Věda a výzkum

Membránové separační procesy 
– tlakové membránové procesy (komplexní studium MF, UF, NF a RO od roku 1983), 
– difuzní dialýza, 
– elektrodialýza a elektrodialýza s bipolární membránou. 
+ začlenění procesů do složitějších technologických celků 

Čištění odpadních vod 
Kombinované systémy čištění odpadních vod se zaměřením na membránové separace, foto- a elektrooxidaci, iontovou výměnu, reduktivní dehalogenaci, biotechnologické procesy, apod.

Hydromechanické procesy 
Tok nenewtonských kapalin vrstvami částic, měření reologických vlastností tavných lepidel a farmaceutických látek.

Vývoj spektrálních metod prvkové analýzy se zaměřením na analýzu složek životního prostředí, biologických materiálů a materiálovou chemii: 
– využití optické emisní spektrometrie s buzením v indukčně vázaném plazmatu (ICP OES), 
– hmotnostní spektrometrie s ionizací v indukčně vázaném plazmatu (ICP MS), 
– atomové absorpční spektrometrie s elektrotermickou atomizací (ETA AAS), 
– spektroskopie laserem indukovaného mikroplazmatu (LIBS), 
– rentgenfluorescenční spektrometrie (XRF). 

Vývoj metodik pro testování ekotoxicity nanomateriálů na půdních organismech, toxikologické hodnocení léčiv. 
Vývoj nových elektroanalytických metod pro stanovení škodlivých látek v životním prostředí a bioaktivních látek.

Vedoucí: prof. Ing. Petr Mikulášek, CSc.

Členové: Ing. Helena Bendová, Ph.D.

                Ing. Jiří Cuhorka, Ph.D.

                Ing. Jaroslava Kořínková, Dr.

 Zaměření:

Komplexní studium (od roku 1983) tlakových membránových procesů (MF, UF, NF a RO), difuzní dialýzy a relativně nově elektrodialýzy a elektrodialýzy s bipolární membránou.
 

1. Tlakové membránové procesy:

• studium a vývoj nových metod pro charakterizaci filtračních přepážek a MF (UF) membrán (distribuce velikosti pórů, integrity test, průtokové charakteristiky tekutin),
• stanovení a studium procesních charakteristik MF a UF, intenzifikační metody (např. vliv rotace membrány, fluidní vrstvy, statických vestaveb, dvoufázového toku kapalina-plyn a zpětného promývání membrány na retenci membrány a intenzitu toku permeátu), matematické modelování procesu zejména se zaměřením na separaci ve vícekanálových keramických membránách,
• stanovení a studium základních procesních charakteristik NF a RO, diafiltrace, příprava velmi čisté vody, začlenění těchto procesů do složitějších technologických celků,
• výzkum v oblasti kombinovaných a integrovaných membránových procesů slouží pro zavádění membránových separací:

– do nových výrobních technologií,

– do stávajících technologií jako náhrada za energeticky náročné a ekologicky nevhodné procesy,

– do procesu zpracování odpadních vod s možností návratu cenných složek zpět do výrobního procesu.

2. Difuzní dialýza

•  separace anorganických kyselin ze směsí obsahujících anorganické kyseliny a jejich soli, stanovení základních transportních charakteristik, matematické modelování difuzní dialýzy,
• studium transportu organických kyselin iontově-výměnnými membránami,
• výzkum rovnováhy roztok/membrána v binárních a ternárních systémech.

3. Elektrodialýza a elektrodialýza s bipolární membránou

• měření transportních charakteristik elektrolytů a jejich směsí v iontově-výměnných membránách za průchodu elektrického proudu,
• studium transportu hmoty v systémech iontově-výměnná membrána/elektrolyt (nebo směs elektrolytů) za průchodu elektrického proudu.

Výzkumné projekty:

TA01020730 Separace uhlovodíků z vod a sledování jejich kvality.

CZ.01.1.02/0.0/0.0/15_037/0007060 Membránové procesy (MEMPRO).

TH01031077 Výroba NaOH a H₂SO₄ z odpadního Na₂SO₄ pomocí elektrodialýzy s bipolární membránou.

FV40062 Zpracování průmyslových odpadních vod do nulového odtoku kapaliny (ZLD) pomocí elektrodialýzy.

CZ.01.1.02/0.0/0.0/17_105/0018786 Membrány pro život (MEM4LIFE).

Spolupráce:

• ASIO, spol. s r.o., Brno
• Česká membránová platforma, z.s.
• MEGA, a.s., Stráž pod Ralskem
• MemBrain, a.s., Stráž pod Ralskem
• VÚOS, a.s., Pardubice-Rybitví

Vybrané publikace:

Mikulášek, P. (Doleček, P., Jiránková, H.): Tlakové membránové procesy, VŠCHT Praha, 260 str., (2013)

Gherasim, C.-V., Mikulášek, P.: Influence of operating variables on the removal of heavy metal ions from aqueous solutions by nanofiltration. Desalination, 343, (2014) 67–74.

Kertesz, S., Cakl, J., Jiránková, H.: Submerged hollow fiber microfiltration as a part of hybrid photocatalytic process for dye wastewater treatment. Desalination, 343 (2014) 106–112.

Palatý, Z., Bendová, H.: Continuous dialysis of sulphuric acid and sodium sulphate mixture. Journal of Membrane Science, 497 (2016) 36–46.

Mikulášek, P., Cuhorka, J., Doleček, P.: Chapter 2. Nanofiltration Used for Desalination in the Liquid Dye Production. Nanofiltration: Applications, Advancements and Research, Edited by Donald E. Hamilton, Nova Science Publishers, Inc., New York, USA, 21–49, (2017). ISBN 978-1-53611-952-7.

Palatý, Z., Bendová, H.: Batch dialysis of phosphoric acid. Quantification of acid and water transport through Fumasep-FAD membrane. Separation and Purification Technology, 212 (2019), 605–610.

Cuhorka, J., Wallace, E., Mikulášek, P.: Removal of micropollutants from water by commercially available nanofiltration membranes. Science of the Total Environment, 720 (2020) 137474.

Aplikační výsledky:

Mikulášek, P., Doleček, P., Šiška, B.: Systém pro hodnocení vlastností keramických membrán (TERRONIC Hradec Králové).

Další aktivity:

Pořadatelství národní konference „Membránové procesy pro udržitelný rozvoj – MEMPUR“ ve spolupráci s CZEMP, z.s. v roce 2017, 2019 a rovněž v roce 2021.

Vedoucí: doc. Ing. Anna Krejčová, Ph.D.

Členové: prof. Ing. Miloslav Pouzar, Ph.D.

                prof. Ing. Tomáš Weidlich, Ph.D.

               Ing. Jiří Palarčík, Ph.D.

               Ing. Lenka Audrlická Vavrušová

Zaměření:

1. Zpracování a čištění technologických a odpadních vod:

• využití kombinovaných systémů čistění odpadních vod se zaměřením na fotokatalýzu, fotooxidaci a chemickou oxidaci, adsorpci, iontovou výměnu, reduktivní dehalogenaci, biotechnologické procesy apod.,
• řešení dekontaminace vod či vyvíjení recyklace technologických vod,
• problematika dalšího využití odpadních proudů vznikajících při průmyslových činnostech.

2. Environmentální analýza a monitoring – vývoj nových terénních biotestů a laboratorních postupů s využitím moderních analytických metod pro:

• řešení obecných problémů spojených s produkty či technologiemi, hodnocením jejich životního cyklu,
• hodnocení osudu látek v prostředí (biodegradabilita),
• hodnocení dopadů látek na zdraví člověka a životní prostředí (ekotoxikologické testy),
• posouzení efektivity následných dekontaminačních procesů.

3. Příprava a komplexní charakterizace unikátních disperzních systémů nanočástic a mikročástic polymerních a anorganických materiálů vhodných pro studium jejich environmentálních účinků a jejich aplikací v oblasti ochrany životního prostředí.

Výzkumné projekty:

TJ04000226 Kombinovaný postup eliminace chloracetanilidových pesticidů z kontaminovaných vod a zemin.

TH03030260 Biokompozitní složka pro pomalé uvolňování účinných minerálních látek v půdě pro výživu rostlin.

TH02030823 Vývoj metodicko-technických postupů minimalizace dopadů lesního hospodářství na kvalitu podzemních vod v důsledku nadbytečné migrace reaktivních forem dusíku a fosforu.

TA04020258 Pokročilé technologie lithotrofní imobilizace a anaerobní bioremediace pro nápravu a prevenci škod na životním prostředí.

TH02030200 Efektivní odstraňování aromatických halogenderivátů (AOX) z lokálních průmyslových zdrojů.

TJ02000134 Odstraňování polárních polyfluorovaných sloučenin z kontaminovaných materiálů.

Spolupráce:

• Ecocoal, s.r.o., Ostrava
• Elektrárny Opatovice, a.s., Pardubice
• Feromagnet, s.r.o., Světlá Hora
• GEOTEST, a.s., Brno
• SYNTHESIA, a.s., Pardubice
• ZENTIVA, a.s., Praha

Vybrané publikace:

Weidlich, T., Krejčová, A., Prokeš, L.: Hydrodebromination of 2,4,6-tribromophenol in aqueous solution using Devarda's alloy. Monatshefte fur Chemie, 144(2) (2013) 155–162.

Krejčová, A., Návesník, J., Jičínská, J., Černohorský, T.: An elemental analysis of conventionally, organically and self-grown carrots. Food Chemistry, 192 (2016) 242–249.

Patočka, J., Krejčová, A., Stojarová, K., Hrdá, K., Pouzar, M.: The ICP-OES method for determination of zinc in Enchytraeus crypticus and agarose gel from ecotoxicological tests. Chemical Papers, 73(1) (2019) 159–164.

Patočka, J., Černohorský, T., Krejčová, A., Slang, S.: Carbon microparticles as a physical carrier for ETV-ICP-MS. Talanta, 204 (2019) 555–560.

Konopáčová, E., Nedoma, J., Čapková, K., Čapek, P., Znachor, P., Pouzar, M., Říha, M., Řeháková, K.: Low Specific Phosphorus Uptake Affinity of Epilithon in Three Oligo-to Mesotrophic Post-mining Lakes. Frontiers in Microbiology, 12 (2021) 735498.

Opršal, J., Knotek, P., Zickler, G.A., Sigg, L., Schirmer, K., Pouzar, M. and Geppert, M., 2021. Cytotoxicity, Accumulation and Translocation of Silver and Silver Sulfide Nanoparticles in contact with Rainbow Trout Intestinal Cells. Aquatic Toxicology, 237 (2021) 105869.

Weidlich, T.: The Influence of Copper on Halogenation/Dehalogenation Reactions of Aromatic Compounds and Its Role in the Destruction of Polyhalogenated Aromatic Contaminants. Catalyst, 11(3) (2021) 318.

Aplikační výsledky:

Weidlich T.: Způsob odstraňování adsorbovatelných organických halogenů na bázi aromatických a heterocyklických kyselin a jejich solí z vodných roztoků. (patent č. CZ2016578 (A3), 2018).

Slezák, M., Palarčík, J., Slehová, E., Blažková, Z., Stanová, I.: Zariadenie na zachytávanie iónov kovov zo znečistených vôd biologickou imobilizáciou, spôsob čistenia vody biologickou imobilizáciou pomocou tohto zariadenia a jeho použitie. (patent č. SK288738, 2019).

Weidlich, T., Kamenická, B., Bartoš, M., Čermák, J.: Způsob odstranění halogenovaných organických kyselin z vod. (patent č. CZ2019194 (A3), 2020).

Mikeš, J., Palarčík, J.: Kolonizační reaktor (užitný vzor č. PUV2020-38206, 2020).

Weidlich, T. Ověřená technologie snižování znečištění technologických vod kontaminovaných organickými sloučeninami včetně adsorbovatelných organických halogenderivátů (AOX). (Toray Textiles Central Europe, s.r.o., 2018).

Weidlich, T.: Poloprovozní ověření technologie recyklace barvicích lázní. (2019).

Vedoucí:          doc. Ing. Renáta Šelešovská

Členové:          prof. Ing. Jaromíra Chýlková, CSc.

                         doc. Ing. Libor Dušek, Ph.D.

                         Ing. Lenka Janíková, Ph.D.

                         Ing. Gabriela Vagenknecht (Kuchtová)

                        Oleksandr Matvieiev, Ph.D.

Studenti:         Oleksandra Labzova

                       Ing. Jakub Vobořil

                       Bc. Lenka Forejtová

                       Bc. Martin Holý

Zaměření:

1. Vývoj, charakterizace a testování nových elektrodových materiálů a jejich modifikace, zejm. kovovými nanočásticemi. Inovativní uspořádání elektrochemických senzorů s důrazem na miniaturizaci, přenosnost a využití v point-of-care a smart systémech. Sítotiskové senzory (SPE) s různými pracovními elektrodami. Průtokové uspořádání s elektrochemickou detekcí, 3D tištěné průtokové cely pro SPE. 
2. Studiu voltametrického chování biologicky aktivních látek, jako jsou pesticidy a léčiva, a návrhy mechanismů elektrochemických reakcí pomocí HPLC/MS analýzy elektrolytických produktů. Vývoj voltametrických a amperometrických metod pro stanovení těchto látek v biologických a environmentálních vzorcích. Vývoj extrakčních technik pro izolaci a zakoncentrování analytů z komplexních matric, s důrazem na mikroextrakční metody vhodné on-site analýzy a integraci do přenosných senzorových platforem.
3. Technologie a procesy elektrochemické degradace a separace polutantů založené na elektrooxidačních a elektroseparačních procesech, využitelné pro odbourávání biologicky rezistentních organických sloučenin či separaci iontů např. formou elektrodepozice, elektroflotace či elektro-Fentonovy oxidace. Vývoj technologických sekvencí pro čištění a recyklaci průmyslových odpadních vod.

Spolupráce:

• ASIO, spol. s r.o., Brno
• ELEKTROLAB, s.r.o., Rosovice
• Katedra analytické chemie, Přírodovědecká fakulta Univerzity Karlovy v Praze
• Ústav elektroniky a fotoniky, Fakulta elektroniky a informatiky, Slovenská technická univerzita v Bratislavě
• Ústav fyzikální chemie Jaroslava Heyrovského AV ČR, Praha

Výzkumné projekty:

• GAČR 17-03868S Nové metody elektrochemického sledování biologicky aktivních organických látek v environmentálních, biologických a potravinových matricích.
• GAČR 20-01589S Nové strategie pro zlepšení senzorových vlastností nových elektrodových materiálů prostřednictvím jejich předúpravy či modifikace povrchu.
• MŽP SP/4i2/60/07 Indikátory pro hodnocení a modelování interakcí mezi životním prostředím, ekonomikou a sociálními souvislostmi.
• TA01020730 Separace uhlovodíků z vod a sledování jejich kvality.
• 30350/81/SD320002 (smluvní výzkum) Ověření možnosti odbarvení technologických vod obsahujících barvivo Kemira Astra Yellow HU.
• 30350/81/SD535006 (smluvní výzkum) Nové technologie pro odstraňování polutantů z procesních a odpadních vod.
• 30351/82/ SD383006 (smluvní výzkum) Laboratorní ověření snížení koncentrace síranů zvyšujících parametr RAS při flotaci.

Vybrané publikace:

1. Matvieiev O., Borovská L., Vagenknecht G., Dušek L., Behúl M., Janíková L., Šelešovská R.: Voltammetric and flow amperometric determination of fungicide cyprodinil in environmental samples using screen-printed sensor with boron-doped diamond electrode. Journal of Environmental and Chemical Engineering 13, 115518 (2025).

   

2. Matvieiev O., Šelešovská R., Sokolová R., Jerga R., Skopalová J., Barták P., Chýlková J., Vojs M.: Voltammetric analysis of mephenoxalone drug in pharmaceutical and biological samples using novel screen-printed sensor with boron-doped diamond electrode. Sensors and Actuators B-Chemical 397, 134700 (2023).

3. Kuchtová, G., Herink, P., Herink, T., Chýlková, J., Mikulášek, P., Dušek, L. From lab-scale to pilot-scale treatment of real wastewater from the production of rayon fiber. Process Safety Environmental Protection 171, (2023), 834-846. 

4. Matvieiev O., Šelešovská R., Marton M., Hatala M., Metelka R., Weis M., Vojs M.: Effect of different modification by gold nanoparticles on the electrochemical performance of screen‑printed sensors with boron‑doped diamond electrode. Scientific Reports 13, 21525 (2023).

   

5. Matvieiev O., Šelešovská R., Vojs M., Marton M., Michniak P., Hrdlička V., Hatala M., Janíková L., Chýlková J., Skopalová J., Cankař P., Navrátil T.: Novel screen-printed sensor with chemically deposited boron-doped diamond electrode: preparation, characterization, and application. Biosensors 12, 241 (2022).

   

6. Kuchtová, G., Chýlková, J., Váňa, J., Vojs M., Dušek L.: Electro-oxidative decolorization and treatment of model wastewater containing Acid Blue 80 on boron doped diamond and platinum anodes. Journal of Electroanalytical Chemistry, 859 (2020) 114036.

   

7. Dušek, L., Karásková, A., Kočanová, V., Novotný, L., Mikulášek, P.: Galvanostatic removal of zinc using copper cathode from waste waters of a viscose production, Journal of Electroanalytical Chemistry, 864 (2020) 114069.

Aplikační výsledky:

• Dušek, L., Horňáková, B., Balcar, L.: Wastewater treatment plant, use thereof and wastewater treatment method (patent č. CZ2014 (A3), 2015).
• Dušek, L., Horňáková, B., Balcar, L.: Sewage treatment plant (patent č. CZ28286 (U1), 2015).
• Kovač, D., Putna, P., Vybíhal, S., Fojtík, J., Dušek, L.: Modulární zařízení pro úpravu procesních vod. CZ37015 (U1) 2023-04-25.

Vedoucí: prof. Ing. Tomáš Weidlich, Ph.D.

Členové: Ing. Monika Trudičová, Ph.D.

                Ing. Ivana Vojtová

                Ing. René Němeček

                Bc. Jonáš Malý

                Bc. Oliver Petráš

 Zaměření:

Skupina chemických technologií řeší problematiku ekologických aspektů průmyslových procesů, zabývá se možnostmi vývoje nových nebo úpravami stávajících výrobních technologií s využitím nejlepších dostupných technik s cílem snižování úrovně emisí do složek životního prostředí. Řeší problematiku dekontaminace a jednoduché recyklace technologických vod a problematiku dalšího využití odpadních proudů vznikajících při výrobních procesech.

Skupina chemických technologií spolupracuje s komerčními partnery v rámci smluvního výzkumu, v rámci řešení projektů Technologické agentury ČR a Ministerstva průmyslu a obchodu, patentuje nově vyvinuté separační a dekontaminační procesy, usiluje o jejich komercializaci a po dohodě s komerčními partnery publikuje vybrané výsledky 

Výzkumné projekty:

•  2025–2026 Projekt SIGMA – 7. veřejná soutěž – dílčí cíl 2: „Začínající výzkumníci/výzkumnice“, TQ15000057 Technologické agentury České republiky s názvem: „Vývoj nové technologie recyklovatelných barvících lázní pro barvení celulosových materiálů“. 

•  2020–2022 Projekt GAMA2-01/005 (TP01010012) Technologické agentury České republiky. Odstraňování nebezpečných složek z kontaminovaných hmot určených pro recyklaci v duchu cirkulární ekonomiky. 
•  2016–2019 Projekt TH02030200 programu Epsilon Technologické agentury České republiky. Efektivní odstraňování aromatických halogenderivátů (AOX) z lokálních průmyslových zdrojů. 
•  2016–2018 Projekt GAMA2-01/005 (TG02010058) Technologické agentury České republiky. Efektivní postup odstraňování problematických kontaminantů z technologických odpadů a vod. 
 

Spolupráce s komerční sférou

•  Kovohutě Příbram nástupnická, a.s.

•  TEBO, a.s., Nová Včelnice

•  PLEAS, a.s., Havlíčkův Brod

•  ABESS, s.r.o., Kladno

•  ABESS, s.r.o., Kladno

•  GEOtest, a.s. Brno

•  ASIOtech, a.s., Brno

•  ENRETA, s.r.o., Srch

•  SYNTHESIA, a.s., Rybitví

•  Lučební závody Draslovka a.s. Kolín

•  SYNPO, a.s., Pardubice

Významné mezinárodní spolupráce

 
•  Dr. Gerhard Steiner – ESIM GmbH, Linz, Rakousko 
•  Mgr. Marcela Achimovičová, Ph.D. – SAV Košice, Slovensko 

Vybrané publikace:

•  Weidlich T.: The Influence of Copper on halogenation/dehalogenation reactions of aromatic compounds and its role on the destruction of polychlorinated aromatic contaminants. Catalysts, 11(3) (2021) 1–35. IF: 3.520. 
•  Weidlich T., Kamenická B., Melánová K., Čičmancová V., Komersová A., Čermák J.  Hydrodechlorination of Different Chloroaromatic Compounds at Room Temperature and Ambient Pressure – Differences in Reactivity of Cu- and Ni-based Al Alloys in an Alkaline Aqueous Solution. Catalysts, 10 (2020) 994. IF: 3.520. 
•  Hegedus  M.,  Lacina  P.,  Plotěný  M.,  Lev  J.,  Kamenická  B.,  Weidlich  T.:  Fast  and efficient hydrodehalogenation of chlorinated benzenes in real wastewaters using Raney alloy. Journal of Water Process Engineering, 38 (2020) 101645. IF: 3.465. 
•  Kamenická B., Matějíček P., Weidlich T., Pohořelý M.: Application of Biochar for Treating the Water Contaminated with Polar Halogenated Organic Pollutants. In Application s of Biochar for Environmental Safety, Edited by A.A. Abdelhafez and M.H.H. Abbas, IntechOpen, London, UK, 2020, ISBN: 978-1-78985-896-9. 
 

Ocenění 

• 2. místo na mezinárodní konferenci TOP 2023 „Circular Economy - Strong Tool for Sustainability of Industry”
• Licence  patentu:  Weidlich  T.:  Způsob  redukční  dehalogenace  aromatických halogenderivátů. CZ2014367 (A3) 2015 firmami Geotest, a.s. a ASIO, s.r.o.
• 2018 – vítěz v soutěži „Progresívna idea“ na konferenci Technika ochrany prostredia za přednášku  Weidlich  T.,  Lacina  P.:  „Degradation  of  hazardous  waste  containing polychlorinated  benzenes  and  biphenyls  (PCBs)  using  hydrodechlorination  at  room temperature and ambient pressure“, TOP 2018, Štrbské Pleso, Slovenská republika. 
• 2012 – ocenění za 3. místo v soutěži slovenského Ministerstva životného prostredia za přednášku: Weidlich T., Krejčová A.: Recyklace měděného katalyzátoru z Ullmanovy reakce. Konference TOP 2012, Častá-Papiernička, Slovenská Republika.