Věda a výzkum

 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.

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).

Zaměření:

1. Rozvoj metodiky, teorie a instrumentace v oblasti nano– a mikroelektrochemie, environmentální analýzy a technologie, s aktivním využitím patentovaných inovací. Studium a testování, stanovení, diagnostika, sledování nebo separace bio– a ekoaktivních látek a škodlivin.
2. Intenzifikace vybraných operativních analytických, mezifázových a elektroseparačních technologických procesů, voltametrických/polarografických a příbuzných technik využitelných v laboratorních i provozních podmínkách. Vývoj, testování a využití nových metod, senzorů, elektrodových materiálů na úrovni mikro– až nanostruktur, postupů úpravy vzorků, měřících a technologických režimů a uspořádání.
3. Studium elektrochemického chování látek a možností jejich stanovení nebo degradace. Diagnostika a monitorování látek nebo technologických procesů (včetně uplatnění nových přístupů k jejich řízení), pro čištění vod a vodných roztoků, úpravy průmyslových a energetických vod.

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.

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

Vybrané publikace:

Bandžuchová, L., Šelešovská, R., Navrátil, T., Chýlková, J., Novotný, L.: Voltammetric monitoring of electrochemical reduction of riboflavin using silver solid amalgam electrodes. Electrochimica Acta, 75 (2012) 316–324.

Tomášková, M., Chýlková, J., Jehlička, V., Navrátil, T., Švancara, I., Šelešovská, R.: Simultaneous determination of BHT and BHA in mineral and synthetic oils using linear scan voltammetry with a gold disc electrode. Fuel, 123 (2014) 107–112.

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.

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.

Šelešovská, R., Schwarzová-Pecková, K., Sokolová, R., Krejčová, K., Martinková-Kelíšková, P.: The first study of triazole fungicide difenoconazole oxidation and its voltammetric and flow amperometric detection on boron doped diamond electrode. Electrochimica Acta, 381 (2021) 138260.

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).

Další vybrané aplikace „know-how“ navazující na seznam patentů, užitných a průmyslových vzorů (celkem cca 65, včetně 3 USA patentů) uvedených v příloze smluvního výzkumu SD373001/82/30352 (2016), týkající se zejména kontroly nebo monitorování kvality vod a separace/degradace v nich přítomných škodlivin.