ŠTUDIJNÝ PROGRAM: I-CHEI CHEMICKÉ INŽINIERSTVO
Multi-Criteria Decision Analysis for Enhanced Decision-Making in Chemical Industry
Ing. Ján Janošovský, PhD.
Anotácia: Student will develop MCDA technique for improved design and optimisation of chemical processes. Fundamentals of MCDA approach will be adapted from previous diploma theses. After literature review of suitable assessment criteria, methodology will be created in MATLAB environment and applied to a case study from chemical industry. Developed methodology should supplement plant design and process optimisation towards sustainable, economically viable and inherently safer chemical processes.
Thesis will be written in English.
Diploma thesis is part of a project supported by APVV grant "Multilevel Intensification of Chemical Processes and Industrial Clusters".
Project is reserved for student: Bc. Dominika Kraviarová.
Kombinovaná experimentálno-modelovacia štúdia štvrťprevádzkovej sušiarne potravinárskych výrobkov.
Doc. Ing. Miroslav Variny, PhD.
Práca je určená pre: Bc. Michal Řežucha, bude vypracúvaná na Austrian Institute of Technology vo Viedni, v anglickom jazyku.
Súčasťou práce bude vykonať experimenty na štvrťprevádzkovej sušiarni, riešiť problematiku online stanovovania vlhkosti sušených komodít, identifikovať kľúčové procesné premenné a vypracovať s pomocou experimentálnych dát vhodný matematický model sušiarne.
Vypracovanie nízkouhlíkovej stratégie pre mesto / energetický audit priemyselného podniku
Doc. Ing. Miroslav Variny, PhD.
Práca je určená pre: Bc. Marianna Kšiňanová, bude vypracúvaná v súčinnosti s PROMA ENERGY Žilina.
Presnejšie zameranie práce bude k dispozícii na jeseň.
Optimalizácia prevádzkového uzla / energetickej siete v SLOVNAFT, a.s. resp. Nízkouhlíková transformácia energetického hospodárstva podniku
Doc. Ing. Miroslav Variny, PhD.
Presnejšie zameranie práce bude k dispozícii koncom leta, resp. po uskutočnení letných praxí v Slovnafte a je určená pre okruh študentov, ktorí budú praxovať v Slovnafte.
Meranie vlastností iónových kvapalín a ich zmesí pre účely delenia azeotropických zmesí extrakčnou destiláciou
Doc. Ing. Pavol Steltenpohl, PhD.
Iónové kvapaliny sa vyznačujú veľkou variabilnosťou, vďaka čomu ich môžeme použiť v rôznych separačných procesoch. Iónové kvapaliny sú netoxické, nie je známy ich negatívny vplyv na životné prostredie a pri bežných podmienkach separácie sú neprchavé. Na druhej strane, vlastnosti a fázové rovnováhy zmesí obsahujúcich iónové kvapalinu nie sú dostatočne prebádané. Cieľom práce je stanovenie niektorých vlastností iónových kvapalín, ktoré sú významné z hľadiska ich použitia v separačných procesoch.
Measurement of properties of ionic liquids and their mixtures for the purpose of azeotropic mixtures separation by extractive distillation
Doc. Ing. Pavol Steltenpohl, PhD.
Ionic liquids (ILs) show a large variability of properties that allows their application in a variety of separation processes. They are non-toxic, present no harm to the environment and are non-volatile at typical conditions of separation processes. On the other hand, properties and phase equilibria of systems including ILs are not sufficiently studied. The aim of this work is estimation of ILs properties that are interesting from the view point of separation processes.
Využitie obnoviteľných zdrojov a odpadov pri diverzifikácii surovinovej základne chemického priemyslu a energetiky
Doc. Ing. Pavol Steltenpohl, PhD.
Veľkou výzvou súčasnosti je konverzia obnoviteľných zdrojov energie a odpadných materiálov na suroviny pre chemický priemysel a energetiku. Jednou s možností využitia potenciálu spomínaných zdrojov je ich splynovanie. Tento proces sa uskutočňuje vo viacerých krokoch pričom zmenou podmienok, pri ktorých sa tento proces realizuje dokážeme ovplyvniť kvalitu získavaných produktov splynovania. Cieľom navrhovanej diplomovej práce je sledovanie vplyvu podmienok v splynovacom reaktore na distribúciu produktov tohto procesu a zloženie vyrobeného procesného plynu.
Use of renewable resources and waste in the diversification of the raw material base of the chemical and energy industries
Doc. Ing. Pavol Steltenpohl, PhD.
The big challenge today is the conversion of renewable energy sources and waste materials into raw materials for the chemical and energy industries. One of the possibilities of using the potential of these sources is their gasification. This process is carried out in several steps, and by changing the conditions under which this process takes place, we can affect the quality of the obtained gasification products. The aim of the proposed thesis is to monitor the influence of conditions in the gasification reactor on the distribution of products of this process and the composition of the produced process gas.
Modelovanie viacfázového prebublávaného miešaného bioreaktora s imobilizovanými mikroorganizmami
Doc. Ing. Ján Stopka, PhD.
Cieľom diplomovej práce je zostaviť matematický model viacfázového miešaného reaktora s prebublávaním. Jedná sa o sústavu parciálnych diferenciálnych rovníc, riešením ktorých sa získa obraz o rýchlostných a koncentračných poliach v bioreaktore pre biotechnologickú produkciu chemických špecialít pomocou biokatalytických reakcií. Práca je zameraná na určenie rozloženie koeficienta prestupu látky kLa v miešanom reaktore.
Experimental and theoretical investigation of lyophiliztion
Prof. Ing. Pavol Rajniak, DrSc.
Téma je dohodnutá s Bc. Kristínou Klčovou
Lyophilization (or freeze drying) is a standard and key unit operation in the production of aseptic powdered drugs. In the pharmaceutical industry, lyophilization is used to dry and stabilize a large group of drugs that must be administered intravenously, such as vaccines or antibiotics. The freeze-drying cycle involves three main steps: the freezing step, during which the product is completely solidification; primary drying (sublimation phase) during which the solvent (usually water) is removed by sublimation and secondary drying (desorption phase), where the aim is to achieve acceptable residual moisture content in the product. It is known that the drying rate varies at different locations in the lyophilizer. There are several possible reasons that affect the drying rate in the vials, such as the heat transfer through the walls of the lyophilizer, the different design of the heating shelves in the lyophilization equipment, and finally, the packing density of the vials.
The aim of the diploma thesis is the experimental and theoretical study of inhomogeneous lyophilization in various types of lyophilizers and the development of methods for the use of lyophilization to stabilize samples from human biological fluids and natural entities. The experimental part of the diploma thesis will be realized at the Faculty of Chemical and Food Technology and in cooperation with the Institute of Chemistry of the Slovak Academy of Sciences.
Príprava a charakterizácia chromatografických adsorbentov na purifikáciu protilátok
Ing. Tomáš Molnár, PhD.
Príprava protilátok je zložitý a časovo náročný proces, kde významnú časť nákladov tvorí odstránenie kontaminujúcich zložiek. Purifikačné postupy zahŕňajú najmä kombináciu rôznych chromatografických techník. V posledných rokoch sa venuje veľká pozornosť multimodálnym chromatografickým adsorbentov, ktoré kombináciou rôznych interakcií zabezpečia veľkú selektivitu a tým umožnia redukovať počet purifikačných krokov. Cieľom diplomovej práce bude príprava a charakterizácia chromatografických adsorbentov časticového a membránového charakteru. Pripravené adsorbenty sa otestujú počas purifikácii protilátok z reálnej zmesi. Diplomová práca nadväzuje na aktuálne prebiehajúci APVV projekt.
Využitie GPU výpočtov v chemickom a bezpečnostnom inžinierstve
Doc. Ing. Juraj Labovský, PhD.
Cieľom diplomovej práce je preskúmanie možností využitia paralelných GPU výpočtov pre potreby chemického a bezpečnostného inžinierstva. Prvá časť práce bude zameraná na otestovanie Paralel computing toolboxu, ktorý je súčasťou balíka MATLAB. V nasledujúcej časti práce sa diplomant oboznámi aj s možnosťami paralelného programovania v jazykoch C# a C++.
Posúdenie bezpečnosti chemických jednotiek využitím individuálneho s spoločenského rizika
Doc. Ing. Juraj Labovský, PhD.
Cieľom projektu je návrh softvérového systému, určeného na automatický výpočet individuálneho a spoločenského rizika. V prvej časti práce sa preskúmajú možnosti aplikovania výpočtu individuálneho spoločenského rizika na posúdenie bezpečnosti chemických prevádzok. V praktickej časti práce študent vytvorí softvérový systém, umožňujúci vykonanie analýzy na základne preddefinovaných pravidiel a užívateľských vstupov opisujúcich základné procesy prebiehajúce v jednotlivých zariadeniach.
Separácia azeotropickej zmesi v prítomnosti iónovej kvapaliny /Testovanie filmovej odparky na regeneráciu iónovej kvapaliny použitej pri delení azeotropickej zmesi
Separation of the azeotropic mixture in the presence of an ionic liquid /Testing the usability of a film evaporator for the regeneration of ionic liquid used in the separation of an azeotropic mixture
Doc. Ing. Elena Graczová, PhD.
Úlohou diplomovej práce je navrhnúť sústavu zariadení pre separáciu vybranej azeotropickej zmesi v prítomnosti iónovej kvapaliny (IK). Testované budú dve imidazóliové iónové kvapaliny.
Riešenie extrakčnej destilácie a regeneračnej jednotky realizovať v programe ASPEN+, prípadné dielčie problémy riešiť v prostredí program MATLAB.
Úlohou diplomanta v experimentálnej časti môže byť:
- namerať VLE údaje (varné krivky) dvojzložkových IK-systémov,
- namerať základné fyzikálne vlastnosti čistých IK a ich zmesí,
- najsť vhodné pracovné podmienky (teplotu a talk) pre regeneráciu iónovej kvapalny vo filmovej odparke.
Získané experimentálne výsledky použiť v návrhovom výpočte separačného procesu.
Ing. Viera Illeová, PhD.
Biokatalytická produkcia laktónov kaskádovým mechanizmom.
Diplomová práca sa zaoberá viackrokovou sériovou katalytickou produkciou laktónov s celobunkovým katalyzátorom. Výroba laktónov je trojkrokový proces ktorý katalyzujú tri enzýmy a to dehydrogenáza, tautomeráza a Baeyer-Villigerovú monooxygenáza. Cieľom práce je optimalizácia výroby laktónov v reaktore s voľným a imobilizovaným katalyzátorom.
Viacúrovňová intenzifikácia chemických procesov
Doc. Ing. Zuzana Labovská, PhD.
Zameranie diplomovej práce bude v súlade s plnením cieľov projektu APVV-18-0134 -Viacúrovňová intenzifikácia chemických procesov a priemyselných klastrov. Práca bude mať simulačný charakter s použitím programov Aspen resp. Matlab, bez nutnosti experimentálnej práce. Dôraz bude kladený na vyhodnotenie energetickej, ekonomickej, ekologickej a bezpečnostnej stránky procesov. Vhodné procesy budú vyselektované počas zimného semestra vrámci predmetu Laboratórium z chemického a biochemického inžinierstva II.
Hodnotenie expozície mikroorganizmov pri výrobe bryndze
Doc. Ing. Pavel Ačai, PhD.
Cieľom diplomovej práce je predikcia počtu mikroorganizmov pri výrobe bryndze pozdĺž potravinového reťazca a hodnotenie ich expozície v čase konzumácie.. Na zistenie ich početnosti sa aplikujú primárne a sekundárne prediktívne modely.
Výskum vplyvu prídavku organických rozpúšťadiel na príprava glykozidov tyrozolu.
Ing. Monika Antošová, PhD.
Náplňou diplomovej práce je experimentálne štúdium enzýmovej biosyntézy glykozidov tyrozolu v prítomnosti organických rozpúšťadiel. Diplomová práca je súčasťou projektu APVV-18-0188.
Študent: Alžbeta Koššuthová
Návrh modelu syntézy amoniaku v prostredí Aspen Plus za účelom identifikácie nebezpečenstva.
Prof. Ing. Ľudovít Jelemenský, DrSc.
Identifikácia nebezpečenstva v procese syntézy amoniaku založená na matematickom modelovaní procesu môže pomôcť systematickejšiemu prístupu určeniu zdrojov nebezpečenstva, ktoré sa konvenčnými prístupmi môže prehliadnuť.
Čistenie syntézneho plynu vyrobeného termokatalytickým splyňovaním zmesného odpadu
Prof. Ing. Juma Haydary, PhD.
Splyňovaním odpadu na báze uhlíka môžeme vyrobiť plyn s obsahom H2, CO, CH4, CO2 a ľahkých uhľovodíkov. Tento plyn však obsahuje aj nežiadúce kontaminanty ako napr. tuhé častice, dechty, zlúčeniny S, N a Cl a iné nečistoty. Na to, aby tento plyn mohol byť použitý ako nový produkt napr. ako palivo v spaľovacích motoroch alebo ako surovina na výrobu metanolu, vodíka alebo NH3, musí splniť určité požiadavky na obsah znečisťujúcich látok. Tento projekt má za cieľ nájsť riešenia a navrhnúť spôsoby, ako zo zmesových odpadov ekologickým spôsobom vyrobiť plyn s lepšími parametrami kvality, spĺňajúci minimálne požiadavky kladené na plynné palivá. Projekt uvažuje s experimentálnym výskumom v laboratórnych podmienkach, matematickým modelovaním a počítačovou simuláciou procesov v priemyselnom meradle.
Riešiteľ: Bc. Matúš Polakovič
Recyklácia Li-ion batérií
Prof. Ing. Juma Haydary, PhD.
Anotácia:
Li-ion batérie už teraz tvoria obrovskú ekologickú záťaž a v budúcnosti sa očakáva, že ich výroba sa mnohonásobne zvýši v dôsledku rozvoja výroby elektromobilov. Žiaľ, naproti tomu vývoj procesov ich recyklácie ekologicky bezpečným a ekonomicky výhodným spôsobom veľmi zaostáva. Na recykláciu odpadov tvorených zmesou kovov a polymérov, medzi ktoré možno zaradiť aj Li-ion batérie, sú známe dva základné postupy, pyrometalurgický a hydrometalurgický . Pri pyrometalurgických metódach sa surovina rozdrví a potom roztaví pri vysokých teplotách, pričom v tuhom zvyšku sa získavajú oxidy a zliatiny kovov. Pri hydrometalurgických metódach sa surovina po mechanickej úprave rozpúšťa vo vhodnom rozpúšťadle, zvyčajne v silnej kyseline, z ktorej sa následne získavajú kovy. Aplikácia každej z uvedených metód v prípade recyklácie Li-ion batérie má svoje nevýhody. Napríklad pri pyrometalurgických metódach sa nezíska Li a je to energeticky náročný proces. Pri hydrometalurgických metódach sa dosiahne nižšia účinnosť výťažku kovov a bývajú problémy s regeneráciou rozpúšťadiel. Cieľom tohto projektu je navrhnúť recyklačnú metódu založenú na kombinácii mechanickej separácie, termického spracovania pri nižších teplotách a hydrometalurgického získavania kovov z tuhého zvyšku za účelom maximalizácie výťažku hodnotných zložiek a minimalizácie odpadových prúdov v procese recyklácie. Projekt uvažuje s experimentálnym výskumom v laboratórnych podmienkach, matematickým modelovaním a počítačovou simuláciou procesov v priemyselnom meradle.
Vývoj a testovanie reaktora na membránovú kryštalizáciu
Ing. Ivan Červeňanský, PhD.
Navrhovaná diplomová práca sa bude zameriavať na vývoj a testovanie rôznych geometrii reaktora na aplikáciu v procese membránovej kryštalizácie. Dutovláknové ionovýmenné membrány sa využijú na konštrukciu ponorného membránového modulu, ktorý sa umiestni do air-lift reaktora. Činnosť reaktora sa bude vyhodnocovať na základe rýchlosti produkcie kryštálov a získanej distribúcie kryštálov podľa veľkosti.
Development and testing of the reactor for membrane crystallization
Ing. Ivan Červeňanský, PhD.
Proposed diploma thesis will focus on the development and testing of various geometries of the reactor for its application in the membrane crystallization. Hollow fiber ion-exchange membranes will be used for the construction of an immersed membrane module, which will be placed in the air-lift reactor. Performance of the reactor will be evaluated based on the production rate and obtained crystal size distribution
Experimentálne modelovanie dvojreaktorového membránového hybridného systému na výrobu fenylacetaldehydu
Doc. Ing. Mário Mihaľ, PhD.
Fenylacetaldehyd je organická látka používaná pri syntéze prírodných aróm a polymérov. Okrem prírodných zdrojov je ju možné získať aj bakteriálnou oxidáciou 2-fenyletanolu. Pri výrobe chemických špecialít biotransformáciou pomocou mikroorganizmov dochádza často k inhibícii bioprodukcie vznikajúcim produktom. Riešením je odťah produktu preč z fermentačného média v priebehu procesu. Na tento účel je vhodné využiť separačné metódy založené na membránovej extrakcii s využitím ponorných membránových modulov.
Cieľom diplomovej práce je experimentálne modelovanie hybridného systému na výrobu fenylacetaldehydu pozostávajúceho z dvoch bioreaktorov s externým a vnoreným membránovým modulom. V prvom bioreaktore prebieha biotransformácia L-fenylalanínu na 2-fenyletanol, ktorý sa pomocou externého pertrakčného membránového modulu kontinuálne transportuje do druhého bioreaktora. V ňom sa pomocou baktérií oxiduje na fenylacetaldehyd. Keďže fenylacetaldehyd je toxický pre mikroorganizmy a zároveň je dobre rozpustný v organických rozpúšťadlách, pomocou ponorného kapilárneho extrakčného modulu sa bude z druhého bioreaktora kontinuálne odťahovať do zásobníka s extrahovadlom spojeným s regeneráciou extrahovadla destiláciou. Úloha je riešená v rámci projektov APVV-18-0134 a VEGA 1/0548/21.
Optimalizácia prevádzkových podmienok membránovej separácie na čistenie surového bioplynu
Doc. Ing. Mário Mihaľ, PhD.
Surový bioplyn obvykle obsahuje 50-70 % metánu, čo je obnoviteľný zdroj energie, keďže pochádza z biologického odpadu. Jednou z možností vyžitia bioplynu je výroba biometánu, ktorý je možné použiť ako náhrada zemného plynu. Surový bioplyn obsahuje znečisťujúce látky (voda, oxid uhličitý, sulfán), ktoré je potrebné pre získanie biometánu odstrániť. Na čistenie bioplynu existuje viacero metód. Jednou z nich je využitie membránovej separácie, kde sa privedený surový bioplyn zbavuje nežiadúcich prímesí na základe rozdielnej priechodnosti zložiek bioplynu polopriepustnou membránou. Na membránovú separáciu má vplyv viacero parametrov ako je pracovný tlak suroviny a stripovacieho plynu, veľkosť membrány, prietok stripovacieho plynu, teplota, súprudné alebo protiprúdne zapojenie a ďalšie. Optimalizáciou hodnoty týchto parametrov je možné maximalizovať výťažok metánu a čistotu získaného produktu.
Cieľom diplomovej práce je vytvorenie matematického modelu membránovej separačnej jednotky na odstránenie nežiadúcich prímesí v surovom bioplyne a optimalizácia prevádzkových podmienok tejto jednotky pre súprudné a protiprúdne zapojenie membránového modulu. Na vytvorenie matematického modelu sa využije programové prostredie MATLAB. Úloha je riešená v rámci projektu APVV-18-0134.
Návrh technológie na výrobu 2-fenyletanolu
Prof. Ing. Jozef Markoš, DrSc.
Študent: Bc. Július Sabela
Projekt je zameraný na návrh technologickej linky na syntézu 2-fenyletanolu v hybridnom systéme bioreaktor – pertrakčný modul – adsorpčná kolóna spolu s procesmi desorpcie, regenerácie desorpčného činidle, regenerácie adsorpčnej kolóny s využitím vlastných programov v MATLAB-e, simulačného programu ASPEN Plus a SuperPro Designer.
Mathematical modelling of two membrane ultrafiltration systems
Ing. Tomáš Kurák, PhD.
Today, membrane processes have a wide range of uses and are virtually irreplaceable separation processes. Ultrafiltration, as one of the main representatives, is used very often, especially in bioproduction, where this process is employed to help the recovery of high-value products such as antibiotics, drugs, or therapeutic proteins. The ultrafiltration device may be used for the concentration of bioproducts or for diafiltration. The innovative double-membrane system allows simultaneous removal of impurities and concentration in a single pass through the device. The efficiency of this device depends largely on the hydrodynamic conditions, which also influence the resistance to permeating substances. The aim of the thesis is to build a comprehensive mathematical model that takes into account the internal arrangement of the membrane module and the influence of the hydrodynamic conditions on the ultrafiltration process.
The thesis will be written in English.
Multimodal adsorbers for monoclonal antibody purifications
Ing. Tomáš Kurák, PhD.
Multimodal or mixed-mode chromatography is based on media supports that have been functionalized with ligands capable of multiple modes of interaction: ion exchange, hydroxyapatite, affinity, size exclusion, and hydrophobic interactions. The ability to combine these separation methods can enhance selectivity in a protein purification process. Interactions on such adsorbents are very complex, therefore it is problematic to predict the effect process conditions on adsorption interactions. For the successful application of such adsorbents, it is crucial to know the conditions under which a certain interaction is dominant and under which it disappears. To explore the full potential of multimodal adsorbents for antibody purification, optimizing the process conditions is essential. The aim of this thesis is to experimentally investigate the influence of process parameters on the purification of antibodies from impurities.
The thesis will be written in English.
The thesis is part of the activities supported by the APVV project "New chromatographic membrane adsorbents: physicochemical and process characteristics and optimization of separation of selected therapeutic proteins ".
