Doktorské studium na Ústavu chemických procesů AV ČR

Seznam projektů pro rok 2009

Obory doktorského studia (akreditované společně s VŠCHT Praha):

CHI - CHEMICKÉ INŽENÝRSTVÍ, FCH - FYZIKÁLNÍ CHEMIE, OCH - ORGANICKÁ CHEMIE

ACH - ANORGANICKÁ CHEMIE, OT - ORGANICKÁ TECHNOLOGIE, BT – BIOTECHNOLOGIE

CHTOŽP - CHEMIE A TECHNOLOGIE OCHRANY ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ

Všeobecné informace

 

str.	Školitel	Obor	Název projektu česky / anglicky
1	Bendová M.	FCH	Termodynamické vlastnosti směsí obsahujících iontové kapaliny / Thermodynamic properties of liquid mixtures containing room-temperature ionic liquids
2	Církva V.	OCH/OT	Fotochemie organických sloučenin v mikrovlnném poli / Photochemistry of organic compounds in the microwave field
3	Církva V.	OCH/OT	Mikrovlnná organická chemie nových meziproduktů u PCDD/PCDF / Microwave organic chemistry of the new PCDD/PCDF intermediates
4	Čermák J.	OCH/OT	Katalýza cyklopentadienylovými komplexy kovů ve fluorových prostředích / Catalysis by cyklopentadienyl metal complexes in fluorous media
5	Čermák J.	OCH	Syntéza [n]helicenů cykloizomerací enynů / Synthesis of [n]helicenes by cycloizomerization of enynes
6	Izák P.	FCH	Dělení kapalných směsí pervaporací pomocí membrán s iontovými rozpouštědly / Separation of liquid mixtures by pervaporation using membranes with ionic liquids
7	Jirátová K.	OT	Totální oxidace těkavých organických látek na strukturovaných heterogenních katalyzátorech / Total oxidation of volatile organic compounds on structured heterogeneous catalysts
8	Jiřičný V.	CHI	Studium hydrodynamiky toku plyn-kapalina mikrokanálem / Hydrodynamic study of gas-liquid flow through a microchannel
9	Kaštánek F.	CHT	Chemické metody dekontaminace vodných roztoků kontaminovaných polybromovanými organickými látkami / Chemical methods of purification of water solutions contaminated by polybrominated organic compounds
10	Klusoň P.	OCH/OT	Využití molekulárních vzorů při tvorbě strukturovaných nanočástic / Utilisation of molecular templates in assembly of structured nanoparticles
11	Kuncová G.	BT	Bioluminiscenční bioreportéry pro konstrukci optických senzorů znečištění / Bioluminescent bioreporters for construction of optical sensors of pollution
12	Kuncová G.	BT	Organicko/anorganické nanostrukturované biokatalyzátory / Inorganic/organic nanostructured biocatalysts
13	Kuncová G.	CHTOŽP	Optický biosenzor pro včasnou detekci znečištění životního prostředí / Optical biosensor for a timely detection of environmental pollution
14	Linek J.	FCH	Stavové chování kapalin za zvýšených teplot a tlaků / State behaviour of liquids under elevated temperatures and pressures
15	Moravec P.	CHI	Příprava nanočástic chemickou depozicí par v průtočném reaktoru / Preparation of nanoparticles by chemical vapor deposition in a flow reactor
16	Nezbeda I.	FCH	Obecné stavové rovnice tekutin z molekulárních principů a jejich aplikace na výpočet termofyzikálních vlastností směsí / General molecular-based equations of state and their applications to fluid mixtures
17	Nezbeda I.	FCH	Rozpustnost organických látek ve vodě / Solubility of organic compounds in water
18	Nezbeda I.	FCH	Termofyzikální vlastnosti tekutin za extrémních tlaků / Thermo-physical properties of fluids at extreme conditions
19	Předota M.	FCH	Počítačové simulace rozhraní pevných látek a kapalin / Computer simulations of solid-liquid interface
20	Punčochář M.	CHTOŽP	Intenzifikace procesu výroby generátorového plynu / Intensification of generator gas production process
21	Růžička M.	CHI	Hydrodynamika probublávaných kolon I, II / Hydrodynamics of bubble columns I, II
22	Růžička M.	CHI	Granulární média I, II / Granular media I, II
23	Schraml J.	OCH/ACH/FCH	LC-NMR: kombinace HPLC chromatografie s NMR spektroskopií / LC-NMR: hyphenation of HPLC chromatography and NMR spectroscopy
24	Schraml J.	FCH	NMR parametry křemíku-29 a struktura / Correlation between NMR parameters of silicon-29 and the structure
25	Schwarz J.	OT	Charakterizace uhlíkatého aerosolu v ovzduší v závislosti na jeho velikosti / Size dependent characterization of atmospheric carbonaceous aerosol
26	Schwarz J.	OT	Experimentální studium chování reálných aerosolů v plicích / Experimental study of the real aerosol behavior in the lungs
27	Schwarz J.	OT	Studium velikostní distribuce a chemického složení aerosolu v reálném čase pomocí AMS / Real time study of the aerosol size distribution and chemical composition using AMS
28	Smolík J.	FCH	Charakteristika aerosolových částic ve vnitřním prostředí / Characterization of indoor aerosol particles
29	Sovová H.	BT	Enzymové reakce v superkritickém CO2 / Enzymatic reactions in supercritical CO2
30	Sovová H.	CHI/BT	Superkritická extrakce a frakcionace biologicky aktivních látek / Supercritical fluid extraction and fractionation of mixtures of biologically active substances
31	Sýkora J.	CHTOŽP	NMR analýza aerosolových částic / NMR analysis of aerosol particles
32	Tihon J.	CHI	Diagnostika proudění v kanálech velmi malých rozměrů / Diagnostics of the flow in microchannels
33	Uchytil P.	FCH	Studium transportu kondenzujících par v pórech keramické membrány / Transport of condensable vapors in pores of inorganic membranes
34	Uchytil P.	FCH	Transport látek v polymerní membráně / Mass transport in polymeric membranes
35	Vejražka J.	CHI	Studium vlivu povrchově aktivních látek na dynamiku vícefázových systémů / Study of effect of surface-active agents on multiphase flow dynamics
36	Vít Z.	OT	HDS katalyzátory obsahující vzácné kovy a Mo na oxidických nosičích / HDS catalysts containing noble metals and Mo on oxide supports
37	Wein O.	CHI/FCH	Makroskopické mezifázové efekty v nanokapalinách / Macroscopic interphase effects in nanofluids
38	Wichterle I.	FCH	Fázové rovnováhy v soustavách s chemickou reakcí / Phase equilibrium in reacting systems
39	Wichterle I.	FCH	Experimentální studie vysokotlaké fázové rovnováhy / Experimental study of high pressure phase equilibrium
40	Ždímal V.	CHI/FCH	Experimentální studium homogenní nukleace vody / Homogeneous nucleation of water – an experimental study
41	Ždímal V.	CHI/FCH	Jak souvisí vlastnosti atmosférických aerosolů s meteorologickými veličinami a koncentracemi plynných polutantů? / What is a connection between atmospheric aerosols, meteorological parameters and gaseous pollutants?

 

PROJEKT DOKTORSKÉHO STUDIA V OBORU FYZIKÁLNÍ CHEMIE

Termodynamické vlastnosti směsí obsahujících iontové kapaliny

Školitel: Ing. Magdalena Bendová, Ph.D.

Termodynamická laboratoř E. Hály

Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i., 165 02 Praha 6 – Suchdol

 

Iontové kapaliny se v poslední době staly předmětem intenzivního výzkumu nejrůznějších vědních odvětví. Jedná se o organické soli, které mají teplotu tání nižší než 100 °C a ve většině případů tají za nižších teplot než za teploty pokojové. Kromě toho vykazují jedinečné vlastnosti, které je předurčují k využití v mnoha aplikacích; mají téměř nulovou tenzi par a lze je využít jako ekologičtější alternativu k těkavým organickým rozpouštědlům nebo jako rozpouštědla v procesech za nízkých tlaků až vakua. Iontové kapaliny jsou nehořlavé a některé dokonce téměř nepoškozuje ani ionizující záření. Díky velkému množství kombinací iontů lze syntetizovat sloučeniny selektivně rozpouštějící určité látky. Dále je lze použít jako mazadla, kapalné písty nebo jako koextrakční činidla (tzv. vyvlékávače) pro rozbití azeotropů při extraktivních destilacích. Pro návrhy a optimalizaci průmyslových procesů je proto nutná spolehlivá znalost termodynamických vlastností vícesložkových směsí těchto sloučenin.

 

Cílem této doktorské práce bude získání systematické sady termodynamických dat v binárních a posléze i vícesložkových směsích obsahujících iontové kapaliny. Bude zkoumána jejich vzájemná rozpustnost s průmyslově významnými látkami pomocí několika experimentálních metod. Rovnovážná složení kapalných fází jsou měřena objemovou metodou, rozpustnost iontové kapaliny je stanovována UV/VIS spektrofotometrickou analýzou, a kde to vlastnosti směsi dovolí, jsou takto naměřená data ještě ověřena zákalovou metodou. Tyto metody, kromě objemové, lze také použít pro studium vícesložkových, zejméná ternárních systémů.

 

Získané výsledky budou nakonec popsány několika vhodnými termodynamickými modely a to jak klasickými (NRTL, Floryho-Hugginsova rovnice, stavové rovnice atp.), tak neklasickými „scaling-law“ modely tam, kde budou získána data v kritické oblasti.

 

Doporučená literatura

Hefter, G., & Tomkins, R. (Eds.). (2003). The Experimental Determination of Solubilities. Chichester: John Wiley and Sons.

Novák, J., Matouš, J., & Pick, J. (1987). Liquid-Liquid Equilibria. Amsterdam: Elsevier.

Weir, R., & de Loos (Eds.). (2005). Measurement of the Thermodynamic Properties of Multiple Phases. Amsterdam: Elsevier.

Bendová, M., & Wagner, Z. (2006). Liquid-Liquid Equilibrium in Binary System [bmim][PF6] + 1-Butanol. J. Chem. Eng. Data, 51, 2126-2131.

Řehák, K., Voňka, P., & Dreisetlová, J. (2005). Revision of the volumetric method for measurements of liquid-liquid equilibria in binary systems. Fluid Phase Equil., 230, 109-120.

PROJEKT DOKTORSKÉHO STUDIA V OBORU

ORGANICKÁ CHEMIE / ORGANICKÁ TECHNOLOGIE

Fotochemie organických sloučenin v mikrovlnném poli

Školitel: Dr. Ing. Vladimír Církva

Laboratoř procesů ochrany prostředí

Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i., 165 02 Praha 6 – Suchdol

 

Projekt reprezentuje originální myšlenku z mezioborové oblasti uplatnění chemie za extrémních a neklasických podmínek. Idea spočívá v propojení dvou vědeckých oborů: tradiční fotochemie a nedávno vzniklé mikrovlnné chemie. Tato nová vědní disciplína byla nazvána mikrovlnná fotochemie. Zabývá se studiem vlivu ultrafialového (UV) a mikrovlnného záření na chemické a fyzikální vlastnosti molekul. UV záření je generováno zcela netypicky, přímo mikrovlnným polem pomocí tzv. bezelektrodové lampy.

 

Cílem projektu je základní výzkum vlivu mikrovlnného záření na průběh vybrané fotochemické reakce, a to jak z hlediska ovlivnění její regioselektivity či mechanismu, tak zároveň z důvodu vývoje zařízení pro tuto novou experimentální techniku. V rámci projektu budou navrženy nové bezelektrodové UV lampy (emitující v jiných vlnových délkách, než tradiční UV výbojky) a zkonstruován mikrovlnný fotoreaktor pracující jak ve vsádkovém, tak v kontinuálním režimu. Získané výsledky budou mít značný význam nejen pro rozšíření vědeckého poznání, ale rovněž naleznou uplatnění i v průmyslových fotochemických procesech či v metodách degradace nežádoucích polutantů životního prostředí.

 

Mikrovlnná laboratoř ÚCHP AV ČR patří mezi světově uznávaná pracoviště. Laboratoře jsou vybavené požadovanou mikrovlnnou technikou (originální a modifikované trouby: Milestone, Panasonic, Whirlpool) i fotochemickým zařízením (UV a bezelektrodové lampy, fotoreaktory, zařízení na měření kvantových výtěžků). Pro analytické účely jsou k dispozici vlastní přístroje: GC (HP5890), GC/MS (Focus DSQ, program Xcalibur), HPLC a UV spektrometry (Helios g, program Vision 32; USB2000). Spektra NMR (Varian 300) je možno měřit samostatně, servisem je zajišťováno měření na LC/NMR (Varian 500) spektrometru.

 

Uchazeč by měl být experimentálně zručný a prakticky obeznámený s organickou syntézou. Vítány jsou i určité teoretické znalosti z fotochemie či mikrovlnné chemie.

 

Doporučená literatura:

Klán P., Církva V.: Microwaves in Photochemistry. V knize: Microwaves in Organic Synthesis, 2nd Edition, kap. 19. (Loupy, A., Ed.), pp 860-897, John Wiley, Weinheim 2006.

Církva, V.; Vlková, L.; Relich, S.; Hájek, M.: J. Photochem. Photobiol. A: 179 (2006) 229.

PROJEKT DOKTORSKÉHO STUDIA V OBORU

ORGANICKÁ CHEMIE / ORGANICKÁ TECHNOLOGIE

Mikrovlnná organická chemie nových meziproduktů u PCDD/PCDF

Školitel: Dr. Ing. Vladimír Církva

Laboratoř procesů ochrany prostředí

Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i., 165 02 Praha 6 – Suchdol

 

Projekt se zabývá studiem syntetických organických reakcí v mikrovlnném poli. Řeší problematiku podmínek vzniku nových meziproduktů u perzistentních organických polutantů typu PCDD a PCDF (polychlorované dioxiny a furany) z jejich surogátů, a to na vhodných pevných nosičích (silikagel, alumina, atd.). Jako hlavní navržené surogáty jsou uvažovány chlorované fenoly a benzeny.

 

Cílem projektu je základní výzkum vlivu mikrovlnného záření na průběh organických reakcí, při kterých vznikají nové meziprodukty PCDD/PCDF (např. polychlorované deriváty difenyletherů a jejich heteroanaloga). Zvláštní pozornost bude věnována vlivu matrice a metalické mědi s rozdílnými fyzikálně-chemickými vlastnostmi na průběh syntéz. Získané výsledky budou mít značný význam nejen pro rozšíření vědeckého poznání, ale rovněž naleznou uplatnění i v průmyslových spalovacích procesech či v metodách degradace nežádoucích polutantů životního prostředí.

 

Laboratoř procesů ochrany prostředí na ÚCHP AV ČR patří mezi světově uznávaná pracoviště. Laboratoře jsou vybavené požadovanou mikrovlnnou technikou (originální a modifikované trouby: Milestone, Panasonic, Whirlpool). Pro analytické účely jsou k dispozici vlastní přístroje: GC (HP5890), GC/MS (Focus DSQ, program Xcalibur), HPLC a UV spektrometry (Helios g, program Vision 32). Spektra NMR (Varian 300) je možno měřit samostatně, servisem je zajišťováno měření na LC/NMR (Varian 500) spektrometru.

 

Uchazeč by měl být experimentálně zručný a prakticky obeznámený s organickou syntézou. Vítány jsou i určité teoretické znalosti z mikrovlnné a environmentální chemie.

 

Doporučená literatura:

Loupy, A.: Microwaves in Organic Synthesis, 2^nd Ed., kap. 19., John Wiley, Weinheim 2006.

Schwarzenbach, R.P., Gschwend, P.M., Imboden, D.M.: Environmental Organic Chemistry, 2^nd Ed., John Wiley & Sons, New Jersey, 2003.

PROJEKT DOKTORSKÉHO STUDIA V OBORU
Organická chemie/Organická technologie

Katalýza cyklopentadienylovými komplexy kovů ve fluorových prostředích

Školitel: Doc. Ing. Jan Čermák, CSc.

Skupina Aplikované organokovové chemie

Oddělení nových procesů v chemii a biotechnologii

Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i., 16502, Praha 6 - Suchdol

Úvod

Komplexy přechodných kovů jako katalyzátory organických reakcí působící ve stejné (obvykle kapalné) fázi vykazují oproti heterogenním katalyzátorům řadu výhod. Na druhé straně jednou z jejich velmi podstatných nevýhod je náročnější oddělení katalyzátoru od produktů a jeho recyklace. Mezi moderní přístupy k řešení tohoto problému patří reakce ve fluorových bifázových prostředích, včetně varianty bez fluorového rozpouštědla a reakce v environmentálně benigním prostředí superkritického oxidu uhličitého (scCO₂). Obě metody přitom spojuje nutnost funcionalizovat ligandy používaných komplexních katalyzátorů polyfluorovanými substituenty, reakce ve fluorové fázi může být proto modelem pro reakce v scCO₂.

V naší skupině bylo ve spolupráci s kolegy na VŠCHT i PřF UK připraveno několik řad cyklopentadienylových ligandů obsahujících různý počet, složení a délku polyfluorovaných řetězců a řada jejich komplexů s přechodnými kovy s cílem potenciálního katalytického využití těchto komplexů [1-3 ]. Studium katalytických vlastností by nyní mělo být hlavním předmětem tohoto projektu doktorského studia.

Cíl projektu

Cílem projektu je detailně prostudovat katalytické vlastnosti fluorofilizovaných cyklopentadienylových komplexů dosud v naší skupině připravených, případně modifikovat jejich strukturu s cílem optimalizace katalytické aktivity. Cyklopentadienylové komplexy kovů jsou známými katalyzátory řady reakcí (např. hydrogenace, hydrosilylace, Dielsovy-Alderovy adice, cykloadice), po provedení počátečních orientačních experimentů bude proto patrně nutné soustředit se jen na několik vybraných modelových reakcí. Protože je k dispozici několik řad fluorofilizovaných cyklopentadienů, bude v těchto reakcích možné hledat vztah mezi způsobem fluorofilizace cyklopentadienylového ligandu a katalytickou aktivitou z něj připravených komplexů.

Ačkoli naše skupina již disponuje značným know-how při syntéze fluorofilních cyklopentadienů, projekt přesto bude zahrnovat syntetickou část, neboť komplexy je nutno znovu připravit, v některých případech jejich syntézu dále optimalizovat, případně modifikovat pro optimalizaci katalytické aktivity. Součástí práce tedy bude i syntéza a charakterizace získaných organických i organokovových látek.

Pracovní skupina je všestranně vybavena pro navržený projekt včetně grantové podpory mimo jiné z Centra základního výzkumu LC06070.

Profil uchazeče:

ü  organický chemik, organický technolog, nejlépe se zkušeností v přípravě komplexů přechodných kovů

ü  předpoklady k náročné experimentální práci v inertní atmosféře

ü  alespoň základní znalost spektroskopických technik (především NMR) pro charakterizaci sloučenin

Literatura:

[1] J. Čermák, K. Auerová, H.T.T. Nguyen, V. Blechta, P. Vojtíšek, J. Kvíčala, Collect. Czech. Chem. Commun. 66 (2001) 382.

[2] J. Kvíčala, T. Bříza, O. Paleta, K. Auerová, J. Čermák, Tetrahedron 58 (2002) 3847

[3] J. Čermák, L. Šťastná, J. Sýkora, I. Císařová, J. Kvíčala, Organometallics 23 (2004) 2850.

PROJEKT DOKTORSKÉHO STUDIA V OBORU
Organická chemie

Syntéza [n]helicenů cykloizomerací enynů

Školitel: Doc. Ing. Jan Čermák, CSc.

Skupina Aplikované organokovové chemie

Oddělení nových procesů v chemii a biotechnologii

Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i., 16502, Praha 6 - Suchdol

Úvod

Heliceny jsou neplanární aromatické látky složené z ortho-kondenzovaných benzenových kruhů, které jsou inherentně chirální. [1] Svým tvarem připomínají spirálu či pružinu. Jsou to perfektně konjugované plně aromatické systémy, u nichž byl předpovězen polovodivý i kovový charakter. Na rozdíl od řady planárních polykondenzovaných aromatických sloučenin jsou heliceny dobře rozpustné a stabilní, jsou vysoce modulární co se týče jejich délky, tvaru, substituce a zavedení heteroatomů. Jejich mimořádné vlastnosti je předurčují k využití v sofistikovaných aplikacích, zejména v molekulární elektronice a asymetrické katalýze. Širšímu uplatnění helicenů však stále brání jejich špatná syntetická dostupnost.

Cíl projektu

V naší laboratoři byl vypracován modulární přístup, který dovoluje heliceny připravovat nefotochemickou cestou. [2] Klíčovým krokem syntézy je cykloizomerace poměrně snadno dostupných prekurzorů katalyzovaná měkkými Lewisovými kyselinami (sloučeniny přechodných kovů) vedoucí k tvorbě až dvou aromatických kruhů v jednom kroku a následné výstavbě hexahelicenového skeletu.

Cílem projektu je rozšířit tuto metodu o další substituované hexaheliceny potažmo aza- a diaza-hexaheliceny a optimalizace reakčních podmínek pro navýšení výtěžků. Dále pokusit se rozšířit možnosti syntézy na vyšší heliceny. Jednoduchá laboratorní příprava může mít značný význam pro rozvoj a využití helicenů v oblastech, které jsou na jejich snadné dostupnosti závislé.

Pracovní skupina je vybavena potřebným přístrojovým vybavením, stejně tak možností samostatného měření NMR spekter na přístroji Varian Mercury (300 MHz) a servisně je zajišťováno LC-NMR měření na spektrometru Varian Unity (500 MHz).

Profil uchazeče

Uchazeč by měl mít pokročilejší znalosti organické chemie a být obeznámený s využitím přechodných kovů v organické syntéze, dále by měl alespoň rámcově znát pokročilé chromatografické separační techniky. Vítány jsou základní znalosti spektrálních metod k charakterizaci organických sloučenin, především NMR a hmotnostní spektrometrie.

Literatura:

[1] A. Urbano, Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, 3986.

[2] J. Storch, J. Čermák, J. Karban, Tetrahedron Lett. 2007, 48, 6814.

PROJEKT DOKTORSKÉHO STUDIA V OBORU  FYZIKÁLNÍ CHEMIE

Dělení kapalných směsí pervaporací pomocí membrán s iontovými rozpouštědly

Školitel: Ing. Pavel Izák, Ph.D.

Oddělení separačních procesů

Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i., 16502, Praha 6 - Suchdol

 

Cílem tohoto projektu je vývoj a aplikace zakotvených kapalných membrán na bázi iontových rozpouštědel. Návrh je zaměřen na separaci produktů biotransformace a oddělení různých cenných látek ze směsí, u nichž je zajištěno jejich praktické využití v průmyslu.

Iontová rozpouštědla mají velký potenciál v membránových procesech, zvláště v případech, kde je jich potřeba jen malé množství, tj. v zakotvených kapalných membránách. Speciální vlastností iontových rozpouštědel je jejich neměřitelná tenze par při běžných experimentálních podmínkách, což umožňuje jejich atraktivní využití u pervaporace. Zakotvené iontové kapalné membrány nabízejí mnoho výhod [1,2].

Pro vybrané produkty biotransformace a racemických směsí byly již vyvinuty analytické metody na Ústavu chemických procesů (ÚCHP) AV ČR (plynová a kapalinová chromatografie). Ve spolupráci s izraelskou firmou CHAMEDA bylo vyvinuto speciální chirální iontové rozpouštědlo, které je schopné dělit racemické směsi. Iontová rozpouštědla (včetně chirálních) byla ve spolupráci s Ústavem polymerní chemie na VŠCHT v Praze zabudována do polymerní matrice.

Předmětem doktorské práce bude stanovení pervaporačních charakteristik u vybraných systémů na již zakoupené pervaporační aparatuře na ÚCHP. Na jejich základě bude vybrán nejslibnější systém z hlediska ekonomického přínosu a ten bude dále rozvíjen pro komerční využití v průmyslu.

U kandidáta doktorské práce bude vyžadováno zpracování podrobné rešerše zahraniční literatury v dané problematice (nutnost aktivní znalosti anglického jazyka), samostatné měření a zpracování výsledků a ve spolupráci se školitelem i napsání publikací do zahraničních periodik.

Doporučená literatura:

1.      Mulder M.: Basic Principles of Membrane Technology, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, Boston, London, (1998).

2.      P. Izák, M. Köckerling, U. Kragl; Stability and selectivity of a multiphase membrane, consisting of a dimethylpolysiloxane on ionic liquid, used in the separation of solutes from aqueous mixtures by pervaporation, Green Chem., 8 (2006) 947

PROJEKT DOKTORSKÉHO STUDIA V OBORU  ORGANICKÁ TECHNOLOGIE

Totální oxidace těkavých organických látek na strukturovaných heterogenních katalyzátorech

Školitel: Ing. Květa Jirátová CSc.

Oddělení katalýzy a reakčního inženýrství

Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i., 16502, Praha 6 - Suchdol

 

Těkavé organické látky emitované do ovzduší zhoršují jeho kvalitu v blízkosti průmyslových podniků. Vhodným postupem vedoucím ke snížení jejich množství je jejich totální katalytická oxidace. Významným faktorem ovlivňujícím aktivitu, selektivitu a v neposlední řadě i cenu oxidačních katalyzátorů je jejich geometrická forma. 

 

Cílem projektu je základní výzkum přípravy a vlastností katalyzátorů obsahujících drahé kovy nebo směsné oxidy přechodových kovů (různé kombinace Ni, Co, Mn, Cu aj.) na nosičích lišících se nejen svojí geometrickou strukturou, ale i svými acido-bázickými vlastnostmi a afinitou k vodě. Jednou z fází projektu bude příprava katalyzátorů nanášením nanočástic aktivní složky ve formě tenkých vrstev na předem zformovaný nosič (keramický nebo kovový) opatřený vhodnou mezivrstvou. Nanočástice oxidických, případně kovových katalyzátorů budou připravovány jak klasickým impregnačním postupem, tak i z reverzních mikroemulsí (voda v oleji), které umožňují regulovat velikost částic aktivní složky katalyzátoru, event. dalšími postupy.

 

Aktivita vzniklých katalyzátorů bude studována v laboratorním integrálním reaktoru spojeném on-line s plynovým chromatografem řízeným počítačem a IR analyzátorem. Katalyzátory budou charakterizovány měřením povrchu, roentgenovou analýzou, elektronovou mikrosondou, teplotně programovanou redukcí, teplotně programovanou desorpcí amoniaku spojenou s počítačem řízeným hmotovým spektrometrem, velikostí povrchu aktivní složky, případně přímým stanovením velikostí částic aktivní složky. Běžná zařízení pro preparaci katalyzátorů, aparatury pro testování katalytické aktivity a další charakterizaci katalyzátorů jsou k dispozici a lze si je prohlédnout u školitele.

 

Uchazeč by měl mít zájem o experimentální práci. V tématu se stýká organická technologie, anorganická chemie a fyzikální chemie a je tedy vhodné pro absolventy různých směrů.

 

Doporučená literature:

J.J. Spivey: Complete Catalytic Oxidation of Volatile Organics, Ind. Eng. Chem. Res. 27 (1987) 2165-2180.

Handbook of Microemulsion Science and Technology, P. Kumar and K.L. Mittal, Editors, Marcel Dekker, Inc. New York, 1999.

PROJEKT DOKTORSKÉHO STUDIA V OBORU CHEMICKÉ INŽENÝRSTVÍ

Studium hydrodynamiky toku plyn-kapalina mikrokanálem

Školitel: Ing.Vladimír Jiřičný, CSc.

Oddělení separačních procesů

Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i., 165 02 Praha 6 - Suchdol

 

Znalost hydrodynamiky dvoufázového toku kapalina/plyn je jedním ze základních předpokladů pro úspěšný popis a návrh mikroaparátů užívaných jak v separačních procesech, tak jako chemické nebo elektrochemické reaktory. Dokonalé zvládnutí hydrodynamiky dvoufázového toku (kapalina/plyn) je intenzívně studovaným tématem ve výzkumu a vývoji mikroaparátů. Důvodem tohoto zájmu jsou jejich výhody, jako je velká mezifázová plocha na jednotku objemu aparátu, malý objem reakční směsi a tím i bezpečnější kontrola probíhajících procesů.

Dosavadní výzkumy ukazují, že zejména při elektrosyntézách je znalost chování plynné fáze rozhodující pro určení celkové konverze a selektivity reakce.

Projekt je zaměřen na experimentální sledování chování bublin plynu v mikrokanále  pravoúhlého průřezu včetně obdélníkových průřezů s velkým poměrem stran charakterizujících průřez mikrokanálu. Předmětem studia jsou tlakové ztráty, rozdělení velikostí bublin a rychlostní profil kapaliny a bublin v závislosti na operačních podmínkách. Bubliny jsou generovány buď elektrochemickým procesem uvnitř aparátu nebo externě. Předmětem studia je i optimální způsob následné separace plynu. Tato separace je vyžadována v případech, kdy přítomnost plynu je v dalším procesu nežádoucí.

Součástí práce je i počítačová simulace pohybu jednotlivých bublin různé velikosti mikrokanálem. Výsledky simulací budou ověřeny na hydrodynamickém modelu mikrokanálu.

Projekt je technicky a přístrojově zabezpečen. Tématicky navazuje na výzkum řešený v našem týmu v rámci evropského grantu  a bude pokračovat v nových grantových projektech.

Pro počítačové simulace je k dispozici komerční software FLUENT. Experimentální aparatury jsou v rámci základního výzkumu průběžně inovovány. Sestava a metodika měření (PC s měřícím systémem Labview) umožňuje on-line měření a zpracování sledovaných veličin.

Nedílnou součástí tohoto projektu jsou jak teoretické, tak experimentální práce. Experimentální zručnost a preciznost je proto vedle znalosti chemického inženýrství, matematického modelování procesů a práce s počítačem nutnou devizou uchazeče o toto studium.

 

Literatura:

Sangtae Kim, Seppo J. Karrrila: Microhydrodynamics, Principles and Selected Applications,, Dover Publications, INC, Mineola, New York, 2005

R.Clift, J.R.Grace and M.E. Weber: Bubbles, Drops and Particles, Dover Publications, INC, Mineola, New York, 2005

PROJEKT DOKTORSKÉHO STUDIA v OBORU CHEMICKÁ TECHNIKA

Chemické metody dekontaminace vodných roztoků kontaminovaných polybromovanými organickými látkami

Školitel: Prof.Ing.František Kaštánek, DrSc

Oddělení nových procesů v chemii a biotechnologií

Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i., 165 02 Praha 6 -  Suchdol

Zdůvodnění:

Polybromované látky, např. polybromované difeny ethéry, PBDE) jsou používané jako retardéry hoření v plastech. Během jejich životního cyklu se dostávají do životního prostředí, např. do vod a mohou se dostat přes potravinové cesty až do organismu, kde působí zdravotní problémy. Jsou považovány za prioritní polutanty v životním prostředí a je snaha nalézt vhodné způsoby (účinné, laciné, neprodukující sekundární toxické produkty) jejich zneškodnění. Tyto sloučeniny representuje 209 tzv. kongenerů s různým počtem Br v různých polohách molekul PBDE. Některé velmi nebezpečné kongenery, např. obsahující 8 a 5 atomů Br v molekule, byly nedávno zakázané používat, ale v důsledku přirozeného (velmi pomalého) rozkladu používaného PBDE209 (kongener plně obsazený atomy Br) mohou být přítomné v životním prostředí. Tento problém je vědecky i společensky důležitý. Dosavadní způsoby jejich zneškodnění jsou zejména cíleny na pokročilé oxidační procesy (AOP) a/nebo reduktivní dehalogenace (RD). V případě AOP je u těchto látek nebezpečí vzniku toxických produktů, zejména polybromovaných dioxinů. V případě RD je nebezpečí redukčních cest přes toxické níže-bromované kongenery.

Metoda výzkumu:

V laboratorním měřítku a na laboratorních typech reaktorů měřit účinnosti rozkladu PBDE209 za aplikace metod AOP (foto-Fentonova reakce, reakce s UV zářením a TiO₂  (nano-částice TiO₂ katalyzátoru s UV vhodných vlnových délek, včetně UV/VIS s dopovaným TiO₂) ve vsádkovém a kontinuálním uspořádání) a RD (debromace na bimetalických částicích Fe/Pd, tj. železa s nesouvislou vrstvou paladia). Zjistit složení potenciálních meziproduktů a produktů reakce. Osvojit si analytické metody jejich stanovení. Nalézt mechanismus rozkladných cest. Provést orientační eko-toxikologické zkoušky meziproduktů a produktů. Navrhnout vhodné typy chemických reaktorů (které jsou potenciálně vhodné pro scale-up).

Experimentální činnosti bude předcházet kritická rešerše problému.

Připravenost pracoviště:

Pracoviště je připravené poskytnout technickou a vědeckou pomoc v této oblasti, protože bude současně probíhat grant na obodné téma..

Na doktoranda budou  zejména kladeny nároky na orientaci v  kongenerových analýzách vybraných kongenerů PBDE (plynová chromatografie + elektronový záchyt, resp. NMR), kde se zprvu předpokládá účast na měření na jiných analytických pracovištích AV, později i vlastní provádění orientačních analýz v ÚCHP. Doktorand by měl zvládat jednoduché laboratorní činnosti, spojené s úpravou a provozem laboratorních (skleněných) reaktorů, odběrem vzorků, apod. Ekotoxikologické zkoušky se předpokládají zadavatelsky. Doktorand má otevřenou možnost pro samostatné tvůrčí přínosy v této oblasti (vliv jiných druhů elmagnetického záření, katalyzátorů, konstrukce (mini)reaktorů,  apod.)

Literatura:

Alonso F. et al: Metal mediated reductive hydrodehalogenation of organic halides. Chem. Rev. (2002) 102, 4009-4092.

Choe et al: Rapid reductive destruction of Hazardous organic compounds by nano scale Fe. Chemosphere 42 (2001)367-372

De Fillipi et al: Structure-dependent photoctalysis in a TiO₂ aqueous systém. Chemosphere (1996)33, 2263-2271.     

PROJEKT DOKTORSKÉHO STUDIA V OBORU

ORGANICKÁ CHEMIE / ORGANICKÁ TECHNOLOGIE

Využití molekulárních vzorů při tvorbě strukturovaných nanočástic

Školitel: Doc. Dr. Ing. Petr Klusoň

Oddělení katalýzy a reakčního inženýrství

Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i., 165 02 Praha 6 – Suchdol

 

Základní nanotechnologický postup označovaný anglickým termínem „bottom-up approach“ lze volně přeložit „od malého k velkému“. Při tomto přístupu jsou zpravidla pomocí určitých vzorových uspořádání získávány nanočástice, ze kterých jsou posléze skládány vyšší organizované celky s předem navrženou funkcí. Vužití molekulárních vzorů představuje v nanotechnologii již tradiční postup, při kterém se v principu pracuje stejně jako v makroskopickém laboratorním měřítku. V běžné laboratoři máme k dispozici kádinku nebo reaktor, ve kterých reagují stovky milionů molekul. Při nanotechnologickém přístupu používáme stovky milionů kádinek, v každé z nich pak reaguje jen několik molekul. Takto lze získat formy jsou chemicky identické, avšak jejich vlastnosti, zpravidla fyzikální, se mohou zásadně odlišovat od struktur připravených běžným postupem.  Navíc lze takto zpravidla kontrolovat a nastavovat jejich tvar a uspořádání. Nanočástice nalézají dnes využití v sensorech, fotovoltaických článcích, v elektrochemii, v lékařské diagnostice, ve farmacii, materiálovém inženýrství, apod. 

Navrhované téma doktorské disertační práce se zabývá studiem řady molekulárních vzorů pro přípravu funkčních nanočástic. Doposud byly podrobně zkoumány molekulární vzory na bázi micelárních uspořádání povrchově aktivních látek. Tato znalost bude využita pro jejich kombinaci se vzorovými uspořádáními využívajícími iontové kapaliny. Ideou projektu je připravit v omezeném počtu kroků strukturovanou nanočástici s kombinovanými vlastnostmi morfologickými i funkčními. Iontové kapaliny budou v rámci projektu parciálně syntetizovány.

Získané formy budou podrobně popsány jak z hlediska jejich struktury, tak z hlediska jejich funkce. Funkčnost bude posuzována především s pomocí elektrochemických a foto-elektrochemických experimentů zaměřených na jejich potenciální využití ve složených sensorech. Další důležitou součástí projektu bude snaha začlenit připravené malé částice do vyšších, prakticky využitelných celků. Pro tyto účely budou používány rozličné fyzikální postupy, např. aktivní plasma, CVD, vakuová sublimce, atd.

Projekt bude řešen ve spolupráci s řadou pracovišť v ČR i v zahraničí. 

 

Doporučená literatura:

Např.

P. Kluson, S. Kment, H. Bartkova and Z. Hubicka: Thin Functional Films of  Photoactive TiO₂ Nanoparticles, in New Research on Thin Solid Films, ed. Maria G. Benjamin, p. 65-106, Nova Science Publishers, Inc., Hauppauge NY (2007), ISBN 1-60021-454-1 (dostupné v knihovně VŠCHT Praha).

P. Kluson, H. Bartkova, M. Drobek, I. Budil: Vítejte v „nanosvětě“, Chemické Listy 101, 262 (2007).

 

Více informací také na: www.icpf.cas.cz/hana

Projekt doktorského studia v oboru biotechnologie

Bioluminiscenční bioreportéry pro konstrukci optických senzorů znečištění

Školitel: Ing.Gabriela Kuncová CSc

Oddělení nových procesů v chemii a biotechnologií

Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i., 165 02 Praha 6 -  Suchdol

 

Cílem projektu je výzkum  mikroorganismů  s vnesenými lux geny pro konstrukci optických  senzorů  pro včasnou detekci znečištění životního prostředí. Tyto mikroorganismy – bioluminiscenční bioreportéry – jsou geneticky upraveny tak, že  produkují bioluminiscenci selektivně v přítomnosti určitých látek. Předmětem práce bude studium selektivity produkce bioluminiscence a reprodukovatelnosti analytické odezvy  imobilizovaných bioreporterů.

Práce bude prováděna ve spolupráci s Centrem pro environmentální biotechnologie  UT (University of Tennessee)  v Knoxvillu TN, USA. 

Uchazeč s vysokoškolským  vzdělání (Mgr., Ing.)  v oboru  biotechnologie nebo mikrobiologie a biochemie (a příbuzných oborů) by měl mít zájem o experimentální práci. Vzhledem k interdisciplinární povaze projektu by měl být schopen si osvojit potřebné znalosti z dalších oborů: optiky, spektroskopie, elektroniky, analytické materiálové a polymerní chemie.

 

 

 

 

 

 

 

 

POSTGRADUATE RESEARCH PROJECT IN THE field BIOTECHNOLOGY

Bioluminescent bioreporters for construction of optical sensors of pollution.

Supervisor: Ing.Gabriela Kuncová CSc

Department of New Process in Chemistry and Biotechnology

Institute of Chemical Process Fundamentals of the ASCR, v.v.i.

 

The aim of the project is a research of genetically modified  microorganisms with lux genes that might serve as optical sensors of early detection of environmental pollution. These microorganisms – bioluminescent bioreporters – were genetically modified to be capable to produce bioluminescence selectively in presence of specific compounds. The topic of experimental work will be a study of selectivity of production of bioluminescence and reproducibility of analytical response of immobilized bioreporters. The project will involve collaborative research with Centre of Environmental Biotechnology University of  Tennessee in Knoxville, USA.

The candidates  should have:

·         a M.Sc. or equivalent degree (or thesis submitted) in biotechnology or microbiology (or related field)

·         a penchant for experimental work

·         the ability to learn necessary knowledge from optics, spectroscopy, electronics, polymer and analytical chemistry.

Projekt doktorského studia v oboru BIOTECHNOLOGIE

Organicko/anorganické nanostrukturované biokatalyzátory

Školitel: Ing.Gabriela Kuncová CSc

Oddělení nových procesů v chemii a biotechnologií

Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i., 165 02 Praha 6 -  Suchdol

 

Cílem projektu je studium imobilizace organických látek, enzymů a celých buněk do anorganických a organicko/anorganických nanomateriálů.

Předmětem práce bude příprava a studium  vlastností   nanostrukturovaných imobilizovaných biokatalyzátorů s   vysokou funkční stabilitou, která je nutná pro použití v bioreaktorech a biosenzorech. Práce bude navazovat na spolupráci s Centrem pro environmentální biotechnologie  UT (University of Tennessee)  v Knoxvillu TN a ORNL (Oak Ridge National Laboratories), USA.

Uchazeč s vysokoškolským  vzdělání (Mgr., Ing.)  v oboru  biotechnologie   (a příbuzných oborů např biochemie a mikroibiologie) nebo anorganické chemie (a příbuzných oborů např. technologie silikátů a materiálové inženýrství)   by měl mít zájem o experimentální práci. Vzhledem k interdisciplinární povaze projektu by měl být schopen si osvojit potřebné znalosti z dalších oborů: optiky, spektroskopie, elektroniky, polymerní chemie a analytické chemie.

 

 

 

 

 

 

POSTGRADUATE RESEARCH PROJECT IN THE FIELD BIOTECHNOLOGY

Inorganic/organic nanostructured biocatalysts

Supervisor: Ing.Gabriela Kuncová CSc

Department of New Process in Chemistry and Biotechnology

Institute of Chemical Process Fundamentals of the ASCR, v.v.i.

 

The aim of the project is a study of immobilization of organic compounds, enzymes and whole cells into inorganic and inorganic/organic nanomaterials.

The topics of experimental work will be preparation and study of properties of nanostructured immobilized biocatalysts with high functional stability, which is necessary for application in bioreactors and biosensors. The project will involve collaborative research with Centre of Environmental Biotechnology University of Tennessee in Knoxville,  and Oak Ridge National Laboratories TN, USA.

The candidates should have:

·         M.Sc. or equivalent degree (or thesis submitted) in biotechnology (microbiology, biochemistry and related field) or inorganic chemistry (chemistry of silicates, material engineering and related fields).

·         a penchant for experimental work

·         the ability to learn necessary knowledge from optics, spectroscopy, electronics, polymer chemistry and analytical chemistry.

 

Projekt doktorského studia v oboru

CHEMIE A TECHNOLOGIE OCHRANY ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ

Optický biosenzor pro včasnou detekci znečištění životního prostředí

Školitel: Ing.Gabriela Kuncová CSc

Oddělení nových procesů v chemii a biotechnologií

Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i., 165 02 Praha 6 -  Suchdol

 

Senzory jsou zařízení, které umožňují kontinuální měření chemických, fyzikálních nebo biologických parametrů. V ideálním případě senzor nevyžaduje odebírání vzorků, protože je v přímém kontaktu s měřeným prostředím. Optický biosenzor můžeme definovat jako analytické zařízení, které kombinuje biologický materiál s optickým převaděčem. Biologickou vrstvu, která je odpovědná za specificitu měření, může tvořit imobilizovaný enzym, organela, mikroorganismus nebo protilátka.

Vlastnosti senzoru podstatným způsobem závisí na materiálu nosiče, ze kterého je citlivá vrstva obsahující biologický materiál vytvořena a technice imobilizace.  Interakce živé (živých i mrtvých buněk i jejich částí) a neživé přírody (anorganických nosičů i syntetických polymerů) má rozhodující vliv na rozdíly mezi analytickými vlastnostmi volného a imobilizovaného biologického materiálu.

 

Cílem projektu je studium imobilizace organických látek, enzymů a celých buněk pro konstrukci optického vláknového senzorů pro včasnou detekci znečištění ve vzdálených a těžko dostupných místech. 

Předmětem práce bude příprava a testování vrstev s imobilizovaným biologickým materiálem, s cílem zvýšit jejich stabilitu a spolehlivost. Filmy s živými mikroorganismy a s materiály jejichž optické vlastnosti jsou citlivé na kyslík a další chemikálie, které ovlivňují životaschopnost imobilizovaných buněk, budou nanášeny na optické vlákno. Pomocí zařízení pro snímání nízké luminiscence z optického vlákna budou zaznamenávány změny bioluminiscence způsobené změnou složení vody nebo půdy, ve které bude vlákno umístěno. Práce bude navazovat na mezinárodní projekty, na jejichž řešení se laboratoř IBO (Imobilizované biokatalzyátory a optické senzory) účastní.

 

V laboratoři IBO jsou k dispozici moderní optické přístroje a v servisních laboratořích ústavu se provádí jak chemické analýzy (GC, MS, HPLC, NMR) tak stanovení povrchu a porosity materiálů.

Financování projektu je zajištěno účastí laboratoře v programu COST865 a dvou projektech spolupráce s USA podporovaných Ministerstvem školství mládeže a tělovýchovy České republiky.

 

Uchazeč by měl mít zájem o experimentální práci a základní vzdělání v biotechnologii nebo mikrobiologii a biochemii. Vzhledem k interdisciplinární povaze projektu by měl být schopen si osvojit potřebné znalosti z dalších oborů: optiky, spektroskopie, elektroniky, polymerní chemie a analytické chemie.

PROJEKT DOKTORSKÉHO STUDIA V OBORU FYZIKÁLNÍ CHEMIE

Stavové chování kapalin za zvýšených teplot a tlaků

Školitel: Ing. Jan Linek, CSc.

Termodynamická laboratoř E. Hály

Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i., 16502, Praha 6 - Suchdol

 

Stavové chování kapalin, a to jak čistých, tak i jejich směsí, náleží k základním úkolům studia kapalného stavu. I když experimentální stanovení se zde na první pohled může jevit jako podstatně jednodušší než např. u plynů, precisní měření, nutná ať již pro identifikaci chemických kapalných látek, či jako analytické metody a zejména jako soubory dat pro testování teorií kapalného stavu, vyžadují nákladné experimentální zařízení i přiměřenou experimentální zručnost.

Výzkum v této oblasti zahrnuje zejména měření hustot čistých kapalin a jejich směsí. Z těchto hodnot se pak odvodí např. dodatkový molární objem, jedna ze základních veličin k charakterizaci procesu směšování. Pokud experimentální zařízení umožňuje i měření za vysokých tlaků, je možno získat i další důležitou charakteristiku, to je koeficient stlačitelnosti.

Cílem projektu je získat přesná hustotní data (pokud možno v širším oboru teplot i tlaků) pro ucelené řady dvousložkových soustav typu n-alkan + 1-alkanol, n-alkan + 1-chloralkan, nebo binární soustavy směsí modelující paliva spalovacích motorů, kde složky se v různé míře liší délkou uhlíkových řetězců. Uvedené údaje jsou nezbytnou součástí informační báze potřebné pro testování molekulární teorie kapalných soustav tvořených ze složek s anisotropními molekulami a databází sloužících pro ochranu životního prostředí.

Naše pracoviště disponuje špičkovým zařízením pro stanovení hustot kapalin – kapilárním vibračním densimetrem firmy Paar, typ DSA 5000, DMA 58 (a starším typem DMA 60 + 602) a měřicí celou DMA 512 umožňující měření do tlaků až 700 MPa a teplot -10 až 150 ^oC. K temperaci této cely slouží špičkový termostat firmy Lauda typ RC 20 CP. Aparatura je provozuschopná, a v současné době byla publikována řada článků o stavovém chování výše uvedených soustav.

Uchazeč by měl mít standardní znalost fyzikální chemie a přiměřenou experimentální zručnost.

 

Jako příklad publikovaných výsledků měření a současně popis vysokotlaké aparatury uvádím jednu typickou citaci:

L. Morávková, K. Aim, J. Linek: J. Chem. Thermodyn. 34, 1377-1386(2002).

PROJEKT DOKTORSKÉHO STUDIA V OBORU CHemické Inženýrství

Příprava nanočástic chemickou depozicí par v průtočném reaktoru

Školitel: Ing. Pavel Moravec, CSc.

Laboratoř chemie a fyziky aerosolů

Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i., 165 02  Praha 6 - Suchdol

 

Nanočástice jsou materiály s unikátními vlastnostmi, které vyplývají z jejich velikosti (desítky nanometrů), kdy počet povrchový atomů (molekul) je srovnatelný s počtem atomů uvnitř částice. Vlastnosti produktu se dají dále výrazně modifikovat syntézou vícesložkových materiálů. Předmětem navrhovaného projektu je příprava keramických nebo kovových nanočástic, jedno- nebo vícesložkových, které mají předpoklady pro aplikaci v katalýze, nebo jako nové materiály pro senzory, paměťová media, atd., a také charakterizace vzorků syntetizovaných produktů.

 

Chemická depozice par v trubkovém reaktoru je jedna z možných metod přípravy nanočástic. Jedná se o “gas-to-particle process”, kdy se tepelně iniciovanou chemickou reakcí par vhodné výchozí látky (prekurzoru) vytvoří přesycení syntetizované (málo těkavé) látky. V důsledku přesycení se nukleací začnou tvořit kondenzační zárodky, které dále rostou kondenzací, koagulací nebo agregací. Hlavní cíle projektu jsou:

a) připravit jednosložkové nanočástice keramických (MnO, Fe₂O₃) nebo kovových (Ni, Co, Pd) látek tepelným rozkladem organokovových prekurzorů, a/nebo vícesložkové částice typu keramika-keramika (MnO/SiO₂) nebo kov-keramika (Pd/Al₂O₃),

b) studovat vliv experimentálních podmínek na dynamiku tvorby částic a na charakteristiky produktů,

c) stanovit charkteristiky produktu metodami rastrovací/transmisní elektronové mikroskopie (morfologie částic), elektronové nebo rentgenvé difrakce (krystalická struktura), energo-disperzní spektroskopie (chemické složení),

d) analyzovat a interpretovat získaná data.

 

Práce vychází z dlouhodobého experimentálního programu Laboratoře chemie a fyziky aerosolů ÚCHP AV ČR. K dispozici je aparatura na přípravu nanočástic (elektrické pece s regulací teploty, sytiče, reaktory, dávkovací průtokoměry,...), zařízení na monitorování produkce částic a distribuce jejich velikosti (Scanning Mobility Particle Sizer, Model 3936LN od fy TSI) včetně měřícího sotware, základní software pro vyhodnocování experimentů a několikaletá zkušenost. Charakterizace částic výše uvedenými metodami se provádí ve spolupráci s GÚ AV ČR, ÚACH AV ČR, FÚ MFF UK, případně i jinde.

 

Uchazeč by měl mít předpoklady k experimentální práci, ale také schopnost analyzovat získaná data a interpretovat je tvůrčím způsobem - nejlépe procesní nebo chemický inženýr, fyzikální chemik, fyzik. A hlavně chuť učit se nové věci.

 

Literatura:

Kodas T. T., Hampden-Smith M. J.: Aerosol Processing of Materials, Wiley-VCH, ©1999.

Moravec P., Smolík J., Keskinen H., Mäkelä J.M., Levdansky V.V.: ZrO₂/SiO₂ Fine Particle Synthesis by MOCVD. Chem. Vapor Depos. 13(9), 474-480 (2007).

PROJEKT DOKTORSKÉHO STUDIA V OBORU FYZIKÁLNÍ CHEMIE

Obecné stavové rovnice tekutin z molekulárních principů a jejich aplikace na výpočet termofyzikálních vlastností směsí

Školitel: Prof. RNDr. Ivo Nezbeda, DrSc.

Termodynamická laboratoř E. Hály

Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i., 165 02 Praha 6 - Suchdol

 

Cílem projektu je, za použití realistických atom-atom potenciálů a nejnovějších výsledků molekulární teorie kapalin, pokusit se odvodit stavové rovnice tekutin v jednotném funkcionálním tvaru bez ohledu na detaily mezimolekulárních interakcí. Tyto rovnice by měly mít tvar poruchových rovnic s vhodným krátkodosahovým referenčním systémem.

Použitý poruchový rozvoj bude vycházet z nedávných výsledků o vlivu dlouho-dosahových sil na vlastnosti tekutin. Pro popis referenčního systému budou zkonstruovány jednoduché krátkodosahové (primitivní) modely, které respektují jak tvar a velikost molekul, tak i vliv elektrostatických interakcí na krátkých vzdálenostech. Použitelnost těchto modelů bude zkoumána pomocí počítačových simulací i teorie.

V aplikační části budou studovány termofyzikální vlastnosti směsí používaných či použitelných v ekologicky šetrných technologiích; speciálně pak směsi obsahující vodu, oxid uhličitý a uhlovodíky v oblasti blízkých kritickému bodu vody a oxidu uhličitého.

Navržený projekt nepředpokládá provádění laboratorních experimentů, je rázu (semi)teoretického a výpočetního. U uchazeče se předpokládá dobrá znalost klasické termodynamiky a základní znalosti statistické termodynamiky a numerických metod.

PROJEKT DOKTORSKÉHO STUDIA V OBORU FYZIKÁLNÍ CHEMIE

Rozpustnost organických látek ve vodě

Školitel: Prof. RNDr. Ivo Nezbeda, DrSc.

Termodynamická laboratoř E. Hály

Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i., 165 02 Praha 6 - Suchdol

 

V nedávné době došlo k významnému pokroku v oblasti molekulární teorie asociujících a polárních tekutin a k jistému přehodnocení vlivu různých mezimolekulárních interakcí na jejich vlastnosti.

Navržený projekt představuje ucelený výzkum termodynamického chování zředěných roztoků hydrofobních organických látek ve vodě, jež patří mezi prioritní polutanty životního prostředí. Klade si za úkol spojit nejnovější výsledky statistické termodynamiky směsí a počítačových experimentů s požadavky a potřebami moderních technologií. Hlavním cílem projektu je navrhnout metody umožňující předpovídat termodynamické chování vodných roztoků hydrofobních organických látek.

Navržený projekt nepředpokládá provádění laboratorních experimentů, je rázu (semi)teoretického a výpočetního. U uchazeče se předpokládá dobrá znalost klasické termodynamiky a základní znalosti statistické termodynamiky a numerických metod.

PROJEKT DOKTORSKÉHO STUDIA V OBORU FYZIKÁLNÍ CHEMIE

Termofyzikální vlastnosti tekutin za extrémních tlaků

Školitel: Prof. RNDr. Ivo Nezbeda, DrSc.

Termodynamická laboratoř E. Hály

Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i., 165 02 Praha 6 - Suchdol

 

Motivace:

Znalost chování tekutin za velmi vysokých tlaků je nezbytná např. v geochemických a geofyzikálních aplikacích (inkluze v horninách), v astrofyzice, ve vojenství (šíření rázových vln při výbuchu), v potravinářství (moderní technologie), apod. Jedná se o termodynamické podmínky, za kterých je klasický laboratorní experiment buď velmi obtížný a nebo přímo nemožný. Proto důležitou roli hraje teorie a počítačové experimenty.

 

Metodika a očekávaný výsledek:

Konkrétní látky se kterými se aplikacích setkáváme nejsou, z molekulárního hlediska, příliš složité a totéž pak platí i o jejich mezimolekulárních interakcích. Molekulární simulace (metody Monte Carlo nebo molekulární dynamiky) jsou proto téměř rutinní a jedná se tedy o získání znalostí o vlastnostech zkoumaných systémů za extrémních podmínek pomocí počítačových experimentů.

Z hlediska teorie je toto pole otevřeném, dosavadní metody jsou vesměs empirické.

 

Připravenost pracoviště:

V Hálově laboratoři se již na tomto problému okrajově pracovalo a některé konkrétní výsledky jsou již k dispozici, a to jak teoretické (stavové rovnice explicitní v tlaku), tak i simulační. K úspěšném vyřešení problému by tedy nemělo nic bránit.

 

Požadovaný profil uchazeče:

Znalost základů termodynamiky (fázové chování čistých látek a směsí, stavové rovnice) a statistické fyziky a programování. Znalost simulačních počítačových metod je vítána, není však podmínkou.

PROJEKT DOKTORSKÉHO STUDIA V OBORU

fyzikální CHEMIE

Počítačové simulace rozhraní pevných látek a kapalin

Školitel: Mgr. Milan Předota, Ph.D.

Termodynamická laboratoř E. Hály

Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i., 165 02 Praha 6 – Suchdol

 

Jevy na rozhraní pevných látek a kapalných roztoků ovlivňují zásadním způsobem řadu fyzikálně-chemických procesů významných v průmyslu, elektrochemii, biologii, geochemii a každodenním životě. Příkladem uveďme korozi, heterogenní katalýzu a fotokatalýzu, funkci buněčných membrán. Stále více poznatků  nachází také uplatnění při ochraně životního prostředí, neboť povrchy vhodně zvolených materiálů v kontaktu s kontaminovaným materiálem (vodný roztok) mají schopnost pohlcovat určité látky (ionty) z roztoku a tím je možno je z prostředí ekologicky odstraňovat. 

Rozvoj počítačových simulací dospěl od původních strukturních prací na rovinném rozhraní až k simulacím  systémů interagujících s atomisticky modelovanými povrchy a vytvářejícími komplexní strukturu označovanou jako elektrická dvojvrstva. S pokroky v metodice a teorii počítačových simulací také roste počet měřitelných veličin, které lze simulačně určovat a tím přinášet nové poznatky a naplňovat roli počítačových simulací jako virtuálních experimentů. V úzké spolupráci se zahraničními  experimentálními pracovišti je možno ověřovat simulační a experimentální výsledky a zpřesňovat popis studovaných rozhraní na molekulární úrovni.

Cílem tohoto projektu je systematické studium struktury zejména vody a iontových roztoků v kontaktu s pevnou fází, např. povrchy některých oxidů kovů (TiO₂, SnO₂, SiO₂). Kromě provádění počítačových simulací a srovnávání výsledků s experimenty práce vytváří prostor pro teoretické bádání, porovnání počítačových výsledků s předpověďmi klasických teorií a rozvíjení metodiky počítačových simulací. Nehomogenní prostředí vzniklé na rozhraní pevné látky a kapaliny je dostatečně jednoduché na popis, ale současně nabízí bohaté možnosti zkoumání prostorově proměnlivých veličin metodami počítačových simulací. Tyto veličiny jsou jen velmi obtížně a omezeně dostupné experimentálně, nebo zcela nedostupné, tj. simulace přinášejí fundamentální výsledky pro pochopení studovaných prostředí a jevů.

   Počítačová skupina Termodynamické laboratoře E. Hály nabízí mnoholetou zkušenost v oboru a potřebné počítačové vybavení. Školitel se problematice rozhraní pevných látek a kapalin intenzivně věnuje od roku 2000, projekt navazuje na předešlé výsledky a současné grantové projekty.

 Uchazeči se mohou rekrutovat z vysokých škol přírodovědného (MFF, PřF), technického (ČVUT) a chemického zaměření (VŠCHT). Projekt vyžaduje zvládnutí programování vědeckých výpočtů. 

Doporučená literatura:

G. E. Brown et al.: “Metal Oxide Surfaces and Their Interactions with Aqueous Solutions and Microbial Organisms”, Chem Rev 99, 77-174 (1999)

M. Předota, P. T. Cummings, and D. J. Wesolowski: “Electric Double Layer at the Rutile (110) Surface. 3. Inhomogeneous Viscosity and Diffusivity Measurement by Computer Simulations” J. Phys. Chem. C 111, 3071 - 3079 (2007).

PROJEKT DOKTORSKÉHO STUDIA V OBORU

CHEMIE A TECHNOLOGIE OCHRANY ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ

Intenzifikace procesu výroby generátorového plynu

Školitel: Ing. Miroslav Punčochář, CSc.

Laboratoř procesů ochrany prostředí

Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i., 16502, Praha 6 - Suchdol

 

Důležitým úkolem stanovený Evropskou komisí je snížení závislosti na fosilních zdrojích energie. Biomasa je v podmínkách České republiky považována za nejperspektivnější obnovitelný zdroj energie. Bohužel, kvůli její nízké výhřevnosti a nevýhodným fyzikálním vlastnostem pro přepravu a skladování, jsou možnosti jejího použití omezené na zařízení malých a středních výkonů pro výrobu tepla, či kombinovanou výrobu tepla a elektrické energie. Jednou z možností, jak zlepšit uplatnění biomasy, je její přeměna na ušlechtilejší palivo či surovinu. Velmi slibnou konverzní technologií je zplyňování, tedy termochemická přeměna tuhé (či kapalné) biomasy na generátorový plyn. Vzniklý plyn je možné využít k výrobě elektrické energie v plynovém motoru, potenciálně i na turbíně či v palivovém článku, nebo pro syntézu alternativních kapalných a plynných paliv či chemikálií.

 

Hlavním cílem práce bude propojení primárních a sekundárních opatření vedoucích k změně vlastností generátorového plynu a optimalizaci celého procesu z hlediska minimalizace tvorby nežádoucích složek plynu a zvýšení výhřevnosti a výtěžku plynu, jakož i celkové entalpické bilance procesu. Vedlejším cílem práce bude vyšetřit materiálové vlastnosti potenciálních alternativních paliv s ohledem na vlastnosti významné pro zplyňování.

 

V rámci řešitelských pracovišť (VŠCHT, ÚCHP) je zabezpečeno veškeré vybavení pro studium výše specifikovaného zadání, tj. fluidní zplyňovací generátory, vysokoteplotní filtr, online analyzátory permanentních plynů, dehtů, H₂S a přístrojové vybavení pro offline analýzu hlavních a vedlejších složek plynů, dehtů i veškerých nečistot relevantních pro řešenou problematiku. Analytické zázemí pro analýzu vstupních materiálů, tj. tuhých alternativních paliv a materiálu fluidní vrstvy a popelovin je včetně speciálních analýz (TA, texturní analýza apod.) taktéž v celém rozsahu k dispozici.

 

Doporučená literatura:

Reed T.B.: Biomass Gasification – Principles and Technology, Noyes Data Corporation, 1981.

Simell P.: Catalytic hot gas cleaning of gasification gas. doktorská disertační práce. Technical research centre of Finland, Finland, 1997.

PROJEKT DOKTORSKÉHO STUDIA V OBORU CHEMICKÉ INŽENÝRSTVÍ

Hydrodynamika probublávaných kolon I, II

 Školitel: Doc. Ing. Marek Růžička, CSc.

Oddělení vícefázových reaktorů

Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i., 165 02 Praha 6 - Suchdol

 

Motivace

Jedním z důležitých odvětví hydrodynamiky je mladý obor vícefázových toků, kde spojitá proudící fáze (kapalina, plyn,) obsahuje rozptýlené částice jiné fáze (bubliny, kapky, částice). Vícefázové toky se vyskytují v přírodě (voda s částicemi nečistot, oceánské masy s bublinami CO₂, vzduchu s částicemi aerosolů a dešťovými kapkami).

Z praktického hlediska je vícefázové proudění velmi důležité (plyno-kapalinové reaktory, sedimentace, fluidace, extrakce, apod.). Plyno-kapalinové reakční systémy jsou částí mnoha průmyslově významných technologií v chemii, farmacii a biotechnologii a jsou také základem čištění a úpravy vod.

 

Zdůvodnění

Vícefázové proudění je velmi zajímavé po vědecké stránce, neboť je nadpomyslně složitější než proudění jednofázové, které dodnes není zcela probádané. Nevýhoda je, že není k dispozici mnoho poznatků. Výhoda je, že mnoho poznatků teprve čeká na své odhalení.

Naše oddělení se dlouhodobě zabývá studiem obecných zákonitostí chování bublin v kapalině. Toto téma zahrnuje řadu problémů, od tvorby jednotlivých bublin a jejich průchodu kapalinou, přes jevy jejich vzájemné interakce, až po složité kolektivní chování jejich početných populací.

 

Metoda výzkumu

Složitost vícefázových toků vyžaduje kombinaci přístupů: teorie, experiment, a CFD. Teorie staví na znalostí jednofázového proudění a modifikuje ho na přítomností druhé fáze. Experiment zahrnuje vizuální pozorování (rychlá kamera, do 10 000 snímků/sec), měření zádrží plynu, měření tlakových fluktuací, akustických emisí bublin, rychlostí bublin kapaliny, apod. Tato data umožňují získat obsáhlou informaci o hydrodynamickém chování systému.

 

Očekávaný výsledek

Pro studenta: obhajitelná dizertace a schopnost nezávisle myslet (tj. definovat problém, navrhnout adekvátní způsob řešení, problém vyřešit, interpretovat nové výsledky a vidět jejich důsledky).

Pro společnost: nové poznatky o chování vícefázových soustav.

 

Připravenost pracoviště

Jsme připraveni provádět výzkum vícefázové hydrodynamiky na mezinárodní úrovni. 

 

Profil uchazeče

Slušný a solidní člověk, schopnost logického myšlení, sklony ke tvůrčí činnosti, zájem o téma. Konkrétní téma bude stanoveno na základě vzájemné dohody studenta a školitele. Předpokládá se předběžný pohovor ještě před oficiálním přijímacím řízením.

 

Literatura

Deckwer, W. D. (1992)  Bubble column reactors. J. Wiley, Chichester.

Kaštánek, F. et al. (1993) Chemical reactors for gas-liquid systems. Ellis Horwood, Chichester.

PROJEKT DOKTORSKÉHO STUDIA V OBORU CHEMICKÉ INŽENÝRSTVÍ

Granulární média I, II

Školitel: Doc. Ing. Marek Růžička¹, CSc. (fyzikální a inženýrské aspekty)

Školitel specialista: Doc. RNDr. Jindřich Hladil², DrSc. (materiálové a geologické aspekty)

¹Ústav chemických procesů AVČR, v.v.i., 16502 Praha 6, Email: ruzicka@icpf.cas.cz, Tel: 220 390 299

²Geologický ústav AVČR, v.v.i., 16502 Praha 6, Email: hladil@gli.cas.cz, Tel: 233 087 238

 

Motivace

Granulární media (GM), též nazývaná i jinými slovy (granular media/matter/materials; partikulární látky, sypké hmoty, granulární materiály, apod.) představují samostatné skupenství hmoty (další skupenství: tuhé, kapalné plynné, plazma). Chování GM se obecně značně liší od chování tekutin a tuhých látek. Chování GM ve stavu klidu a při pohybu se řídí specifickými zákonitostmi. Tyto zákonitosti dodnes nejsou důkladně prozkoumány. Ačkoli byla GM studována v různých oborech po poměrně dlouhou dobu, lze říci, že ucelený fyzikální obraz dodnes nemáme. Nauku o GM můžeme zařadit jako specifický obor do vědy o vícefázových systémech. Jedná se o soustavy tuhá fáze - tekutina. GM se běžně vyskytují v přírodě (kamení, písek, zemina). Jejich pochopení je důležité pro porozumění základních přírodních procesů. Z praktického hlediska jsou GM velmi důležité, neboť vícefázové soustavy tuhá fáze - tekutina se vyskytují v mnoha průmyslových odvětvích a technologických aplikacích (fluidace, sedimentace, transport sypkých hmot, apod.). Mnoho materiálů je ve formě GM jako prášky, zrna, zrnka, granule apod. (chemické látky, farmaka, potraviny, stavební materiály, apod.).

 

Cíle a obsah PhD projektu

Základním cílem projektu je vyřešení souboru konkrétních a rozumně vymezených problémů, a z toho plynoucí

pochopení jistých aspektů chování GM, které představuje přínos k našim současným poznatkům o GM. Projekt je zaměřen je experimentální výzkum GM, jak 'suchých' (tuhá fáze - plyn) tak 'mokrých' (tuhá fáze - kapalina). Typické aktivity studenta budou zahrnovat řešení následujících problémů:

·  charakterizace GM na úrovni jednotlivého zrna (velikost částice, tvar, kvalita povrchu, otěr, pevnost);

·  charakterizace GM na úrovni souboru zrn (reologie GM, relace mezi tlakovým a smykovým napětím);

·  studium chování souborů částic za různých statických a dynamických situací (tvar 'hromady' nasypaných částic a její vlastnosti /střední hustota, rozložení částic různého druhu, stabilita/, dynamika dopadu částic na podložku, homogenita promíchávání směsi různých částic, tok částic v jednoduchých geometriích, apod.);

·  vztah mezi chováním jednotlivé částice a souboru částic;

·  možnost přenést získané poznatky do inženýrské praxe.

 

Metodický přístup záleží ve škálovém přístupu (rozpoznání charakteristických měřítek systému/procesu, časových a délkových) a následném použití rozměrové analýzy (sestavení základních bezrozměrných čísel a nalezení vztahu mezi nimi).

Experimentální metody: jedná se o relativně jednoduché laboratorní experimenty založené na vtipné myšlence. Smyslem je odhalit zajímavé aspekty chování GM v různých modelových situacích, jež mají vztah k praktickým aplikacím. Student tak sám může tvůrčím přístupem přispět k formování tématu své PhD práce. Charakterizace GM využije klasické optické metody (mikroskop, fotografie) popř. práci na granulometrických přístrojích. Dále pak smykové zkoušky proběhnou na lineárním/rotačním smykostroji. Informace o chování GM v různých situacích v klidu i pohybu budou získány pomocí vizualizačních technik (digitální fotoaparát a video systémy s různým rozlišením a různou rychlostí /25 Hz - 10 000 Hz/). Vyhodnoceny pak budou pomocí programů na analýzu obrazu a pohybu.

Očekávaný výsledek: obhajitelná dizertace, schopnost nezávisle myslet, nové poznatky o chování GM.

Profil uchazeče: solidní člověk, zájem o téma, logické myšlení (předběžný pohovor nutný).

 

Literatura - orientační výběr

Feda J. Základy mechaniky partikulárních látek. Academia, Praha 1977.

Novosad J. Mechanika sypkých hmot. IVVP MP ČSR, Praha 1983.

Zegzulka J. Mechanika sypkých hmot. VŠB-TU Ostrava, Ostrava 2004.

Nedderman R.M. Statics and kinematics of granular materials. Cambridge University Press, U.K. 1992.

PROJEKT DOKTORSKÉHO STUDIA V OBORU

ORGANICKÁ CHEMIE / ANORGANICKÁ CHEMIE / FYZIKÁLNÍ CHEMIE

LC-NMR: kombinace HPLC chromatografie s NMR spektroskopií

Školitel: Prof. Jan Schraml, DrSc

Centrální LC-NMR Laboratoř

Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i., 16502, Praha 6 - Suchdol

 

Předmětem doktorské disertace je analýza synthetických produktů založená na kombinaci vysoceúčinné kapalinové chromatografie (HPLC) se spektroskopií nukleární magnetické rezonance (NMR).

Kombinované analytické metody (v agličtině tzv. hyphenated techniques) představují současný vrchol analytických postupů; v případě LC-NMR se jedná o kombinaci uznávaně nejúčinnější a nejuniverzálnější separační techniky s rovněž uznávanou nejvýkonnější metodou pro určování molekulové struktury složitých organických látek v kapalném stavu. Tato synergetická kombinace zvyšuje užitné hodnoty obou metod neboť eliminuje přenosy separovaných vzorků a tak jejich možnou kontaminaci nečistotami (např. z použitých rozpouštědel).

V Centrální LC-NMR laboratoři ÚCHP AV ČR je LC-NMR zařízení nainstalováno jako dosud jedinné v ČR.  Zařízení sestává z HPLC chromatografu Varian Pro Star (HPLC pumpa dovolující použití koncentračních gradientů až 3 rozpouštědel, HPLC kolon, injektor, „stop-flow“ ventil, zběrač frakcí a fotodiodový detektor) řízeného počítačem (Dell PC), NMR spektrometru Varian Inova 500 s LC sondami a potřebných softwarů. Pro použití LC-NMR jsou kritické parametry LC sondy. Citlivý objem sond je 60 μL, měřit lze NMR spektra ¹H, ¹³C, ¹⁵N a unikátně i ²⁹Si jader.

Doktorant bude muset před započetím vlastní experimentální práce zvládnout dostatečně hloboko základy obou metod. Vlastní práce bude záviset na odborném zaměření doktoranda. Organický nebo anorganický chemik se bude podílet na syntetické přípravě studovaných látek, fyzikální chemik se soustředí více na spektroskopický přístup k problematice. Společné bude hledání optimálních podmínek pro separaci komponent a vypracování NMR postupů pro jejich NMR identifikaci. Detaily budou záviset na synthetických produktech vybraných k LC-NMR analýze. Přednost bude dána organokřemičitým kopolymerům v jejichž LC-NMR analýze má laboratoř světovou prioritu.¹

Vzhledem k náročnosti LC-NMR na kvalitu a znalosti obsluhy (a vysokou cenu zařízení) bude na tomto tematu moci pracovat pouze výborný student.

 

Literatura:

1. Blechta V., Sýkora J., Hetflejš J., Šabata S., Schraml J.:“²⁹Si NMR in LC-NMR analysis of silicones“, Magn. Reson. Chem. 44, 7 – 10 (2006).

PROJEKT DOKTORSKÉHO STUDIA V OBORU FYZIKÁLNÍ CHEMIE

NMR parametry křemíku-29 a struktura

Školitel: Prof. Jan Schraml, DrSc

Centrální LC-NMR Laboratoř

Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i., 16502, Praha 6 - Suchdol

 

Experimentální technika měření chemických posunů a spin-spinových interakcí křemíku-29 doznala v posledních dvou dekádach obrovský pokrok.¹ Podobným rozvojem prošly i výpočetní metody kvantové chemie včetně výpočtů NMR parametrů.² Jejich aplikace na oblast NMR křemíku jsou ale spiše ojedinělé a nesystematické. Doktorand by se proto měl touto problematikou zabývat souvisleji a podat vysvětlení trendů v těchto veličinách na široké třídě organokřemičitých sloučenin včetně průmyslově důležitých silikonů.

 

Teoretické výpočetní metody pro určování struktury a NMR spektroskopických parametrů dovolí nalézt strukturní závislost NMR parametrů pro danou třídu molekul a jejich závislost na experimentálních podmínkách (rozpouštědlo, teplota). Porovnání nalezených závislostí s experimentálními daty povede zpětně k přípravě sloučenin jejichž změření umožní otestovat navržené závislosti v kritických bodech.

 

Pracovište školitele je vybaveno současnou experimentální technikou pro získavání a případné doplnení experimentálních údaju (spektrometry Varian INOVA 500 a Mercury 300 se širokým spektrem přídavných zařízení). Pracoviště má letité zkušenosti v oboru NMR spektroskopie křemíku-29.

Uspěšný kandidát bude moci téma zpřesnit podle svých zájmů. Vítán by byl kandidát se zájemem o teorerickou práci a výpočetní techniku. Předchozí praxe s kvantově mechanickými výpočty není podmínkou, ale byla by vítána.

 

Literatura:

1.      J.Schraml: “29Si NMR experiments in solutions of organosilicon compounds” in Z.Rappoport and Y.Apeloig (Editors), The chemistry of organosilicon compounds, Wiley, Chichester, 2001, Ch. 3, p. 223

2.      M. Kaupp, M. Buehl, V. G. Malkin (Eds): “Calculation of NMR and EPR Parameters”, Wiley – VCH, Weinheim, 2004

PROJEKT DOKTORSKÉHO STUDIA V OBORU Organická technologie

Charakterizace uhlíkatého aerosolu v ovzduší v závislosti na jeho velikosti

Školitel: Ing. Jaroslav Schwarz CSc.

Laboratoř chemie a fyziky aerosolů

Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i., 16502, Praha 6 - Suchdol

 

Množství, velikost a složení aerosolových částic („jedovatého prachu“) obsažených v atmosféře představuje, vedle plynných polutantů, jeden z rozhodujících faktorů ovlivňujících kvalitu životního prostředí. Jednu z hlavních složek aerosolu tvoří uhlíkaté sloučeniny, které tvoří obvykle 20-50% hmoty částic menších než 10 µm a 30-80% částic menších než 2,5 µm.  Počet jednotlivých uhlíkatých organických sloučenin obsažených v aerosolu však jde do desetitisíců. Přesto že jsou vyvíjeny analytické metody schopné v jedné analýze identifikovat tisíce sloučenin, zdá se schůdnější zaměřit pozornost na analýzu jednotlivých tříd sloučenin od  celkového elementárního (EC) a organického uhlíku (OC) po charakterizaci jednotlivých tříd sloučenin a nebo na analýzu sloučenin specifických pro určité zdroje aerosolových částic a na základě jejich výskytu určit původ aerosolů zatěžujících naše ovzduší. Dále, vzhledem k  tomu, že velikost aerosolových částic je závislá na jejich původu, je velmi výhodné analyzovat částice separované podle velikosti.

Studium složení uhlíkaté části atmosférických aerosolů separovaných podle velikosti je hlavním tématem a náplní tohoto doktorandského projektu. Laboratoře chemie a fyziky aerosolů je plně vybavené přístroji pro odběr aerosolů i jejich třídění a vzorkování podle velikosti a HPLC s fluorescenčním a UV detektorem  a je možná spolupráce s analytickým oddělení ÚChP vybaveného kromě jiných metod (GS-MS, NMR) i LC-NMR. Semi-kontinuální analýza organického a elementárního uhlíku na aerosolech s vyšším časovým rozlišením je dostupná pro dvě velikostní frakce zároveň. Dalším špičkovým zařízením, které bude k dispozici, je Aerosolový hmotnostní spektrometr (AMS). Přístroj umožňuje on-line stanovování velikostních distribucí hlavních složek aerosolu s časovým rozlišením v řádu sekund.

V Laboratoři chemie a fyziky aerosolů v současné době probíhá řešení 2 evropských projektů 6. RP, dvou dalších mezinárodních projektů a několika dalších projektů od českých grantových agentur.

Požadovaný profil uchazeče:

- organický chemik, organický technolog, analytický chemik

- samostatnost a chuť do experimentální práce

Literatura

András Gelencsér.: Carbonaceous Aerosol, Springer, Dordrecht, 2004.

Seinfeld J. H., Pandis S. N.: Atmospheric Chemistry and Physics, John Wiley, New York, 1998

PROJEKT DOKTORSKÉHO STUDIA V OBORU  ORGANICKÁ TECHNOLOGIE

Experimentální studium chování reálných aerosolů v plicích

Školitel: Ing. Jaroslav Schwarz CSc.

Laboratoř chemie a fyziky aerosolů

Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i., 16502, Praha 6 - Suchdol

 

Atmosférické aerosoly (suspendované tuhé a kapalné částice, nebo také “jedovatý prach”) jsou v současné době jednou z nejdůležitějších škodlivin v našem životním prostředí.  Jejich množství (hmotnostní koncentrace a počet) obsažené ve vzduchu, který dýcháme, představuje sice důležitý faktor pro stanovení jejich vlivu, ale pro úplné posouzení možných zdravotních důsledků musíme znát rovněž chování aerosolových částic po jejich vstupu do prostředí plic, kde se mění zejména vlhkost a teplota okolí. To má za následek jak změny ve velikosti částic vlivem hygroskopického růstu, tak ve složení (vypařování nebo rozklad některých složek). Tyto změny pak následně ovlivňují depoziční chování částic v plicích a tedy podíl částic, které se v plicích usadí a místo, kde k depozici dojde. Sledování těchto změn atmosférického aerosolu za podmínek panujících v plicích bude úkolem doktoranda.

 

 Metody dostupné ke studiu těchto změn na pracovišti jsou jak velikostně rozlišené odběry aerosolových částic kaskádními impaktory za použití teplotně a vlhkostně regulovaných vstupů pro následnou analýzu složení částic tak on-line metody používající tzv. Humidity Tandem Differencial Mobility Analyzer (HTDMA). Pro analytickou část úlohy je k dispozici iontová chromatografie a další analytické metody dostupné na ÚChP. 

 

Pracoviště (Laboratoř chemie a fyziky aerosolů ÚChP) je vedoucím pracovištěm v oblasti aerosolů v ČR se zkušenostmi ze studia atmosférických aerosolů v Praze i jinde v Evropě. Projekt je podložen rovněž spoluprací pracoviště na několika mezinárodních a dalších národních projektech, které jsou na pracovišti řešeny.

 

Požadovaný profil uchazeče:

- fyzikální chemik, analytický chemik, chemický inženýr

- předpoklady k experimentální práci

- samostatnost

- chuť do práce

Literatura:

Harrison R. M., van Grieken R.E.: Atmospheric Particles, John Wiley, New York, 1998.

Seinfeld J. H., Pandis S. N.: Atmospheric Chemistry and Physics, John Wiley, New York, 1998

 

PROJEKT DOKTORSKÉHO STUDIA V OBORU  ORGANICKÁ TECHNOLOGIE

Studium velikostní distribuce a chemického složení aerosolu v reálném čase pomocí AMS

Školitel: Ing. Jaroslav Schwarz CSc.

Laboratoř chemie a fyziky aerosolů

Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i., 16502, Praha 6 - Suchdol

 

Množství, velikost a složení aerosolových částic („jedovatého prachu“) obsažených v atmosféře představuje jeden z rozhodujících faktorů ovlivňujících kvalitu životního prostředí a zároveň má výrazný vliv na globální oteplování. Pro analýzu zdrojů a původu aerosolových částic včetně tvorby sekundárních aerosolů chemickými reakcemi plynných složek v ovzduší je velmi výhodné analyzovat částice separované podle velikosti. Standardní metody používané pro tento účel jsou velmi pracné a dosahované časové rozlišení je obvykle v řádu minimálně několika hodin, standardně 1 den.

Naše laboratoř letos pořizuje špičkové zařízení představující vrchol současného vývoje v této oblasti - Aerosolový hmotnostní spektrometr (AMS). Přístroj umožňuje on-line stanovování velikostních distribucí hlavních složek aerosolu s časovým rozlišením v řádu sekund. Studium zdrojů a tvorby aerosolů za použití tohoto špičkového zařízení bude hlavním tématem práce.

V Laboratoři chemie a fyziky aerosolů v současné době probíhá řešení 2 evropských projektů 6. RP, dvou dalších mezinárodních projektů a několika dalších projektů od českých grantových agentur.

Požadovaný profil uchazeče:

- instrumentálně zdatný chemik s orientací v organické chemii

- samostatnost a chuť do experimentální práce

Vzhledem k tomu, že se bude jednat o práci se spektrometrem světových parametrů, budeme vybírat pouze špičkového studenta.

Literatura

András Gelencsér: Carbonaceous Aerosol, Springer, Dordrecht, 2004.

M.R. Canagaratna, et al: Chemical and microphysical characterization of ambient aerosol with the Aerodyne Aerosol Mass Spectrometer. Mass Spectrometry Reviews, 2007, 26, 185– 222.

PROJEKT DOKTORSKÉHO STUDIA V OBORU Fyzikální chemie

Charakteristika aerosolových částic ve vnitřním prostředí

Školitel: Ing. Jiří Smolík, CSc.

Laboratoř chemie a fyziky aerosolů

Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i., 16502, Praha 6 - Suchdol

 

Aerosolové částice jsou považovány za jeden z hlavních zdrojů znečištění ovzduší. Protože většina lidí v Evropě a Severní Americe tráví 80-90% svého času ve vnitřním prostředí, je nezbytné charakterizovat a kvantifikovat aerosol vnitřního prostředí z důvodu jeho značného vlivu na lidské zdraví. V mnoha studiích bylo prokázáno, že se zvýšenými koncentracemi aerosolu v ovzduší je přímo spojena vyšší úmrtnost a nemocnost v populaci.

 

Aerosol vnitřního prostředí je zásadně ovlivňován především dvěma zdroji. Jedním z nich jsou emise částic z vnitřních aktivit a z vybavení interiéru. Dalším podstatným zdrojem je ventilace, tedy částice z vnějšího prostředí. Cílem práce je zhodnocení vlivu vnějšího prostředí na koncentrace aerosolu ve vnitřním prostředí. Dále pak je cílem charakterizovat vnitřní zdroje a propady aerosolových částic.

 

Ke studiu těchto charakteristik jsou na pracovišti dostupné velikostně rozlišené on-line metody monitorující dynamiku aerosolových částic v rozsahu 3-10.000 nm a velikostně rozlišené odběry aerosolových částic kaskádními impaktory pro následnou analýzu složení těchto částic.. Pro analytickou část úlohy jsou k dispozici iontová chromatografie, analýza elementárního a organického uhlíku (EC/OC)  a další analytické metody dostupné na ÚChP.   

 

Požadovaný profil uchazeče:

- zaměření na atmosférickou fyziku a chemii

- předpoklady k experimentální práci

- samostatnost

- chuť do práce

 

Doporučená literatura:

1. Hinds W.C.: Aerosol Technology, John Wiley, New York, 1998.

PROJEKT DOKTORSKÉHO STUDIA V OBORU

BIOTECHNOLOGIE

Enzymové reakce v superkritickém CO₂

Školitel: Ing. Helena Sovová, CSc.

Oddělení separačních procesů

Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i., 165 02 Praha 6 -  Suchdol

 

Podle aktuálních výsledků výzkumu existuje řada enzymů, mezi nimi lipas, které vykazují dobrou aktivitu v prostředí superkritického oxidu uhličitého (při tlaku na 74 MPa a teplotě nad 31 °C). To umožňuje spojit výhody enzymových reakcí, jako je vysoká selektivita, a výhody CO₂ jako superkritického rozpouštědla, ke kterým patří vysoká čistota, zdravotní nezávadnost, rychlý transport hmoty, a snadná regulace rozpouštěcí schopnosti pomocí tlaku a teploty a tím i jednoduché dělení reakční směsi od rozpouštědla. V této oblasti se otevírá pole základního výzkumu s perspektivou využití v potravinářství a farmaceutickém průmyslu.

 

Cílem projektu je prostudovat průběh alkoholýzy několika rostlinných olejů a dalších substrátů katalyzované vybranými komerčními lipasami a případně dalšími, zpravidla imobilizovanými enzymy v závislosti na tlaku, teplotě a vlhkosti superkritického CO₂, ve kterém budou substráty rozpuštěny. Reakce budou probíhat kontinuálně v laboratorním průtočném extraktoru. Výsledky výzkumu přinesou nové poznatky o kinetice enzymových reakcí v prostředí superkritických tekutin a zároveň budou směřovat i k praktickým aplikacím jako je transformace oleje na metylestery mastných kyselin potřebná pro GC analýzu složení kyselin v oleji nebo částečná etylesterifikace oleje regioselektivní lipasou s navazujícím oddělením produktů reakce od substrátů na základě rozdílných rozpustností v superkritickém CO₂.

 

Laboratoř superkritické extrakce ÚCHP AV ČR se zabývá výzkumem enzymových reakcí olejů, zejména jejich hydrolýzy, už řadu let. Stávající laboratorní aparatura s průtočným reaktorem bude vyžadovat jen malé úpravy pro zavedení etanolu. Laboratoř je vybavena také vysokotlakou celou s okénky pro sledování stavového chování používaných směsí. Při studiu literatury je využívána kromě knihovny ústavu a časopisů přístupných v lokální počítačové síti i rozsáhlá databáze literatury založená a doplňovaná v laboratoři superkritické extrakce. Analýzy reakčních produktů budou probíhat v analytickém oddělení ústavu.

 

Uchazeč by se měl zajímat o enzymové reakce i o nové metody získávání přírodních látek a měl by ovládat základní laboratorní postupy. Ke studiu literatury bude potřeba znalost angličtiny na dobré úrovni.

 

Doporučená literatura:

H. Sovová, M. Zarevúcka, P. Bernášek, M. Stamenić, Kinetics and specificity of Lipozyme-catalysed oil hydrolysis in supercritical CO₂. Chemical Engineering Research & Design 86 (2008) 673.

PROJEKT DOKTORSKÉHO STUDIA V OBORU

CHEMICKÉ INŽENÝRSTVÍ / BIOTECHNOLOGIE

Superkritická extrakce a frakcionace biologicky aktivních látek

Školitel:  Ing. Helena Sovová, CSc.

Oddělení separačních procesů

Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i., 165 02 Praha 6 – Suchdol

 

Těžiště projektu je ve studiu a optimalizaci postupů vedoucích k zakoncentrování cenných látek v rostlinných extraktech získaných superkritickou extrakcí (SFE), kde rozpouštědlem je stlačený oxid uhličitý. Tato extrakční metoda je šetrná k extrahovaným látkám i k životnímu prostředí a zároveň je velmi variabilní, protože rozpouštěcí schopnost stlačeného plynu silně závisí na tlaku a teplotě. Zatímco vliv extrakčních podmínek a podmínek dělení extraktu od rozpouštědla na celkový výtěžek SFE byl v posledních letech podrobně zkoumán¹, o vlivu těchto podmínek na složení extraktů je zatím známo podstatně méně². Přitom pro další využití extraktů ve farmaceutických výrobách, ve funkčních potravinách a jako nutraceutika, přírodní barviva nebo insekticidy je třeba dosáhnout vysoké koncentrace biologicky aktivních látek v extraktu a nežádoucí látky potlačit.

 

Cílem projektu je stanovit vliv podmínek extrakce z několika vybraných rostlin a podmínek dělení extraktu od rozpouštědla na složení extraktu a optimalizovat tyto podmínky vzhledem ke koncentraci biologicky aktivních látek - složek silic a olejů - v extraktu. Součástí výzkumu bude i vyhodnocení fázových rovnováh sledovaných látek v závislosti na tlaku, teplotě a na jejich koncentraci v rostlinné matrici. Získané výsledky budou důležité jako pro teorii SFE, tak i pro uplatnění této metody při získávání konkrétních biologicky aktivních látek.

 

Laboratoř superkritické extrakce ÚCHP AV ČR má ve výzkumu SFE rostlinných látek dlouhou tradici. Je vybavena několika laboratorními aparaturami pro extrakci čistým a modifikovaným oxidem uhličitým a čtvrtprovozní aparaturou s recyklem CO₂, vysokotlakou celou s okénky pro sledování stavového chování látek a dalšími přístroji pro izolaci rostlinných látek jako rotační vakuovou odparkou, Soxhletovým extraktorem a pod. Složení extraktů je měřeno v analytickém oddělení ústavu. Při studiu literatury je kromě knihovny ústavu a časopisů přístupných v lokální počítačové síti využívána i rozsáhlá databáze kopií článků o SFE založená a doplňovaná v laboratoři superkritické extrakce.

 

Uchazeč by měl mít skutečný zájem o danou problematiku, znalost angličtiny alespoň na úrovni potřebné ke studiu odborné literatury a zručnost potřebnou k práci v laboratoři.

 

Doporučená literatura:

E. Reverchon, I. De Marco, Supercritical fluid extraction and fractionation of natural matter, Journal of Supercritical Fluids 38 (2006) 146.

S. M. Pourmortazavi, P. Baghaee, M. A. Mirhosseini, Extraction of volatile compounds from Juniperus communis L. leaves with supercritical fluid carbon dioxide: comparison with hydrodistillation. Flavour Fragrance Journal 19 (2004) 417.

PROJEKT DOKTORSKÉHO STUDIA V OBORU

CHEMIE A TECHNOLOGIE OCHRANY ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ/

ORGANICKÁ CHEMIE / FYZIKÁLNÍ CHEMIE

NMR analýza aerosolových částic

Školitel: Ing. Jan Sýkora Ph.D.

Centrální LC-NMR Laboratoř

Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i., 16502, Praha 6 - Suchdol

 

Tématem doktorské disertační práce je analýza organických sloučenin obsažených v aerosolových částicích pomocí NMR spektroskopie (Nukleární Magnetická Rezonance). Jelikož jsou reálné aerosolové vzorky velmi zředěné a nedovolují prakticky nic jiného než změření vodíkových NMR spekter, identifikace látek pouze na základě těchto spekter je prakticky nemožná. Pokud se ale vytvoří databáze spekter látek, které se v aerosolech vyskytují, je identifikace látek možná na základě precizního porovnávání.

Jedná se nový přístup v oblasti chemie aerosolových částic, první publikace týkající se NMR aerosolů se objevily v roce 20001 a jejich počet dosud nepřekročil desítku. Tyto práce jsou ovšem založené na tzv. analýze funkčních skupin,2 kdy se určuje zastoupení celé skupiny látek (např. aromatické vs alifatické) a nehledají se jednotlivá chemická individua.

Úkolem doktoranda bude vydat se opačnou cestou, získat vzorky přímo od zdrojů typického průmyslového i domácího „znečistění“ (převážně různé spalovací procesy), které je možno připravit o libovolné koncentraci, identifikovat jednotlivé majoritní komponenty a za pomocí standardů pořídit přesně definované záznamy 1H a 13C NMR spekter a vytvořit jejich databázi nebo knihovnu. O tu se potom bude opírat při vlastní identifikaci látek ve spektrech reálných vzorků.

Vlastním cílem projektu je vytvořit co nejobsáhlejší knihovnu 1H a 13C NMR spekter organických látek, které se vyskytují v částicích aerosolů a dále metodu pro využití těchto spekter pro kvalitativní i kvantitativní analýzu látek v reálných aerosolových vzorcích.

Projekt využívá a kombinuje zkušenosti dvou oddělení našeho ústavu, na jedné straně zkušenosti se získáváním vzorků aerosolů a na druhé straně zkušenosti se separacemi komplikovaných směsí a identifikací jednotlivých sloučenin pomocí LC-NMR techniky. Dále se doktorand bude podílet na vývoji a optimalizaci knihovny a programu pro vyhodnocování spekter reálných vzorků. Ideální kandidát by měl proto ovládat základy analytických metod HPLC a/nebo NMR případně programování v programovacím prostředí MATLAB.

 

Literatura

1.      Decesari S., Facchini M. C., Fuzzi S.: Characterisation of water-soluble organic compounds in atmospheric aerosol: A new approach, J. Geophys. Res., 105, 1481-1489 (2000).

2.      Tagliavini E., Moretti F., Decesari S., Facchini M. C., Fuzzi S., Maenhaut W.: Functional group analysis by 1H NMR/chemical derivatization for the characterization of organic aerosol from SMOCC field campaign, Atmos. Chem. Phys. Discuss, 5, 9447-9491 (2005).

PROJEKT DOKTORSKÉHO STUDIA V OBORU CHEMICKÉ INŽENÝRSTVÍ

Diagnostika proudění v kanálech velmi malých rozměrů

Školitel: Ing. Jaroslav Tihon, CSc.

Oddělení vícefázových reaktorů

Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i., 165 02 Praha 6 - Suchdol

 

Novým trendem v procesním inženýrství je snaha o miniaturizaci výrobních zařízení (např. míchacích jednotek, reaktorů, či výměníků tepla) s cílem intenzifikovat přenosové jevy v nich probíhající díky zvýšení relativního poměru mezi povrchem a objemem takovéhoto zařízení. Charakterizace proudění v mikrofluidním měřítku je prvním nezbytným krokem pro pochopení dějů, které řídí transport tepla nebo hmoty v těchto miniaturních operačních jednotkách. Zatímco technologie zhotovování mikrozařízení je již dobře zvládnutá, výzkum jejich činnosti z hlediska hydrodynamiky a transportních dějů je stále pouze ve svých počátcích.

Předmětem navrženého projetku je experimentální studium charakteru proudění čisté kapaliny a dvoufázového systému kapalina-plyn v kanálech mili- a mikrometrických rozměrů. Naše pozornost se zaměří na zmapování tokových režimů v kanálcích s různou základní geometrií (např. pravoúhlé křížení, T-větvení, náhlé rozšíření). Originální experimentální technika vyvíjená v našem oddělení, elektrodifúzní diagnostika proudění, bude využita jak pro určení směru a rychlosti proudění v blízkosti stěny, tak i pro detekci průchodu bublin. Pro tento účel bude vyvinut a otestován nový typ čidel připravených pomocí moderní techniky fotolitografie. Časo-prostorové korelace signálů naměřených více čidly potom poskytnou nové informace o struktuře toku v přístěnné oblasti. Dodatečné informace o proudění budou získány pomocí vizualizačních experimentů využívajících špičkovou rychloběžnou kameru Redlake MotionPro X3, popřípadě pomocí měření rychlostních polí metodou PIV (Particle Image Velocimetry).

Projekt je vhodný pro absolvent(a/ku) chemicko-inženýrského studia nebo studia jiného typu s technickým zaměřením. Uchazeč by měl být experimentálně zručný a měl by mít alespoň základní znalosti z oblasti hydrodynamiky. Základním předpokladem je ovšem chuť do samostatné výzkumné práce. Případný zájemce se bude moci opřít o tvůrčí prostředí v našem oddělení (Vícefázové reaktory), které se stalo školicím pracovištěm rovněž pro zahraniční doktorandy v rámci projektu EU: „Marie Curie Training Sites“ (http://www.icpf.cas.cz/flore/). S využíváním počítače a moderních programů (LabView, MATLAB, Mathematica), jak pro plně automatizované experimentální měření a následné zpracování získaných dat, tak i pro řešení složitých hydrodynamických úloh, máme bohaté zkušenosti.

 

REFERENCE:

Hessel V., Hardt S., Löwe H.: Chemical Micro Process Engineering (Fundamentals, Modelling and Reactions), Wiley-VCH Verlag, Weinheim (2004)

Tabeling P.: Introduction to Microfluidics. Oxford University Press (2005)

PROJEKT DOKTORSKÉHO STUDIA V OBORU FYZIKÁLNÍ CHEMIE

Studium transportu kondenzujících par v pórech keramické membrány

Školitel: Ing. Petr Uchytil, CSc.

Oddělení separačních procesů

Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i., 16502, Praha 6 - Suchdol

 

Separace par či plynů v pórech anorganických membrán patří mezi perspektivní separační procesy. Transport látek v pórech o poloměru blízkém rozměru permeujících molekul je v současné době velmi intenzívně studován. Tok póry je ovlivněn zejména interakcemi mezi difundujícími molekulami a materiálem anorganické membrány. Z tohoto důvodu je k popisu transportu nezbytná znalost sorpce permeujících látek v membráně. Pokud totiž dochází k sorpci je velmi pravděpodobné, že se bude při transportu uplatňovat povrchová difuze¹. V případě, že na membráně je dělena směs obsahující kondenzující plyn, popis transportu se dále komplikuje, protože za určitých tlakových podmínek může dojít k jeho kondenzaci². To znamená, že k transportu přispívá i tok kapalné fáze. Navíc pokud dojde ke kondenzaci, dá se očekávat velká změna separačních vlastností porézního prostředí, neboť kapalná fáze současně omezí průtok nekondenzující složky dělené směsi. Už z tohoto krátkého popisu je vidět, že transport látek ve velmi malých pórech je značně komplikovaný, ale i zajímavý nejen z teoretického hlediska, ale i pro svůj praktický význam (ovlivnění separace ). 

Experimenty budou prováděny na Vycorové membráně (sklo) a dalších anorg. membránách (zejména vícevrstvé membrány na bázi aluminy). Jako permeující látky budou použity permanentní plyny (dusík, vodík, apod.) a plyny kondenzující (např. butan). Budou měřeny sorpce, toky a separace binárních směsí na  membráně. Cílem doktorandského projektu je popsat transport binárních směsí přes anorganickou. membránu během permeace par. 

Laboratoř je vybavena aparaturami pro permeační měření a sorpční aparaturou. K dispozici je nový plynový chromatograf s tepelně-vodivostním i plameno-ionizačním detektorem. K dispozici je také hmotnostní detektor, který umožňuje průběžné měření transportu binárních směsí. Uchazeče očekávají  experimenty, zároveň důležité bude i matematické zpracování získaných výsledků. Dále je velký prostor k teoretickému modelování transportu.

V této oblasti výzkumu dlouhodobě spolupracujeme s významnými zahraničními pracovišti (Prof. Seidel-Morgenstern, Magdeburg, Dr. T. Loimer, Vídeň), proto část prací bude možné provádět v zahraničních laboratořích.

 

Zaměření práce by nemělo působit problémy dobrému studentu jakéhokoliv směru, ale výhodou by byl obor fyzikální či anorganické chemie.

 

Literatura:

Yang J., Čermáková J.  , Uchytil P., Hamel Ch., Seidel-Morgenstern A.: Gas Phase Transport, Adsorption and Surface Diffusion in Porous Glass Membranes. Catal. Today, 104,344-351(2005).

Uchytil P., Petrickovič R., Seidel-Morgenstern A.: Study of Capillary Condensation of Butane in Vycor Membrane. J. Membr. Sci. 264, 27-36( 2005).

PROJEKT DOKTORSKÉHO STUDIA V OBORU FYZIKÁLNÍ CHEMIE

Transport látek v polymerní membráně

Školitel: Ing. Petr Uchytil, CSc.

Oddělení separačních procesů

Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i., 16502, Praha 6 - Suchdol

 

Membránové separační procesy založené na permeaci par a pervaporaci jsou považovány za perspektivní nástroj moderních chemických technologií, zejména pro dehydratace a odstraňování organických par ze vzduchu. V současné době jsou tyto membránové separace intenzívně studovány pro průmyslové využití i v mnoha dalších významných procesech.

Polymerní membrány nemají póry v klasickém slova smyslu. Vlivem rozdílu chemických potenciálů dělených látek nad a pod membránou se látky sorbují v membráně, difundují a následně desorbují na opačné straně membrány. Pokud jsou separované látky na obou stranách membrány ve formě páry, jedná se o permeaci. Při pervaporaci dochází k dělení roztoku při průchodu polymerní membránou. Nad membránu je přiváděn dělený roztok a pod membránou je prostor evakuován (klasické uspořádání), či zde proudí nosný plyn (uspořádání "sweeping gas").^.

 

Projekt je zaměřen na získání experimentálních dat pro kvalitní popis transportu látek v polymerní membráně při pervaporaci a permeaci. Nejdříve bude porovnáván transport čistých látek při permeaci nasycených par a pervaporaci polymerní membránou. Z experimentálně zjištěných rozdílů mezi těmito membránovými procesy¹ (permeací nasycených par a pervaporací) bude zkoumán vliv koncentrační polarizace na transport látek polymerní membránou. Z našich dřívějších experimentů se ukázalo, že velmi důležitou informaci mohou poskytnout sorpční data v ustáleném stavu separace. Tato data dosud nebyla v literatuře publikována. Za účelem jejich získání jsme navrhli a zhotovili originální aparaturu. Proto budou proměřeny sorpční isotermy látek v membráně jednak v ustáleném stavu permeace par pomocí nové aparatury a rovněž v rovnováze.

Poté bude studován pervaporační transport binárních směsí, zejména alkohol-voda². Na binárních systémech bude sledováno vzájemné ovlivnění látek při jejich průchodu membránou. Pro studium transportu složitějších systémů byla použita nová aparatura s detekcí pomocí hmotnostního spektrometru. Bude experimentálně ověřena možnost ovlivnění separačního procesu přídavkem látek do dělených binárních směsí.

 

Pro zaměření práce je výhodou studium v oboru fyzikální či organické chemie.

 

Literatura:

1.      K. Okamoto, N. Tanihara, H. Watanabe, K. Tanaka, H. Kita, A. Nakamura, Y. Kusuki, K. Nakagawa, Vapor permeation and pervaporation separation of water/ethanol mixtures through polyimide membranes, J. Membr. Sci, 68 (1992) 53.

2.      M.S. Schehlmann, E. Wiedemann, R.N. Lichtenthaler, Pervaporation and vapor permeation at the azeotropic point or in vicinity of the LLE boundary phases of organic/aqueous mixtures; J.

 

PROJEKT DOKTORSKÉHO STUDIA V OBORU CHEMICKÉ INŽENÝRSTVÍ

Studium vlivu povrchově aktivních látek na dynamiku vícefázových systémů

 Školitel: Ing. Jiří Vejražka, Ph.D.

Oddělení vícefázových reaktorů

Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i., 165 02 Praha 6 - Suchdol

 

Povrchově aktivní látky (dále jen surfaktanty) jsou látky, jejichž adsorpce na mezifázovém rozhraní mění jeho vlastnosti. Nejvíce ovlivněnou vlastností je povrchové napětí. Ovlivněny jsou však i další, často nedokumentované vlastnosti mezifázového rozhraní, jako je rychlost adsorpce nebo střihová a dilatační viskozita rozhraní. V konečném důsledku surfaktanty výrazně mění chování vícefázových systémů (např. rychlost stoupání bublin, zádrž plynu v reaktorech, smáčivost pevných povrchů a podobně).

 

Cílem projektu je detailně pozorovat změnu proudění kapaliny ve vícefázových systémech (především v blízkosti bublin). Prostřednictvím experimentální techniky PIV (particle image velocimetry) budou naměřena a porovnána rychlostní pole v okolí bublin se surfaktanty nebo bez nich v řadě elementárních situací (např. stoupající bublina, bublina narážející na pevný povrch nebo oscilující bublina). Z výsledků bude usuzováno na vlastností mezifázového rozhraní, např. na jeho pohyblivost a případně dilatační viskozitu. Výsledky budou srovnávány s dostupnými modely pro chování mezifázového rozhraní a ty budou v případě potřeby upraveny.

 

Uchazeč(ka) bude při experimentech pracovat s vybavením pro PIV a bude se podílet na vývoji vhodných vyhodnocovacích technik. Při experimentu bude mít k dispozici další potřebné vybavení (rychloběžnou kameru, systémy pro sběr dat, zařízení pro řízenou tvorbu bublin, přístroje pro měření statického i dynamického povrchového napětí a další). Při studiu bude uchazeč(ka) zaškolen do jednoduššího programování v systému Matlab a získá řadu technických dovedností. Projekt je vhodný pro absolvent(a/ku) chemického inženýrství i jiných technických oborů.

 

Literatura:

Edwars D.A., Brenner H., Wasan D.T.: Interfacial Transport Processes and Rheology. Butterworth-Heinemann, Boston, 1991. ISBN 0-7506-9185-9

 

Cuenot B., Magnaudet J., Spennato B.: The effects of slightly soluble surfactants on the flow around a spherical bubble. J Fluid Mech, 1997, 339, 25-53

 

Ortegren J., Wantke K.D., Motschmann H., Mohwald H. A study of kinetic molecular exchange processes in the medium frequency range by surface SHG on an oscillating bubble. J Colloid Interface Sci, 2004, 279, 266-276

PROJEKT DOKTORSKÉHO STUDIA V OBORU ORGANICKÁ TECHNOLOGIE

HDS katalyzátory obsahující vzácné kovy a Mo na oxidických nosičích

Školitel: Ing. Zdeněk Vít, CSc.

Oddělení katalýzy a reakčního inženýrství

Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i., 16502, Praha 6 - Suchdol

 

Aktivitu Mo katalyzátorů v hydrodesulfurizaci (HDS) je možné významně zvýšit přidáním malého množství  promotoru. Typickými příklady jsou systémy CoMo či NiMo/alumina, které nacházejí  významná uplatnění při výrobě kapalných paliv. Alternativou ke Co či Ni je zde užití některého vzácného kovu v množství pod 1 %. Tento výzkum je prováděn v ÚCHP řadu let a vedl k výrazným promočním efektům Ir, Pt a Ru [1,2]. Nejběžnějším nosičem je zde alumina, avšak promoční efekt může být významně ovlivněn i typem nosiče.

 Obsahem práce je studium přípravy Mo katalyzátorů modifikovaných Pt či jiným vzácným kovem (např. Ru, Rh, Pd) na nosiči jako např.  ZrO₂ (silika-alumina, TiO₂ apod.).  Bude se studovat vliv prekursoru kovu a způsobu depozice,  optimální koncentrace apod. Aktivita a selektivita bude porovnávána s klasickými systémy NiMo či CoMo. Mohou být studovány i jednosložkové katalyzátory se vzácnými kovy a samotné Mo katalyzátory. K charakterizaci katalyzátorů je možno využít TPR, adsorpce H₂, měření textury (specifický povrch, distribuce pórů), chemickou analýzu (obsahy kovů) či případně i elektronovou mikroskopii (morfologie, disperze složek). Katalytické vlastnosti je zajímavé studovat v reakcích HDS, hydrodenitrogenace či hydrogenace modelových látek za tlaku. Máme k dispozici moderní průtočné tlakové mikroreaktory s pevným ložem, kde reakční směsi jsou automaticky analyzovány na plynových chromatografech. Experimentální data se dále zpracovávají na PC.

Cílem práce je hledat faktory při přípravě katalyzátorů, vedoucí ke zlepšení jejich aktivity a porovnat nekonvenční katalyzátory se vzácným kovem a alternativním nosičem s klasickými katalyzátory. Nové  poznatky budou přínosem z teoretického hlediska a rovněž užitečné pro průmyslovou praxi.

Uchazeč bude při studiu využívat hlavně znalostí z anorganické a fyzikální chemie, heterogenní katalýzy a kinetiky. Znalost angličtiny je vítána. Charakter vlastní práce je převážně experimentální (syntézy nosičů a katalyzátorů, měření vlastností při charakterizaci materiálů a testování aktivit katalyzátorů).

Literatura

1. Vít Z., D. Gulková, L. Kaluža and M. Zdražil: Synergetic effects of Pt and Ru added to Mo/Al₂O₃ sulfide catalyst in HDS of thiophene and HYD of cyclohexene. J. Catal. 232, 447 (2005).

2. Vít Z.: Iridium sulfide and Ir promoted Mo based catalysts (Review). Appl. Catal. A 322, 142 (2007). 

PROJEKT DOKTORSKÉHO STUDIA V OBORU

CHEMICKÉ INŽENýRSTVí / FYZIKáLNí CHEMIE

Makroskopické mezifázové efekty v nanokapalinách

Školitel: Prof. Ing. Ondřej Wein, DrSc.

Oddělení vícefázových reaktorů

Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i., 165 02 Praha 6 – Suchdol

 

V mechanice kontinua jsou makroskopické mezifázové efekty reprezentovány parametry okrajových podmínek, doplňujících příslušné transportní rovnice. Jejich klasickým příkladem je povrchové napětí v mechanice nebo z-potenciál v elektrochemii. V mikrodisperzních kapalinách, kam se dosud řadily především polymerní roztoky, koloidní suspenze a emulze, je nejmarkantnějším makroskopickým mezifázovým efektem zdánlivý skluz při stěně a odpovídající zvýšení koeficientů přestupu za toku.

 

Cílem projektu je základní výzkum některých makroskopických mezifázových efektů –zdánlivého skluzu a elektrokinetických jevů – ve speciální třídě mikrodisperzních kapalin, známých v posledním desetiletí pod souborných označením nanokapaliny. Aplikačně nejzajímavějším aspektem těchto disperzí je podstatné zvýšení jejich tepelné vodivosti. Zamýšlený výzkum je převážně experimentální povahy – laboratorní příprava nanokapalin, jejich primární identifikace optickými metodami, a vlastní výzkum mezifázových transportních efektů povahy reologické (skluzová viskometrie) a elektrochemické (z-potenciál a související elektrokinetické jevy). Hlavním očekávaným výsledkem je spíše korelace zjištěných empirických fakt a následující klasifikace různých typů nanokapalin nežli budování nové fenomenologické koncepce nebo aplikačně atraktivní výstupy.

 

Skupina mikrodisperzních kapalin je vybavena originální metodikou pro měření zdánlivého skluzu a podílí se s VŠB-Ostrava na projektu měření elektrokinetických jevů v mikrodisperzních kapalinách.

 

Od uchazeče se očekává zejména připravenost vstoupit na jedno z neprozkoumaných interdisciplinárních území fyzikální chemie mikrodisperzních kapalin. Znalost základů teorie transportních jevů a fyzikální chemie koloidů na běžné vysokoškolské úrovni, jakož i základní návyky práce v chemické laboratoři jsou pokládány za condicio sine qua non.

 

Doporučená literatura:

Wein O.: Úvod do reologie. Skripta FCH VUT Brno, Brno 1996. Wein O., Večeř M.: AWS rotational viscometry of polysaccharide solutions using a novel KK sensor. J. Non-Newt.Fluid Mech. 139, 135-152 (2006). Gandhi K.S.: Thermal properties of nanofluids: Controversy in the making? Current Sci. 92(6) 25 March (2007).  Delgado A.V., Hunter R.J.:Measurement and interpretation of electrokinetic phenomena. Pure Appl. Chem.77(10)1753-1805 (2006).

 

PROJEKT DOKTORSKÉHO STUDIA V OBORU FYZIKÁLNÍ CHEMIE

Fázové rovnováhy v soustavách s chemickou reakcí

Školitel: Ing. Ivan Wichterle, DrSc.

Termodynamická laboratoř E. Hály

Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i., 165 02 Praha 6 – Suchdol

 

Popis fázové rovnováhy kapalina–pára za normálních a snížených tlaků v systémech, obsahujících vzájemně nereagující složky je dobře propracován jak po stránce teoretické tak experimentální. Jinak je tomu v soustavách, jejichž komponenty se chemicky ovlivňují. Termodynamickou charakteristiku takových systémů lze sice dobře vystihnout, avšak experimentálně jde o nepříliš probádanou oblast.

 

Cílem této fyzikálně–chemické studie je experimentální stanovení a následný popis rovnovážných dat ve vybraných modelových soustavách s dobře definovanou rovnovážnou reakcí, jako je např. esterifikace nebo reesterifikace. U klasických fázových rovnováh bez chemické přeměny se stanovují základní stavové veličiny (teplota, tlak, složení fází); v této studii k tomu ještě přistupují kinetické a rovnovážné údaje o probíhající reakci. Měření základních veličin se provádí pomocí špičkových přístrojů. Práce vyžaduje celkově citlivý technický přístup. Její součástí je i znalost programování; software pro zpracování dat je sice k dispozici, ale jeho další vývoj je nejen možný, ale potřebný.

 

Dobré pracovní klima Termodynamické laboratoře E. Hály umožňuje a předpokládá investici vlastní iniciativy. Padesát let zkušeností v oboru fázových rovnováh a světové uznání je naší vizitkou a otvírá dveře do nejlepších pracovišť na celém světě. Dobré finanční zázemí výzkumu je umožněno díky podpoře projektu Grantovou agenturou ČR. Absolventi měli vždy všeobecné a dobré uplatnění jako fyzikální chemici.

 

Uchazeči se mohou rekrutovat z vysokých škol přírodovědného nebo technického (zejména chemického) zaměření. Vítána je fyzikálně–chemická specializace – není však podmínkou. Experimentální zručnost by měla být samozřejmostí.

PROJEKT DOKTORSKÉHO STUDIA V OBORU FYZIKÁLNÍ CHEMIE

Experimentální studie vysokotlaké fázové rovnováhy

Školitel: Ing. Ivan Wichterle, DrSc.

Termodynamická laboratoř E. Hály

Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i., 165 02 Praha 6 – Suchdol

 

Kvantitativní charakterizace fázové rovnováhy kapalina–plyn je základní informací, potřebnou pro návrh jakéhokoliv (i vysokotlakého) separačního procesu. K takovým patří extrakce superkritickým rozpouštědlem jako ekologicky čistý proces využitelný např. v potravinářství nebo ve farmaceutických a chemických výrobách vysoce hodnotných speciálních produktů. Typickým rozpouštědlem, používaným v nadkritických podmínkách je CO2.

 

Cílem této fyzikálně-chemické studie je experimentální stanovení vysokotlakých dat o rovnováze kapalina–plyn v soustavách obsahujících CO2 a látky vybrané homologické řady (alkoholy, étery ap.). Získaná data budou součástí vytvářené širší datové báze, vedoucí k vypracování modelu pro předpověď fázového chování podobných soustav; výchozím bodem jsou stavové rovnice příspěvkového typu.

 

Alternativní skupina systémů, které lze za vyšších tlaků sledovat v rámci této studie, se úzce dotýká ochrany životního prostředí. Jedná se o získání dat směsí freonů nepoškozujících ozonovou vrstvu a jejich následné zpracování pro predikční účely. Tyto údaje povedou k optimalizaci parametrů nových chladících medií.

 

Stanovení velmi kvalitních dat se zakládá na spolehlivém a přesném měření základních stavových veličin (teplota, tlak, složení fází), které je zajištěno špičkovými přístroji. Práce je technicky náročná. Znalost programování je užitečná: software pro zpracování dat je sice k dispozici, ale jeho další vývoj je možný/potřebný.

 

Vynikající renomé Termodynamické laboratoře E. Hály ve světě a padesát let zkušeností v oboru fázových rovnováh může být naší vizitkou. Dobré finanční zázemí výzkumu je umožněno díky podpoře udělené Grantovou agenturou ČR. Absolventi měli vždy možnost všeobecného a dobrého uplatnění jako fyzikální chemici.

 

Uchazeči se mohou přijít z vysokých škol přírodovědného nebo technického (zejména chemického) zaměření. Vítána je fyzikálně–chemická specializace – není však podmínkou. Vyžadována je experimentální zručnost a samostatnost v úsudku.

PROJEKT DOKTORSKÉHO STUDIA V OBORU

CHEMICKÉ INŽENÝRSTVÍ / FYZIKÁLNÍ CHEMIE

Experimentální studium homogenní nukleace vody

Školitel: Ing.Vladimír Ždímal, Dr.

Laboratoř chemie a fyziky aerosolů

Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i., 16502, Praha 6 - Suchdol

Motivace

Nukleace, tedy vznik stabilních zárodků nové fáze, je kritickým krokem mnoha kondenzačních procesů. Spolehlivý kvantitativní popis tohoto kroku je stále více žádán, nejen v meteorologii (používající stále komplikovanější modely pro běžné předpovědi i pro předpovědi smogových situací), ale i v tak rychle se rozvíjejících oborech, jako je např. příprava nanočástic.

Kinetiku homogenní nukleace (bez přítomnosti cizích částic - prach apod.) z přesycených par lze přes značnou pracnost a nároky na instrumentaci studovat experimentálně. Je také relativně schůdná pro teoretický popis, neboť parní fázi lze často považovat za ideální plyn a kapalnou fázi je možné charakterizovat nezávisle měřitelnými veličinami jako je hustota a povrchové napětí.

Jednou z nejzajímavějších látek pro studium nukleace je voda, kvalitní kinetická data existují pouze pro oblast nízkých teplot a velmi vysokých rychlostí, naměřená v expanzní komoře. Protože se jedná o vysoká podchlazení a tedy metastabilní stav, je velmi obtížné získat pro tuto oblast termodynamická data.

Cíle

Předmětem navrhovaného projektu je experimentální studium rychlosti homogenní nukleace z přesycené vodní páry. Experimenty budou provedeny ve dvou experimentálních zařízeních: 1) ve statické difúzní komoře vlastní konstrukce s originální metodou vyhodnocování založenou na kombinaci digitální fotografie a analýzy obrazu a 2) v nově postavené průtočné difúzní komoře s optickým čítačem vzniklých kapek.

Cíle projektu jsou:

·         změřit kinetiku homogenní nukleace vody v maximálním dostupném rozsahu experimentálních podmínek, tedy teplot a tlaků;

·         porovnat experimentální výsledky s předpověďmi teorií homogenní nukleace

·         porovnat výsledky z obou difúzních komor mezi sebou a také s výsledky jiných experimentálních technik z literatury

·         studovat vliv tlaku “inertního” plynu a jeho typu na nukleaci; tento vliv byl v poslední době opakovaně pozorován a je v rozporu s teoretickou předpovědí.

Ve studiu nukleace laboratoř patří k renomovaným evropským laboratořím. Je zde průběžně řešeno několik grantových projektů úzce souvisejících s navrhovaným doktorským projektem.

Profil uchazeče:

ü  chemický inženýr, fyzikální chemik, fyzik, meteorolog...

ü  předpoklady k experimentální práci

ü  chuť učit se nové věci

Literatura:

Brus D., Hyvärinen A.-P., Ždímal V., Lihavainen H.: Homogeneous Nucleation Rate Measurements of 1-Butanol in Helium: A Comparative Study of a Thermal Diffusion Cloud Chamber and a Laminar Flow Diffusion Chamber. J. Chem. Phys. 122(21), 214506 (2005).

PROJEKT DOKTORSKÉHO STUDIA V OBORU

CHEMICKÉ INŽENÝRSTVÍ / FYZIKÁLNÍ CHEMIE

Jak souvisí vlastnosti atmosférických aerosolů s meteorologickými veličinami a koncentracemi plynných polutantů?

Školitel: Ing.Vladimír Ždímal, Dr.

Laboratoř chemie a fyziky aerosolů

Ústav chemických procesů AV ČR, v.v.i., 16502, Praha 6 - Suchdol

Motivace

V České republice jsou ve velkém měřítku a opakovaně překračovány imisní limity aerosolových částic ve frakci PM10, tedy částic menších než 10 mikrometrů; např. v roce 2006 byl 24 hodinový imisní limit PM10 překročen více než 35x na 106 stanicích, v „čistém“ roce 2008 na 40 stanicích [1]. Je známo, že ve velkých městech je tato frakce převážně tvořena jemným aerosolem frakce PM2,5. Do této jemné frakce rozhodujícím způsobem přispívají aerosoly vzniklé spalováním fosilních paliv v dopravě; tyto částice prokazatelně poškozují lidské zdraví [2]. Ve snaze nalézt rozumné cesty ke snižování imisní zátěže ČR aerosolovými částicemi je třeba usilovně hledat korelace mezi fyzikálními a chemickými vlastnostmi aerosolových částic, meteorologickými veličinami a koncentrací některých plynných složek atmosféry.

Cíle práce

Seznámit se s postupy analýzy rozdělení velikostí (PSD) a chemického složení aerosolových částic pomocí jejich on-line monitorování aerosolovými spektrometry. Vypracovat postupy jak hledat korelace mezi dynamikou těchto veličin, meteorologickými veličinami a koncentracemi monitorovaných plynných složek.

Připravenost pracoviště

Laboratoř chemie a fyziky aerosolů je vedoucím výzkumným pracovištěm v oboru v rámci České republiky. Dlouhodobě se podílí na řešení řady mezinárodních i národních výzkumných projektů. Disponuje nejmodernější aerosolovou instrumentací, která je nasazena na kontinuální monitorování fyzikálních a chemických vlastností atmosférického aerosolu. Jako příklady uveďme Skenovací třídič pohyblivosti částic (SMPS), Aerodynamický třídič částic (APS), On-line analyzátor elementárního a organického uhlíku v aerosolu (EC/OC), a také v tomto roce instalovaný Aerosolový hmotnostní spektrometr (AMS).

Požadavky na uchazeče

Očekáváme, že student bude mít slušný matematický, fyzikální nebo chemicko-inženýrský background a komunikační schopnosti.

Seznam odborné literatury

1. http://www.chmu.cz/uoco/isko/isko2/exceed/summary/index.html

2. http://www.healthandcleanair.org/index.html

3. Hinds W.C.: Aerosol Technology, John Wiley&Sons, New York, 2.vydání, 1998.