Nabídka témat diplomových prací s obhajobou v akademickém roce 2019/2020 pro studijní program Procesní inženýrství, FMMI

Čištění spalin neporézními membránami

Purification of flue gas by nonporous membranes

Vedoucí práce: prof. Ing. Lucie Obalová, Ph.D.

V současné době intenzivně roste snaha o materiálové využití odpadů, jejich recyklaci či celkově environmentálně šetrnější bezodpadový přístup ke všem oblastem  průmyslové produkce. Membránové metody čištění odpadních plynů v rámci diplomové práce se budou soustředit na dva na sobě nezávislé směry. První metodou bude využití vysoce permeabilních polymerních membrán s vnitřní mikroporozitou. Právě tato nová třída polymerních membrán je velmi slibná na dělení plynů a cílem bude tuto oblast více rozvinout a zjistit, za jakých podmínek a s jakou účinností budou tyto nové membrány schopné odstraňovat polutanty z odpadních plynů. Druhý směr výzkumu bude zaměřen na zakotvené iontové kapaliny v polymerních membránách. Tyto polymerní membránové gely s preferenční permeací pro CO2 a SO2 jsou vhodné jako membrány pro široké spektrum aplikací. Cílem bude detailní studium struktury membrán a jejich transportních vlastností.Práce bude realizována ve spolupráci s Ústavem chemických procesů AV ČR v.v.i.

 


Dopovaný grafitizovaný nitrid uhlíku pro fotokatalytické aplikace

Doped graphitic carbon nitride for photocatalytic applications

Vedoucí práce:  prof. Ing. Petr Praus, Ph.D.

Práce bude zaměřena na přípravu grafitizovaného nitridu uhlíku (C3N4) dopovaného nekovovými prvky (B, P, S, O, F) pro fotokatalytický rozklad organických látek ve vodných roztocích. Připravené materiály budou charakterizovány všemi dostupnými metodami. Vlastnosti materiálů budou optimalizovány s cílem dosažení co nejvyšší fotokatalytické aktivity.


Rafinace surového kaprolaktamu rektifikací

Vedoucí práce: prof. Ing. Lucie Obalová, Ph.D.

Kaprolaktam je surovinou pro výrobu nylonu 6. Jedním z  postupů rafinace kaprolaktamu při jeho výrobě je extrakce s následnou rektifikací. Při extrakci jsou však používána chlórovaná rozpouštědla škodlivá pro životní prostředí.
V  diplomové práci budou testovány další možnosti rafinace surového kaprolaktamu bez použití karcinogenních organických rozpouštědel. Studovány budou extrakce, rektifikace, případně krystalizace. Bude zkoumán vliv  procesních podmínek na účinnost separace nečistot a produkt porovnán s čistotou komerčně vyráběného kaprolaktamu.
Cílem práce bude laboratorní ověření navržené metody rafinace surového kaprolaktamu a základní chemickoinženýrské výpočty zařízení.

 


Studium transportních jevů s využitím metody rezonance povrchových plazmonů

Study of transport phenomena using the surface plasmon resonance method

Vedoucí práce: Mgr. Martina Vráblová, Ph.D.

Téma je zaměřeno na studium transportu látek v roztocích membránami jak přírodního původu (např. rostlinné kutikuly), tak umělými. Membránové procesy se uplatňují v biologických systémech (příjem živin rostlinami, aplikace pesticidů v zemědělství) a v praxi se dále využívají k čištění odpadních vod, ve farmaceutickém průmyslu, potravinářství, elektrotechnickém průmyslu nebo při úpravách povrchů. Experimentální práce bude zaměřena na vývoj a testování nové metody a její využití pro studium difúze látek (polutantů, pesticidů aj.) přes polopropustné membrány.  Metoda bude založena na unikátní kombinaci průtočné difúzní cely s moderní vysoce citlivou analytickou technikou založenou na vyhodnocování změn optických vlastností fázového rozhraní (SPR). Výstupem bude popis transportních jevů pro kombinace vybraných typů membrán a analytů a testování dalšího uplatnění membránových procesů v praxi.

 


Vliv promotorů na přímý katalytický rozklad NO na katalyzátorech na bázi oxidů kobaltu 

Effect of promoters on direct catalytic NO decomposition on cobalt oxide catalysts

Vedoucí práce: Ing. Kateřina Pacultová, Ph.D.   

Oxid dusnatý patří mezi znečišťující látky ze skupiny tzv. NOx (NO, NO2). V současné době se ke snížení emisí NOx v průmyslu využívá selektivní katalytická a selektivní nekatalytická redukce, jejichž nevýhodou je nutnost použití redukčního činidla (NH3, močovina). Přímý rozklad NO na kyslík a dusík je reakce termodynamicky schůdná, která však kvůli vysoké aktivační energii probíhá měřitelnou rychlostí až za vysokých teplot (˃ 1000 °C). Tento problém by mohl být vyřešen použitím vhodného katalytického systému. Mezi systémy potenciálně využitelné pro katalytický rozklad NO patří směsné oxidy obsahující kobalt. Je známo, že metoda přípravy a přidání alkalického kovu jako promotoru výrazně ovlivňuje aktivitu katalyzátoru. Cílem diplomové práce bude studovat vliv dalších promotorů na katalytickou aktivitu rozkladu NO, selektivitu a dlouhodobou stabilitu.


Chemická recyklace odpadních polymerů pomocí katalytické pyrolýzy

Vedoucí práce: Ing. Pavel Leštinský, Ph.D.

V poslední době vzrůstá tlak na zvýšení podílu recyklace a zpracování druhotných surovin. Na druhé straně tohoto problému pak stojí nadužívání fosilních paliv. Pomocí termochemických a katalytických procesů lze dosáhnout recyklace některých odpadních polymerů až na původní monomery. Volbou vhodných reakčních podmínek a katalyzátorů lze dosáhnout nejen vysokého stupně depolymerizace, ale také tvorby vysokého podílu monomerních látek. Cílem práce bude optimalizace podmínek termochemických a katalytických procesů za účelem zpracování odpadních polymerů, a to včetně analýzy produktů těchto procesů.


Zásady pro vypracování
1.    Zpracování literární rešerše a výběr vhodného polymeru a katalyzátoru.
2.    Důkladná charakterizace vstupních polymerních materiálů a požitých katalyzátorů.
3.    Provedení základních laboratorních experimentů termochemického zpracování odpadních polymerů bez i s katalyzátorem.
4.    Analýza produktů a materiálové bilance procesu.
5.    Zhodnocení využití termochemických a katalytických procesů při zpracování odpadních polymerů.


Doporučená literatura
1.    Feedstock recycling and pyrolysis of waste plastics: converting waste plastics into diesel and other fuels. Hoboken: Wiley, 2006. ISBN 0-470-02154-3.
2.    Marczewski M. a kol. Catalytic decomposition of polystyrene. The role of acid and basic active centers. Applied Catalysis B: Environmental 2013, 129, 236-246.
3.    Kim, J. S., W. Y. Lee, S. B. Lee, S. B. Kim, a kol. Degradation of polystyrene waste over base promoted Fe catalysts. Catalysis Today, Nov 2003, 87(1-4), 59-68.
4.    Shah, J., M. R. Jan and Adnan. Conversion of waste polystyrene through catalytic degradation into valuable products. Korean Journal of Chemical Engineering, Aug 2014, 31(8), 1389-1398.