Výzkumná skupina mikroreaktorů

O výzkumné skupině

Výzkumná skupina mikroreaktorů se zabývá využitím mikroreaktorů jako nástrojů intenzifikace procesů ke zvýšení účinnosti, bezpečnosti a snížení environmentální zátěže chemických procesů. Zaměřuje se na navrhování, prototypování a experimentální ověřování mikroreaktorů pro konkrétní aplikace. Výzkumný přístup je založen na hlubokém poznání reakčních a transportních jevů vedoucí k identifikaci kroků omezujících rychlost a návrhu řešení na míru pro relevantní případové studie z průmyslu.

Fotochemie

Zaměřujeme se na vývoj, testování a charakterizaci vysoce funkčních tenkých vrstev na bázi grafitického nitridu uhlíku (g‑C3N4) pro degradaci polutantů a štěpení vody indukovanou viditelnou oblastí slunečního spektra. Cílem je získat vysoce aktivní a odolné fotokatalytické filmy s vlastnostmi přizpůsobenými dané aplikaci, jako je tloušťka, pórovitost a fotokatalytická aktivita. Zkoumáme ekonomicky efektivní a reprodukovatelné metody syntézy vysoce aktivního g‑C3N4. Fotoaktivita připravených filmů je testována pomocí unikátního fotomikroreaktoru s úzkou štěrbinou umístěném na optické lavici na řadě obtížně odstranitelných polutantů vyskytujících se v odpadních vodách např. rezidua antibiotik.

Kontinualizace vsádkových výrob

Návrh technologie pro přechod ze vsádkové výroby na kontinuální studujeme konkrétně na případu N‑alkylačních reakcí pro syntézu léčiv. Tato případová studie N‑alkylace derivátů kyseliny lysergové představuje rychlou exotermickou reakci probíhající na rozhraní mezi vodnou a organickou fází. Rychlá reakce na fázovém rozhraní je umožněna díky přítomnosti tzv. katalyzátoru fázového přenosu. Současný stav přípravy zahrnuje vsádkový proces s výtěžky pouze kolem 80 % a použití toxických alkylačních činidel. Intenzifikace této reakce, která je limitována přenosem hmoty na fázovém rozhraní má potenciál pro zvýšení výtěžku i pro nahrazení toxického alkylačního činidla ekologičtější, ale méně aktivní alternativou, např. methylkarbonátem.

3D tisk v oblasti nosičů katalyzátorů a návrhu reaktorů

S rozvojem aditivních výrobních technologií (3D tisku) se periodické otevřené struktury (POCS) jeví jako vhodná alternativa k náhodně sypaným vrstvám částic, které představují nejpoužívanější náplně katalytických zkrápěných reaktorů. Optimalizací geometrie POCS struktury mají vysoký potenciál pro zlepšení transportních charakteristik, jako je tlaková ztráta, parametry přenosu hmoty a tepla. Navrhujeme proto parametrické sady POCS struktur, tiskneme na 3D tiskárně a experimentálně zkoumáme jejich chování z hlediska charakteristik dvoufázového proudění. Výsledky porovnáváme s výsledky výpočetní mechaniky tekutin (CFD), aby bylo možné pochopit a popsat vliv geometrie a topologie na výsledný charakter dvoufázového proudění.