Poslední úprava: Řehák Karel doc. Ing. CSc. (31.10.2018)
Cílem předmětu je seznámit doktorandy s fyzikálně-chemickým popisem dějů a jevů vyskytujících se při membránových separačních procesech. Nejprve budou studenti seznámeni s obecným popisem procesů (základy lineární nevratné termodynamiky a termodynamiky otevřených systémů) a odvozené vztahy budou následně aplikovány na transportní děje a příslušné děje/jevy. Obsahem přednášek budou dále transportní děje v roztocích elektrolytů a zejména transportní děje v různých typech membrán. Část přednášek proto bude věnována fyzikálně chemickému popisu dějů při jejich aplikaci pro různé typy separačních procesů, tzn. I) tlakové procesy, II) dělení směsí plynů a par a pervaporace, III) membránové destilace a elektromembránové procesy a IV) ostatní použití včetně medicinálních aplikací. Rovněž budou studenti seznámeni s používanými membránovými materiály (porézní, neporézní), jejich přípravou a výrobou a taktéž s metodami charakterizace membránových materiálů. V neposlední řadě budou studenti seznámeni s novými trendy v oblasti materiálového výzkumu a s průmyslovými aplikacemi včetně informací o praktickém uvádění membránových procesů do provozu.
Poslední úprava: Friess Karel prof. Ing. Ph.D. (14.09.2018)
The aim of the course is to introduce students to the physicochemical description of processes and phenomena occurring in membrane separation processes. The lectures will be focused on the physico-chemical description of the processes during their application to the different types of separation processes, i.e. I) pressure driven processes, II) gas and vapor separation and pervaporation, III) membrane distillation and electromembrane processes, and IV) other applications including medical applications. At first, students will be familiarized with the general theoretical description of transport processes (basics of linear irreversible thermodynamics and thermodynamics of open systems) and derived relationships will subsequently be applied. The students will also be familiarized with the membrane materials and methods their preparation and characterization. Finally, students will be introduced to the new trends in the field of materials research and industrial applications, including information on the practical aspects of scaling up and starting the operation of membrane processes.
Výstupy studia předmětu -
Poslední úprava: Friess Karel prof. Ing. Ph.D. (14.09.2018)
Studenti budou umět aplikovat nabyté poznatky v různých souvislostech. Nové informací teoretického i praktického charakteru zmíněné v předmětu pomohou k pochopení souvislostí mezi fyzikální chemií, polymerní chemií, chemickým inženýrstvím a průmyslovou praxí v oboru membránových separací.
Poslední úprava: Friess Karel prof. Ing. Ph.D. (14.09.2018)
Students will be able to apply acquired knowledge in various contexts. New theoretical and practical information mentioned in the subject will help to understand the connections between physical chemistry, polymer chemistry, chemical engineering, and industrial practice in the field of membrane separations.
Literatura -
Poslední úprava: Friess Karel prof. Ing. Ph.D. (04.09.2019)
Z: Cussler E.L., Diffusion, Mass Transfer in Fluid Systems, Cambridge Univ. Press 1997. 521564778
Z: Henley E.J., Seader J.D., Roper D.K., Separation Process Principles, John Wiley 2011. 9780470646113
D: Eckert E.R.G., Drake R.M, Analysis of Heat and Mass Transfer, McGraw-Hill 1972. 070189250
D: Palatý Z. a kol., Membránové procesy, VŠCHT Praha 2012. 9788070808085
D: Mikulášek P. a kol., Tlakové membránové procesy, VŠCHT Praha 2013. 9788070808627
D: Šípek M. (editor), Membránové dělení plynů a par, VŠCHT Praha 2014. 9788070808641
Z: Li. N.N., Fane A.G., Ho W.S., Matsuura T. (editors), Advanced Membrane Technology and Applications, John Wiley 2008. 9781118211540
D: Novák L. (editor), Elektromembránové procesy, VŠCHT Praha 2014. 9788070808658
Z: Shenoy, A., Sheremet, M., Pop, I., Convective Flow and Heat Transfer from Wavy Surfaces Viscous Fluids, Porous Media, and Nanofluids, 1st Edition, CRC Press, 2016. 9781315367637
D: Aktuální články publikované v časopisech orientovaných na membránové procesy
Poslední úprava: Friess Karel prof. Ing. Ph.D. (04.09.2019)
R: Cussler E.L., Diffusion, Mass Transfer in Fluid Systems, Cambridge Univ. Press 1997. 521564778
R: Henley E.J., Seader J.D., Roper D.K., Separation Process Principles, John Wiley 2011. 9780470646113
A: Eckert E.R.G., Drake R.M, Analysis of Heat and Mass Transfer, McGraw-Hill 1972. 070189250
A: Palatý Z. a kol., Membránové procesy, VŠCHT Praha 2012. 9788070808085
A: Mikulášek P. a kol., Tlakové membránové procesy, VŠCHT Praha 2013. 9788070808627
A: Šípek M. (editor), Membránové dělení plynů a par, VŠCHT Praha 2014. 9788070808641
R: Li. N.N., Fane A.G., Ho W.S., Matsuura T. (editors), Advanced Membrane Technology and Applications, John Wiley 2008. 9781118211540
A: Novák L. (editor), Elektromembránové procesy, VŠCHT Praha 2014. 9788070808658
R: Shenoy, A., Sheremet, M., Pop, I., Convective Flow and Heat Transfer from Wavy Surfaces Viscous Fluids, Porous Media, and Nanofluids, 1st Edition, CRC Press, 2016. 9781315367637
A: Current articles published in polymer and membrane science oriented journals
Studijní opory -
Poslední úprava: Friess Karel prof. Ing. Ph.D. (14.09.2018)
Studijní opory (materiály) studenti obdrží na jednotlivých přednáškách nebo po nich emailem.
Poslední úprava: Friess Karel prof. Ing. Ph.D. (14.09.2018)
Students will receive all lectures (Powerpoint slides) via email.
Metody výuky -
Poslední úprava: Friess Karel prof. Ing. Ph.D. (14.09.2018)
Výuka bude probíhat formou přednášek, které studenti v el. verzi dostanou k dizpozici. Informace na jednotlivých snímcích budou komentovány a doplněny dalším výkladem včetně příslušných příkladů.
Poslední úprava: Friess Karel prof. Ing. Ph.D. (14.09.2018)
The subject will be taught in the form of lectures. All presented slides will be available after lectures. The information on the individual slide will be commented on and supplemented by a further explanation, including the relevant examples.
Požadavky ke kontrole studia -
Poslední úprava: Friess Karel prof. Ing. Ph.D. (14.09.2018)
Účast na přednáškách není povinná, nicméně výrazně napomůže úspěšnému zvládnutí výpočtu příkladů na zápočet, respektive složení ústní zkoušky.
Poslední úprava: Friess Karel prof. Ing. Ph.D. (14.09.2018)
An attendance at the lectures is not obligatory. But it will significantly help the successful completion of the calculation of the numerical examples for the credit or the passing of the oral exam.
Sylabus -
Poslední úprava: Řehák Karel doc. Ing. CSc. (31.10.2018)
1. Úvod do membránových procesů.
2. Termodynamika otevřených, uzavřených a izolovaných systémů.
3. Základy nerovnovážné termodynamiky (Saxenovy relace).
4. Bilanční rovnice, rovnice kontinuity složky.
5. Difuze v jednosložkových a vícesložkových systémech.
6. Teoretické modely popisu transportu.
7. Transportní děje v roztocích elektrolytů (difuze, migrace a konvekce). Membránové rovnováhy (osmotická rovnováha, Donnanova rovnováha).
8. Transportní děje v porézních a neporézních materiálech.
9. Transportní děje při elektromembránových procesech a v ostatních membránových procesech.
10. Permeační a sorpční vlastnosti polymerních membrán.
11. Povrchové a adsorpční děje při membránových procesech.
Poslední úprava: Friess Karel prof. Ing. Ph.D. (14.09.2018)
1. Introduction to membrane processes.
2. Thermodynamics of open, closed and isolated systems.
3. Fundamentals of non-equilibrium thermodynamics (Saxen relations).
4. Equilibrium and continuity equations.
5. Diffusion in single- and multi-component systems.
6. Theoretical models of transport description.
7. Transport processes in electrolyte solutions (diffusion, migration and convection), Membrane equilibria (osmotic equilibrium, Donnan equilibrium).
8. Transport processes in porous and non-porous materials.
9. Transport processes in electromembrane processes and other membrane processes.
10. Permeation and sorption properties of polymeric membranes,
11. Surface and adsorption processes in membrane processes.
12. Membrane materials (division, preparation, characterization, modification, current development).
13. Application of membrane processes I.
14. Application of membrane processes II.
Vstupní požadavky -
Poslední úprava: Friess Karel prof. Ing. Ph.D. (14.09.2018)
Student(ka) by při zápisu měl(a) mít zkušenosti a znalosti z oborů Fyzikální chemie, Matematika, Chemické inženýrství a základní povědomosti z oblasti Polymerní chemie.
Poslední úprava: Friess Karel prof. Ing. Ph.D. (14.09.2018)
Students should have previous experience and knowledge in the fields of Physical Chemistry, Mathematics, Chemical Engineering and basic knowledge of Polymer Chemistry.
Studijní prerekvizity -
Poslední úprava: Friess Karel prof. Ing. Ph.D. (14.09.2018)
Výuka předmětu (úzce či částečně) navazuje na látku probíranou v různých předmětech(Fyzikální chemie, Matematika, Chemické inženýrství a Polymerní chemie), jejichž absolvování výrazně usnadní pochopení probírané látky na přednáškách.
Poslední úprava: Friess Karel prof. Ing. Ph.D. (14.09.2018)
Lectures (closely or in part) follow the subject matter (Physical Chemistry, Mathematics, Chemical Engineering and basics of Polymer Chemistry). Their attendance significantly improves the understanding of the course.
Podmínky zakončení předmětu -
Poslední úprava: Friess Karel prof. Ing. Ph.D. (14.09.2018)
Před absolvováním ústní zkoušky musí studenti získat zápočet. Udělení zápočtu je vázáno na výpočet zadaných příkladů.
Poslední úprava: Friess Karel prof. Ing. Ph.D. (14.09.2018)
Before passing a final oral exam, students must get a credit. Granting the credit is bound to the calculation of the given membrane processes inspired examples.
