, unikátne schopné rádiofrekvenčného ohrevu, boli opakovateľne pripravené v rozpätí veľkostí 200 – 800 nm, s vysokým obsahom železa 0,1 – 0,3 mg/mg fosfolipidov.
![]()
|
|
29
|
Adéla
Kavalová
|
B2
|
Ing. Martin Isoz, Ph.D.
|
Numerická studie vlivu textury na smáčivost povrchu výplně separačních kolon
|
detail
Numerická studie vlivu textury na smáčivost povrchu výplně separačních kolon
Separační kolony se vyznačují vysokou energetickou spotřebou, která ve vyspělých ekonomikách (USA či EU) činí zhruba 3 % z celkové spotřeby energie. Jednou z možností snížení energetické náročnosti separačních kolon je zintenzivnění přestupu hmoty, kterého lze dosáhnout například zvýšením velikosti plochy mezifázového rozhraní. V prezentované práci se snažíme ověřit, zda aplikace textury na strukturovanou výplň vede ke zvýšení smočené plochy výplně a tedy ke zvětšení plochy mezifázového rozhraní dostupného pro přestup hmoty. Byl vyvinut výpočetní model dvoufázového proudění ve zjednodušené geometrii odpovídající nakloněné desce. Vyvinutý model byl pro případ hladké desky validován na experimentálních i numerických datech dostupných v literatuře. Následně byl model rozšířen o přidání textury a byl studován vliv textury na smáčivost povrchu desky. Výsledky provedené studie potvrzují běžnou průmyslovou praxi i závěry jiných studií - smáčivost povrchu desky je na textuře značně závislá. Zdá se však, že aplikace textury není výhodná pro všechny uvažované intenzity smáčení. V další práci se zaměříme na optimalizaci textury za účelem dosažení co nejlepšího smočení výplně za běžných provozních podmínek.
![]()
|
|
30
|
Bc.
Filip
Keller
|
M1
|
Ing. Alexandr Zubov, Ph.D.
|
Predikce mechanických vlastností 3D rekonstruovaných biopolymerů pro medicínské aplikace
|
detail
Predikce mechanických vlastností 3D rekonstruovaných biopolymerů pro medicínské aplikace
Hyaluronan je biopolymer, který se běžně vyskytuje ve velkém množství v kůži a je součástí mnoha typů tkání. Je jednou z nejdůležitějších složek mezibuněčné hmoty, neboť tvoří strukturu, do níž jsou zakomponovány řetězce kolagenu a dalších bílkovin. Velký potenciál tohoto biopolymeru se nachází v hojení ran. Jeho aplikace dokáže regulovat zánět, urychlovat regeneraci poškozené tkáně a v důsledku lepšího ukládání kolagenu zůstanou po zhojení menší jizvy. Cílem této práce je predikovat mechanické vlastnosti filmů vytvořených z hyaluronanu v závislosti na jejich prostorově 3D porézní mikro-struktuře zrekonstruované ze snímků pořízených konfokální mikroskopií. V rámci příspěvku jsou představeny a diskutovány jednotlivé kroky vyvinuté metodiky, tedy (i) zpracování mikroskopických snímků a rekonstrukce 3D porézní morfologie materiálu, (ii) převod „mesh-based“ morfologie do „mesh-free“ reprezentace ve formě modelu diskrétních elementů (DEM), (iii) DEM modelování namáhání rekonstruovaného materiálu. Práce je řešena ve spolupráci s firmou Contipro a měla by přispět k optimalizaci jejích produktů.
![]()
|
|
31
|
Bc.
Slavomír
Kilár
|
M2
|
prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D.
|
Nanomletie suspenzie častíc proliečiva
|
detail
Nanomletie suspenzie častíc proliečiva
Paliperidon palmitát je dlhodobo pôsobiace depotné injekčné antipsychotikum (podávané intramuskulárne), ktoré sa využíva ako akútna a udržiavacia liečba schizofrénie u dospelých. Oproti perorálnej liekovej forme je výhodnejšie, pretože zlepšuje adherenciu pacienta k liečbe, zaisťuje stabilné plazmatické hladiny liečiva a znižuje sa aj frekvencia podávania. Taktiež sa ukázalo, že depotné injekcie vedú k nižšej miere relapsu ochorenia a rehospitalizácie.
To, ako sa bude paliperidon v tele uvoľňovať, závisí od veľkosti častíc suspenzie. Väčšina týchto suspenzií pre depotné injekcie sa vyrába mletím. Z tohto dôvodu sme sa zaoberali práve touto jednotkovou operáciou, kde sa porovnávala redukcia veľkosti častíc pri troch rôznych usporiadaniach mlecieho okruhu – closed loop, open loop a continuous open loop. Odber vzoriek prebiehal v stanovených intrevaloch a následne sa meralo rozdelenie veľkosti častíc (PSD) jednotlivých vzoriek.
V rámci budúcej práce na projekte bude vytvorený model mletia, ktorý bude predpovedať PSD produktu pri známom PSD suroviny, resp. naopak.
|
|
32
|
Bc.
Richard
Knopp
|
M2
|
prof. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
Optimalizace složení výfukové směsi pro rychlý start trojcestného katalyzátoru
|
detail
Optimalizace složení výfukové směsi pro rychlý start trojcestného katalyzátoru
Přestože počet nově registrovaných elektromobilů v EU strmě roste, spalovací motory stále jsou a ještě několik let budou dominantním pohonem pro provoz osobních automobilů. U zážehových motorů je pro redukci škodlivin zpravidla využíván trojcestný katalyzátor, který je schopen jak zoxidovat nespálené zbytky uhlovodíků a oxidu uhelnatého, tak současně zredukovat oxidy dusíku za vzniku zdraví neškodné vodní páry, dusíku a oxidu uhličitého. Tato reakce bohužel neprobíhá ihned po startu motoru, ale až po dosažení určité teploty. Kvůli tlaku na efektivitu motoru je ale stále méně energie přeměněno na odpadní teplo, a tak trvá zahřátí katalytického systému na požadovanou teplotu déle. Cílem této práce bylo provést sérii experimentů s různým složením plynu na dvou trojcestných katalyzátorech a nalézt provozní režim, který by vedl k rychlejšímu náběhu reakcí během teplotní rampy po studeném startu. Směsi se lišily hodnotou λ (poměr vzduch:palivo), poměrem CO, NO, C3H6, H2 a O2 tak, aby bylo možné co nejlépe porovnat teploty zapálení jednotlivých složek směsi. Kromě konstantního složení byl zkoumán i režim s periodickými oscilacemi.
|
|
33
|
Bc.
Jan
Kotek
|
M1
|
doc. Ing. Zdeněk Slouka, Ph.D.
|
Elastomer jako pomocný materiál pro výrobu mikrofluidních struktur
|
detail
Elastomer jako pomocný materiál pro výrobu mikrofluidních struktur
Tento příspěvek se zaměřuje na vývoj metod k přenesení mikrostruktur z matrice vyrobené z fotorezistu SU8 do nepružné odlévací pryskyřice. Fotorezist SU8 je široce používaný pro výrobu mikrofluidiních systémů, což pramení z jeho vynikajících kreslících schopností a snadnosti kopírování struktur do pružných odlévacích hmot, např. polydimethylsiloxanu (PDMS). Kopírování struktur z SU8 do termoplastů (např. plexisklo) ovšem představuje poměrně náročný úkol. Abychom byli schopni přenášet tyto struktury i do termoplastů, vyvíjíme technologie, které umožňují (i) přenos struktur z bloku PDMS do jiného bloku PDMS a (ii) přenos těchto mikrostruktur do nepružné odlévací pryskyřice. Zatímco krok (i) umožňuje vytvářet pozitivní i negativní fluidní struktury, krok (ii) tvorbu razidla pro strukturovaní termoplastů. Úspěšná metoda přenosu struktur z PDMS na jiné PDMS je založena máčení vzorového bloku PDMS v hexamethyldisilazanu (HMDS) a následném odlití nového PDMS vůči takto povrchově modifikovaném bloku PDMS. Tento příspěvek popisuje hledání optimálních podmínek povrchové modifikace, především času a způsobu provedení máčení. Za účelem tvorby razidla pro metodu vytláčení za tepla se hledá vhodná odlévací (epoxidové) pryskyřice. Ta má umožnit opakovatelný přenos mikrostruktur do termoplastů.
|
|
34
|
Karel
Kubeš
|
B3
|
prof. Dr. Ing. Juraj Kosek
|
Improving electrostatic dust removal by contact charging of dust particles
|
detail
Improving electrostatic dust removal by contact charging of dust particles
In the modern era there are certain surfaces that need to be periodically cleaned such as solar panels, space equipment or glass surfaces in general. This research is focused on improving the concept of an electrodynamic dust shield (EDS), a device based on the electrostatic removal of charged particles. When a dust particle gets in contact with mentioned surfaces, there is a chance that the particle sticks to the surface because of the electrostatic forces. This phenomenon is called triboelectrification – when the substances in contact gain electrical charge due to friction. The efficiency of this removal method can be increased by the control of charge on dust particles. In this work electrospray is used to create polymer nanolayers. These layers are further examined under the SEM microscope and their effect on the charging of dust particles is observed. The aim is to find the layers which enable us to control the surface charge of sand dust. In an ideal case all dust particles which end up in contact with examined surface should have a charge with the same polarity; therefore an electrical pulse from electrodes on the sides should remove dust sideways out of the surface. This technique can be applied in the photovoltaic industry and space exploration.
|
|
35
|
Bc.
Lucie
Kubíčková
|
M1
|
Ing. Martin Isoz, Ph.D.
|
Metoda vnořené hranice pro topologickou optimalizaci s využitím CFD
|
detail
Metoda vnořené hranice pro topologickou optimalizaci s využitím CFD
Technologický pokrok, zejména v oblasti 3D tisku, umožňuje výrobu součástek a zařízení s téměř libovolným tvarem. Široká variabilita vyrobitelných tvarů dovoluje optimalizovat topologii součástek pro konkrétní aplikace. Hlavním cílem prezentované práce je vývoj obecné metodologie pro více-účelovou více-parametrickou topologickou optimalizaci založenou na genetických algoritmech a výpočetní dynamice tekutin (anglicky computational fluid dynamics, CFD). Topologická optimalizace je prováděna pomocí binární reprezentace prostoru, kdy optimalizační algoritmus prochází množinu všech vyrobitelných tvarů a hledá nejlepší dle zadaných kritérií. Optimalizační kritéria jsou vyhodnocována s využitím CFD. Standardní metody CFD jsou rozšířeny o hybridní metodu fiktivní domény-vnořené hranice, což umožňuje efektivní provedení CFD výpočtu v obecné geometrii navržené optimalizačním algoritmem. Vyvinutá metodologie je aplikována na tvarovou optimalizaci difuzoru jako součásti ejektoru, jednoduché proudové pumpy využívané například v chladících a tepelných systémech či pro generaci vakua. Cílem ukázkové optimalizace je zvýšení energetické účinnosti ejektoru.
![]()
|
|
36
|
Mathis
Leemann
|
B3
|
doc.Ing. Jitka Čejková, Ph.D.
|
Chemobrionics - The Study of Chemical Gardens
|
detail
Chemobrionics - The Study of Chemical Gardens
Chemical gardens are well-known self-organizing macroscopic systems created by precipitation reaction. Nevertheless, yet not all aspects of their growth are understood and the field termed “chemobrionics” aims to study them. This work focuses on how the various parameters influence the structure and morphology of the chemical gardens in sodium silicate solution, namely the composition of the system (various salts and various water glass concentrations are compared, a novel solid crystalline mixture is introduced). There are two main ways how to create chemical gardens which are (i) the injection of aqueous salt solution and (ii) the general solid seeding method and these two methods and their advantages and drawbacks are compared. Then, the emergent structures are investigated, specifically the number of chimneys and their size, further the morphology and structure is studied by using scanning electron microscope. In addition, a 1.5 m long copper chloride chemical garden was created to study the stability of the chimneys growth. For the undeniable aesthetics side of chemical gardens, an artistic video with inspiring text of the historical literature on chemical garden was also made.
![]()
|
|
37
|
Bc.
Klára
Lukášová
|
M2
|
Ing. Ondřej Kašpar, Ph.D.
|
Vývoj dezinfekčních nosičů s prodlouženým účinkem
|
detail
Vývoj dezinfekčních nosičů s prodlouženým účinkem
V dnešní době je dezinfekce v jakékoliv formě jednou z nejdůležitějších součástí našeho života. Především pro jednotlivce je důležité dezinfikovat si ruce, což každý z nás provádí několikrát denně. Aktuálně používané dezinfekční prostředky, u kterých je oficiálně prokázáno, že fungují proti onemocnění Covid jsou v převážné většině založené na alkoholové bázi. Aktuálně používané dezinfekční prostředky poskytují pouze jednorázovou ochranu. Dlouhodobého účinku těchto dezinfekcí lze docílit pouze opakovaným použitím, které způsobuje vysoušení kůže. Jako další aspekt je třeba vzít potaz, že některé náboženské kultury nedovolují kontakt s alkoholem, kam tedy spadá i použití dezinfekčních prostředků. Cílem mé práce je tedy vyvinout dezinfekční prostředek, který by poskytoval dlouhodobý účinek v rámci několik hodin. Tento přípravek by nebyl založený na alkoholové bázi. Aby tohoto mohlo být docíleno, je nutné aktivní látku zapouzdřit do vhodného nosiče o takové velikosti, aby se částice mohly zachytit v papilárních liniích pokrývajících kůži. K tvorbě částic bude použita technologie rozprašovacího sušení, kdy je aktivní látka zapouzdřena za použití chitosanu. Při použití crosslinking metody bude možné docílit žádaného prodlouženého účinku, jelikož se aktivní látka bude uvolňovat postupně.
|
|
38
|
Bc.
Matyáš
Marek
|
M1
|
Ing. Petr Mazúr, Ph.D.
|
Studium elektrochemické životnosti uhlíkových plstěných elektrod vanadové redoxní průtočné baterie
|
detail
Studium elektrochemické životnosti uhlíkových plstěných elektrod vanadové redoxní průtočné baterie
Současná doba čím dál více poptává technologie pro uchovávání elektrické energie. Jedním ze slibných řešení jsou vanadové redoxní průtočné baterie, díky jejich nezávislosti výkonu na kapacitě, ekonomické dostupnosti a mimořádné životnosti. Deaktivace záporné elektrody těchto baterií je jedním z hlavních mechanismů snižování účinnosti a životnosti baterie a je tudíž důležité problematice porozumět, pro vylepšení jejich aplikace do budoucna. V tomto příspěvku jsme se zaměřili na studium životnosti vybraných komerčně dostupných uhlíkových plstěných elektrod za provozních podmínek laboratorního článku baterie. Experimenty sestávaly z kombinace std. charakterizačních metod jakými jsou nabíjecí a vybíjecí galvanostatické cyklování, elektrochemická impedanční spektroskopie a zátěžové křivky. Takto získané elektrochemické parametry byly dále srovnány s výsledky ex situ charakterizačních testů pomocí SEM, BET a cyklovoltametrických měření. U většiny testovaných plstí odhalily střednědobé (10-ti denní) bateriové testy mírný pokles energetické a napěťové účinnosti baterie, v průměru o 1.5 % (viz graf 1) v důsledku nárůstu odporu proti přenosu náboje elektrodových dějů až o stovky procent vůči výchozímu stavu.
![]()
|
|
39
|
Bc.
Dominika
Moravcová
|
M1
|
prof. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
Predpoveď tlakovej straty filtra na základe obrazovej analýzy tomografických dát
|
detail
Predpoveď tlakovej straty filtra na základe obrazovej analýzy tomografických dát
Spaľovaním uhľovodíkového paliva v motoroch automobilov dochádza k nežiaducemu uvoľneniu toxických látok do ovzdušia. V snahe splnenia emisných predpisov a zredukovania množstva výfukových plynov a pevných častíc obsiahnutých vo výsledných spalinách sa používa katalytický filter. K určeniu celkovej účinnosti filtra je v tejto práci využité viacúrovňové modelovanie založené na dátach z röntgenovej mikrotomografie (XRT). Výsledné 2D rezy získané z XRT boli podrobené dvom typom segmentácií – Klasická a Weka segmentácia. Výsledné segmentované obrázky (viď Obr. 1a) boli použité v 3D modeli toku v stene filtra (viď Obr. 1b) s cieľom získania údajov o tlakovej strate. Z priemernej hodnoty tlakovej straty sa vypočíta permeabilita steny filtra, ktorá sa dosadí ako vstupný parameter do 1D modelu kanálika. Výsledkom tohto viacúrovňového modelu je závislosť tlakovej straty celého zariadenia na prietoku (viď Obr. 1c), ktorá je priamo porovnateľná s experimentálnymi dátami. Cieľom tejto práce bolo vyhodnotenie vplyvu segmentačných techník na výslednú tlakovú stratu, ich porovnanie s hodnotami experimentov a zhodnotenie perspektívy jednotlivých segmentácií k ďalšiemu využitiu.
![]()
|
|
40
|
Nina
Nováková
|
B3
|
doc.Ing. Jitka Čejková, Ph.D.
|
Experimentalní studium vlivu soli na růst myelinových figur
|
detail
Experimentalní studium vlivu soli na růst myelinových figur
Myelinové figury jsou dlouhé spletité válcovité struktury, které se tvoří hydratací koncentrované lamelární fáze určitých lipidů a povrchově aktivních látek. Svým vzhledem připomínají živou tkáň, konkrétně lipoproteinový obal nervových vláken – myelin, po kterém nesou tyto figury svůj název. Tvorba myelinu není dodnes zcela objasněna, mezi jeho potenciální aplikace patří zapouzdření a řízené dodávání léčiv. V naší laboratoři pracujeme se systémem dekanol-vodný roztok dekanoátu, do kterého je přidávána alkalická sůl. Pozorujeme morfologické změny kapky dekanolu a v rámci několika desítek minut následný růst myelinových figur z této kapky při vypařování vody. Cílem tohoto výzkumu je experimentálně studovat vliv soli na růst myelinových figur a zefektivnit způsob provádění experimentů, který je závislý na mnoha podmínkách, jako jsou například koncentrace roztoku dekanoátu, poměr objemů kapek v systému, teplota, ale i pohyb při manipulaci při pozorování myelinu pod mikroskopem.
|
|
41
|
Bc.
Kateřina
Nyklíčková
|
M1
|
Ing. Petr Stavárek, Ph.D.
|
Hydrodynamická charakterizace 3D tištěných náplní zkrápěného reaktoru
|
detail
Hydrodynamická charakterizace 3D tištěných náplní zkrápěného reaktoru
Třífázové reaktory se zkrápěným ložem mají mnoho uplatnění v průmyslu, zejména pak v organické technologii. Zkrápěné lože představuje uspořádání, kdy kapalina a plyn proudí přes lože souproudně shora dolů. Struktura lože, které bývá pokryto katalyzátorem, je z hlediska heterogenní katalýzy velmi důležitá. Optimální poměr mezi specifickým povrchem struktury a generovanou tlakovou ztrátou, je zásadní při návrhu reaktoru. V průmyslu se používají lože tvořené z náhodně sypaných částic, jejichž výhodou je snadné zavádění do reaktoru. Ty ovšem přinášejí i nevýhody v podobě vysoké tlakové ztráty, horší efektivity využití povrchu struktury a odvodu tepla v radiálním směru. Tyto nevýhody mohou být eliminovány návrhem vhodné geometrie lože pomocí počítačového softwaru a následným využitím technologie 3D tisku. Tato práce se zabývá charakterizací struktury lože, tvořené z tzv. periodicky se opakujících otevřených struktur, z pohledu dvoufázového toku plyn-kapalina. Cílem je volbou vhodné geometrie dosáhnout vysokého specifického povrchu, rovnoměrné distribuce toku a minimalizovat tlakovou ztrátu. Experimentální část práce je zaměřena na měření vhodných hydrodynamických veličin, tedy tlakové ztráty a zádrže kapaliny. Vyhodnocená experimentální data jsou porovnána s klasickými typy náplní.
![]()
|
|
42
|
Bc.
Klára
Odehnalová
|
M1
|
Ing. Aleš Zadražil, Ph.D.
|
Nanokompozity pro transport antimikrobiálních látek
|
detail
Nanokompozity pro transport antimikrobiálních látek
Konvenční metody podání léčiv nejsou vhodné pro všechny látky, jelikož při transportu krevním oběhem může dojít k působení těchto léčiv i na zdravé tkáně. Z tohoto důvodu je vhodné pro léčiva využít nosiče. Těmi jsou například liposomy, sférické vezikuly, které jsou nejčastěji uměle připravovány z fosfolipidů. Jejich velkou výhodou je zabránění předčasnému a umožnění řízeného uvolnění léčiva. Liposomy se ve farmacii již používají, ale pouze asi pro 20 léčiv. Jedním z důvodů je zapouzdření jen velmi malých koncentrací. Možný způsob, jak vylepšit vlastnosti liposomů a rozšířit možnosti jejich použití, je využití porézních nanočástic oxidu křemičitého. Tyto částice umožní adsorbování většího množství léčiva a následným zapouzdřením do liposomů zabrání předčasnému úniku léčiva. Tato práce se zabývá optimalizací přípravy těchto nanokompozitů LCSNs (lipid-coated silica nanoclusters). Dále přípravou LCSNs s modelovými látkami (hydrofilního i hydrofobního charakteru) a následným určením množství vyloučených modelových látek z LCSNs. Pro hydrofobní modelovou látku se podařilo zapouzdřit mnohonásobně větší množství než do liposomů, které se již ve farmacii používají. Poté byla do LCSNs úspěšně zapouzdřena i zvolená účinná látka a její přítomnost byla identifikována bakteriálními testy.
|
|
43
|
Bc.
Eliška
Pazderková
|
M1
|
RNDr. Ivan Řehoř, Ph.D.
|
Enkapsulace buněk do litografických mikrogelů
|
detail
Enkapsulace buněk do litografických mikrogelů
Ve své práci se zabývám jednou ze strategií tkáňového inženýrství, která využívá kombinace biomateriálů syntetického původu a buněčné hmoty pro přípravu základních stavebních bloků, jejichž přímým skládáním lze připravit tkáňové konstrukty s vysokým prostorovým rozlišením. Jedná se o přípravou hydrogelových částic, nesoucích zapouzdřené buňky, metodou Stop-flow litografie. Cílem je vyvinutí reprodukovatelného postupu umožňujícího sterilní syntézu hydrogelových nosičů poskytujících buňkám optimální prostředí pro jejich růst.
![]()
|
|
44
|
Karel
Pecha
|
B3
|
prof. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
Vývoj aparatury pro měření filtrační účinnosti automobilových filtrů pevných částic
|
detail
Vývoj aparatury pro měření filtrační účinnosti automobilových filtrů pevných částic
I přes velké společenské, politické a legislativní tlaky na zavádění elektromobilů zaujímají automobily se spalovacími motory stále drtivou většinu osobní dopravy. Při chodu spalovacího motoru vznikají stopy plynných škodlivin (CO, CxHy, NOx,…) i pevných částic (popílek, saze). Konkrétně saze, zejména jejich nejmenší částice, mohou být pro člověka velmi nebezpečné. Jedním z rizik je například usazování částic v plicních sklípcích či jejich pronikání do krevního řečiště, což může způsobit i rakovinu. Cílem této práce je sestavení nové laboratorní aparatury a následné testování filtrační účinnosti automobilových filtrů pevných částic. Aparatura je složena z generátoru částic, který vytváří jejich přesně definované množství a rozměr díky hoření směsi o známém poměru propanu a vzduchu. Směs částic dále vstupuje do jednoho ze dvou paralelně zapojených trubkových reaktorů, ve kterých jsou uloženy vzorky filtrů. Po průchodu reaktorem směs odchází do čítače pevných částic, díky kterému je možno vyhodnotit filtrační účinnost. Sestavená aparatura umožňuje testování průmyslových vzorků i prototypů katalytických filtrů nově připravených v naší výzkumné laboratoři.
|
|
45
|
Bc.
Matouš
Pechar
|
M2
|
doc. Mgr. Fatima Hassouna, Ph.D.
|
Physical stability of amorphous solid dispersion: computational study and experimental validation
|
detail
Physical stability of amorphous solid dispersion: computational study and experimental validation
Many active pharmaceutical ingredients (APIs) are poorly water-soluble, which results in low bioavailability. A promising solution to this problem is the formulation of a so-called amorphous solid dispersion (ASD). ASDs typically comprise amorphous API molecularly dispersed in a polymeric carrier. However, the API tends to recrystallize if it is in a supersaturated state. Thus, knowledge of the API solubility in the polymer is important. The necessary solubility data is often acquired at elevated temperatures using differential scanning calorimetry (DSC) and then extrapolated using a solid-liquid equilibrium (SLE) model (e.g., the PC-SAFT equation of state (EOS)). An in silico approach that reliably models the API–polymer SLE curve can significantly reduce experimental efforts. Here, the compatibility of nifedipine (NIF) in a selection of polymers was screened using the PC-SAFT EOS. Next, the DSC-based protocol “step-wise dissolution” was followed to obtain solubility data for the modeled NIF–polymer binary systems. Finally, the performance of the PC-SAFT EOS was evaluated via comparison of the theoretical and experimental results. This cost and time effective strategy for API–polymer solubility determination may provide a dependable ASD design window for formulation scientists.
|
|
46
|
Bc.
Jiří
Perner
|
M2
|
Ing. Alexandr Zubov, Ph.D.
|
How does surface roughness affect electrostatic charging of particulate matter: Theoretical study
|
detail
How does surface roughness affect electrostatic charging of particulate matter: Theoretical study
Electrostatic charging causes severe problems during production and handling of particulate matter, such as polymers or drugs causing, for instance, fouling of reactor walls during production of polyethylene in fluidized beds, insufficient pharmaceutical powders blending homogeneity, or even dust explosions. Despite the significance of these problems, the mechanism of electrostatic charging is not fully understood yet. One of the questions remaining open in this research area is the effect of particle surface roughness on the charging dynamics, which has so far been described only using empirical correlations or complex Finite Volume Method (FVM) models. In this work, we developed a first-principles Discrete Element Model (DEM) which allows us to predict intensity of particle charging after particle-wall contact under various conditions, assuming real surface topology of the particles taken from Atomic Force Microscopy (AFM) images. The model thus enables us to evaluate the contact area depending on the particles’ velocity and surface roughness. The amount of charge transferred during the contact is predicted in good agreement with experimental data.
|
|
47
|
Bc.
Lucie
Pilíková
|
M1
|
doc. Dr. Ing. Pavlína Basařová
|
Odhad tvaru bublin ve vodných roztocích propanolu
|
detail
Odhad tvaru bublin ve vodných roztocích propanolu
Vodné roztoky jednoduchých alkoholů vykazují strukturní anomálie, které se projevují ve změnách fyzikálních vlastností (viskozita, tepelná kapacita, povrchové napětí) a ovlivňují i chování bublin, protože se mění kinetika adsorpce a desorpce molekul alkoholu na fázovém rozhraní kapalina-plyn. Stoupavá rychlost bublin je přitom jedním z klíčových parametrů pro určení transportu kyslíku v aerovaných reaktorech. Rychlost bublin je určena nejen vlastnostmi kapaliny, ale i tvarem bubliny. Pro běžné kapaliny existuje řada vztahů pro odhad deformace bublin založených na bezrozměrných kritériích (We, Eo, Re), pro vodné roztoky alkoholů však tyto odhady selhávají. V této práci byly na základě experimentálních dat o tvarech a rychlostech bublin v systému voda – n-propanol navrženy nové vztahy pro odhad deformace bublin založené na znalosti Weberova kritéria. Na základě modelu byly odhadnuty stoupavé rychlosti bublin a porovnány s experimentem. Shoda byla vynikající.
|
|
48
|
Bc.
Matouš
Polák
|
M1
|
prof. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
Experimentální studie redoxních dějů na povrchu třícestného katalyzátoru
|
detail
Experimentální studie redoxních dějů na povrchu třícestného katalyzátoru
Automobilový průmysl vyvíjí technologie sloužící k eliminaci toxických složek v emisích spalovacích motorů (zejména CO, NOx a nespálené uhlovodíky) tak, aby účinnost těchto zařízení byla co nejvyšší. Pro zážehové motory se nejčastěji využívají třícestné katalyzátory (TWC) schopné provádět tři procesy naráz – oxidovat nespálené uhlovodíky a oxid uhelnatý, a zároveň redukovat oxidy dusíku, přičemž vznikají látky zdravotně nezávadné (voda, dusík a oxid uhličitý). Při této přeměně hraje velkou roli poměr oxidujících a redukujících plynů ve směsi a dále změny oxidačního stavu aktivních složek na povrchu katalyzátoru, zejména oxidů ceru. Cílem této práce je experimentálně prozkoumat reakční kinetiku v režimu dynamických změn redoxního poměru směsi. Je sledována odezva katalyzátoru na přepínání mezi chudou (oxidující) a bohatou (redukující) směsí plynů za různých teplot, ze které je pak vyhodnocena teplotní závislost adsorpční kapacity pro ukládání kyslíku. Tento parametr je klíčový pro správnou funkci katalyzátoru za dynamických jízdních podmínek.
|
|
49
|
Maximilián
Prachár
|
B3
|
Ing. Aleš Zadražil, Ph.D.
|
Parametrická štúdia výroby lipidickej liekovej formy na prístroji Kuličkomat
|
detail
Parametrická štúdia výroby lipidickej liekovej formy na prístroji Kuličkomat
Viac ako 40% nových farmaceuticky účinných látok vykazuje slabú rozpustnosť vo vode, ktorá je príčinou ich nízkej bio-dostupnosti a taktiež je prítomný food-effect, kedy je vstrebateľnosť liečiva premenlivá s príjmom potravy. Inovatívna lipidická lieková forma na princípe liquid marbles (tekutých guličiek) je schopná tieto problémy minimalizovať, ako už bolo dokázané v in vivo štúdiach. Enkapsuláciou účinnej látky do lipidickej matrice vzniká tzv. tekutá olejová gulička, ktorá kombinuje výhody pevných a lipidických formulácii. Ako spôsob výroby bol na VŠCHT vyvinutý prototypový prístroj Kuličkomat (Spheromat). Cieľom tejto práce bolo vykonať parametrickú štúdiu výroby tejto lipidickej liekovej formy na tomto prístroji. Výsledky tejto štúdie sú univerzálne aplikovateľné na princíp výroby a môžu slúžiť pre produkciu rôznych nových lipidických liekových formulácii na scale-upe zariadenia, ktoré je momentálne v štádiu poloprevádzky (pilot plant stage). Potvrdilo sa, že Kuličkomat je schopný laboratórnej výroby tejto lipidickej liekovej formy požadovanej kvality, s maximálnou produkciou 3540 tekutých olejových guličiek za minútu.
|
|
50
|
Bc.
Anna
Rejzková
|
M2
|
Ing. Mária Zedníková, Ph.D.
|
Vliv viskozity na hydrodynamiku v probublávaných kolonách
|
detail
Vliv viskozity na hydrodynamiku v probublávaných kolonách
Probublávané kolony patří mezi vícefázové reaktory (systém kapalina-plyn) využívané v řadě technologií. Popis hydrodynamických režimů je důležitý pro jejich návrh a spolehlivý provoz. Tato práce se zabývá studiem hydrodynamických režimů v probublávané koloně s kapalinami, které modelují například viskózní vsádky v bioreaktorech.
Měnit hydrodynamické chování lze řadou faktorů (viskozita, povrchové napětí, geometrie kolony). V této práci je zkoumán vliv viskozity, přičemž ostatní vlivy jsou eliminovány nebo významně potlačeny. Pro tento účel byla zkoumána řada vodných roztoků glycerolu v rozmezí koncentrací od 1 hm. % do 35 hm. % a odpovídající viskozity do 2,6 mPa·s. Pro každou vsádku byla proměřena křivka závislosti zádrže plynu na mimovrstvové rychlosti plynu.
Pro měření byla využita kolona z plexiskla (délka 2 m, průměr 0,14 m) a distributor plynu zajišťující všechny hydrodynamické režimy. Zádrž plynu byla určena z expanze probublávané kapalné vrstvy jak vizuálně, tak pomocí obrazové analýzy. Pro přesnou charakterizaci vsádky byly stanoveny její fyzikální vlastnosti (hustota, viskozita, povrchové napětí, vodivost). Z naměřených závislostí byly vyhodnoceny přechody mezi jednotlivými režimy a jednotlivé vsádky porovnány mezi sebou.
![]()
|
|
51
|
Martin
Roudný
|
B3
|
Ing. Aleš Zadražil, Ph.D.
|
Příprava optimálních nanoformulací pro léčiva kolorektálního karcinomu
|
detail
Příprava optimálních nanoformulací pro léčiva kolorektálního karcinomu
Během přípravy nových léků se výrobce musí vypořádat s problémy účinných látek ohledně jejich stability, rozpustnosti či schopností bioabsorbce. Při léčbě kolorektálního karcinomu je tím problémem působení cytostatik systémově po celém těle, což může mít za následek vypadávání vlasů či selhání ledvin. Ideálně by tedy použité léčivo mělo působit pouze lokálně, v místě postižení, tak aby nedocházelo k postižení okolních orgánů léčbou. Řešením tohoto problému může být enkapsulace účinné látky do vhodného nosiče, za vzniku takzvané nanofomulace. Takovým nosičem můžou být liposomy, což jsou kulovité vezikuly tvořené fosfolipidovou dvojvrstvou, do které je možné účinnou látku zapouzdřit. Jinou nanoformulací jsou částečky krystalické látky, zmenšené řádově na desítky či stovky nanometrů, zvané nanokrystaly.
Tématem této práce je příprava optimálních nanoformulací pro dvojici účinných látek 5-fluorouracil a irinotecan. Hydrofilní 5-fluorouracil se podařilo zapouzdřit do liposomů a změřit zapouzdřené množství. Z lipofilního irinotecanu byly mletím připraveny nanokrystaly, pro jejichž stabilizaci byly využity jak polární, tak i nepolární stabilizátory a bylo identifikováno jejich vhodné složení.
|
|
52
|
Bc.
Dominik
Schimon
|
M1
|
Ing. Viola Tokárová, Ph.D.
|
Mikrofluidní příprava polymerních mikročástic pro cílenou adhezi
|
detail
Mikrofluidní příprava polymerních mikročástic pro cílenou adhezi
Hydrogelové mikročástice lze využít pro medicínské účely k enkapsulaci, následnému transportu a vyloučení účinné látky v organismu. Cílem práce bylo připravit alginátové částice o velikosti v jednotkách mikrometrů. Takové částice lze využít jako nosiče účinných látek pro inhalační podání nebo ve formě náplastí k transdermální aplikaci. Požadovaných parametrů bylo dosaženo za pomoci mikrofluidního čipu, který poskytuje dobře definované prostředí, ve kterém je možno syntetizovat částice o žádané velikosti s vysokou reprodukovatelností. Do systému je přiváděn vodní roztok alginátu, olejová fáze a olejová fáze s příměsí Ca2+ iontů. Při styku vodní fáze s nemísitelnou olejovou fází dochází ke vzniku kapek. Tato emulze vody v oleji je následně přiváděna k druhé olejové fázi s příměsí Ca2+ iontů , kde dochází ke vzniku mikročástic vlivem gelace alginátu v přítomnosti Ca2+ iontů. Byl zaznamenáván a vyhodnocen vliv průtoků jednotlivých fází na velikost a tvar kapek v mikrofluidním kanálku a vyprodukovaných částic. Následně byl zkoumán vliv a složení média vyprodukovaných alginátových mikročástic na jejich velikost v čase.
|
|
53
|
Bc.
Zbyněk
Semerád
|
M1
|
prof. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
3D simulace filtrace v katalytickém filtru pevných částic
|
detail
3D simulace filtrace v katalytickém filtru pevných částic
V automobilovém průmyslu je dnes jedním z nejvíce diskutovaných témat ekologie. V Evropské unii je nyní v platnosti emisní norma Euro 6d, omezující mimo jiné hmotnost a počet produkovaných pevných částic. Pro splnění této normy se do benzínových automobilů přidává katalytický filtr pevných částic, který snižuje současně množství škodlivých plynů i částic v automobilových spalinách. Ke studiu tohoto komplexního systému využíváme matematický model stěny katalytického filtru. Z reálného vzorku katalytického filtru pevných částic je pomocí rentgenové tomografie a následné rekonstrukce obrazu získána trojrozměrná struktura. Tato struktura je převedena na výpočetní síť, kde je pomocí softwaru OpenFOAM modelován tok a filtrace částic. Shluky částic se pohybují v plynu a po srážce se stěnou nebo již usazenými částicemi vytváří filtrační koláč. V prezentované simulační studii je diskutován vliv rychlosti plynu a počtu pevných částic ve shluku na filtrační účinnost a tlakovou ztrátu a jejich vývoj v čase. Právě tyto faktory jsou klíčové pro posouzení celkové účinnosti daného filtru, kde je kladen důraz na nízkou tlakovou ztrátu a vysokou filtrační účinnost.
![]()
|
|
54
|
Bc.
Tereza
Semlerová
|
M1
|
Ing. Mária Zedníková, Ph.D.
|
Charakterizace vírové struktury pomocí metody PIV
|
detail
Charakterizace vírové struktury pomocí metody PIV
Turbulentní proudění s přítomností bublin je nedílnou součástí mnoha průmyslových aparátů, jako jsou probublávané kolony, aerované míchané reaktory apod. Predikce chování těchto komplexních disperzních systémů je velice důležitá pro dobrý návrh zmíněných aparátů.
Naše laboratoř se zabývá základním výzkumem chování bublin v turbulentním proudění pro získání experimentálních dat důležitých pro validaci modelů používaných při numerických simulacích. Experiment má podobu zjednodušujícího systému, kde spolu interagují jedna bublina s jednou vírovou strukturou. Pro co nejpřesnější vyhodnocení rozpadu bublin a bezrozměrných kritérií charakterizujících tuto interakci je zapotřebí dobře charakterizovat vírovou strukturu.
Cílem práce je pomocí metody PIV získat parametry popisující vírový prstenec tvořený náhlým proudem kapaliny ze zatopené trysky. Z vizualizace proudění pomocí trasovacích částic je vyhodnocen průměr prstence, průměr vírového jádra, postupná rychlost prstence a jeho cirkulace, která charakterizuje celkové množství energie nesené vírovým prstencem.
Získané parametry jsou srovnány s výsledky získanými z experimentu s vírem obarveným barvivem, dále s výsledky numerických simulací tvorby vírového prstence stejného jako v experimentu a nakonec s teoretickým modelem.
![]()
|
|
55
|
Vladislav
Shirokov
|
B3
|
doc. Dr. Ing. Pavlína Basařová
|
Studium vlivu viskozity na chování bublin ve vodných roztocích glycerolu
|
detail
Studium vlivu viskozity na chování bublin ve vodných roztocích glycerolu
Detailní popis chování bublin je velmi důležitý při různých chemicko-inženýrských procesech, např. v probublávaných reaktorech, kolonách nebo fermentorech. Znalost tvaru a rychlosti bublin, typu cirkulace na povrchu bubliny, stejně jako znalost fyzikálních vlastností kapalné vsádky (viskozita, hustota, povrchové napětí) je nutnou podmínkou pro správný popis a modelování hydrodynamiky celého systému. Ve velkých zařízeních není možné sledovat jednotlivé bubliny, proto se výzkum zaměřuje na chování izolované bubliny a shluku několika bublin. Cílem této práce bylo experimentální studium chování shluku bublin ve zředěných vodných roztocích glycerolu o rozdílné viskozitě. Byl studován vliv viskozity, přítomnosti povrchově aktivních látek a charakteru režimu proudění plynu na velikost, tvar a rychlost bublin. Experimentálně bylo zjištěno, že při koncentracích glycerolu do 25 hm.% viskozita nemá zásadní vliv na dynamiku bublin, jak se původně očekávalo. Naopak významný vliv má rychlost vstupujícího plynu. Naměřené výsledky výborně korelují s režimy proudění na reálné bublané koloně.
|
|
56
|
Karolína
Slonková
|
B2
|
Ing. Denisa Lizoňová, Ph.D.
|
Vylučování antibiotik z kompozitních mikročástic pomocí magnetického pole
|
detail
Vylučování antibiotik z kompozitních mikročástic pomocí magnetického pole
Kompozitní mikročástice schopné řízeně vyloučit léčivo byly vytvořeny enkapsulátorem. Mikročástice byly složeny z jádra tvořeného suspenzí norfloxacinu a vhodného vosku, který je za pokojové teploty tuhý. Jádro bylo obaleno hydrogelovou slupkou tvořenou alginátem vápenatým obsahujícím magnetické nanočástice oxidu železa.
Díky magnetickým vlastnostem je směsný oxid Fe3O4 vhodný pro využití ve formě hydrofilních nanočástic stabilizovaných dextranem, které se ohřívají v generovaném střídavém magnetickém poli. Tento indukční ohřev zajišťuje v kompozitních mikročásticích rozpuštění vosku a vyloučení antibiotika do okolí.
Tato práce se zabývá přípravou magnetických nanočástic, měřením jejich magnetických vlastností a využitím v přípravě kompozitních mikročástic. V této práci jsou také popsány zkoumané antibakteriální účinky výsledných kompozitních mikročástic způsobené indukčním ohřevem, které byly testovány v přítomnosti bakterií E.Coli. Bylo zjištěno, že v systému obsahujícím 50 mg mikročástic a 100 µL bakterií (OD600 = 0,15) stačí jeden magnetický impulz na usmrcení 60% bakterií a tři impulzy jsou dostačující pro usmrcení všech bakterií přítomných v systému.
|
|
57
|
Bc.
Michal
Smoleň
|
M1
|
doc. Ing. Zdeněk Slouka, Ph.D.
|
Vliv gravitace na koncentrační profily v diluátovém kanálku elektrodialyzního mikrozařízení
|
detail
Vliv gravitace na koncentrační profily v diluátovém kanálku elektrodialyzního mikrozařízení
Cílem práce je experimentální studium procesu elektrodialýzy v zařízeních vyrobených pomocí mikrofluidních technologií. Tato zařízení umožňují například rekonstruovat prostorové profily veličin, které hrají důležitou roli v daném separačním procesu. V této práci se zaměřujeme na ověření koncentračních polí ustavujících se v diluátovém kanálku při aplikaci různých proudových hustot. Během prvotních studií zaměřených na koncentrační profily podél diluátového kanálku (1D profily) bylo zjištěno, že naměřená data nesplňují celkovou materiálovou bilanci systému, a predikují odsolení vyšší než 100 %. Abychom vysvětlili příčinu tohoto pozorování, sestavili jsme nové modifikované elektrodialyzní zařízení umožňující studium koncentračních profilů ve více rozměrech (3D). Naměřené koncentrační profily ve 3D jasně ukázaly skutečnost, že se koncentrace iontových složek roztoku mění významně nejen podél kanálku, ale také ve směru gravitačního pole. Koncentrace u dna odsolovacího kanálku byla za některých podmínek až třikrát vyšší než u horní stěny kanálku. Rozdíl v hustotě roztoku dává možnost vzniku volné konvekce, která přispívá k přenosu iontů především v nadlimitní oblasti.
|
|
58
|
Martin
Spurný
|
B3
|
Ing. Petr Mazúr, Ph.D.
|
Vliv protiiontu na elektrochemické vlastnosti sulfonovaných derivátů chinonů pro redoxní průtočné baterie
|
detail
Vliv protiiontu na elektrochemické vlastnosti sulfonovaných derivátů chinonů pro redoxní průtočné baterie
Obnoviteľné zdroje zaujímajú čoraz väčší podiel v produkcii elektrickej energie. Tento spôsob produkcie však v mnohých prípadoch prináša problémy v podobe nestabilných dodávok do elektrickej siete, čo vyžaduje efektívne uskladňovanie takto vyrobenej energie. Jedným z potenciálnych riešení je využitie redoxných prietokových batérii (RFB) na báze organických zlúčením. Disulfónované antrachinónové soli (AQDS) sú vhodnými kandidátmi na redoxnú aktívnu látku pôsobiacu v negatívnom elektrolyte RFB. Cieľom tejto práce je elektrochemická charakterizácia 2,7-AQDS a 2,6-AQDS s rôznymi protiónmi spolu so štúdiom chemickej stability a rozpustnosti vo vodných elektrolytoch s neutrálnym pH. Elektrochemická charakterizácia spočívala vo voltametrických meraniach na statickej a rotujúcej diskovej elektróde zo skleného uhlíku. Z týchto meraní boli pomocou špeciálne vyvinutého matlabovského skriptu vyhodnotené relevantné parametre (formálny redoxný potenciál, difúzny koeficient, kinetické parametre). Rozpustnosť v príslušnom síranovom elektrolyte bola vyhodnocovaná analýzou nasýtených roztokov v UV-VIS spektrometri. Najperspektívnejšie látky boli ďalej testované v laboratórnom prietokovom poločlánku, kde prebiehalo testovanie stability v súvislosti s cyklickým nabíjaním/vybíjaním.
![]()
|
|
59
|
Štěpánka
Staňková
|
B3
|
Ing. Denisa Lizoňová, Ph.D.
|
In vitro farmakokinetika nanočásticových nosičů léčiv
|
detail
In vitro farmakokinetika nanočásticových nosičů léčiv
Konvenční onkologické terapie nejsou cílené, působí na celý organismus a jsou proto doprovázeny mnoha nežádoucími účinky. Řešením může být využití nanočásticových nosičů, které umožní doručení léčiva přímo do nádoru. Sniží se tak množství nežádoucích účinků a zvýší se efektivita léčby. Po intravenózní aplikaci jsou ale všechny nanočástice z velké míry rozpoznávány imunitním systémem a vychytávány imunitními buňkami – makrofágy – v procesu zvaném fagocytóza, který je nutné pro úspěšné doručení do nádoru minimalizovat.
V rámci této práce byly použity křemičité nanočástice pokryté hydrofilním polymerem na bázi poly(N-hydroxypropyl methakrylamidu) (pHPMA), který zabraňuje adsorpci plazmatických proteinů na povrch nanočástic, čímž snižuje pravděpodobnost imunitní reakce. Předkládaná práce studuje vliv množství pHPMA na rozsah fagocytózy nanočástic makrofágy J774A.1.
Nanočástice byly dále modifikovány protilátkou IgG M75, která specificky interaguje s karbonickou anhydrázou IX (CA IX), což je transmembránový protein, který je preexprimován na povrchu mnohých hypoxických nádorů (např. kolorektální adenokarcinom, buněčná linie HT-29). Práce se v tomto směru zaměřuje na studium kinetiky navazování nanočástic na buňky nesoucí antigen CA IX a studuje vliv dávky nanočástic na tento proces.
|
|
60
|
Bc.
Ondřej
Studeník
|
M2
|
Ing. Martin Isoz, Ph.D.
|
Zlepšení vyhodnocení parametrů kontaktu nepravidelných těles v CFD-DEM řešiči pomocí virtuální sítě
|
detail
Zlepšení vyhodnocení parametrů kontaktu nepravidelných těles v CFD-DEM řešiči pomocí virtuální sítě
V chemicko-inženýrské praxi existuje řada procesů s pevnou fází dispergovanou v tekutině. Uveďme například nanášení suspenze či podobné děje, kdy jsou částice v systému dostatečně velké na to, aby ovlivňovaly charakter proudění a rozmístěny dostatečně hustě na to, aby přicházely do kontaktu s hranicemi domény i se sebou navzájem. Takové děje lze simulovat spřažením metod výpočetní dynamiky tekutin (CFD) s metodou diskrétních elementů (DEM). Současné CFD-DEM řešiče, aproximují částice ideálním dobře parametrizovaným tvarem, např. koulí či elipsou. Vyhodnocení vzájemného silového působení takových ideálních těles je závislé na několika málo tvarových parametrech. Skutečné částice ale často zjednodušit na ideální tělesa nelze a je nutné uvažovat nepravidelnost jejich tvaru. Pro nepravidelná tělesa je přesnost DEM výpočtu kontaktních sil určena kvalitou reprezentace jejich povrchu výpočetní sítí, tj. jemností výpočetní sítě. DEM má tak řádově vyšší nároky na jemnost sítě než CFD. V této práci prezentujeme implementaci tzv. virtuální sítě pro DEM výpočet, kdy jsou hraniční buňky v kontaktu dále lokálně děleny, ovšem bez modifikace CFD sítě. Tím dosahujeme přesnějšího výpočtu kontaktních sil s řádově nižší výpočetní náročností, než by představovalo adaptivní zahušťování CFD sítě.
![]()
|
|
61
|
Bc.
Zbyněk
Tomiška
|
M1
|
Ing. Alexandr Zubov, Ph.D.
|
High capacity batteries: Effect of electrode morphology on transport
|
detail
High capacity batteries: Effect of electrode morphology on transport
Micro-structured materials are at the centre of the research focused on electrodes used in high-capacity batteries. The crucial property of micro-porous structures can be attributed to the very high specific surface area, allowing significantly faster reaction kinetics than for the bulk counterparts. A better understanding of the internal morphological complexity of these materials allows for utilization of their maximum potential.
This work focuses on the model of the influence of complex morphology on transport properties of the spatially 3-D micro-porous electrode, specifically, carbon felt, used in redox flow batteries. As a generally fibrous media, carbon felt is usually compressed for enhancement in performance, whereas the optimum compression ratio depends on several factors.
The micro-structured material was reconstructed from micro-tomography imaging and diverse statistical descriptors of morphology were developed with the emphasis on the evaluation of spatial orientation of individual fibres. It was found that the overall orientation of fibres changes with the compression. This phenomenon explains experimental results showing the non-linearity of Carman-Kozeny constant (connected with flow through porous media with internal morphology) towards the compression ratio.
![]()
|
|
62
|
Bc.
Jan
Trnka
|
M1
|
Ing. Aleš Zadražil, Ph.D.
|
Continuous Oscillatory Baffled Reactor for Production of Mesoporous Silica Microparticles
|
detail
Continuous Oscillatory Baffled Reactor for Production of Mesoporous Silica Microparticles
Mesoporous silica has been lately investigated as a pharmaceutical excipient for drug formulation due to its exceptional ability to stabilise an amorphous state of poorly soluble API in its mesopores. However, industrial production of silica leads to particles of low specific surface area unsuitable for the drug formulation. Highly porous silica particles has been fabricated only in the batch to this day while a potential transfer to a continuous mode would result in more efficient and less expensive production of this excellent material.
This work aims to design a continuous reactor for mesoporous silica fabrication. A continuous oscillatory baffled reactor (COBR) was proposed for this purpose as the reaction is strongly dependent on mixing conditions. As the forming particles tend to attach to any solid surface, the deposition of the particles in the reactor is the ultimate problem. It was found that increasing the intensity of oscillations suppresses the particle accumulation in the reactor but leads to loss of particle quality. A perfect combination of system parameters as well as engineering insight is needed to overcome this problem and produce highly porous silica particles continuously with no deposition.
|
|
63
|
Bc.
Adrián
Verčimák
|
M1
|
Ing. Aleš Zadražil, Ph.D.
|
Príprava nanokryštalických formulácií liečiv kontinuálnou antisolventnou precipitáciou
|
detail
Príprava nanokryštalických formulácií liečiv kontinuálnou antisolventnou precipitáciou
Úspech liečiva nespočíva iba v ovplyvňovaní fyziologických procesov ale taktiež na jeho čo najväčšej absorpcii a cielenej distribúcii v ľudskom tele. Mnohé liečiva sa stretávajú s problémom nízkej rozpustnosti, čo vedie k nedostatočnej biologickej dostupnosti účinnej látky (API, z ang. Active Pharmaceutical Ingredient). Jednoduché a ekonomicky prijateľné riešenie umožňujú nanokryštály. Veľký pomer povrchu k objemu kryštálu robí tieto častice vysoko rozpustnými, a tak API môže dosahovať terapeutickú koncentráciu v krvnej plazme. Hoci sú štruktúry nanokryštálov jednoduché, ďalší vývoj týchto materiálov obmedzuje ich stabilita. Nanokryštály liečiv tak vyžadujú pridanie stabilizátorov, ktoré zabezpečujú elektrostatickú, prípadne stéricku stabilitu. Úloha stabilizátora vo finálnej formulácii nie je len stabilizácia veľkosti nanokryštalických častíc. Správny výber stabilizátora môže podstatne uľahčiť dezintegráciu liečiva. Jednou z metód prípravy nanokryštálov je antisolventná precipitácia. Štúdia je unikátna v tom, že sa zaoberá jej prietokovým usporiadaním, ktoré oproti vsádkovému usporiadaniu ma výhodu v konštante udržiavanej rovnováhe, rýchlej implementácii zmien a vysokej produktivite. Boli skúmané parametre ovplyvňujúce výslednú morfológiu a veľkostnú distribúciu častíc.
![]()
|
|
64
|
Bc.
Lucie
Večerková
|
M1
|
Ing. Viola Tokárová, Ph.D.
|
Vývoj metody pro testování dezinfekčního prostředku s prodlouženým účinkem
|
detail
Vývoj metody pro testování dezinfekčního prostředku s prodlouženým účinkem
Zvýšená míra používání dezinfekčních přípravků v poslední době způsobila vyšší produkci těchto látek v různých formách. Pozornost je soustředěna zejména na dezinfekci pokožky rukou, jež vyžaduje využití zdraví neškodných látek a předejití přílišnému namáhání pokožky (například vysušením ethanolickými roztoky). Všechny současně dostupné prostředky mají pouze jednorázový účinek, proto je nezbytná opakovaná aplikace. Vývoj přípravku, jež by byl schopen udržet pokožku čistou po delší dobu, a tím poskytl vyšší ochranu při méně časté aplikaci, již probíhá. Vhodná metoda testování dlouhodobého účinku, která je nezbytná před uvedením prostředku na trh, je obsahem této práce. Předpokládá se, že prodloužení účinku bude zajištěno postupným uvolňováním aktivních složek z částic, v nichž budou zachyceny, a které budou ulpívat mezi papilárními liniemi (Doplňující obrázek). Při zohlednění tohoto konceptu je třeba testovat dezinfekční účinek částic, míru jejich ulpívání v papilárních liniích a otěr při kontaktu s různými povrchy, ovlivňující dobu setrvání částic na kůži. Některé přístroje nemohou zkoumat přímo lidskou pokožku, jeví se proto jako užitečné vytvořit také repliku povrchu lidské ruky z vhodného materiálu, která bude při testování využita pro lepší vizualizaci výsledků.
![]()
|
|
65
|
Bc.
Miloš
Václavík
|
M2
|
prof. Ing. Miroslav Šoóš, Ph.D.
|
Hledání a příprava nových krystalických forem trimekainu
|
detail
Hledání a příprava nových krystalických forem trimekainu
Přestože neustálé probíhá vývoj nových molekul pro léčbu nejrůznějších onemocnění, tento proces většinou trvá déle než dekádu a je velice finančně náročný. Z tohoto důvodu se častěji přistupuje ke zlepšování vlastností již používaných léčivých látek. V současnosti je nejvíce problémovou vlastností nízká rozpustnost a s ní související biologická dostupnost. Jednou z možností, jak tyto vlastnosti zlepšit, je využitím krystalických forem léčiv. Mezi tyto formy patří kokrystaly skládající se z léčiva a příslušného koformeru. Tato práce se věnuje trimekainu, léčivu používanému jako lokální anestetikum a antiarytmikum. Na pozici koformeru bylo vyzkoušeno jedenáct farmaceuticky použitelných karboxylových kyselin. Vzorky byly nejčastěji připravovány pomalým odpařováním roztoku za pomoci dvou různých rozpouštědel nebo filtrací. Vzorky, u kterých došlo ke krystalizaci, byly charakterizovány na rentgenové práškové difrakci. Pomocí této metody bylo možné najít kombinace, které vytvářejí kokrystaly. Úspěšné kombinace byly zkoumány pomocí vícero metod, které poskytly užitečný náhled do chování a struktury nalezených kokrystalů. Posledním krokem je příprava monokrystalů k analýze na monokrystalické rentgenová difrakci, díky čemuž je možné vyřešit modely krystalických struktur.
|
|
66
|
Bc.
Alžběta
Zemánková
|
M2
|
doc. Mgr. Fatima Hassouna, Ph.D.
|
Investigation of phase behavior and physical stability of co-amorphous systems for drug delivery systems
|
detail
Investigation of phase behavior and physical stability of co-amorphous systems for drug delivery systems
Numerous drugs exhibit a poor aqueous solubility that limits their bioavailability, thus presenting a serious concern for oral administration. A promising way to improve bioavailability is the amorphisation of drugs. The amorphous phase is, however, a thermodynamically unstable state with a tendency to recrystallize. Co-amorphous systems (CAMs) represent a viable strategy for stabilizing a drug in its amorphous form using a co-former that prevents drug recrystallization. CAMs are combinations of low molecular weight components that are mixed into a homogeneous single-phase amorphous mixture.
To gain information on the mechanisms of CAM stabilization and optimize their design, phase diagrams for several combinations drug–excipient were investigated using calorimetry. Another important aspect governing the applicability of CAMs is their long-term physical stability, which is usually determined by experimental monitoring over a period of typically two years. In this work, the physical stability of CAMs was extensively investigated using a combination of calorimetric measurements and theoretical modelling of the average relaxation time using which long-term physical stability can be efficiently estimated. The impact of excipient on the amorphous phase stability was also evaluated.
|
|
67
|
Bc.
Tetyana
Zheleznyak
|
M1
|
prof. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
Transient reaction kinetics on three-way catalyst during oscillations of gas composition
|
detail
Transient reaction kinetics on three-way catalyst during oscillations of gas composition
A three-way catalyst is used to eliminate toxic compounds from exhaust gases produced by internal combustion engines. Its main functions are oxidation of hydrocarbons and carbon monoxide and reduction of nitrogen oxides. These reactions occur on catalytically active Pt, Pd and Rh nanoparticles dispersed in a thin layer on the monolith channel walls. To achieve complete conversion, gas composition must be stoichiometric and keep redox balance between oxidizing (O2, NOx) and reducing (CO, HC, H2) agents. Gas composition changes with air:fuel ratio in the engine that is controlled to meet the required stoichiometry. The composition oscillates during transient driving conditions, so the catalyst must be able to buffer temporary excess of reducing/oxidizing components. This is why ceria is added to the catalyst: it reversibly transforms from Ce2O3 to CeO2 to provide oxygen storage. In this work, a reaction kinetic model is developed that describes the catalyst’s response to dynamic changes in gas composition. Oxygen storage capacity and kinetic parameters for redox reactions are evaluated from lab experiments using different amplitudes and periods of oscillations. The developed kinetics improve the model’s accuracy and can be used to optimize catalyst operation in real conditions.
|
|
68
|
Bc.
Jonatan
Šercl
|
M1
|
prof. Dr. Ing. Tomáš Moucha
|
Kontinualizace fermentace - příprava podmínek pro laboratorní separaci
|
detail
Kontinualizace fermentace - příprava podmínek pro laboratorní separaci
Fermentace se v posledních letech stává důležitým procesem v cestě za obnovitelnými zdroji. Jedním z hlavních důvodů je úbytek zásob fosilních paliv a hledání ekologičtějších zdrojů. Mezi tyto zdroje patří právě biopaliva jako jsou například methanol, ethanol a butanol. Tyto bioalkoholy je možné získat působením mikroorganismů právě při fermentaci.
Po procesu fermentace je třeba separovat vzniklé primární produkty a zároveň zajistit jejich vyšší čistotu. V současné době se k separaci těchto látek nejčastěji používá destilace, nicméně z důvodu vysokých energetických nároků a obtížné separaci azeotropických směsí dochází k hledání alternativních řešení.
Jedním z těchto řešení může být právě pervaporace, na niž se zaměřuje tato práce. Při pervaporaci dochází k dělení kapalné směsi průchodem přes neporézní membránu do vakua nebo nosného plynu. Díky selektivitě membrány dochází k separaci směsi nezávisle na termodynamické rovnováze mezi kapalinou a parní fází, a tudíž je možné pervaporaci používat i pro překonávání azeotropů.
Důležitým aspektem celého procesu fermentace a separace produktů je jeho kontinualizace. Tato práce se zabývá nalezením podmínek pro provoz laboratorní pervaporační jednotky tak, aby byl proces vhodný pro napojení na fermentaci a optimalizaci této jednotky.
|
|
69
|
Bc.
Ondřej
Šimůnek
|
M1
|
prof. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
Strukturované katalytické vrstvy pro zlepšení funkčních vlastností filtru
|
detail
Strukturované katalytické vrstvy pro zlepšení funkčních vlastností filtru
Spalovací motory mohou produkovat toxické plyny a pevné částice, které negativně působí na lidské zdraví i na životní prostředí. Pro snížení množství plynných emisí se v automobilech využívají katalyzátory. Pevné částice bývají zachycovány ve filtrech pevných částic. Kombinací těchto zařízení je katalytický filtr pevných částic. Jedná se o voštinový keramický filtr, na nějž je nanesena porézní vrstva γ-aluminy s nanočásticemi katalyticky aktivní platiny. Je požadována vysoká konverze plynných škodlivin i filtrační účinnost částic, ovšem při zachování nízké tlakové ztráty. Pokud je katalyzátor nanesen pouze v tenké vrstvě uvnitř pórů stěny, je dosažena nízká tlaková ztráta, ale nemusí být dosaženo požadované filtrační účinnosti. Při nanesení katalyzátoru v souvislé vrstvě na vnější povrch stěny, je filtrační účinnost vysoká, ale za cenu nepřijatelně vysoké tlakové ztráty. Cílem výzkumu bylo dosáhnout rozmístění katalyzátoru, které by kombinovalo výhody a potlačovalo nedostatky těchto struktur. Snahou bylo částečné zaplnění velkých pórů ve stěnách filtru a vytvoření tenké a porézní vrstvy na vnějším povrchu stěny. Nanášení katalyzátoru bylo prováděno ve dvou krocích, přičemž byly měněny parametry nanášených suspenzí jako pH, velikost částic nebo hmotnostní zlomek pevné složky.
|
|
70
|
Bc.
Vojtěch
Škopek
|
M1
|
Ing. Lukáš Valenz, Ph.D.
|
Studium závislosti kGa na difuzivitě na strukturované výplni
|
detail
Studium závislosti kGa na difuzivitě na strukturované výplni
Znalost transportních charakteristik vyplní absorpčních kolon je důležitým předpokladem pro navrhování a obsluhováni průmyslových kolonových aparátů. Tato práce se konkrétně zaměřuje na stanovení objemového koeficientu přestupu hmoty v plynné fázi (kGa) a jeho závislosti na difuzivitě. Měření byla provedena v poloprovozní absorpční koloně na plněné strukturované výplni Mellapak 350Y. Měření bylo provedeno chemisorpcí plynného čpavku o známých vstupních koncentracích do zředěného roztoku kyseliny sírové. Tento systém byl zvolen na základě soustředění odporu přestupu hmoty v plynné fázi. Měřením na několika výškách lože byly eliminovány okrajové efekty. Porovnáním hodnot kGa s daty naměřenými v laboratoři dříve na systému SO2/NaOH na stejné výplni a stejných podmínek byla vyhodnocena závislost kGa na difúzním koeficientu. Ta vychází více než dvakrát nižší než je běžně používáno v literárních korelacích pro výpočet kGa. Tento fakt by mohl zásadně ovlivnit přenositelnost hodnot kGa mezi systémy.
|
|
71
|
Bc.
Petr
Šmejkal
|
M1
|
doc. Ing. Zdeněk Slouka, Ph.D.
|
Experimentální studium chování aniontově výměnných membrán
|
detail
Experimentální studium chování aniontově výměnných membrán
Elektrodialýza je elektromembránová separační metoda používaná k úpravě vodných roztoků solí. Hlavní aplikací elektrodialýzy v průmyslu je výroba pitné vody pomocí odsolování mořské vody. Proces je založen na principu migrace nabitých iontů solí k opačně nabité elektrodě. Toho je využíváno v zařízení nazývaném elektrodialyzér, který obsahuje svazek střídavě uspořádaných iontově výměnných membrán. Toto uspořádání zajišťuje snižování koncentrace soli na tzv. diluátové straně membrány a zvyšování koncentrace na koncentrátové straně. Tato práce zkoumá vliv různých aniontů pocházejících z příslušných sodných solí na chování elektrodového systému obsahující aniontově výměnnou membránou. Toto chování je zkoumáno jednak měřením voltampérových charakteristik pro vybrané roztoky a dále pozorováním jevů nastávajících při aplikaci nadlimitních proudových hustot. Mezi tyto jevy patří štěpení vody a dále konvekce řízená elektrickým polem. Štěpení vody je kvantifikováno měřením změn v pH hodnotě roztoků na diluátové straně membrány, intenzita konvekci se vyhodnocuje pomocí metody PIV. Vyhodnocená data jsou vztažena na typ přítomného aniontu a jeho velikost.
|
|
72
|
Bc.
Marek
Šnor
|
M1
|
doc.Ing. František Rejl, Ph.D.
|
Transportní charakteristiky strukturované výplně Mellapak 452.Y při destilaci neutrálního systému ethanol-n-propanol
|
detail
Transportní charakteristiky strukturované výplně Mellapak 452.Y při destilaci neutrálního systému ethanol-n-propanol
Destilace je jedním z procesů sdílení hmoty založeným na rozdílné těkavosti jednotlivých složek směsi. Pro popis sdílení hmoty při destilaci využíváme běžné veličiny jako koeficienty přestupu hmoty, efektivní mezifázovou plochu, model HETP aj. Pro transportní charakteristiky jsou vyvíjeny složité modely vycházející z geometrie výplní, fyzikálních vlastností směsí i procesních parametrů. Pro jejich výpočet neexistuje spolehlivý model. Transportní charakteristiky jsou tudíž pro každou výplň ověřovány experimentálně za použití destilačních směsí a také odvozovány z experimentů za absorpčních podmínek. V současné době v naší laboratoři probíhá výzkum, který zohledňuje vliv gradientu povrchového napětí směsí na výsledné transportní charakteristiky. Tyto tzv. Marangoniho efekty vznikající nerovnoměrným transportem hmoty při destilaci a mohou ovlivnit velikost mezifázové plochy. Měřený systém ethanol-n-propanol je neutrálním systémem, tudíž se povrchové napětí směsi se složením podél kolony ideálně nemění, resp. stabilizační index je blízký nule. Cílem této práce je srovnání transportních charakteristik neutrálního systému s daty měřenými na negativním systému a také s daty naměřenými za absorpčních podmínek, kde k Marangoniho efektům nedochází.
|
|
73
|
Bc.
Tomáš
Šulc
|
M1
|
doc.Ing. František Rejl, Ph.D.
|
Stanovení efektivní mazifázové plochy při destilaci pomocí termografie
|
detail
Stanovení efektivní mazifázové plochy při destilaci pomocí termografie
Správný model popisující sdílení hmoty uvnitř destilační kolony dokáže výrazně zvýšit účinnost navrhované kolony. Současné metody měření jednoho z jeho klíčových parametrů, efektivní mezifázové plochy, však poskytují pouze informace o rozložení kapalné zádrže, ze které je obtížné rozhodnout, v kterém místě skutečně dochází ke sdílení hmoty. Základem námi vyvíjené metodiky je měření povrchové teploty kapalného filmu na strukturované výplni Mellapack pomocí termokamery. Fázové rozhraní kapaliny neaktivní v přenosu hmoty se dostává do rovnováhy s jádrem toku páry a jeho teplota je tak vyšší, než v případě kapaliny aktivní. Tento příspěvek popisuje úpravy aparatury, která umožní pořídit termografické snímky kapalného filmu na povrchu výplně. A to za destilačních podmínek, jak ho nacházíme ve skutečném elementu strukturované výplně.
![]()
|
