Laboratoř separačních procesů se zaměřuje na vývoj a implementaci inovativních filtračních technologií pro různé aplikace. Naše práce je motivována snahou minimalizovat dopad průmyslových a zemědělských činností na životní prostředí a lidské zdraví a zároveň maximalizovat účinnost a udržitelnost našich řešení.

Jedním z projektů je vyvinout a ověřit kompaktní filtrační jednotku pro stolní 3D tiskárny ve formě krytu s filtrem na bázi membrán z dutých vláken s odtahem vedeným přes tyto vlákna a uhlíkový filtr s recirkulací vzduchu. Použití krytu s aktivní filtrací a recirkulací vzduchu zamezuje expozici uživatelů emisím ze stolních 3D tiskáren (snížení zdravotních rizik), snížit riziko tiskových chyb při ochlazování prostoru tiskárny a snížení spotřeby energie tiskárny v důsledku ochlazování tiskové podložky a tím pádem zvyšování příkonu pro ohřev. Použitím membrány z dutých vláken s vysokým povrchem a velmi malými póry bylo možno dosáhnout vysoké filtrační účinnost a snížit rychlost zanesení, tj. prodloužit životnost. Jedinou nevýhodou se jeví vyšší odpor membrány, což lze eliminovat použitím intervalové filtrace (např. 2 hod stop, 10 min filtrace). Kromě hlavního výsledku bude získána taktéž rozsáhlá databáze dat z měření při tisku z

různých druhů filamentů.

Další projekt se zaměřuje na vývoj filtračního zařízení pro vysokoteplotní filtraci spalin pro kotle na spalování biomasy a podobné aplikace do teploty 450 °C. Současné řešení existuje ve formě tkaninových filtrů (pouze do 250 °C), u nichž je vysoké riziko zahoření a tím pádem je jejich použití velmi omezené anebo keramických filtrů, jejichž cena je pro vyšší odsávací výkony extrémně vysoká. Díky použití speciálních netkaných sít z vláken na bázi nerezové oceli bude vyvinuto filtrační zařízení s unikátními vlastnostmi. Nerezová netkaná síta budou mít nižší tlakovou ztrátu v porovnání s keramickými elementy, aniž by výrazně došlo k poklesu účinnosti filtrace. Díky vyšší prodyšnosti lze přepokládat i jednodušší regeneraci s nižší spotřebou tlakového vzduchu, což je velmi drahá komodita. Nebudou křehké, je možné tedy použít i větší rozměry (2 m a více), které jsou náročnější na manipulaci při servisu a u kterých nebude riziko prasknutí. Díky elektrické vodivosti těchto materiálů bude možno celou filtrační skříň uzemnit a použít pro filtraci ve výbušném prostředí (např. filtrace pyrolýzního plynu), což u keramických filtrů není možné. To samé platí pro filtraci vzdušin s vysokým obsahem olejového aerosolu, kdy u keramiky dochází k zacpání bez možnosti regenerace. Nerezová síta vykazují určitý stupeň pružnosti, lze je tedy geometricky optimalizovat.

Cíle projektu:

1. Ověření účinnosti a tlakové ztráty filtračních materiálů na bázi nerezových sít

2. Možnosti geometrické optimalizace filtračních elementů z nerezových sít

3. Studium zanášení a účinnosti regenerace těchto elementů

4. Testování výše uvedených charakteristik na vyvinutém zařízení v provozu

5. Analýza výhod/nevýhod, poměr cena/výkon

Laboratoř se také podílí na vývoji a konstrukci komplexní technologie zachytávající amoniakální dusík z odpadních vod z průmyslové a zemědělské činnosti, z ČOV stanic, bioplynových stanic, průsakových vod ze skládek komunálního odpadu a jeho transformaci do opětovně využitelné formy amoniakálního hnojiva s postupným uvolňováním živin. Technologické zařízení na bázi navrhovaného procesu, který spojuje klasické chemicko-inženýrské operace s membránovou technologií, dosahuje jak vyšší čistoty odpadových vod, tak bude možné získat hodnotné zrecyklované a prodejně uplatnitelné produkty, a navíc se omezí množství odpadů ukládaných na skládky či vypouštěných do atmosféry. Projekt pro dosažení svých cílů využívá v rámci komplexní technologie mimo jiné i systém porézních a neporézních tenkostěnných dutých kapilár (vláken), které se v rámci membránových procesů v současné době sice rozvíjí, nicméně v praxi stále poměrně málo používají. Svazků vláken lze využít jak k samotné separaci žádaných solí z roztoků, tak k revitalizačním krokům při zpracovaní odpadních vod. Potenciál tohoto typu membránové technologie je obrovský jak z pohledu účinnosti separačních pochodů, tak z pohledu nízkých investičních a hlavně provozních nákladů, a také možnosti aplikace v různorodých oblastech.

Více informací je k dispozici na: https://www.heatlab.cz/research/separation-processes/