1
|
Bc.
Nasrin
Bakhshiyeva
|
M2
|
prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D.
|
Incorporation of API in tablet coating using airbrush technique
|
detail
Incorporation of API in tablet coating using airbrush technique
Spray coating of tablets is an important operation in the pharmaceutical industry, since it is mainly used to product protection, better appearance or brand recognition. In some cases it can be used for modification of dissolution kinetics. Film coating of tablets is the application of a thin layer of coating material to modify the tablet properties. Materials for coating may include various substances, such as natural or synthetic resins, gums, sugar, plasticizer and colorant and sometimes flavoring material. Addition of Active Pharmaceutical Ingredient (API) to film coating process is presented in this work. This method can enhance solubility of hydrophobic API, or it can create complex multilayer tablet with more than one API. For this purposes, the airbrush technique was utilized to spray solution of the coating agent together with API onto glass samples. The objective of this study is an investigation of incorporation of API into the tablet coating by utilization of airbrush technique. Polyvinylpyrrolidone along with fluorescein as model API was applied as model coating agent. Layer distribution was examined on confocal laser scanning microscope, where pictures were taken. Determination of the average layer thickness was analysed by ImageJ software program.
|
2
|
Bc.
Martin
Balouch
|
M2
|
prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D.
|
Protocells: Promising nanocarriers for on-demand drug delivery
|
detail
Protocells: Promising nanocarriers for on-demand drug delivery
The targeted delivery of specific Active pharmaceutical ingredients (APIs) to the required site of effect inside human body is complicated and recently often studied problem, because when API is not specifically targeted various adversary effects can occur, such as reaction of API with surrounding environment, poor solubility in body fluids, immune response, etc. Liposomes can be used as vessels for such targeted delivery for some APIs like doxorubicin, daunorubicin or cytarabine. However, they are not suitable for all APIs due to complications with encapsulation of the APIs into the liposomes. One of the possible solutions for this problem is to first adsorb the API into a porous particle and then encapsulate the particle itself into the liposome. The formed nanocomposites are called protocells. The aim of this work is to prepare silica nanoparticles, adsorb a model set of APIs into them and encapsulate the particles into liposomes to form protocells. Further aim of this work is to prove that using this way it is possible to encapsulate APIs which are not possible to be encapsulated into simple liposomes.
|
3
|
Bc.
Miroslav
Blažek
|
M2
|
doc. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
Nanášení porézní katalytické vrstvy do automobilových katalyzátorů a filtrů pevných částic
|
detail
Nanášení porézní katalytické vrstvy do automobilových katalyzátorů a filtrů pevných částic
Ve spalovacích motorech vznikají výfukové plyny, které obsahují jak plynné, tak pevné složky. Ke konverzi zdraví škodlivých plynných látek se používají automobilové katalyzátory. Pevné částice jsou odstraňovány ve filtrech pevných částic.
Automobilové katalyzátory jsou tvořeny nosičem (monolitem) z keramiky nebo kovu, který se skládá ze soustavy mnoha kanálků pokrytých tenkou porézní vrstvou katalyzátoru. Toto uspořádání umožňuje současně dosáhnout velkého povrchu katalyzátoru a nízké tlakové ztráty. Konverze škodlivin závisí na tloušťce a porozitě nanesené vrstvy.
Filtry pevných částic jsou dnes nepostradatelnou součástí všech automobilů s dieselovými motory a nově jsou řazeny také za některé benzinové motory. V případě filtru jsou kanálky vždy na jedné straně zaslepeny, plyn proto musí projít přes porézní stěnu mezi kanálky. V moderních katalytických filtrech pevných částic je do vnitřní porézní struktury stěny nanesen katalyzátor – i zde je nutné kromě požadované filtrační účinnosti a konverze škodlivin zajistit co nejnižší tlakovou ztrátu filtru.
Cílem prováděného výzkumu je tedy vylepšení postupu nanášení katalytické vrstvy do monolitu a filtru pevných částic namáčením (dip-coating) a dále návrh aparatury pro podtlakové nanášení katalytických vrstev do filtrů pevných částic.
|
4
|
Bc.
Patrik
Bouřa
|
M1
|
Ing. Alexandr Zubov, Ph.D.
|
Příprava a charakterizace biopolymerních mikrocelulárních pěn
|
detail
Příprava a charakterizace biopolymerních mikrocelulárních pěn
V posledních letech je vzhledem ke zvyšujícímu se znečištění životního prostředí plasty vyvíjen čím dál větší tlak na řešení situace. V tomto ohledu mají potenciál biodegradabilní plasty nahradit stávající. Příkladem může být polymléčná kyselina (PLA), která je nejen biologicky odbouratelná, ale navíc je vyráběna z obnovitelných zdrojů. Mimoto je PLA jako jeden z mála biopolymerů schválena k aplikaci v medicíně. Současným trendem výroby materiálů je také snaha o snížení spotřeby výchozích surovin a úsporu energie. Tyto možnosti nabízí vypěněné polymery, které jsou využívány např. jako izolanty, separační membrány, ke kultivaci tkání nebo kvůli svým výborným mechanickým vlastnostem (vzhledem k jejich hustotě). V této práci jsem se zabýval přípravou a charakterizací mikrocelulárních polymerních pěn, které mohou vykazovat mnohem lepší vlastnosti než běžné polymerní pěny. PLA rozpouštěná v kyselině octové byla vypěněna netradiční metodou spinodální dekompozice. Je to poprvé, kdy byla PLA vypěna za použití kyseliny octové, která je díky své velmi nízké toxicitě zajímavou, ekonomicky přívětivou alternativou k toxickým rozpouštědlům. Nedílnou součástí této práce byl také návrh a úspěšná implementace kontinuálního chlazení u vypěňovací aparatury, a to za použití 3D tiskárny.
|
5
|
Bc.
Martin
Bureš
|
M1
|
prof. Dr. Ing. Juraj Kosek
|
Simulation of long term cycling of vanadium redox flow battery
|
detail
Simulation of long term cycling of vanadium redox flow battery
Alternativou k uskladnění energie z obnovitelných zdrojů jsou vanadové průtočně baterie, u nichž probíhá přečerpávání elektrolytů skrz porézní elektrody oddělené membránou. Membrány jsou v ideálním případě propustné pouze pro vodíkové ionty, které přenáší elektrický náboj. V reálném případě jsou ale propustné i pro vanadové kationty a vodu, což mírně snižuje účinnost baterie a její kapacitu při dlouhodobém cyklování. Naštěstí lze baterii snadno regenerovat na původní plnou kapacitu. V této práci simulujeme pomocí matematického modelu chování reálné baterie. V modelu využíváme její rozdělení na 4 části, pozitivní a negativní celu a dva zásobní tanky k nim připojené. Model zahrnuje popis transportu iontů skrz membránu Nernst-Planckovu rovnicí, popis reakční kinetiky v roztoku a popis elektrochemických reakcí Butler-Volmerovou rovnicí. K výpočtu toku vody využíváme osmotický tlak a popis membrány jako homogenní i porézní prostředí. K popisu rovnovážného napětí je použita Nernstova rovnice. Z výsledků lze predikovat jak vývoj kapacity baterie, tak objemů a koncentrací elektrolytů v průběhu dlouhodobého nabíjeni a vybíjení. Využitím vyvinutého modelu budeme schopni řídit baterii tak, aby se zlepšila její účinnost a dlouhodobá stabilita.
|
6
|
Radek
Chmelař
|
B3
|
Ing. Jitka Čejková, Ph.D.
|
Využití neuronových sítí pro popis chování kapek dekanolu v roztoku dekanoátu
|
detail
Využití neuronových sítí pro popis chování kapek dekanolu v roztoku dekanoátu
Tato práce se zabývá možností využití strojového učení, konktrétně neuronových sítí, pro popis chování systému tvořeného z kapek dekanolu v roztoku dekanoátu sodného. Cílem je zjistit, jestli je možné využít neuronovou síť pro popis takovéhoto systému. Z pokusů, kde budou kapky dekanolu umístěny na roztok dekanoátu sodného, získáme snímáním kamerou obrázky, ze kterých obrazovou analýzou získáme souřadnice kapek. Teplotu, koncentraci roztoku, čas od začátku pokusu a objem kapek známe. Tato data předáme jako vstup neuronové síti. Neuronová síť bude mít za úkol naučit se odhadovat, kde budou kapky v následujícím snímku. Cílem učení je minimalizovat rozdíl hodnot navržených neuronovou sítí od hodnot skutečných. Naučená síť může být použita pro odhad chování kapek pro ještě nevyzkoušené podmínky a bude možné získat závislost rychlosti, celkové uražené vzdálenosti, nejčastější relativní uspořádání případně nějaké další specifické chování, na teplotě, koncentraci, velikosti kapek, času od začátku pokusu a podobně.
|
7
|
Tomáš
David
|
B3
|
Ing. Alexandr Zubov, Ph.D.
|
Predikce reologických vlastností stéricky stabilizovaných koloidních systémů
|
detail
Predikce reologických vlastností stéricky stabilizovaných koloidních systémů
Koloidní disperze jsou velmi důležitou součástí mnoha průmyslových odvětví. Jejich uplatnění nalezneme například v oblasti nátěrových hmot a barviv, kde umožňují snížit množství ekologicky problematických organických rozpouštědel. Při jejich výrobě a zpracování se však často setkáváme s problémem koagulace dispergovaných částic. Vzniklé agregáty výrazně ovlivňují vlastnosti disperze, v krajních případech může dojít až k nežádoucí koagulaci celého systému. Abychom porozuměli příčinám koagulace disperzí, je třeba studovat podmínky jejich stability. Pro stabilizaci disperzí se využívají surfaktanty buď ionogenní (elektrostatická stabilizace) nebo neionogenní (stérická stabilizace). Uspokojivá predikce rheologického chování stéricky stabilizovaných disperzí zůstává otevřeným problémem, který jsme se rozhodli řešit tzv. metodou diskrétních elementů, v niž je chování koloidních částic určeno silami na ně působícími. V modelu jsou zahrnuty mezičásticové interakce: nekontaktní Van der Waalsovy síly a nově implementované síly stérické repulze v kombinaci s kontaktní JKR teorií. Důležitou součást modelu pak představuje také vzájemná interakce částic a tokového pole. Predikované rheologické charakteristiky polymerních disperzí jsou srovnány s experimentálními daty převzatými z literatury.
|
8
|
Bc.
Wilhelm
Feigl
|
M2
|
Ing. Jan Haidl, Ph.D.
|
Možnosti optimalizace ejektoru pro použití při zpracování odplynů
|
detail
Možnosti optimalizace ejektoru pro použití při zpracování odplynů
Velké množství chemických procesů je založeno na interakci fází v soustavě kapalina-plyn. Konkrétní požadavky kladené na danou interakci rozhodují o vhodné podobě průmyslové aparatury. Pro aplikace, kde je žádána velká mezifázová plocha kapalina-plyn, či intenzivní mezifázové sdílení hmoty (mechanické i chemické čištění plynů, sycení kapalin, rychlé heterogenní chemické reakce) se vedle konvenčních aparátů stává rentabilní užívání ejektorového čerpadla, jehož hlavní přednosti spočívají v nízkých pořizovacích nákladech, jednoduchém a elegantním designu a absenci pohyblivých součástí ve styku s plynem, znamenající vyšší spolehlivost a menší náročnost na údržbu. Limitujícím faktorem v používání ejektoru jsou vysoké energetické nároky pro většinu aplikací. V této práci budou představeny některé modifikace ejektoru, umožňující vyšší efektivitu při užití ejektoru při aplikacích jako je čištění odplynů, kde hlavním kritériem optimality je celkové zpracované množství plynu vztažené na jednotku dodané energie. Kromě v současné době již známých modifikací, spočívajících v zařazení rotačního elementu před trysku, byl experimentálně studován také vliv dosud nezkoumaných variant, jako je destabilizace paprsku vody prostřednictvím expanze inertního plynu či smykovým třením o povrch trysky.
|
9
|
Samuel
Frei
|
B3
|
prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D.
|
Design and development of stimuli-responsive magnetoliposomes
|
detail
Design and development of stimuli-responsive magnetoliposomes
Over the last years, significant effort has been invested in research of so-called magnetoliposomes, which are a combination of liposomes and magnetic nanoparticles (NPs). While liposomes can be used as vesicles for drug delivery, incorporating magnetic NPs such as Fe3O4 can be used for targeted delivery as well as on-demand drug release using an alternating magnetic field. Based on a surface modification/stabilization of NPs, they can show hydrophilic or hydrophobic behavior. Also, different types of behavior between them and liposomes can be observed (e.g. aggregation). This work focuses on the usage of several types of Fe3O4 NPs (Dextran 40, sodium citrate and dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC) stabilizers) and multiple ways of magnetoliposomes preparation.
Tests for the movement in the magnetic field and for the radiofrequency-triggered release of cargo were carried out with magnetoliposomes (400-500 nm) prepared with DPPC-stabilized Fe3O4 NPs loaded by 6-carboxyfluorescein.
|
10
|
David
Gráf
|
B3
|
prof. Dr. Ing. Juraj Kosek
|
Optimalizace depozice nanočástic pomocí elektrostatických čoček
|
detail
Optimalizace depozice nanočástic pomocí elektrostatických čoček
Urged need of new, more effective technique of nano-sized particle production is growing in the scientific and industrial fields. One of the promising methods which can fulfill these requirements is electrospraying. Using this technique, we are able to control the droplet size, charge and frequency of their generation. Moreover, the produced particles are of a narrow particle size distribution, because the mechanism of deposition prevents the aggregation of particles. The deposition efficiency of charged spray on an object is much higher than for uncharged droplets, but the shape of the deposition cone is impractical for spraying on larger surfaces. The goal of this work is to investigate the influence of the electrostatic field on deposited particulate layers. To improve the deposition of particles and specifically, to control the geometry of deposition cone, we utilize electrostatic lenses attached to the electrospraying system. By comparing behaviours of systems with and without the lenses, respectively, we showed that the presence of electrostatic lenses significantly improves the resulting layer quality. We further present a broad parametric study of the layer quality dependence on the electrostatic lenses that may be useful both for the scientific community and industry.
|
11
|
Bc.
Daniel
Götz
|
M2
|
Ing. Petr Mazúr, Ph.D.
|
Vliv vlastností membrány na provozní charakteristiky vanadové redoxní průtočné baterie
|
detail
Vliv vlastností membrány na provozní charakteristiky vanadové redoxní průtočné baterie
Dlouhodobý trend zvyšování časově nerovnoměrné poptávky po elektrické energii s sebou nese potřebu stabilizovat síť pomocí stacionárních uložišť, kupř. ve formě akumulátorů. Na ty jsou ale v této funkci kladené specifické požadavky zejména dlouhodobé výdrže, spolehlivosti a v neposlední řadě také nízké ceny. Právě tyto vlastnosti nabízejí vanadové redoxní průtočné baterie. Jednou z klíčových komponent, který rozhoduje o technických a ekonomických parametrech baterie, je membrána oddělující kladný a záporný elektrolyt a zajišťuje iontové propojení mezi poločlánky. Cílem mé práce bylo experimentální studium provozních vlastností baterie s rozdílnými membránami.
Pro experimenty jsem zkonstruoval aparaturu umožňující nejen základní charakterizaci laboratorního monočlánku, ale též k průběžnému monitorování změn objemu a složení elektrolytu. Aparatura byla využita k charakterizaci několika zástupců výměnných membrán o různé iontovýměnné kapacitě. Byl sledován významný vliv vlastností membrány na provozní vlastnosti baterie (účinnost, kapacita), ale též na transport jednotlivých složek elektrolytu membránou, a to i v dlouhodobém horizontu.
|
12
|
Tomáš
Hlavatý
|
B2
|
Ing. Martin Isoz, Ph.D.
|
Vylepšení meso-scale modelů katalytických filtrů zohledněním zakřivení kanálku monolitu
|
detail
Vylepšení meso-scale modelů katalytických filtrů zohledněním zakřivení kanálku monolitu
Zpracování výfukových plynů v automobilech je v současnosti zajišťováno filtry pevných částic a katalyzátory pro snížení obsahu plynných znečišťujících látek. Donedávna musely obsahovat filtry pevných částic pouze automobily se vznětovými motory, ale normou EURO 6c platnou od roku 2017 byla tato povinnost rozšířena i na zážehové motory. Vzhledem k technologické podobnosti obou zařízení se zdá být přirozené zkombinovat je do jedné součástky, katalytického filtru. Pro dosažení vhodné provozní charakteristiky katalytického filtru je nutné optimalizovat distribuci katalyzátoru na filtru za účelem minimalizace tlakové ztráty a maximalizace účinnosti zařízení. Tato práce je součástí více-škálového modelování katalytických filtrů. Vstupním parametrem výpočtů je permeabilita stěny kanálku katalytického filtru získaná z CFD modelu proudění mikrostrukturou stěny. Permeabilita stěny je použita pro výpočet proudění v reprezentativní jednotce katalytického filtru, z čehož je možné odhadnout tlakovou ztrátu celého zařízení. Cílem práce bylo zpřesnit geometrii existujícího modelu. Uvažováním zahnutí stěn kanálku způsobeného přítomností katalytické vrstvy je dosaženo přesnějšího popisu proudění v zařízení a zjednodušení sdílení dat mezi makro- a mikroměřítkem vyvíjeného více-škálového modelu.
|
13
|
Filip
Hládek
|
B3
|
prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D.
|
Preparation of protocells: encapsulation efficiency and on-demand payload release
|
detail
Preparation of protocells: encapsulation efficiency and on-demand payload release
Majority of newly synthesized drugs is characterized by poor water solubility, which can be improved either by amorphization or by loading into a carrier, for example mesoporous silica particle. This work focuses on preparation of so-called protocells – mesoporous silica nanoparticles encapsulated in liposomes, where liposomes act as gatekeepers and prevent undesired drug leakage. Such formulations allow us to deliver the drug into specific sites, for example tumours (passive targeting via EPR effect, or antibody-mediated active targeting). This work contains synthesis of the silica nanoparticles (180 nm) and its optimization, subsequent loading of the model substance, preparation of the protocells and evaluation of the loading capacity and release kinetics.
|
14
|
Bc.
Anna
Hubatová-Vacková
|
M2
|
prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D.
|
Preparation of multi-compartment microparticles for controlled drug release
|
detail
Preparation of multi-compartment microparticles for controlled drug release
Hydrogel microparticles are hydrophilic microparticles with the ability to incorporate various functional components such as liposomes, nanoparticles or enzymes. Microfluidics allows us to prepare monodisperse microparticles in sizes comparable to those of blood cells, i.e. 5 to 10 µm, which makes them suitable for targeted drug delivery. These microparticles can be used as miniature chemical or biochemical reactors in order to store, deliver, chemically process and locally release pharmaceutically active substances that are highly reactive or unstable, and therefore cannot be delivered in standard dosage forms. Targeted drug delivery improves efficiency and decreases side-effects of a drug by avoiding interactions with healthy tissue. The goal of this project is to synthesize hydrogel microparticles which are able to deliver and in response to an external radiofrequency signal release active matter, e.g. allicin, a highly potent natural antibiotic compound found in garlic. In the current stage, alginate microparticles containing iron oxide nanoparticles and liposomes with encapsulated carboxyfluorescein dye were successfully prepared in a microfluidic chip and analysed by confocal microscopy.
|
15
|
Kristýna
Idžakovičová
|
B3
|
RNDr. Ivan Řehoř, Ph.D.
|
Light-shaped chitosan hydrogels
|
detail
Light-shaped chitosan hydrogels
Hydrogels are cross-linked materials capable of absorbing large amounts of water without dissolving. They are used in broad spectrum of bioapplications such as drug delivery and tissue engineering. For these uses specific shapes of particles are required. Thus, the focus of the scientists has shifted to lithographic synthesis of such hydrogels. Most of lithographic methods use light to determine the shape of synthesized objects, therefore, synthetic photocrosslinkable polymers are used as substrates. However, biopolymers offer much better biocompability over synthetic polymers, which is crucial in bioapplications. Biopolymers can be crosslinked using various methods, but light is not one of them, which prevents their lithographic processing. In this work, we utilized synthetic polymer as sacrificial template to generate biopolymer particles of desired shape. We successfully prepared mixture of biopolymer (chitosan) and template polymer (methacrylated dextran). Synthetic polymer was crosslinked via stop-flow lithography to gain desired shape and then we used genipin to crosslink entrapped biopolymer. Synthetic polymer was then hydrolysed under basic conditions yielding solely biopolymer particles.
|
16
|
Lukáš
Joukl
|
B3
|
Ing. Petr Mazúr, Ph.D.
|
Durability of homogenous and heterogenous ion-exchange membranes for vanadium redox flow batteries
|
detail
Durability of homogenous and heterogenous ion-exchange membranes for vanadium redox flow batteries
Redox flow batteries are promising technology for electricity storage in large scale applications. However, the current high cost of redox flow batteries limits a wide spread of this technology. Membrane is a critical component of the battery as it determines its performance as well as the economic viability. It acts as a separator preventing mixing of the positive and negative electrolytes, while allowing the transport of ions to complete the electric circuit. An ideal membrane should be ironically conductivity, impermeability for electroactive species and chemically stable. The last aspect is studied within this contribution for various selected homogeneous and heterogeneous ion-exchange membranes. The ion-exchange capacities are measured for pristine membranes and after their exposure to oxidative environment of charged vanadium positive electrolyte. The causes of the degradation of membrane properties are investigated.
|
17
|
Bc.
Martin
Kalný
|
M2
|
Ing. Zdeněk Grof, Ph.D.
|
Microstructure based simulation of the disintegration and dissolution of pharmaceutical tablets
|
detail
Microstructure based simulation of the disintegration and dissolution of pharmaceutical tablets
The design of pharmaceutical tablets relies on determination of the optimal formulation parameters that define the tablet shape, structure and composition. Since these parameters also affect the release rate of an active ingredient from it, their optimal values have to be found, so the dissolution curve follows a prescribed profile. However, in order to find their appropriate values, numerous experiments are required. This could be avoided by modelling the tablets disintegration and dissolution behaviour and determining the effects of the formulation parameters. Ultimately, a reliable simulation can be used to predict the dissolution curve and therefore to reduce the number of experiments required.
In the present work, the disintegration and dissolution of a directly compressed tablet containing ibuprofen as an active ingredient and croscarmellose as a disintegrant was simulated. Firstly, the discrete element method (DEM) is used to simulate tablet fragmentation triggered by the swelling of the disintegrant. The effect of disintegrant amount and its spatial distribution inside the tablet on the resulting fragment size distribution was evaluated. The dissolution of the fragments was then separately simulated, and the computational simulation results were compared with experiments.
|
18
|
Bc.
Emel Ilgin
Karakoc
|
M2
|
Ing. František Muzika, Ph.D.
|
The effect of pH of supply solutions on pH dynamic behaviour of Urea-Urease system in CSTR
|
detail
The effect of pH of supply solutions on pH dynamic behaviour of Urea-Urease system in CSTR
Urea-Urease system is promising system for the bio regeneration of concrete material. The cracks in concrete can be filled with solution of powdered chalk (CaCO3) dissolved in lactic acid creating a Ca2+ solution and then other solution of urea and urease should be added. The urease solution hydrolyse urea producing ammonia and bicarbonate ions that can precipitate and produce calcium carbonate [1]. Urea-urease system has bell shaped activity curve from pH 3 to 11 showing maximum at pH 7. If the higher pH is caused by ammonia, it creates negative feedback [2], which may lead into pH dynamic regimes. That can be used in breathing microgel reactors [3]. In this study we used CSTR (2.86ml) with three inflows, specifically: urea (0.0015M, F0~0.08ml/min), urease (5U/ml, F0~0.33ml/min) and sulphuric acid solutions (pH=<2.624; 4.81>, F0~0.08ml/min) under 25°C. Different concentrations of acid were used to find dynamic behaviour. pH was measured using pH probe theta 113vfr and pH meter HI 5222-02. [1] Phua, Y.J. and A. Røyne, Construction and Building Materials, 2018, 167, 657-668. [2] Hoare, J. P. and Laidler K. J., J. Am. Chem. Soc., 1950, 72 (6), 2487–2489 . [3] Che, H., S. Cao, and J.C.M. van Hest,. J. Am. Chem. Soc., 2018, 140(16),5356-5359.
|
19
|
Jan
Kejzlar
|
B3
|
doc. Ing. Miroslav Šoóš, Ph.D.
|
Polymorphism of active pharmaceutical ingredients
|
detail
Polymorphism of active pharmaceutical ingredients
Liquid assisted grinding is becoming very popular nowadays, due to many advantages such as little amount of solvent and we can obtain new forms, not accessible with other solvent related methods. Purpose of this work is to obtain different polymorphs of API (active pharmaceutical ingredient) and observe factors that may have influence of polymorph forming, such as frequency and time of milling and amount of used solvent.
|
20
|
Bc.
Jakub
Klimošek
|
M1
|
prof. Dr. Ing. Juraj Kosek
|
Experimental diffusion study in polyolefins and comparison to free volume theory
|
detail
Experimental diffusion study in polyolefins and comparison to free volume theory
The information about monomer(s) and/or penetrant(s) transfer in polyolefins is essential for the optimization of polymerization and down-stream processes on the industrial scale. Diffusion measurements provide us with degassing characteristic of produced raw polymer or with the information about monomer transfer to catalyst sites in growing particles. The aim of this study is the systematic measurement of diffusion in polyethylene in dependence on sample crystallinity, temperature and penetrant type. For this purpose we improved the pressure decay apparatus capable to obtain diffusivity of gaseous penetrants in polyolefins. In this apparatus, pressure evolves due to the dynamics of sorption/desorption of penetrant(s) in the sample. During last year, the automated pressure decay apparatus was developed in line with industry 4.0 efforts. Thanks to the automated measuring process we were able to extend our database of diffusion data, which nowadays includes large range of polyolefin samples, penetrants and pressures. The theoretical part discusses the usage of a free volume theory to diffusion processes. This theory provides a useful comparison to the experimental diffusion data and allows to predict the diffusion of different penetrants in polyolefin samples.
|
21
|
Bc.
Lenka
Kolářová
|
M1
|
prof. Dr. Ing. Juraj Kosek
|
Plastic waste treatment by the means of electrification
|
detail
Plastic waste treatment by the means of electrification
Plastic products are vastly present for example in packaging, electronics, automotive industry and constructions. Consequent plastic waste is treated by incineration or recycling. However, both of the treatments require pre-separation of plastics, which is still a challenging problem. Current methods like manual separation, flotation or methods based on density differences aren’t sufficiently effective. The new promising method, triboelectric separation, originates in the idea that every plastic reaches different electrostatic charge and therefore plastic mixtures can be separated in electric field. In this work, we determined the key parameters affecting tribocharging (charging by friction) of common plastics (PP, PS, PET, PVC), and then examined the electrostatic separation. Charging the plastics using self-designed rotational tribocharger showed that the charging dynamics fastens with increasing rotational frequency and the saturation charge is proportional to applied mechanical pressure. We also observed that corona surface treatment significantly fastened following tribocharging. We further compared rotational tribocharging with vibrational one, as rotational tribocharging is well defined; however, vibrational one simulates better the desired industrial application.
|
22
|
Vojtěch
Konderla
|
B3
|
Ing. Petr Mazúr, Ph.D.
|
Enhancement of graphite felt electrode for vanadium redox flow battery by in-cell graphene oxide electrodeposition
|
detail
Enhancement of graphite felt electrode for vanadium redox flow battery by in-cell graphene oxide electrodeposition
Energy efficiency of vanadium redox flow batteries can be significantly improved by enhancement of catalytic properties of graphite felt electrode, e.g., by its heating, etching or by deposition of electrocatalytic nanoparticles. In this study, graphene oxide (GO) is electrodeposited on the positive battery electrode in order to create more active sites in the felt where the reaction between VO2+ and VO2+ can occur. We investigated the effect of various deposition conditions on the performance of the electrode in the battery single-cell. The electrochemical impedance spectroscopy, load curve measurements and charge-discharge cycling of the battery revealed significant improvement of felt conductivity and catalytic activity due to GO deposition. Subsequently, the homogeneity of the deposited GO was observed by scanning electron microscopy and the changes in the specific surface area were evaluated from nitrogen physisorption based on Brunauer–Emmett–Teller theory.
|
23
|
Bc.
Lucie
Kopačková
|
M1
|
prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D.
|
Immunoliposomes: development and antibody coupling strategies
|
detail
Immunoliposomes: development and antibody coupling strategies
Immunoliposomes are promising in field of drug delivery systems, offering targeting and increased therapeutic index of anti-cancer drugs. They consist of two main parts: 1) antibody or antibody fragments, that provide active targeting to the tumor site; 2) liposomes, accumulating, stabilizing and protecting the drug against the degradation. Many liposomal products are on the market (e.g. liposomal doxorubicin). Nevertheless, only few immunoliposomal formulations reached clinical trials.
The Fab´ fragments of IgG M75 antibody (specific for Carbonic Anhydrase IX, overexpressed on colorectal carcinoma, e.g. HT-29 cell line) were prepared, reduced and conjugated to PEGylated liposomes via maleimide group. ELISA- like test, polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE) and size-exclusion chromatography (SEC) have been carried out to optimize the fragment generation protocol. Immunoliposomes with prepared antibody fragments were characterized by dynamic light scattering and ELISA-like test. Immunoliposomes` ability of binding the target cells will be studied in vitro using HT-29 cell line.
|
24
|
Kateryna
Korniienko
|
B3
|
Ing. Viola Tokárová, Ph.D.
|
Vliv procesních parametrů mikroenkapsulátoru na přípravu alginátových mikročástic
|
detail
Vliv procesních parametrů mikroenkapsulátoru na přípravu alginátových mikročástic
V posledních letech dochází k rozvoji v oblasti enkapsulace látek. Enkapsulace je proces, kdy jsou do polymerní matrice začleněny další látky, například vitamíny, enzymy nebo léčiva. Takto připravené částice mohou být využity pro cílené doručení léčiv nebo zefektivnění jejich vstřebávání v těle pacienta. Tato práce se zabývala výzkumem alginátových mikročástic, vyráběných na laboratorním Enkapsulátoru BÜCHI B-395 Pro. Princip spočíval v protlačování vodného roztoku alginátu sodného skrz trysku enkapsulátoru. Pomocí vibrační frekvence byl tento tok rozrušován na kapky o stejných rozměrech. Ty byly dispergovány pomocí elektrického napětí, díky čemuž byla eliminována možnost koalescence mezi jednotlivými kapkami. Částice byly následně vytvrzeny v lázni s roztokem CaCl2, kde docházelo k polymeraci díky záměně sodných iontů za dvojmocné vápenaté ionty. Na základě popsané metody přípravy mikročástic byla provedena parametrická studie, zahrnující výzkum vlivu parametrů přístroje na charakteristiky mikročástic. A to zejména vliv elektrického napětí, vibrační frekvence a vzdálenost trysky od hladiny vytvrzovacího roztoku CaCl2. Vyhodnocování charakteristik částic bylo provedeno pomocí programu Image J (Fiji), a byl vytvořen poloautomatický algoritmus pro jejich obrazovou analýzu.
|
25
|
Bc.
Jakub
Kovačovič
|
M2
|
doc. Ing. Miroslav Šoóš, Ph.D.
|
Preparation of PANI-based adsorbents for CO2 capture
|
detail
Preparation of PANI-based adsorbents for CO2 capture
Carbon dioxide emissions are believed to be a major contributor to global warming. As a result of that, large anthropogenic CO2 sources such as burning fossil fuels or industrial production will be required to implement carbon capture and storage technologies to control CO2 emissions. Very important part of this technology is to efficiently capture the CO2. In this work, we report about preparation of monolithic form of porous sorbents for CO2 capture. To form porous material with suitable porosity, pore size distribution and appropriate surface groups to maximize the sorption of CO2, we used polymerization of aniline in the presence of two fillers, polystyrene nanoparticles and expanded graphite. Prepared material was consequently carbonized and KOH activated to convert polyaniline into highly porous active carbon. Presented study will be focused on the impact of polymerization conditions, ratio of filler to polyaniline and KOH activation conditions on the basic properties of porous material, i.e. porosity, specific surface area and pore size distribution. Obtained results will be latter on used to optimize the production process of PANI-based adsorbents.
|
26
|
BSc
Aliye Hazal
Koyuncu
|
M2
|
Ing. Viola Tokárová, Ph.D.
|
Synthesis and Characterization of Nanopartices by Using Microfluidic Device
|
detail
Synthesis and Characterization of Nanopartices by Using Microfluidic Device
In recent years, nanoparticles have essential role in various areas such as biomedical, environmental or pharmaceutical applications due to their chemical and physical properties. In all these applications, ensuring control over the particle size and shape has high importance due to their size and shape dependent attributes. The most traditional nanoparticle synthesis method is the batch process due to its fast and easy reaction setup. However, abundant types of nanoparticles are very sensitive to the reaction parameters which directly affect the final particle size and shape. Thus, the process is hardly reproducible.
In this work, we present silver nanoparticle synthesis using a droplet generation in microfluidic device. Microfluidic setup offers higher control over the reaction process by easy control and flexible settings of the system parameters (e.g. mixing and flow rates of the reagents) than batch process. The size and morphology of the final nanoparticles are analyzed and compared to batch process.
|
27
|
Martin
Krov
|
B3
|
Ing. Aleš Zadražil, Ph.D.
|
Dripping characterization from single needle
|
detail
Dripping characterization from single needle
Dripping and jetting provides a simple way of creating spherical drops that could be used for fabrication of liquid marbles, however a uniform diameter the drops is required. The goal of this study was to investigate the effect of process parameters (temperature, the speed of the linear pump, diameter and length of the needle) on droplet size. The most desired size were 1.5 mm monodisperse ones. Needles of different length and diameter connected to a linear pump were used for creating a droplet. Two hollow aluminum blocks were used as liquid reservoirs. The first one was equipped with a standard plastic syringe, while in the second one the liquid was squeezed out directly from the block by using a piston. Images of the drops were captured with a high-speed camera and consequently, software FIJI was used for image analysis to determine the size of the droplets. It was found that jetting regime is either unstable or far too sensitive to slight fluctuations in the parameters of the liquid, which results in large variation in droplet sizes. Drops produced by dripping regime were larger than intended (1.8 mm). However, dripping showed a remarkable consistency of drop size, making it a useful method for creating liquid marbles with precise control of diameter.
|
28
|
Bc.
Martina
Kukrálová
|
M2
|
prof. Dr. Ing. Juraj Kosek
|
Experimentální studie PE pomocí DSC
|
detail
Experimentální studie PE pomocí DSC
Polyethylen (PE) patří mezi plasty se širokou škálou použití. Jeho vlastnosti se pro průmyslové využití neustále vylepšují. Mechanické vlastnosti a chemickou odolnost polymeru ovlivňuje podíl krystalické fáze. Právě podíl krystalické fáze, tzv. krystalinita, a dynamický vývoj krystalinity během soprce byly pomocí diferenční skenovací kalorimetrie (DSC) studovány.
Jedná se o experimentální metodu, při níž se zkoumají tepelné vlastnosti materiálu. Zahříváním materiálu dochází k fázovým přeměnám, které je možno mimo jiné detekovat a určovat teplotu a entalpii fázových přechodů.
V této práci byla určena teplota a entalpie tání PE a z těchto hodnot byla následně vypočítána krystalinita jednotlivých vzorků. DSC se obecně považuje za jednoduchou a univerzální metodu s lehce interpretovatelnými výsledky. Tento předpoklad platí pouze u nízkomolekulárních látek a kovů. Při měření vysokomolekulárních látek jako je PE je nutné řešit řadu výzev (určení začátku fázových přechodů, šířka fázového přechodu, nehomogenita polymerních vzorků). Úpravou měřících postupů na DSC aparatuře jsme dokázali úspěšně pozorovat vliv sorpčních procesů ve vzorcích PE. Tyto výsledky rozšiřují poznatky v oblasti difúzních procesů v polymerních systémech.
|
29
|
Bc.
Jarmila
Kučerová
|
M2
|
prof. Dr. Ing. Juraj Kosek
|
Viskoelastické chování polyethylenových částic
|
detail
Viskoelastické chování polyethylenových částic
Powder particles, for example polymers or drugs, undergo various collisions during their manufacturing and transport. Their viscoelastic properties lead to energy dissipation during collisions. The amount of dissipated energy determines the behaviour of the whole particulate system and is crucial when studying phenomena like particle aggregation or fouling. In our work, we focus on collision behaviour of PE particles. As a measure of dissipated energy, we use restitution coefficient (defined as the ratio of velocity after and before impact). Based on our experimental observations, we developed DEM model that enables us to predict restitution coefficient and post-impact behaviour of particles under various conditions. During the experiments, we recorded PE particles impacting metal plate and by image analysis obtained their restitution coefficients. We used the measured data to fit dissipative force parameter in one-element model. Consequently, we applied the same force description in a model with discretized particles represented by aggregate of elements. This model enabled us to predict energy dissipation of particles of different shapes and surface roughness. Our results also provide information about force propagation during impact and the significance of particle rotation.
|
30
|
Bc.
Veronika
Lesáková
|
M2
|
prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D.
|
3D printing of orodispersible films
|
detail
3D printing of orodispersible films
The 3D printing is a popular technology that planted its roots in a various fields of study including food technology and tissue engineering. It has promise for producing orodispersible drug forms for pharmaceutical industry. One of the 3D printing techniques is Fused deposition modeling (FDM) which builds on filaments that are produced by Hot-melt extrusion, technique which is already frequently used in the pharmaceutical technology. Extrusion applies heat and pressure to melt mixture of ingredients and force it out of a head in a form of a filament. The filaments for oral films are made of various ingredients which includes polymers, active pharmaceutical ingredient, disintegrants, flavours, colours, saliva stimulating agents, plasticizers and surfactants. Because of various excipients that also can be implemented as film formers, 3D printing method seems to be the most advantageous technique of producing orodispersible films. The porous structure of printed films leads to increased dissolution rate in comparison to casted films. The aim of this work is to print a rapid release orodispersible film by choosing suitable polymers, other excipients and printing design.
|
31
|
Bc.
Ondřej
Libánský
|
M2
|
Ing. Jaromír Pocedič, Ph.D.
|
Studium dějů probíhajících v zinko-vzduchovém palivovém článku
|
detail
Studium dějů probíhajících v zinko-vzduchovém palivovém článku
Integrace obnovitelných zdrojů energie do elektrické sítě je celosvětově na vzestupu a nejinak tomu bude i v blízké budoucnosti. Chceme-li však plně přejít na tyto zdroje, nevyhneme se potřebě sezónního ukládání elektrické energie. V současnosti hojně propagované lithiové baterie nejsou ekonomicky vhodnou technologií pro dlouhodobou akumulaci elektrické energie a vodíkové hospodářství čelí technologické překážce v podobě skladování vodíku. Jedním z perspektivních kandidátů může být „zinková energetika“ na bázi chemie zinek-vzduch, jež jako elektroaktivní látky využívá kovový zinek a vzdušný kyslík. Toto řešení vyniká vysokou hustotou energie, nízkou cenou a využitím materiálů, které jsou málo toxické a dobře recyklovatelné. Před masivním rozšířením tohoto konceptu je ovšem nutné ověřit jeho technologickou způsobilost. V rámci prezentované práce jsou studovány děje probíhající při provozu zinko-vzduchového palivového článku sloužícího k uvolnění uložené energie ze zinkového paliva. K tomuto účelu byl zkonstruován laboratorní palivový článek, jehož funkčnost byla testována za různých experimentálních podmínek. Získané výsledky umožňují porozumět principu fungování palivového článku, díky čemuž může být navrženo řešení s vyšší účinností konverze chemické energie na elektrickou.
|
32
|
Bc.
Karel
Mařík
|
M2
|
prof. Ing. Michal Přibyl, Ph.D.
|
Matematický model syntézy cefalexinu
|
detail
Matematický model syntézy cefalexinu
Cefalexin, beta-laktamové antibiotikum první generace cefalosporinů, patří k světově nejvíce předepisovaným léčivům. Specifické při jeho výrobě je, že enzymová syntéza cefalexinu je provázena následnou nežádoucí hydrolýzou produktu. Ta může být potlačena in situ odebíráním produktu, čímž se významně zvyšuje výtěžek reakce. Byly popsány různé způsoby zvýšení výtěžku cefalexinu, např. jeho in situ komplexací nebo snížením obsahu vody v reakčním médiu. Další možností je uskutečnění této syntézy v integrovaném mikrofluidním zařízení, kde zároveň probíhá separace produktu extrakcí s transportem zesíleným vloženým elektrickým polem. Aplikace mikrofluidních zařízení při syntéze látek s vysokou přidanou hodnotou představují slibnou alternativu v porovnání s klasickými vsádkovými reaktory, a to zvl. kvůli snížení transportních odporů, zajištění reprodukovatelných reakčních podmínek a možnosti vložení vnějších silových polí. Předmětem této práce je vytvoření matematického modelu vsádkové enzymové syntézy cefalexinu a identifikace hodnot kinetických parametrů pomocí experimentálně naměřených dat. Optimalizační procedurou byly nalezeny hodnoty rychlostních konstant. Sestavený model bude použit v další práci, která bude zaměřena na syntézu cefalexinu v průtočném mikroseparátoru-mikroreaktoru.
|
33
|
Pavlína
Michaláková
|
B3
|
prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D.
|
Interaction of surface-modified nanoparticles with tumor and immune cells
|
detail
Interaction of surface-modified nanoparticles with tumor and immune cells
Cancer is one of the world`s biggest health problems and one of the leading causes of death. The methods commonly used for the cancer treatment have many side effects and are non-effective for many patients. These problems could be solved by using chemical robots –nanoparticle based carrier systems able to specifically deliver the encapsulated drug to the tumor, which would minimize the side effects and maximize the treatment efficiency. However, most of the intravenously administered nanoparticles are recognized by the immune system and are removed from the bloodstream by macrophage phagocytosis. The presented work is based on the results of in vivo study (Lizoňová et al., 2018) and explores the interaction of antibody-modified “stealth” nanoparticles with the target tumor cells (HT-29 cell line) and with macrophages (J774.A1 cell line). The main aim of the work is to optimize the nanoparticle dosage leading to preferential adhesion to the tumor cells, while avoiding the macrophages. Prepared nanoparticles were characterized by Dynamic Light Scattering (160 nm), ELISA-like test and the experiments with the cell lines were evaluated via fluorescent microscopy.
|
34
|
Bc.
Michaela
Mikešová
|
M1
|
Ing. Petr Mazúr, Ph.D.
|
Stanovení koncentrace a oxidačního stavu vanadových iontů v elektrolytu používaném ve VRPB
|
detail
Stanovení koncentrace a oxidačního stavu vanadových iontů v elektrolytu používaném ve VRPB
Alternativní zdroje energie v podobě větrných elektráren a solárních panelů si v dnešní době upevňují svou pozici mezi klasickými zdroji energie, kterými jsou fosilní či jaderná paliva. Problémem alternativních zdrojů je však jejich oscilující výkon, který lze stabilizovat instalací stacionárních úložišť elektrické energie. Tím může být například vanadová redoxní průtočná baterie (VRPB), jejíž nespornou výhodou je obrovská variabilita, zejména nezávislá škálovatelnost výkonu a kapacity. Jednou z důležitých součástí této baterie je elektrolyt, který je tvořen vanadovými ionty rozpuštěnými v roztoku kyseliny sírové. Složení elektrolytu ovlivňuje důležité vlastnosti baterie jako je kapacita či energetické ztráty systému, tudíž přesná znalost koncentrace vanadových a síranových iontů v elektrolytu je nedílnou součástí vývoje technologie vanadových redoxních průtočných baterií.
Tato práce se věnuje možnosti využití manganometrické titrace pro stanovení koncentrace a oxidačního stavu vanadových iontů v elektrolytu vanadové redoxní průtočné baterie a určení vlivů zkreslujících získané výsledky. Důvodem volby této kvantitativní analýzy je její nízká cena a snadná implementovatelnost pro vědecké i průmyslové použití.
|
35
|
Bc.
Jan
Mokrý
|
M2
|
prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D.
|
Využití exosomů jako nosičů pro cílené doručování léčiv
|
detail
Využití exosomů jako nosičů pro cílené doručování léčiv
Tato práce se zabývá využitím exosomů – váčků uvolňovaných buňkami do okolního prostředí – izolovaných z kultivačních médií komerčně pěstovaných buněk a jejich následnou využitelností jako potenciálních součástí nosičů pro cílené doručování léčiv. Po nalezení konzistentního způsobu izolace exosomů se studuje schopnost enkapsulace barviva do těchto částic. Sledována je především účinnost enkapsulace, její časová stálost a schopnost uvolnění enkapsulované látky. Dalším z cílů je také připravit kompozitní částice či agregáty exosomů s laboratorně připravenými liposomy.
|
36
|
Jakub
Nademlejnský
|
B3
|
RNDr. Ivan Řehoř, Ph.D.
|
Blood cell-like microparticles produced with continous lithography
|
detail
Blood cell-like microparticles produced with continous lithography
In this work, we try to synthesize hydrogel particles that can mimic the red blood cells and flow through the bloodstream and not being excreted by kidney or liver. To achieve that, we must mimic the shape, surface and mechanical properties of the blood cells. We have synthesized the blood-cell shaped particles from polymer PEGDA using stop flow lithography, demonstrating we are able to do such small and diversified particles. We plan to use the particles as in-vivo microsensors of blood composition by loading them with fluorescent sensors of biologically relevant parameters (pH, glucose, lactate...)
|
37
|
Bc.
Ondřej
Navrátil
|
M1
|
Ing. Aleš Zadražil, Ph.D.
|
Využití hydrogelových mikrokapslí jako variabilního nosiče léčiva
|
detail
Využití hydrogelových mikrokapslí jako variabilního nosiče léčiva
Lékové formy s prodlouženou dobou uvolňování účinné látky jsou jednou z lékových forem s cíleně modifikovanou disoluční kinetikou. Jejich snahou je co nejefektivnější využití léčiva, doprovázeno nižší zátěží pro uživatele. Tato práce se zabývá přípravou hydrogelových mikročástic jako možnou alternativou ke klasickým lékovým formám s prodlouženou dobou uvolňování. Mezi částice se strukturou jádro-slupka lze zařadit alginátové kapsle, jež jsou schopny nést v jádře jak hydrofilní nebo lipofilní účinnou látku tak i jejich suspenze. Vlastnosti připravovaných kapslí závisí na volbě systému roztoků. Alginát sodný vždy figuruje jako gelující polymer (gelující v roztoku CaCl2 procesem externí cross-polymerace) tvořící hlavní strukturu kapsle, kdy roztok v jádře je pak olejového, nebo vodného charakteru. Kapsle byly připravovány enkapsulátorem BÜCHI B-395 PRO, kdy vznikaly frekvenčním rozrušováním laminárního toku tekutiny ze soustředné soustavy trysek. U připravených kapslí byla provedena rozměrová analýza. Vybrané typy byly vybaveny modelovou účinnou látkou a byla testována funkčnost tohoto navrhovaného systému. Rovněž byla prozkoumána povrchová modifikace kapslí chitosanem.
|
38
|
Bc. et Bc.
Jan
Němec
|
M2
|
doc. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
Analýza tlakových ztrát v automobilových filtrech pevných částic
|
detail
Analýza tlakových ztrát v automobilových filtrech pevných částic
Výfukové plyny obsahují mikroskopické částice sazí, na jejichž povrchu mohou být adsorbovány další škodlivé látky. Množství pevných částic ve výfukových plynech je proto regulováno emisními normami. Filtry pevných částic jsou dnes nepostradatelnou součástí všech automobilů s dieselovými motory a nově jsou řazeny také za benzinové motory. Toto zařízení však představuje překážku ve výfukovém potrubí, která způsobuje tlakovou ztrátu a snižuje účinnost motoru. V případě moderních katalytických filtrů pevných částic, které mají uvnitř porézní struktury nanesen katalyzátor, je nutné nalézt kompromis mezi nízkou tlakovou ztrátou, vysokou filtrační účinností a katalytickou aktivitou. Celková tlaková ztráta se skládá z několika příspěvků: Jedná se především o kontrakci/expanzi plynu na začátku/konci filtru, jeho proudění kanálkem a průchod skrz porézní stěnu. V této práci je diskutován vliv umístění katalzyátorů na stěnu filtru. V nově vyvinutém reaktoru byla naměřena tlaková ztráta pro několik filtrů s různě nanesenou katalytickou vrstvou. Velikost tlakové ztráty byla také určena pomocí matematického modelu, jehož výsledky byly porovnány s naměřenými hodnotami.
|
39
|
Bc.
Vladimír
Němec
|
M1
|
prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D.
|
Vliv procesních a formulačních parametrů na mechanické vlastnosti granulí připravených vysokosmykou granulací
|
detail
Vliv procesních a formulačních parametrů na mechanické vlastnosti granulí připravených vysokosmykou granulací
Vysoko-smyká granulace představuje významnou jednotkovou operaci ve farmaceutickém průmyslu. Účinné látky (API) jsou velmi často hydrofobního charakteru, zatímco ostatní excipienty jsou spíše hydrofilní, navržení optimálního granulačního procesu spolu s vytvořením ideální formulace je kritickým faktorem pro úspěšnou vysoko smykou granulaci. Tato práce se zabývá optimalizací granulačního procesu pro ternární směs ibuprofen (aktivní látka) - laktóza (plnivo) - předželovaný škrob (pojivo) byla použita jako modelová formulace. Byly sledovány základní vlastnosti granulí jako sypná hustota a distribuci velikosti granulí s fokusem na množství přegranulovaného produktu v závislosti na množství pojiva ve vsádce (vyjádřeno pomocí poměru přidané vody k pevné látce L/S). Vliv granulačních parametrů (L/S; množství pojiva) byl dále vyhodnocován pomocí měření mechanických vlastností a disolučního chování, tedy vlastností, které hrají významnou roli pro další zpracování a uvolňování účinné látky z konečného produktu – tablet.
|
40
|
Bc.
Tomáš
Pachl
|
M1
|
doc. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
Porovnání kinetiky dvojitého zapálení CO v přítomnosti C3H6 na katalyzátorech Pd/γ-Al2O3 a Pt/γ-Al2O3
|
detail
Porovnání kinetiky dvojitého zapálení CO v přítomnosti C3H6 na katalyzátorech Pd/γ-Al2O3 a Pt/γ-Al2O3
New strict emission standards for internal combustion engine vehicles require deeper understanding of catalytic converters. This study focuses on co-oxidation of propene and carbon monoxide over Pd/γ-Al2O3 and Pt/γ-Al2O3 monolith-supported catalysts. Partial oxidation of light hydrocarbons to intermediates and their accumulation on active sites reduce efficiency of the catalyst. This can lead to temporary decreasing conversion of CO with increasing temperature, which is known as dual light-off. This effect was studied under lean and stoichiometric conditions typical of diesel oxidation and three-way catalysts. The biggest impact was observed on Pt based catalyst with presence of NO under stoichiometric conditions. On the other hand, under lean conditions oxidation of intermediates is sufficient and their effect is negligible. A global mathematical model was modified to take into account these findings. Additional reactions describe: a) partial oxidation of propene to intermediates that block active sites and slow down other reactions, b) oxidation of the intermediates and c) partial oxidation of propene to CO. The newly created CO plays only a minor role in dual light-off behaviour. The results from the modified model are consistent with the experimental data.
|
41
|
Jakub
Regner
|
B3
|
Ing. Petr Mazúr, Ph.D.
|
Effect of chemical structure of selected organic redox compounds on their electrochemical properties using rotation disk electrode
|
detail
Effect of chemical structure of selected organic redox compounds on their electrochemical properties using rotation disk electrode
The intermittency of photovoltaics and wind electricity source is the main technical obstacle for the distribution grid. Redox flow battery (RFB) is a technology for the compensation of fluctuations between the generation and consumption of the electricity. In this system the energy is stored in liquid electrolytes which are circulated through the battery stack. Vanadium RFB is currently the most technologically mature system, but high cost and low abundance of vanadium motivate for research of alternative redox compounds. Organic redox compounds can provide more-electron redox reaction and appropriate properties as an active material. In this work we study the electrochemical reversibility and transport properties of selected quinone derivatives on glassy carbon rotating disk electrode. The diffusion coefficient and reaction rate constant was evaluated from polarization curves under different electrode rotation rates using Koutecky-Levich equation. The effect of number of substituents and its position on quinone molecule in acidic electrolyte is systematically investigated.
|
42
|
Bc.
Přemysl
Richtr
|
M1
|
Ing. Jaromír Pocedič, Ph.D.
|
Vliv konstrukce zinko-vzduchové průtočné baterie na její účinnost a životnost
|
detail
Vliv konstrukce zinko-vzduchové průtočné baterie na její účinnost a životnost
S ohledem na omezené množství fosilních paliv je stále více elektrické energie produkováno z obnovitelných zdrojů, které mají ovšem kolísavou produkci energie, a tudíž je nutné stabilizovat jejich výkon. V dnešní době jsou k tomuto účelu nejvíce v používány Li-iontové baterie, vanadové redoxní průtočné baterie či vodíková energetika, nicméně tyto technologie limituje cena a zásoba nerostných zdrojů či nízká energetická účinnost. Proto se hledají cenově efektivní systémy pro akumulaci a jako slibné řešení se ukazují zinko-vzduchové průtočné baterie, které mají vysokou hustotu energie, jsou ekologické a na zemi jsou velké zásoby zinku. Přes perspektivnost systému je však tato technologie velmi málo prozkoumaná a existuje velmi omezené množství představených technických řešení.
Cílem této práce bylo zjistit vliv designu baterie na její fungovaní a účinnost. V rámci studie byla připravena série konstrukčních řešení, které byly charakterizovány galvanostatickým nabíjením a vybíjením. Na základě výsledků byly navrženy změny, které přispěly k lepšímu fungovaní zinko-vzduchové průtočné baterie. Zásadní vliv na funkčnost baterie mělo uspořádání vzduchové elektrody sloužící k redukci a zpětné regeneraci vzdušného kyslíku.
|
43
|
Bc.
Jana
Sklenářová
|
M2
|
prof. Dr. Ing. Juraj Kosek
|
Nanášení antistatických nanovrstev metodou elektrosprejování
|
detail
Nanášení antistatických nanovrstev metodou elektrosprejování
As demands on energy increase, it is necessary to improve renewable technologies to obtain higher amount of safe and clean energy. One of the resources, solar energy, can potentially satisfy such demands. According to available data, if we covered only 4 % of deserts with solar panels, they could provide enough electricity for the entire mankind. However, the accumulation of sand particles hinders the efficiency of the solar panels by around 40 %. The panels cannot be efficiently cleaned by water, because water is more precious than electricity in desert areas and mechanical cleaning scratches the panels, which leads to permanent efficiency losses. We aim to find a solution to remove the dust from solar panels utilizing the combination of antistatic coating and electric field. Therefore, we examined the electrostatic charging of sand – glass systems to find the polarity of charge generated on sand particles due to the friction between the particles and solar panel surface made of glass. Afterwards, we applied the method of electrospraying in order to form antistatic nanolayers on glass surface that would be of the same polarity as the sand particles. This layer combined with voltage pulses may ensure repulsion of accumulated dust particles from the panel’s surfaces.
|
44
|
Bc.
Kateřina
Sladká
|
M2
|
Dr. Ing. Pavlína Basařová
|
Experimental study of bubble adhesion on solid surface in aqueous solutions of simple alcohols
|
detail
Experimental study of bubble adhesion on solid surface in aqueous solutions of simple alcohols
This work deals with the study of bubble adhesion on a solid surface in the differently concentrated aqueous solutions of n-propanol. Alcohols influence adhesion and decrease the surface tension of liquid. Bubble adhesion can be used to determine the type of solids which are divided into two groups according to their character – hydrophobic and hydrophilic. Adhesion can work only on a hydrophobic surface and it determines the efficiency of a separation and flotation process. The image sequences are captured by a high-speed camera. A process and used substances are characterized by the velocity of a rising bubble, the angle of wetting and the size of a three-phase contact line. All the parameters describing this process are evaluated in NIS-Elements program. The three measured solutions contained 30, 10 and 0,5 molar percent of n-propanol. It was found that bubble adhesion had a strong dependency on the alcohol concentration of a solution. The size of a three-phase contact line decreased with the increasing contain of an alcohol in solution in proportion to a bubble size.
|
45
|
Bc.
Bager Baris
Solgun
|
M2
|
Ing. František Muzika, Ph.D.
|
Influence of temperature and initial concentration of NaOH on pH dynamic behaviour of GOx-Ferricyanide-Glucose system in CSTR
|
detail
Influence of temperature and initial concentration of NaOH on pH dynamic behaviour of GOx-Ferricyanide-Glucose system in CSTR
Glucose oxidase (EC 1.1.3.4, from Aspergillus Niger) catalyzes the oxidation of β-D-glucose δ-lactone in the presence of a variety of oxidizing substrates, including molecular oxygen (O2) and many one and two electron acceptors [1]. K3 [Fe(CN)6] is used as electron acceptor in this work. Glucose oxidase (GOx) is widely used for the determination of dissolved glucose in body fluids (diagnostics) or in nanotube biofuel cells [2].
In the experiment there were 4 stock solutions, namely NaOH, K3[Fe(CN)6] (936mM), GOx (58.972U/ml) and glucose (48mM). The initial concentration of NaOH is adjusted in each experiment to see the effect on the reaction. The pH is measured using pH meter HI 5222-2. The temperature of stock solutions is maintained using dry thermostat WiseTherm HB-R and to the heater/strirer Wisd MSH-20D beneath the CSTR.
The experiments with pH oscillatory behaviour is shown in the graph. The largest pH oscillation measured in my experiment with more than 2 pH units is show as blue curve.
[1] Vladimir K. Vanag, David G. Míguez, and Irving R. Epstein, The Journal of Chemical Physics 125, 194515 (2006)
[2] Ágnes Ch., Reuillard B., Le Goff A., Holzinger M. and Cosnier S., Electrochemistry Communications 34, 105-108, (2013).
|
46
|
Bc.
Erik
Sonntag
|
M1
|
prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D.
|
Design of Dissolution Method for Poorly Soluble Drug Formulation
|
detail
Design of Dissolution Method for Poorly Soluble Drug Formulation
One of the ways how to administer a poorly water soluble drug into human body is a long-acting intramuscular suspension. Such formulation offers many advantages when compared with conventional formulations of the same compounds. These advantages include: predictable drug-release profile over a defined time period, decreased side effects, improved systemic availability by avoidance of first-pass effect, etc. The goal of this work is to design an in vitro dissolution method for a particular depot suspension of an inactive medication. After the administration the suspension remains inside the muscle in a form of depot. Solid particles slowly dissolve into tissue fluid and the prodrug is enzymatically metabolized to the active drug. Particle size and surface area are limiting step for dissolution kinetic of this formulation. By mimicking of in vivo conditions in in vitro environment we are enabled to investigate dissolution profile of a depot formulation before in vivo studies. This method would be beneficial in a generic drug development or the enhancement of the formulation in a personalized medicine. For this purpose the development of HPLC method, parametric study of the suspension nano-milling and the sample preparation methodology were carried out.
|
47
|
Bc.
Jakub
Strnad
|
M1
|
doc. Ing. Zdeněk Slouka, Ph.D.
|
Chování homogenních iontově-výměnných membrán v elektrickém poli
|
detail
Chování homogenních iontově-výměnných membrán v elektrickém poli
Homogenní iontově-výměnné membrány se používají v elektrodialyzérech jako permselektivní médium zajišťující požadovanou separaci iontů v elektrickém poli. Při porovnání s heterogenními membránami, které obsahují značné množství iontově nevodivého materiálu, jsou homogenní membrány tvořeny pouze iontově selektivním materiálem a tedy obecně vykazují lepší separační vlastnosti ovšem často na úkor mechanické a chemické stability. Jedním z cílů našeho projektu je pochopit rozdíl v chování homogenní a heterogenní iontově-výměnné membrány v elektrickém poli. Tato práce se zaměřuje na pozorování dějů, které nastávají na diluátové straně membrány při měření voltampérové charakteristiky. Hlavní pozornost je věnována tzv. nadlimitní oblasti v níž dochází k tvorbě elektrokineticky řízených vírů popřípadě ke vzniku jiných jevů, např. štěpení vody. Provádění odsolování v elektrodialyzérech v nadlimitní oblasti je jednou z možností, jak intensifikovat daný proces. K vlastním experimentům byly využity homogenní aniontově i kationtově-výměnné membrány, jež byly integrovány do speciálně vyvinutého čipu umožňující elektrochemickou charakterizaci i pozorování procesů na membráně. Získané výsledky budou detailně popsány a diskutovány s ohledem na provozování elektrodialyzérů v nadlimitním režimu.
|
48
|
Bc.
Jakub
Svoboda
|
M2
|
Ing. Ondřej Kašpar, Ph.D.
|
Příprava hierarchických mikro-strukturovaných povrchů s využitím polystyrenových částic
|
detail
Příprava hierarchických mikro-strukturovaných povrchů s využitím polystyrenových částic
This work deals with the preparation of artificial surfaces with hierarchical topologyinspired by the natural templates. Many natural materialswith two-scale roughness showunique properties such as superhydrophobicity (rose petals), self-cleaning effect (lotus leaf), antibacterial properties (cicada wing) or cytocompatibility (moth eye). The aim of this work is to use various methods of soft-lithography to produce hierarchical structures with the possibility to control both levels of surface roughness and thus the final surface properties. First, the microscale roughness can be altered by the size of primary polystyrene (PS) beads (Fig. 1a) and secondary, the nano-roughness can becontrolled via process parameters of oxygen plasma etching (Fig1b) or alternatively, by deposition of the additional layer composed from nanoparticles on top of microspheres.A close-packed layer of PSwith various diameterwas prepared by spin coatingof glass/PDMSsurfacepre-activated by oxygen plasma. Influence of inlet parameters (presence of solvent, acceleration or speed of drying)on quality of surface coverage by PS beads will be presented. Additionally, wetting parameters of structured surfaces and resistance to bacterial colonization compared to a flat surface will be investigated.
|
49
|
Barbora
Tučková
|
B3
|
prof. Dr. Ing. Juraj Kosek
|
Co-swelling of PE in gas and liquid and its impact on morphology
|
detail
Co-swelling of PE in gas and liquid and its impact on morphology
Polyolefins, namely polyethylene (PE) and polypropylene (PP), are the largest class of commodity thermoplastics. Their easy processability and low price make them the most widely produced and used synthetic polymers. Polyolefins are semi-crystalline materials, i.e., they consist of amorphous and crystalline phase. Only amorphous phase changes its volume during the swelling, whereas the crystalline part remains the same. In this work, we investigate the swelling of PE in a mixture of liquid and gaseous hydrocarbons (e.g., liquid n-hexane and gaseous ethylene), particularly we measure the effect of gas (ethylene) pressure on the swelling. These thermodynamic data are not only scientifically interesting, but are applicable as input data for the process optimization. The second part of this work focuses on morphology changes of PE before and after swelling by liquid penetrant. For this purpose, we use Atomic force microscope (AFM) of samples prepared for scanning by cryo-ultramicrotomy. Extensive swelling causes irreversible changes in semi-crystalline morphology due to deformations of both crystalline and amorphous domains. Our swelling and morphology measurements are compared to available theories.
|
50
|
Adam
Tylich
|
B3
|
doc. Dr. Ing. Tomáš Moucha
|
Experimentální vývoj vodíkové sondy
|
detail
Experimentální vývoj vodíkové sondy
V primárním okruhu jaderných elektráren se využívá demineralizovaná voda díky svým vhodným fyzikálně-chemickým vlastnostem, snadné dostupnosti a nízké ceně. Nevýhodou je její radiolytický rozklad a následná koroze zařízení. Kvůli zlepšení vlastností se do vody přidávají aditiva. Jedním z nejvýznamnějších je amoniak, jehož radiolytickým rozpadem přímo v primárním okruhu vzniká vodík. Ten zajišťuje v chladivu redukční podmínky a snižuje obsah kyslíku. Z bezpečnostních a ekonomických důvodů je vhodné sledovat koncentraci vodíku, která se pohybuje v jednotkách ppb. Použití většiny na trhu dostupných snímačů není vhodné vzhledem k jejich neselektivitě.
Nabízí se myšlenka využívat k měření koncentrací vodíku polarografické sondy, které jsou často využívány k měření koncentrací kyslíku. Výsledkem vývoje H-metru na bázi polarografických sond by v budoucnu mohl být nový žádaný produkt, protože dnes existuje pouze jediná firma nabízející obdobný přístroj.
Byl sestrojen první prototyp H-metru, který je nyní ve fázi testování funkčnosti a přesnost. Na laboratorní aparatuře byly testovány nově vyvinuté vodíkové sondy. Do budoucna je plánováno zlepšení celkové mechanické odolnosti H-metru a vývoj modernější elektroniky, která by splňovala požadavky na přesnost měření, stabilitu a funkčnost.
|
51
|
Adam
Vondra
|
B3
|
doc. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
Vliv tlaku na konverzi škodlivin v automobilovém katalyzátoru
|
detail
Vliv tlaku na konverzi škodlivin v automobilovém katalyzátoru
V dnešní době je kladen stále větší důraz na ochranu životního prostředí. Neustále se zpřísňující limity na snížení emisí automobilových výfukových plynů, společně s novými testovacími postupy pro zjišťování emisí a spotřeby paliva WLTP (Worldwide Harmonized Light Vehicles Test Procedures) a RDE (Real Driving Emissions), nutí výrobce používat neustále sofistikovanější katalytické konvertory, které přeměňují stopy zdraví škodlivých látek, jako je oxid uhelnatý (CO), zbytky nespálených uhlovodíků (HC) a oxidy dusíku (NOx) na zdraví nezávadné plyny (vodu, oxid uhličitý a dusík). Jednou z uvažovaných možností, jak dosáhnout co nejvyšší konverze škodlivin, je umístění katalyzátoru do místa s vyšším tlakem výfukového plynu (před turbo). Tato práce se zabývá matematickým modelováním vlivu tlaku na konverzi škodlivin v automobilovém katalyzátoru a porovnáním výsledků simulací s experimentálními daty naměřenými v laboratoři. Při zvýšeném tlaku došlo v případě oxidace CO a uhlovodíků k drobnému snížení teploty zapálení, u adsorpce NOx pak k mírnému nárůstu adsorpční kapacity, což je v obou případech žádoucí.
|
52
|
Bc.
Adam
Waněk
|
M1
|
Ing. Aleš Zadražil, Ph.D.
|
Development and characterisation of tablets with controlled dissolution kinetics by FDM 3D printing
|
detail
Development and characterisation of tablets with controlled dissolution kinetics by FDM 3D printing
FDM (fused deposition modeling) 3D printing is an innovative, fast-growing method of rapid prototyping where a solid object is formed by the printer according to a supplied 3D drawing. Its application can be found throughout many areas of industry, science or even medicine and pharmacy. Since recently, it is considered to be a possible alternative method for drug dosage form manufacturing. Current manufacturing methods operate with very large batches and usually the API (active pharmaceutical ingredient) dosage and shape of the tablets are set for the whole process. A popular new approach to medication and care (personalized medicine), where the whole treatment is tailored to a specific patient needs, requires new methods of drug dosage form manufacturing where only small batches will be produced, dosage of the API can easily be adjusted and dissolution kinetics of the API can be controlled. Goal of this work is to produce two types of biodegradable filaments (feed for 3D printer) with each of them containing one model API. Models of tablets will be designed to yield various dissolution profiles of each API. This will be achieved by changing inner porosity and outer surface area of tablets. Dissolution kinetics will be then measured by dissolution tests.
|
53
|
Pavel
Zelenka
|
B3
|
prof. Ing. František Štěpánek, Ph.D.
|
Construction and optimization of flow cell for particle separation and analysis
|
detail
Construction and optimization of flow cell for particle separation and analysis
The behaviour of pharmaceutical tablets in aqueous media is an important part of the drug design. The dissolution of an active ingredient is greatly influenced by the process of tablet disintegration and can affect crucial parameters of the treatment. Therefore, it is necessary to understand the dynamics of both processes. In previous work, many widely used methods were examined to characterize these processes but none of them could provide results comprehensive enough. The presented work deals with the design of the new method for disintegration residua size distribution measurement and separation based on the combination of hydrodynamic fractionation and image processing in public domain program ImageJ. The method utilizes differences of the sedimentation rates between particles of different sizes. A flow cell was designed, in which the flow rate of a fluid medium is linearly dependant on the z-axis coordinate. In this environment, the point of equilibrium exists for each particle between the flow rate of the medium and the sedimentation rate of said particle. This work focuses on proving the concept viable using model spherical glass particles and comparing the particle size distribution measured by this method with particle characteristics from other conventional methods.
|
54
|
Bc.
David
Zůza
|
M1
|
Ing. Ondřej Kašpar, Ph.D.
|
Design of Taylor reactor for continuos preparation of silica microparticles
|
detail
Design of Taylor reactor for continuos preparation of silica microparticles
Taylor reactor (TR) is a batch reactor made from two concentric rotating cylinders separated by fluid (Fig. 1a). In real applications modification with steady external cylinder called Taylor-Couette reactor (TCR) is used. TCRs are in general employed for homogenous mixing of highly viscous mixtures such as substrates for enzymatic catalyzes, also for preparation of submicron particles (lower viscosity) or reactions, but their feasibility for microparticle synthesis still needs to be investigated. This work is based on findings previously reported in my bachelor thesis, where TCR for the preparation of silica particles was used (Fig. 1b). The goal of this work is an improvement of batch preparation of microparticles by means of continuous TCR and use of narrower shear rate distribution provided by TCR to decrease a polydispersity of produced particles. In pursuit of achieving this goal TCR was redesigned with the lower ratio between the height of reactor and gap between cylinders. Results of this work may contribute to continuous production particles with lower polydispersity compared to common batch-wise synthesis. Additionally, the mathematic model will be prepared to bring insight into nontrivial flow regimes typical for TCR and particle synthesis.
|
55
|
Bc.
Dominik
Čapkovič
|
M2
|
doc. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
Vliv velikosti částic γ-Al2O3 na vlastnosti katalytické vrstvy v automobilovém filtru
|
detail
Vliv velikosti částic γ-Al2O3 na vlastnosti katalytické vrstvy v automobilovém filtru
Spalovací motory produkují velké množství škodlivých plynů a pevných částic. K největšímu nárůstu automobilů došlo v sedmdesátých letech, což vedlo ke zhoršení ovzduší – začaly se vytvářet emisní normy a automobily musely být vybaveny katalytickými konvertory výfukových plynů. Řešením pro snížení množství pevných částic je použití filtrů pevných částic, jež se nově používají u benzínových motorů. Filtry pevných částic se skládají z velkého množství souběžných kanálků, které jsou vždy na jedné straně zaslepeny tak, aby plyn musel prostoupit přes porézní stěnu do sousedních kanálků. Stejně jako monolity tak i na filtry je nanesená katalytická vrstva suspenze obsahují γ-Al2O3 jako nosič. Tloušťka a umístění vrstvy má zásadní vliv na tlakovou ztrátu filtru. V této práci je použita metoda „dip-coating“ – nanášení namáčením. V suspenzi lze upravovat různé parametry (pH, velikost částic, viskozita), tak aby bylo dosaženo tenké a rovnoměrné vrstvy γ-Al2O3 na povrchu kanálků, případně uvnitř porézní stěny. Velikost částic γ-Al2O3 je jednou z klíčových vlastností suspenze – v této práci byly použity dvě suspenze s velikostí d90 = 8,7 a 20,5 µm, které vykazovaly různé fyzikální vlastnosti. Vzorky byly profukovány různými tlaky a některé z nich byly před samotným nanášením ponořeny do vody.
|
56
|
Bc.
Matěj
Černý
|
M2
|
Ing. Viola Tokárová, Ph.D.
|
Replikace nanostruktury povrchu křídla vážky do polymerní matrice
|
detail
Replikace nanostruktury povrchu křídla vážky do polymerní matrice
Dragonfly wings show spectacular antibacterial property thanks to a hierarchical topography. The surface of the wings consists of the high aspect ratio nanopillars as tall as 200 nanometers. When a bacterial cell comes into contact with the wing structure the mechanical stress between pillars and the cell wall causes its rupture and cell lysis. This theory implies the antibacterial effect is solely a result of the topography with no or negligible effect of the chemical nature of the structure. This work is focused on creating an artificial surface with the same topography as it is found in domestic dragonflies and damselflies (Fig. 1). In the first step, the topography of various wings was observed and analysed using a scanning electron microscope (SEM) and compared with the antibacterial structures described in the literature. Next, a negative stamp from the biological templates was made by a soft lithography method using polydimethylsiloxane (PDMS). The surface of the PDMS with replicated structures was again analysed using SEM microscope and will be used in further experiments for the preparation of positive replica. Finally, surface properties as wettability, contact angle and antibacterial effect along with resistance to bio-fouling will be examined.
|
57
|
Bc.
Jan
Šikola
|
M2
|
Ing. Jan Haidl, Ph.D.
|
Termografická studie fázového rozhraní v systému kapalyna-plyn
|
detail
Termografická studie fázového rozhraní v systému kapalyna-plyn
Procesy odehrávající se na fázovém rozhraní kapalina-pára, kapalin-plyn jsou zásadní pro popis celé řady operací, jež se uplatňují v mnoha oblastech chemického průmyslu. Tyto děje tvoří podstatnou část separačních procesů, z nichž se zejména destilace, sušení a odpařování podílí až deseti procenty na celosvětové energetické spotřebě. Při návrhu aparátů se vychází z empirických integrálních dat, která však svým charakterem neumožňují optimalizaci jednotlivých součástí daného procesu. Z tohoto důvodu je klíčové bližší studium dějů odehrávajících se lokálně na fázovém rozhraní a jejich správné popsání. Pro tuto studii byla jako vhodná neinvazivní metoda navržena termografie, jež by mohla poskytovat informace o teplotě fázového rozhraní kapalina-plyn (či kapalina-pára) v reálném čase. To by umožnilo další studie aktivity rozhraní z hlediska sdílení tepla a hmoty, důležitých dějů probíhajících ve zmiňovaných separačních procesech. Tato práce se zabývá návrhem a konstrukcí experimentální aparatury pro termografické měření klidné hladiny v situacích s probíhajícím mezifázovým sdílením tepla a hmoty, kde se očekává rozdílná teplota rozhraní od jádra obou fází. Aparatura je navržena k zodpovězení klíčové otázky projektu: Je možné termograficky spolehlivě určovat teplotu fázového rozhraní?
|
58
|
Václav
Šmíd
|
B3
|
Ing. Jan Haidl, Ph.D.
|
Možnosti zvýšení energetické účinnosti ejektorového čerpadla kapalina-plyn
|
detail
Možnosti zvýšení energetické účinnosti ejektorového čerpadla kapalina-plyn
Ejektor je jednoduché a poměrně bezporuchové zařízení, které je díky absenci jakýchkoliv pohyblivých částí vhodné pro čerpání znečištěných kapalin a plynů, např. suspenzí, kalů, prachů či dýmů, které by v konvenčních zařízení mohly způsobovat zanášení. Principem jeho činnosti je tvorba jemné, velmi dobře míchané, disperze plynu v hnací kapalině, což podporuje intenzivní přestup hmoty mezi plynem a kapalinou. Velmi vysoká hustota mezifázové plochy ve vznikající plynokapalinové směsi umožňuje použití ejektoru jako zařízení pro mechanické nebo chemické čistění plynů a par z průmyslových procesů. Alternativně lze ejektor použít jako velmi účinný chemický reaktor, který si sám přisává reagující plyn. Mimořádné vlastnosti ejektoru jako výměníku hmoty jsou však kompenzovány vysokými energetickými nároky a omezenou databází návrhových dat. Tato práce se zaměřuje na možnosti zvýšení energetické účinnosti ejektoru pro zpracování velkých objemů plynu prostřednictvím mechanického rozrušení paprsku hnací kapaliny. V práci jsou popsány a studovány dvě možnosti rozrušení paprsku: (i) prostřednictvím rotace části kapaliny v paprsku způsobené rotačním tělískem – swirlem; (ii) rozpad paprsku vlivem expanze bublin komprimovaného plynu v trysce.
|
59
|
Bc.
Martin
Šourek
|
M1
|
doc. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
Linking micro-scale and meso-scale models for catalytic filter
|
detail
Linking micro-scale and meso-scale models for catalytic filter
The increasingly stringent automotive emission regulations enforce the use of particulate filters to effectively control the particulate emissions from both diesel and gasoline engines. Due to the cost and size limitations of the exhaust gas after-treatment system, it is favorable to combine the particulate filter with a catalytic reactor for conversion of gaseous pollutants. The properties of the resulting catalytic filter are highly dependent on the quality of the catalytic coating. In order to accelerate the design process of catalytic filters, it is necessary to understand the relation between the device microstructure, e.g. the pore structure and coating distribution, and the full device performance (pressure drop, conversion and filtration efficiency). This study represents one part of a reliable multi-scale CFD model development for catalytic filters. A new boundary condition mapping was developed to transfer the flow data from a macro-scale model of the entire filter channel to a micro-scale simulation of the porous wall. In this way, a more realistic prediction of flow field in the wall microstructure was achieved, which provided improved estimates of the device filtration efficiency depending on the substrate and catalytic coating properties.
|
60
|
Bc.
Ondřej
Šrom
|
M2
|
doc. Ing. Miroslav Šoóš, Ph.D.
|
Deeper insight into the dynamic light scattering technique for particle size characterization
|
detail
Deeper insight into the dynamic light scattering technique for particle size characterization
The size of nanoparticles (NPs) is an essential attribute which determines their physical and chemical properties, such as solubility, melting point, surface area, surface plasmon resonance, catalyst efficiency, etc.It is therefore crucial to have knowledge about the dimensions of NPs in order to comprehend their behavior.
Thanks to its convenience, rapidness and statistical sufficiency, a very useful and commonly used technique for NP characterization is carried out through dynamic light scattering (DLS), tracing the substantial Brownian motion of such particles dispersed in a liquid medium.
Due to the scattering intensity fluctuations, speckles of light carry precious information about NPs' size. Furthermore, the technique is non-invasive to the sample and therefore one obtains (indirect) information directly about a sample with no previous modification. However, the indirect nature of DLS creates a greater scope for data misinterpretation, which occurs very often among its users.
Since the results obtained from DLS measurements are frequently mistreated, the goal of this work is to provide deeper understading and improvement of the data treatment. Besides that, other measuring modes of the DLS and their usage are presented.
|
61
|
Milan
Žalud
|
B3
|
doc. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
Nanášení katalytické vrstvy do automobilového filtru - vliv reologie suspenze γ-Al2 O3
|
detail
Nanášení katalytické vrstvy do automobilového filtru - vliv reologie suspenze γ-Al2 O3
Spalovací motory jsou v současné době jednoznačně nejpoužívanějším pohonem pro automobily. Jejich největším problémem jsou emise škodlivých plynných látek a pevných částic do ovzduší. Jednou ze součástí systému pro čištění výfukových plynů jsou filtry pevných částic, které jsou již běžnou součástí dieselových motorů (DPF) a nově i některých benzínových (GPF).
U katalytického filtru pevných částic je na povrch a do pórů stěn jeho vnitřních kanálků nanášena katalytická vrstva. V mé práci je tato vrstva nanášena v podobě suspenze obsahující γ-Al2O3 metodou washcoatingu. Při přípravě suspenze je třeba sledovat několik parametrů, jako je velikost částic Al2O3, pH či reologii. Připravená suspenze je nenewtonská tekutina, konkrétně ji lze charakterizovat modelem pseudoplastické kapaliny. Pro tyto systémy je zaveden pojem zdánlivá dynamická viskozita, která není konstantou, nýbrž je závislá na smykové rychlosti. Pomocí reologického měření jsou získány reogramy, které zobrazují závislost smykového napětí na smykové rychlosti. Při analýze výsledků nanášení suspenze na vzorky pak znalost reologie umožňuje definovat optimální vlastnosti suspenze γ-Al2O3 a následně dosáhnout požadovaného umístění a rovnoměrnosti nanesené vrstvy.
|
62
|
Bc.
Adrián
Žák
|
M1
|
doc. Ing. Petr Kočí, Ph.D.
|
Porovnanie kinetiky oxidácie CO a C3H6 na automobilových katalyzátoroch Pt/γ-Al2O3 a Pt/CeO2/γ-Al2O3
|
detail
Porovnanie kinetiky oxidácie CO a C3H6 na automobilových katalyzátoroch Pt/γ-Al2O3 a Pt/CeO2/γ-Al2O3
Táto práca študuje kinetiku nežiadúceho javu, ktorý je v praxi označovaný názvom dvojité zapálenie katalytickej oxidácie CO. Počas bežnej automobilovej prevádzky je tento jav pozorovaný pri nepravidelnom jazdnom cyklu napríklad v hustej premávke, ale hlavne počas studeného štartu z dôvodu, že teplota katalyzátoru je nižšia, než jeho optimálna prevádzková teplota. V tomto deji môže byť pozorované, že s rastúcou teplotou dochádza k dočasnému poklesu konverzie CO. Nárast koncentrácie CO je z časti spôsobený jeho tvorbou, ako vedľajšieho produktu nedokonalej oxidácie propénu a z časti tvorbou organických medziproduktov katalytickej oxidácie propénu, ako etylén, octany a mravčany, ktoré blokujú katalyticky aktívne centrá a prispievajú k inhibícii reakcie. Boli testované dve vzorky automobilových katalyzátorov Pt/γ-Al2O3 a Pt/CeO2/γ-Al2O3. Na vzorke s obsahom CeO2 je pozorovaný nižší pokles konverzie CO.
|