Pro studenty

V současnosti nabízíme několik typů studentských prací. Nabízíme i individuální práce a nápady všeho druhu.

bakalářské práce:

1/ Experimentální studium stoupavé rychlosti bublin ve vodných roztocích alkoholů a fluorosurfaktantů

Vodné roztoky jednoduchých alkoholů (C1-C3) vykazují anomální chování, které je dáno vnitřním uspořádáním na molekulární úrovni a které významně ovlivňuje řadu fyzikálních veličin a procesů. Při velice nízkých koncentracích se alkoholy chovají jako povrchově aktivní látky, adsorbují se na fázové rozhraní a snižují tak povrchové napětí. Se vzrůstající koncentrací se začínají tvořit tzv. klastry tvořené několika molekulami vody a alkoholu, což vede např. k nárůstu viskozity. Pokud je v klastrech vázána většina molekul, dochází ke skokové změně fyzikálních vlastností. Velice zajímavé je i chování bublin, což se projevuje např. při transportu kyslíku v provzdušňovaných bioreaktorech. V běžných vodných roztocích je chování bublin významně ovlivněno přítomností surfaktantů. Z předchozích měření však vyplynulo, že velký vliv má především koncentrace alkoholu a slabé surfaktanty vliv na chování bublin nemají. Fluorosurfaktanty jsou silně povrchově aktivní látky a v porovnání s alkoholy by se měly snáze zachytávat na fázovém rozhraní kapalina-plyn, což by ovlivnilo mobilitu povrchu bubliny i její stoupavou rychlost. Malá stoupavá rychlost totiž umožňuje lepší přestup kyslíku při fermentaci. Pomocí vysokorychlostní kamery (až 5400 fps) se bude měřit stoupavá rychlost bublin v nehybné kapalině v různě koncentrovaných roztocích, získaná data budou zpracovávána pomocí analýzy obrazu v softwaru NIS-Elements. Zároveň bude měřeno dynamické povrchové napětí, které vypovídá o difusi molekul fluorosurfaktantu k fázovému rozhraní. Výsledkem práce by mělo být zjištění, při jakých koncentracích alkoholu i přidaného surfaktantu se mění mobilita povrchu bubliny.

Práce vhodná pro specializace NANO, PIM i CHEMIE, 1 student.

2/ Experimentální studium chování bublin v laboratorní koloně

Práce je zaměřena na experimentální studium nestacionárních dějů ve vícefázových hydrodynamických disperzních soustavách typu kapalina-plyn, které se vyskytují v kolonových reaktorech a aerovaných nádržích. Cílem je porozumět mechanizmům, jakými probublávaný systém reaguje na změny v přívodu plynné fáze: jak se chová zádrž plynu a hydrodynamický režim proudění, které jsou klíčové pro inženýrské aplikace a návrh aparátů. Snahou je pochopit makroskopické chování vrstvy z jejích 'mikroskopických' parametrů: velikosti, tvary, rychlosti bublin a hydrodynamické interakce několika bublin v klastrech. Chování bublin bude snímáno rychloběžnou videokamerou, součástí práce bude i vyhodnocení získaných dat s použitím softwaru pro zpracování obrazu.

diplomové práce

1/ Experimentální studium chování bublin v laboratorní koloně (konzultant Ing. Crha)

Práce je zaměřena na experimentální studium nestacionárních dějů ve vícefázových hydrodynamických disperzních soustavách typu kapalina-plyn, které se vyskytují v kolonových reaktorech a aerovaných nádržích. Cílem je porozumět mechanizmům, jakými probublávaný systém reaguje na změny v přívodu plynné fáze: jak se chová zádrž plynu a hydrodynamický režim proudění, které jsou klíčové pro inženýrské aplikace a návrh aparátů. Snahou je pochopit makroskopické chování vrstvy z jejích 'mikroskopických' parametrů: velikosti, tvary, rychlosti bublin a hydrodynamické interakce několika bublin v klastrech. Chování bublin bude snímáno rychloběžnou videokamerou, součástí práce bude i vyhodnocení získaných dat s použitím softwaru pro zpracování obrazu.

dizertační práce / Ph.D. studies

1/ Anomálie vodných roztoků jednoduchých alkoholů a jejich důsledky pro průmyslové aplikace / Anomalies of aqueous solutions of simple alcohols and their consequences for industrial applications

Short-chain alcohols (C1-C3) are used as solvents, co-solvents or co-surfactants in many industrial, biotechnological and pharmaceutical applications and, at the same time, they are of great interest due to their atypical physico-chemical properties over a broad range of composition. They exhibit anomalous behaviour when mixed with water, which has been proven to be a result of the ordered formation of water and alcohol molecules. The result is a significant drop in surface tension, multiple increases in viscosity and a dramatic change in bubble surface mobility and bubble coalescence. In these systems, additional added surfactants do not behave in the common manner. At the moment there are only few studies of the overlap of the mentioned anomalies into real chemical or biological processes. The aim of this project is study the behaviour of ethanol-water and propanol-water mixtures in aerated systems. The basis will be the visualization of processes (high-speed camera) and measurement of surface tension, coalescence and interphase viscosity. In three-phase systems, bubble adhesion and droplet spreading will be studied.