Podstawy technik membranowych

Uzyskanie zintegrowanej wiedzy o membranach, materiałach wykorzystywanych do wytwarzania membran, sposobach charakterystyki morfologii i właściwości selektywno-transportowych membran. Poznanie podstawowych typów modułów membranowych, praw rządzących transportem i rozdzielaniem masy w procesach membranowych. Opis wykorzystania technik membranowych w medycynie i nowoczesnych technologiach separacyjnych.

Treści programowe wykładu:

1. Membrany i ich budowa, metody formowania i modyfikacji membran.

2. Charakterystyka morfologii membran.

3. Moduły membranowe.

4. Podstawy teoretyczne transportu i rozdzielania masy w procesach membranowych.

5. Procesy rozdzielcze: dyfuzyjne, ciśnieniowe, termiczne, elektryczne. Reaktory membranowe.

6. Membrany w zastosowaniach biomedycznych (hemodializa, natleniacze krwi /blood oxygenators/, frakcjonowanie plazmy, kontrolowane uwalnianie leków). Pompy osmotyczne.

7. Fouling – przyczyny występowania, sposoby zmniejszania lub unikania foulingu, metody monitorowania oraz metody regeneracji membran i modułów membranowych. Procesy hybrydowe, łączące technologie klasyczne i membranowe.

Treści programowe laboratorium:

1. Formowanie membrany ultrafiltracyjnej z poliamidu-6 metodą inwersji faz, określenie jej morfologii i wyznaczenie właściwości hydrodynamicznych membran.

2. Diafiltracja – oczyszczanie makromolekuł ze związków małocząsteczkowych.

3. Kontrolowane uwalnianie substancji małocząsteczkowych z membran (folii polimerowych).

4. Eksperymentalne wyznaczanie właściwości selektywnych wybranych rodzajów membran (membrany obojętne, jonowymienne).

5. Eksperymentalne określanie parametrów rozdzielania w procesach perwaporacji, dializy dyfuzyjnej lub elektrodializy.

6. Hemodializa i techniki przygotowania (oczyszczania) wody stosowane w stacji dializ – wizyta referencyjna w stacji dializ w Toruniu, połączona z wykładem.

Literatura podstawowa:

Wykład, laboratorium:

1. A. Narębska (Red.), Membrany i membranowe techniki rozdziału, UMK Toruń 1997

2. M. Bodzek, J. Bohdziewicz, K. Konieczny, Techniki membranowe w ochronie środowiska, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 1997.

3. R. Rautenbach, Procesy membranowe. Podstawy projektowania modułów i instalacji, WNT, Warszawa 1996.

4. J. T. Daugirdas, P. G., T. S. Ing, Podręcznik dializoterapii, wyd. Czelej, 2008

Literatura uzupełniająca:

5. A.K.Pabby, S.S.H.Rizvi, A.M.Sastre (Eds.), Handbook of Membrane Separations. Chemical, Pharmaceutical, Food and Biotechnological Applications, CRC Press Taylor & Francis Group, 2009.

6. R.W. Baker, Membrane Technology and Applications (third edition), J. Wiley and Sons Ltd., Chichester 2012.

7. H.Strathmann, Introduction to Membrane Science and Technology, Wiley-VCH, 2011.

8. M.Mulder, Basic Principles of Membrane Technology, Kluwer Academic Publisher 1991.

9. J. D. Bronzino, D. R. Peterson, The Biomedical Engineering Handbook, Fourth Edition, CRC Press 2015

W1: nabywa wiedzę z zakresu membran i membranowych technik rozdzielczych, metod otrzymywania, modyfikacji oraz właściwości – K_W01, K_W03

W2: nabywa wiedzę z zakresu metod wykorzystywanych do charakteryzowania właściwości membran – K_W01, K_W03, K_W04

W3: uzyskuje wiedzę z zakresu implementacji technik membranowych w procesach biomedycznych – K_W01, K_W03, K_W04

W4: uzyskuje wiedzę związaną z planowaniem eksperymentu i weryfikacji wyników – K_W02

W5: nabywa wiedzę o sposobie interpretacji wyników – K_W02, K_W11

W6: zna podstawową literaturę polsko- i obcojęzyczną z zakresu wybranej specjalizacji – K_W10

U1: potrafi zdefiniować i opisać wybrane procesy rozdzielcze i zaproponować rozwiązania oparte na technikach membranowych i klasycznych – K_U01,

U2: potrafi zaproponować i przeprowadzić eksperyment na podstawie opisów i literatury dodatkowej–K_U01, K_U04, K_U08, K_U11.

U3: opracowuje raporty z wykonywanych eksperymentów, analizując krytycznie uzyskane wyniki – K_U01, K_U08, K_U11.

K1: rozumie konieczność ciągłego doskonalenie się i podnoszenia kompetencji zawodowych – K_K01,

K2: potrafi organizować pracę w zespole, przyjmując w niej różne role dąży do realizacji powierzonych zadań – K_K02,

K3: potrafi odpowiednio określić priorytety w celu zaplanowania i realizacji określonego zadania – K_K03

K4: identyfikuje i rozwiązuje problemy związane z wykonywaniem zawodu – K_K04,

K5: zna oraz przestrzega zasady i normy, dba o zdrowie i środowisko naturalne – K_K05

K6: rozumie etyczne i społeczne aspekty praktycznego wykorzystania zdobytej wiedzy i umiejętności – K_K06.

Wykład: zaliczenie na ocenę polegające na odpowiedzi na pytania dotyczące materiału prezentowanego na wykładach – W1, W2, W3, U1 oceniany w skali 0-100%.

Wymagany próg zaliczenia na ocenę dost. 51%; oceny: dost. – 51-60%, dost. plus – 61-65 %, dobry – 66-75%, dobry plus – 76-80%, bardzo dobry – 81-100%.

Laboratorium: zaliczenie na ocenę obejmującą następujące składowe: wyniki kolokwium wyjściowego (W1, W2, W4, W5), ocenę opisów wykonanych 6 ćwiczeń laboratoryjnych (W4, W5, U1, U2, U3).

Wymagany próg zaliczenia na ocenę dost. 51%; oceny: dost. – 51-60%, dost. plus – 61-65 %, dobry – 66-75%, dobry plus – 76-80%, bardzo dobry – 81-100%.