Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Membrany i techniki rozdziału
Course of study:
2018/2019
Code:
CIM-2-108-BK-s
Faculty of:
Materials Science and Ceramics
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
Biomateriały i kompozyty
Field of study:
Materials Science
Semester:
1
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
dr hab. inż. Stodolak-Zych Ewa (stodolak@agh.edu.pl)
Academic teachers:
dr hab. inż. Zych Łukasz (lzych@agh.edu.pl)
Module summary

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence
M_K001 Ma świadomość wpływu inżynierii materiałowej na rozwój nowoczesnych technologii materiałów membranowych lub/i hybrydowych oraz ich użyteczności przemysłowej i społecznej. IM2A_K06 Activity during classes,
Presentation
M_K002 Ma świadomość możliwosci komercajlizacji: nowych technologii, materiałów bądz produktów bazujacych na nowoczesnych technologiach materiałowych. IM2A_K03, IM2A_K02 Activity during classes,
Presentation,
Project
Skills
M_U001 Umie dobrać metodę badawczą w zależności od bazowego materiału membrany oraz jest w stanie wnioskować o właściwościach materiału na podstawie wyników badań membrany. IM2A_U08, IM2A_U06 Activity during classes,
Test,
Project
M_U002 Umie przeprowadzic syntetyczna analizę danych literaturowych i praktycznych (patenty) i na tej podstawie wskazac dalsze kierunki rozwoju technik membranowych. IM2A_U01, IM2A_U03, IM2A_U04 Presentation,
Activity during classes,
Test,
Project
M_U003 Umie zaprojektować i wytworzyć materiał przeznaczony do konkretnego procesu membranowego (MF, UF, NF, RO). Umie zaprojektować metariał hybrydowy. IM2A_U16, IM2A_U11 Activity during classes,
Test,
Presentation,
Project
M_U004 Potrafi przewidywać i rozwiązywać problemy techniczne pojawiające sie w trakcie procesów separacji z wykorzystaniem materiałów i technik membranowych. IM2A_U12, IM2A_U13, IM2A_U17 Activity during classes,
Test,
Project,
Participation in a discussion
M_U005 Potrafi przygotowac projekt materiału membranowego do konkretnego zastosowania, wykorzystując wiedzę z zakresu inzynierii materiałowej oraz dostepna literaturę. IM2A_U16, IM2A_U13, IM2A_U17, IM2A_U09 Presentation,
Involvement in teamwork,
Activity during classes,
Project,
Participation in a discussion
Knowledge
M_W001 Zna metody otrzymywania materiałów membranowych o charakterze kompozytowym, polimerowym i ceramicznym. IM2A_W09, IM2A_W14 Test,
Project,
Examination,
Participation in a discussion
M_W002 Zna metody badawcze przydatne w charakteryzowaniu materiałów membranowych. Rozumie znaczenie doboru narzędzi i metod badawczych pod kątem aplikacji materiału lub techniki separacji. IM2A_W08, IM2A_W09, IM2A_W14 Project,
Examination,
Test,
Presentation
M_W003 Zna ideę, podział i zakres stosowalności materiałów hybrydowych. Zna metody otrzymywania materiałów hybrydowych w zależności od ich aplikacji praktycznych. IM2A_W15, IM2A_W14 Project,
Examination,
Test
M_W004 Zna i rozumie procesy transportu masy zachodzące w materiale membranowym. Ma świadomość wzajemnej korelacji pomiedzy procesem transportu a charakterystyką materiału membranowego. IM2A_W06, IM2A_W11, IM2A_W09 Project,
Examination,
Test
M_W005 Rozumie zjawiska fizykochemiczne zachodzące w trakcie procesu separacji i ma świadomość problemów technicznych bedących ich efektem. IM2A_W16, IM2A_W18 Project,
Examination,
Test
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Others
E-learning
Social competence
M_K001 Ma świadomość wpływu inżynierii materiałowej na rozwój nowoczesnych technologii materiałów membranowych lub/i hybrydowych oraz ich użyteczności przemysłowej i społecznej. + - - - - + - - - - -
M_K002 Ma świadomość możliwosci komercajlizacji: nowych technologii, materiałów bądz produktów bazujacych na nowoczesnych technologiach materiałowych. + - - - - + - - - + -
Skills
M_U001 Umie dobrać metodę badawczą w zależności od bazowego materiału membrany oraz jest w stanie wnioskować o właściwościach materiału na podstawie wyników badań membrany. - - - - - + - - - - -
M_U002 Umie przeprowadzic syntetyczna analizę danych literaturowych i praktycznych (patenty) i na tej podstawie wskazac dalsze kierunki rozwoju technik membranowych. - - - - - + - - - - -
M_U003 Umie zaprojektować i wytworzyć materiał przeznaczony do konkretnego procesu membranowego (MF, UF, NF, RO). Umie zaprojektować metariał hybrydowy. - - - - - + - - - - -
M_U004 Potrafi przewidywać i rozwiązywać problemy techniczne pojawiające sie w trakcie procesów separacji z wykorzystaniem materiałów i technik membranowych. - - - - - + - - - - -
M_U005 Potrafi przygotowac projekt materiału membranowego do konkretnego zastosowania, wykorzystując wiedzę z zakresu inzynierii materiałowej oraz dostepna literaturę. - - - - - + - - - - -
Knowledge
M_W001 Zna metody otrzymywania materiałów membranowych o charakterze kompozytowym, polimerowym i ceramicznym. + - - - - + - - - - -
M_W002 Zna metody badawcze przydatne w charakteryzowaniu materiałów membranowych. Rozumie znaczenie doboru narzędzi i metod badawczych pod kątem aplikacji materiału lub techniki separacji. + - - - - + - - - - -
M_W003 Zna ideę, podział i zakres stosowalności materiałów hybrydowych. Zna metody otrzymywania materiałów hybrydowych w zależności od ich aplikacji praktycznych. + - - - - - - - - - -
M_W004 Zna i rozumie procesy transportu masy zachodzące w materiale membranowym. Ma świadomość wzajemnej korelacji pomiedzy procesem transportu a charakterystyką materiału membranowego. + - - - - - - - - - -
M_W005 Rozumie zjawiska fizykochemiczne zachodzące w trakcie procesu separacji i ma świadomość problemów technicznych bedących ich efektem. + - - - - + - - - - -
Module content
Lectures:
  1. Membrany – informacje podstawowe

    Wprowadzenie do przedmiotu – podobieństwa i różnice pomiędzy materiałem membranowym, filtrem, przegrodą separującą. Podział na membrany syntetyczne i naturalne. Podstawowowe kierunki aplikacji materiałów membranowych.

  2. Membranowe procesy rozdziału faz

    Procesy rozdziału faz z wykorzystaniem membran; mikrofiltracja (MF), ultrafiltracja (UF), osmoza odwrócona (RO), nanofiltracja (NF), perwaporacja (PR), dializa. Techniczne aspekty procesów membranowych: polaryzacja stężeniowa, fouling, adsorpcja oraz metody ich zapobiegania.

  3. Prawa przepływu i prawa transportu masy w membranie

    Model transportu masy przez membrany idealne i membrany rzeczywiste. Prawa przenoszenia w materiałach membranowych; prawo Darcy’ego (przepływ konwekcyjny), prawa Ficka (przepływ dyfuzyjny), prawo Ohma (transport ładunku), prawo Fouriera (transport energii).

  4. Otrzymywanie membran i ich charakterystyka

    Podstawowe metody otrzymywania membran oparte na inwersji fazowej w układzie trójskałdnikowym i dwuskładnikowym. Opis fizykochemiczny i termodynamiczny zjawiska. Przykłady materiałów membranowych otrzymanych tymi technikami. Podstawowe wielkosci charakteryzujące membranę: skutczność membrany, strumień.

  5. Membrany polimerowe

    Metody otrzymywania membran polimerowych; mokra inwersja faz, spiekanie, obróbka mechaniczna folii polimerowych. Wady i zalety membran polimerowych. Metody formowania membran polimerowych: membrany płaskie, membrany kapilarne. Moduły membranowe.

  6. Membrany ceramiczne

    Metody otrzymywania membran ceramicznych. Wady i zalet membran ceramicznych. Podstawowe aplikacje membran ceramicznych. Membrany węglowe. Porównanie właściwości membran ceramicznych z własciwościami membran polimerowych.

  7. Membrany kompozytowe

    Definicja membrany kompozytowej vs materiał kompozytowy. Metody otrzymywania membran kompozytowych. Funkcje poszczególnych składowych membrany kompozytowej, rola warstwy naskórkowej i warstwy nośnej membrany. Porównanie membran polimerowych z membranmi kompozytowymi. Podstawowe aplikacje membran kompozytowych. Postaci membran kompozytowych; membrany płaskie, kapilarne.

  8. Metody badań materiałów membranowych

    Metody badawcze służace charakterystyce strukturalnej membrany. Metody badawcze stosowane w charakterystyce właściwości membran: porowatość (porozymetria rtęciowa, kapilarna, metoda pęcherzykowa, termporometria, permporometria), właściwości liofilowe powierzchni, punkt cut off, współczynnik przesiewalnosci. Trwałość membran w zależnosci od warunków pracy.

  9. Materiały hybrydowe

    Definicja materiału hybrydowego. Porównanie materiału hybrydowego do materiału kompozytowego. Klasyfikacja materiałów hybrydowych ze względu na rodzaj oddziaływania pomiedzy macierzą z napełniaczem. Klasy matriałów hybrydowych; tworzywa nieorganiczno-organiczne (IO), organiczno-nieorganiczne (OI), nanokompozyty (NM). Metody otrzymywania poszczególnych klas materiałów hybrydowych. Przykłady materiałów hybrydowych pełniacych funkcje membran; układy polimer-POSS, polimer-zeolit.

  10. Zastosowanie membran w ochronie środowiska

    Techniki separacji stosowane w oczyszczalniach ścieków: mechanicznych, chemicznych, biologicznych. Przykłady rozwiązań technicznych z wykorzystaniem membran polimerowych, kompozytowych i ceranicznych w przemysłowych i komunalnych oczyszczalniach ściekow.

  11. Zastosowanie membran w medycynie

    Materiały membranowe stosowane w dializoterapii (sztuczna nerka) i płuco-serce. Przykłady sztucznych narządów: hybrydowa wątroba, biosztucznej trzustki. Przykłady implantów pełniacych funkcje membran w organizmie żywmym (membrany GBR/GTR/GNR, implanty okulistyczne, sztuczna skóra).

  12. Zastosowanie technik membranowych w odsalaniu wody

    Metody odsalania wody morskiej z wykorzystaniem osmozy prostej i odwróconej. Problemy technologiczne procesu na przykładzie stacji odstalania na różnych kontynentach

  13. Zastosowanie materiałow membranowych i technik membranowych w przemysle spozywczym

    Zastosowanie membran płaskich w browarnictwie, przemyśle mleczarskim i przetworstwie owocowym. Materiały stosowane w przemyśle spożywczym. Ograniczenia tworzyw membranowych i ich skuteczność. Metody regeneracji membran stosowanych w przemyśle spożywczym.

Seminar classes:

Zajecia seminaryjne podzielone są na trzy częsci. Cześć pierwsza dotyczy analizy zastosowania i mozliwości nowoczesnych technologii w aspekcie problemów globalnych tj. kryzys surowcowy, energetyczny, problemy z wodą pitną, problemy w obrębie medycyny i ochrony środowiska. W częsci drugiej Studenci zdobywaja wiedzę praktyczna z zakresu otrzymywania membran polimerowych, kompozytowych i ceramicznych oraz ich charakteryzacji z wykorzystaniem metod badań mikrostruktury. W trzeciej cześci Studenci przygotowuja projekt opracowania materiału membranowego z możliwościa jego komercjalizacji w postaci gotowego produktu w dwuosobowych zespołach. Projekt przedstawiony jest w formie prezentacji ustnej i pisemnej. Mozliwość komercjalizacji poddana jest grupowej dyskusji.

Others:
-
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 60 h
Module ECTS credits 2 ECTS
Preparation of a report, presentation, written work, etc. 4 h
Participation in lectures 15 h
Examination or Final test 2 h
Contact hours 6 h
Realization of independently performed tasks 4 h
Preparation for classes 6 h
Participation in seminar classes 15 h
Completion of a project 4 h
Participation in project classes 4 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

Ocena z seminarium jest średnią arytmetyczną z aktywności Studenta podczas zajeć, przygotowanej prezentacji na wskazany temat oraz projektu wykonanego w dwuosobowym zespole, jego prezentacji oraz obrony w trakcie dyskusji grupowej oraz kolokwium zaliczeniowego.
Ocena końcowa stanowi śrdnia ważoną z egzaminu końcowego (waga 0,6) oraz z semianrium przedmiotowego (0,4).

Prerequisites and additional requirements:

Wiedza z zakresu budowy i właściwości materiałów z grupy; materiałów ceramicznych, polimerowych i kompozytowych. Tradycyjne metody badawcze służące charakterystyce podstawowowych grup materiałowych. Metody projektowania materiałów.

Recommended literature and teaching resources:

1. Strathmann H., Giono L., Trioli E.; An introduction to membran sciance and technology, 2006
2. Mulder J., Basic Principles of Membrane Technology. Second edition, 2002
3. Narębska A., Membrany i membranowe techniki rozdziału, Wydawnictwo Uniwersytetu Mikołaja Kopernika, Toruń 1997
4. Bodzek M., Bohdziewicz J., Konieczny K., Techniki membranowe w ochronie środowiska, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej 1997
5. Rautenbach R., Procesy membranowe ,Wydawnictwo Naukowo -Techniczne, Warszawa 1996
6. Konieczny K., Ultrafiltracja i mikrofiltracja w uzdatnianiu wód do celów komunalnych, Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Seria: Inżynieria środowiska, Z.42, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2000

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

Additional scientific publications not specified

Additional information:

None