Výzkumná skupina membránových separací

Zaměřujeme se na membránové separace plynných směsí, především úpravu surového bioplynu z různých zdrojů pro získání alternativního paliva — CNG. S ohledem na současný trend dekarbonizace technologií se zabýváme i záchytem oxidu uhličitého (CO2) a dalších plynných polutantů ze spalin. Čištění spalin má pro průmysl velký aplikační potenciál, především s růstem ceny emisních povolenek a nových přísnějších emisních limitů. Separace plynů je studována s využitím jak komerčně dostupných membrán, tak i vlastních membrán, které jsou připravovány v naší laboratoři nebo ve spolupráci s pracovišti v ČR nebo v zahraničí.

Studujeme především polymerní membrány se zakotvenými iontovými kapalinami, polymery s vnitřní mikroporozitou anebo kompozitní membrány s cílenou povrchovou úpravou či modifikované procesními podmínkami. Z experimentálních dat jsou vyhodnocovány transportní a separační vlastnosti těchto membrán k posouzení perspektivního využití studovaného materiálu i jako vstupní informace pro modely k návrhu membránových modulů a separačního procesu.

Tato oblast výzkumu je zaměřena na studium transportních a separačních vlastností polymerních a kompozitních membrán pro záchyt organických par ze vzduchu. Zkoumáme vlastnosti membrán za různých vstupních podmínek, přičemž membrány jsou studovány v dlouhodobém kontaktu s organickými látkami, protože dlouhodobá stabilita je klíčovým faktorem při výběru vhodného materiálu. Experimenty jsou realizovány na vlastní unikátní a plně automatické permeační aparatuře, přičemž náš výzkum pokrývá celou škálu strukturálně odlišných organických látek, což umožnuje zkoumat různé fyzikálně-chemické modely pro popis rozpustností par, jejich transport a interakce s polymery.

Studium separace kapalných směsí je realizováno ve unikátních ​„home-made“ pervaporačních a perstrakčních aparaturách. Zatímco pervaporací lze separovat různé kapalné směsi včetně azeotropů, cílem perstrakčních experimentů je získání enantiomerně čisté sloučeniny a záchyt různých léčiv z vody. Výzkum probíhá ve dvou rovinách, a to experimentálním stanovením transportních a separačních vlastností na membránách s vhodnými selektory, a současně také teoreticky, kde se přímo využívá modelování pomocí molekulární dynamiky pro pochopení elementárních kroků separace na zkoumaných selektorech a vlivu dalších parametrů procesu (polarita rozpouštědel, pH, aj.).