Výzkum a výuka pokročilých membránových technologií

Transkript

Výzkum a výuka pokročilých membránových technologií
na Vratislavské Polytechnice
Školení účastníků projektu
„Inovace a rozvoj výuky ekoinovací v bakalářských
oborech akreditovaných na FTOP VŠCHT Praha“
Luděk JELÍNEK
25.3.2013
Evropský sociální fond
Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti
O organizaci
Pobyt ve dnech 11.‐15.3. 2013
Vratislav (Wrocław)
Chemická fakulta, Vratislavské Polytechniky
Polytechnika založena v roce 1945 vědci ze Lvova a Varšavy v prostorách německé techniky • Škola má 34 000 studentů a 2000 učitelů
• Umístila se jako nejlepší polská technika ve výzkumu a 412. ve světě dle Webometrics
•
•
•
•
(VUT 214. / ČVUT 237. / VŠCHT Praha 1250.)
Zdroj: http://www.portal.pwr.wroc.pl
http://www.webometrics.info
Zdroj obrázku: Wikimedia Commons , Autor: radek.s
Wrocław a Lwów
Kampus univerzity
Zdroj obrázku: Informační tabule ‐Politechnika Wrocław
Historické budovy
Tato fotografie a následující neoznačené fotografie jsou vlastním dílem autora
Pohled k budově H‐6, vpravo C‐13 „Swis cheese“
Ústřední knihovna
Studentský klub Stará kotelna
Otevření a posvěcení opravených budov B1 a B2
Projevy k otevření budov 14.3. 2013
Polský vzdělávací systém
• Bakalářský stupeň
– 6 semesterů na běžné univerzitě
– 7 semestrů na technice ‐ titul in
• Magisterský stupeň – 4 semestery na běžné univerzitě
– 3 semestry na technice
• Doktorský stupeň
– Většinou 4 roky
Tip. Opisování při zkoušce = ztráta semestru
Pozice na fakultě
•
Asistent – většinou požadováno PhD
– pouze na 6 let pak musí postoupit na Adjunkta nebo odejít
•
Adjunkt
Odborný asistent
– požadováno PhD
– po 6ti letech by měla následovat habilitace
•
dr hab. – habilitovaný doktor
•
Docent – pouze učitelská pozice bez podílu na výzkumu
– PhD
– habilitace není nutná
•
PWr (za jménem)
– profesor Vratislavské Polytechniky
– podobné docentovi učí až do 65
•
Prof.
– jmenovaný prezidentem – učí až do 70
Docent
Výuka v angličtině
•
•
•
•
12.3. návštěva přednášky Polymers in medicine
Přednášky vyhledávají i polští studenti !
Je vyžadována aktivní účast
Mnoho zahraničních studentů
Zaměrení ústavu polymerních a uhlíkových materiálů
• Membrány (Prof. Marek Bryjak)
– chemická modifikace membrán
– modifikace membrán plazmatem
– odsolování
– výroba elektrické energie • Ionexy (Prof. Andrzej Trochimczuk)
– syntéza polymerních sorbentů
– aplikace sorbentů Evropský sociální fond
Diskutovaná témata/trendy
• Modifikace membrán plazmatem
– vysokonapěťový výboj
– mikrovlně vázaným
– radiofrekvenčně vázaným
• Chemická modifikace membrán – následná modifikace po modifikaci plazmatem
– sulfonace tubulárních PS/DVB membrán
• Kapacitní deionizace (CDI)
– možnosti a srovnání s elektrodeionizací (EDI)
– možnosti uspořádání planární/tubulární membrány
• Využití membrán v produkci energie
– osmóza
– CDI
• Membránová destilace
– využití pro krystalizaci odpadních solí v demineralizaci vody
Modifikace membrán plazmatem
• Flexibilní přípravy selektivních membrán
• Využívá aktivace povrchu (tvorba radikálů) následované reakcí s vhodným činidlem
– hydrofilizace
– hydrofobizace (např. pomocí fluoropolymerů)
– Vnesení selektivních skupin
• Možnost spolupráce – použití modifikovaných membrán v stávajícím zařízení EDI • Základní možnosti modifikace membrán by bylo vhodné zmínit v rámci výuky předmětů pracujících s membránovými technologiemi
Vysokonapěťový výboj
Mikrovlně vázaný plazmat
Radiofrekvenčně vázaný plazmat Evropský sociální fond
Možnosti modifikace membrány
Zdroj obrázku: Marek Bryjak, Nanostructuring of polymer membranes – a method to obtain new separation materials. Proceedings of V Coloquio de Macromoléculas, 1‐3 de Diciembre de 2010, Termas de Catillo, Catillo, Parral, Chile, p. 22
Testování vlastností membrán
Pozn. Vyrobeno mechanikem PWr, pohon motorkem ze šicího stroje
Kapacitní deionizace (CDI)
• Moderní technologie deionizace vody, která nevyžaduje další chemikálie
• Využívá podobný princip jako kondenzátor • Zajímavé rozšíření současného výzkumu EDI na Ústavu energetiky, kde jsou zkušenosti s ionexy a ionexovými membránami
• Rozšíření obzoru pro studenty, bylo by vhodné sestavit experimentální zařízení
Zdroj obrázku: Wikimedia Commons , Autor: ranzhao
CDI
CDI
upravený ED modul a planární elektroda
CDI – příprava tubulárních membrán
zbotnalý sulf. polymer
Sulfonovaný polymer
Základní polymer
Sulfonace ClSO3H
Tubulární CDI moduly
Využití membránových technologií ve výrobě elektrické energie
•
•
•
•
Potenciál
Pressure retardation osmosis (PRO)
Reverse electrodialysis (RED)
CAMPIX
Marek Bryjak a Sidney Loeb v roce 2007, zdroj obrázku: Marek Bryjak, Can membranes be useful for other than separation purpose? (lecture)
Potenciál využití gradientu solnosti
Zdroj obrázku: Statkraft
Zdroj obrázku: G.D. Mehta, S. Loeb, Performance of permasep B‐9 and B‐10 membranes in various osmotic regions and at high osmotic pressures, Journal of Membrane Science 4
(1979) 335–349.
Převzato z: A. Achilli, A.E. Childress, Pressure retarded osmosis: From the vision of Sidney Loeb to the first experimental installation — Review, Desalination (2010)
Pressure Retardation Osmosis (PRO)
PRO jako cyklicky pracující stroj
Zdroj obrázku: A. Achilli, A.E. Childress, Pressure retarded osmosis: From the vision of Sidney Loeb to the first experimental
installation — Review, Desalination (2010)
Prototyp ‐ Hurum (fy. Statkraft)
• Oslo Norsko
Zdroj obrázku: S.E. Skilhagen, J.E. Dugstad, R.J. Aaberg, Osmotic power — power production basedon the osmotic pressure difference between waters with varying salt gradients, Desalination 220 (2008) 476–482.Převzato z: A. Achilli, A.E. Childress, Pressure retarded osmosis: From the vision of Sidney Loeb to the first experimental installation — Review, Desalination (2010)
zdroj obrázku: Marek Bryjak, Can membranes be useful for other than separation purpose? (lecture)
RED
VSUVKA
• Snižování energetické náročnosti R/O
• Autor: Markus Busch – Dow Chemical
• Prezentace 8. 1. 2011 na Vratislavské Polytechnice
Zdroj: Markus Busch, Dow Chemical, Prezentace 8. 1. 2011 na Vratislavské Polytechnice
Pokrok v reverzní osmóze – čistota permeátu
Pokrok v reverzní osmóze – rejekce
Odsolení brakické vody
Shrnutí R/O
• Za posledních 15 let došlo k výraznému vývoji R/O membrán pro desalinaci mořské vody
• Je možné dosahovat vyšší rejekce / zisku vody
• Je snahou minimalizovat množství odpadní vody i v předúpravě (čiření)
Harlington
Afsluitdijk
Afsluitdijk 50kW Pilot fy REDStack
Capacitive mixing ‐ CAPMIX
CAPMIX
CAPMIX
• http://www.capmix.eu/home/about‐capmix
Možnosti další spolupráce
•
Dr. Bruno Urbano – University of Concepción
– stážista u Prof. Bryjaka
– příprava kompozitních materiálů oxid kovu/polymer
Faculty of Chemistry, University of Concepción
http://www2.udec.cl/cienciasquimicas
Poznatky z konference/školení se hodí zařadit jako ekoinovace do následujících předmětů fakulty
•
•
•
•
•
Základy energetiky
Úprava napájecích a užitkových vod
Úprava vody
Základy čištění odpadních vod
Alternativní zdroje energie II
Ekoinovace pro předmět
Základy energetiky
•
1) Využití gradientu solnosti pro získávání energie
o PRO
o RED
o CAPMIX
•
2) Nové metody deionizace vody
o CDI
– V předmětu Základy energetiky je vhodné zdůraznit (1) potenciál získávání „čisté“ energie z gradientu solnosti jako další alternativu k získávání energie přílivu v ústích řek a (2) možnosti kontinuální demineralizace přídavné vody pro moderní parogenerátory
– Při využití gradientu solnosti (1) není zatěžováno životní prostředí, protože k smísení sladké a mořské vody stejně v ústích řek dochází přirozenou cestou.
– Při kontinuální deionizaci jako je například elektro‐deionizace nebo kapacitní deionizace (2) nedochází k tak výraznému zatížení odpadních vod rozpuštěnými anorganickými solemi (RAS) jako u klasické ionexové
demineralizace
Úprava napájecích a užitkových vod
• 1) Nové metody deionizace vody
o CDI
• 2) Využití gradientu solnosti pro získávání energie (okrajově)
o PRO
o RED
o CAPMIX
– V předmětu Úprava napájecích a užitkových vod by bylo vhodné zdůraznit (1) možnosti kontinuální demineralizace přídavné vody pro moderní parogenerátory (2) potenciál získávání „čisté“ energie z gradientu solnosti pak zmínit alespoň okrajově
– Kontinuální deionizace (elektro‐deionizace nebo (2) kapacitní deionizace) nezatěžuje odpadních vody rozpuštěnými anorganickými solemi (RAS) tak jako u klasické ionexové technologie
Ekoinovace pro předměty
Úprava vody
Základy čištění odpadních vod
• 1) Možnosti deionizace vody pomocí kapacitní deionizace (CDI)
• 2) Membránová destilace vody • 3) Získávání energie z vysoce zasolených odpadních vod
o PRO
o RED
o CAPMIX
– V předmětu Úprava vody jsou probírány membránové procesy úpravy pitných vod, kde by v návaznosti na membránové procesy bylo vhodné zmínit i CDI (1) a membránovou destilaci (2)
– V předmětu Základy čištění odpadních pak použití membránových technologií pro úpravu odpadních vod tam by se kromě CDI (1) a membránové destilace (2) dala okrajově zmínit i možnost využití potenciálu vysoce zasolených odpadních vod pro produkci energie (3)
Alternativní zdroje energie II
• Využití gradientu solnosti pro získávání energie
o PRO
o RED
o CAPMIX
– V předmětu Alternativní zdroje energie II je podrobně probírána energie přílivu a její využití. Získávání „čisté“ energie z gradientu solnosti jako další alternativa by bylo vhodným rozšířením.
– Využití při využití gradientu solnosti není zatěžováno životní prostředí. Bylo by vhodné porovnat dopady na životní prostředí při využití přílivových přehradních elektráren a gradientu solnosti.
Celkové shrnutí školení
• Školení bylo zajímavé nejen z hlediska získání informací o nových technologií a diskuse jejich předností a nedostatků, ale i z hlediska možné další spolupráce. • Některá z diskutovaných témat, jako například vývoj membrán pro tlakové membránové procesy a hydrofobní membrány pro membránovou destilaci by mohla být zajímavá i pro kolegy zaměřené na čištění odpadních vod a vodárenství.
• Nejzajímavějším tématem bylo využití kapacitní deionizace jak pro úpravu vody, tak pro získávání energie.

Výzkum a výuka pokročilých membránových technologií

Transkript

Podobné dokumenty

Odstranění krčních mandlí

Odsolení vody typ Aquaclear

Odsolení vody typ Aquaclear

Completed long swim for 2012-13

Katalog zaměstnavatelů pro PřF v PDF ke stažení

Povrchová úprava chromování chromátování eloxování hlíníku

ODSTRAŇOVÁNÍ BORU Z MOŘSKÉ VODY POMOCÍ

SKINLIGHT

zde - Helena Baker

nové trendy 2

Kvasinky se přizpůsobují, ale nevyvíjí Brian Thomas, M.S. *

ZDROJE-PRO-Učitelství-pro-střední-školy-KNIHOVNA-UTB

Ecovap - op

International Conference on Biofuels for Sustainable

Rozpustnost polymerů – podstatné kritérium pro výběr - arte-fakt

STÁHNOUT SOUBOR ()

Základní řada EDM drátových řezaček SL400Q/SL600Q

Specifikace VZ300L/VZ500L