TEMATY PRAC INŻYNIERSKICH NA ROK 2015/2016 Kierunek

TEMATY PRAC INŻYNIERSKICH NA ROK 2015/2016
Kierunek: TECHNOLOGIA CHEMICZNA
Temat 1
TECHNOLOGIE PRZETWARZANIA POUŻYTKOWYCH OPAKOWAŃ
WIELOWARSTWOWYCH
Tematyka: Tematyka pracy dotyczyć będzie prezentacji rozwiązań technologicznych
przedstawiających możliwości ponownego wykorzystania materiałów zawartych w
opakowaniach wielowarstwowych takich jak: tetrapak, folie metalizowane, blistry po
lekach itp. Praca na bazie przeglądu literatury.
Kierujący pracą: prof. dr hab. inż. Jan Zawadiak
Temat 2
DITLENEK WĘGLA JAKO PREKURSOR W SYNTEZIE POLIWĘGLANÓW
Tematyka: Zaostrzające się przepisy regulujące dopuszczalne limity emisji gazów
cieplarnianych, w tym ditlenku węgla, powodują wzrost zainteresowania metodami
ich zagospodarowania.Jednym z kierunków zagospodarowania CO2 jest jego
przetwarzanie w użyteczne produkty chemiczne. Znanych jest kilkanaście reakcji
chemicznych, w których CO2 jest jednym z surowców posiadających potencjalne
znaczenie technologiczne. Wśród tych reakcji interesującą jest synteza poliwęglanów
ze względu na szerokie spektrum zastosowań produktów reakcji. Poliwęglany są
wykorzystywane w przemyśle elektrycznym i elektronicznym, budowlanym. Na
szczególne wyróżnienie zasługuje fakt, iż poliwęglany zajmują istotne miejsce w
produkcji nośników optycznych oraz szyb stosowanych w samolotach. Szacuje się, że
roczna produkcja cyklicznych węglanów w 2009 roku wynosiła 2Mt [Mt] i przewiduje
się wzrost ich zapotrzebowania w najbliższych latach. W ramach pracy inżynierskiej
przewiduje się wykonanie studium literaturowego w zakresie najnowszych rozwiązań
w procesie produkcji poliwęglanów z CO2.
Kierujący pracą: prof. dr hab. inż. Stefan Baj
Temat 3
ROLA NANORUREK WĘGLOWYCH W PROCESACH UTLENIANIA
Tematyka: Wraz ze wzrostem znaczenia zielonej chemii rośnie zainteresowanie
nowymi układami katalitycznymi, które byłyby wysoce aktywne i selektywne,
przyjazne dla środowiska, możliwe do odzyskania i ponownego wykorzystania. W
ostatnim czasie wzrasta w tym zakresie zainteresowanie nanomateriałami węglowymi,
ze względu na ich szczególne właściwości fizykochemiczne i mechaniczne. Opisano ich
zastosowanie między innymi w reakcjach utleniania kumenu, cykloheksanu,
aldehydów i benzenu, w reakcji utleniającego odwodornienia alkanów do alkenów
(ODH), w procesach utleniania mokrym powietrzem (catalytic wet airoxidation).
Nanomateriały węglowe pełnią rolę nośników, jak również katalizatorów. Praca
inżynierska będzie obejmowała przegląd najnowszych danych literaturowych z tego
zakresu.
Kierujący pracą: dr hab. inż. Beata Orlińska, prof. nzw. w Pol. Śl.
Temat 4
ZASTOSOWANIE TLENU SINGLETOWEGO W PROCESACH UTLENIANIA
Tematyka: Praca będzie obejmowała przegląd danych literaturowych dotyczących
wykorzystania tlenu singletowego jako czynnika utleniającego. W jej ramach będą
omówione różnice między tlenem singletowym a trypletowym oraz metody
generowania tlenu singletowego. Główna część pracy będzie dotyczyła reakcji tlenu
singletowego ze związkami nienasyconymi a więc reakcji cykloaddycji [4+2] i [2+2].
Kierujący pracą: dr hab. inż. Beata Orlińska, prof. nzw. w Pol. Śl.
Opiekun pracy: mgr inż. Dariusz Pyszny
Temat 5
OTRZYMYWANIE WODORONADTLENKU CYKLOHEKSYLU
Tematyka: Pierwotnym produktem utleniania cykloheksanu tlenem jest
wodoronadtlenek cykloheksylu, z którego w wyniku rozkładu otrzymywana jest
mieszanina cykloheksanolu i cykloheksanonu (K/A) wykorzystywana do produkcji
kwasu adypinowego lub –kaprolaktamu. Na skalę przemysłową proces utleniania
cykloheksanu do mieszaniny K/A prowadzony jest jedno- lub dwuetapowo. W
pierwszym z tych rozwiązań powstający pierwotnie wodoronadtlenek ulega
rozkładowi do K/A w reaktorze utleniania cykloheksanu, natomiast w procesie
dwuetapowym utlenianie cykloheksanu i rozkład wodoronadtlenku prowadzone są w
osobnych reaktorach. W ramach pracy omówione zostaną dane literaturowe (w tym
patentowe) dotyczące otrzymywania wodoronadtlenku cykloheksylu oraz reakcje jego
katalitycznego rozkładu. Główny nacisk położony zostanie na rozwiązania o znaczeniu
przemysłowym.
Kierujący pracą: dr hab. inż. Beata Orlińska, prof. nzw. w Pol. Śl.
Opiekun pracy: mgr inż. Dawid Lisicki
Temat 6
N-ACYLOHYDRAZONY JAKO PREKURSORY POCHODNYCH 1,3,4-OKSADIAZOLU DO
POTENCJALNYCH ZASTOSOWAŃ W OPTOELEKTRONICE
Tematyka: Sprzężone układy π-elektronowe, zawierające w swojej strukturze
elektrodeficytowy pierścień 1,3,4-oksadiazolowy, charakteryzują się doskonałymi
zdolnościami transportowania elektronów i wysokimi współczynnikami wydajności
optycznej. W związku z tym używane są jako monomery do produkcji emiterów
fluorescencyjnych w organicznych diodach elektroluminescencyjnych, ogniwach
fotowoltaicznych, licznikach scyntylacyjnych oraz materiałach światłoczułych. W
gronie potencjalnych prekursorów wymienionych układów heterocyklicznych istotną
rolę odgrywają N-acylohydrazony. Związki te cieszą się od lat niegasnącym
zainteresowaniem nie tylko ze względu na liczne zastosowania w medycynie i
rolnictwie, ale przede wszystkim ze względu na to, że są reagentami w syntezie
różnych ugrupowań heterocyklicznych. Celem opracowania będzie przegląd metod
syntezy pochodnych 1,3,4-oksadiazolu w oparciu o reakcję utleniającej cyklizacji Nacylohydrazonów.
Kierujący pracą: dr hab. inż. Agnieszka Kudelko, prof. nzw. w Pol. Śl.
Opiekunpracy: mgr inż. Karolina Jasiak
Temat 7
PRZEGLĄD METOD SYNTEZY, WŁAŚCIWOŚCI FIZYKOCHEMICZNE I PERSPEKTYWY
APLIKACYJNE
3,5-DIARYLO-1,2,4-TRIAZOLI
Tematyka: Ciągły wzrost zainteresowania związkami organicznymi wykazującymi
właściwości fotoluminescencyjne spowodowany jest bezustannym rozwojem
perspektyw aplikacyjnych. Związki tego typu posiadają wysoce rozbudowany πsprzężony układ chromoforowy, dzięki któremu ulegają elektropolimeryzacji.
Udokumentowano, że pochodne 1,2,4-triazolu wykazują interesujące właściwości
elektronowe w skojarzeniu z innymi układami aromatycznymi. Tego typu sprzężone
hybrydy można dodatkowo modyfikować poprzez podstawienie atomu azotu innymi
podstawnikami elektronoakceptorowymi i elektronodonorowymi, co może w sposób
korzystny wpłynąć na ich właściwości luminescencyjne. Celem opracowania będzie
przegląd metod syntezy sprzężonych układów heterocyklicznych, zawierających w
swojej strukturze pierścień 1,2,4-triazolu podstawiony grupami arylowymi,
charakterystyka ich właściwości fizykochemicznych i zastosowanie.
Kierujący pracą: dr hab. inż. Agnieszka Kudelko, prof. nzw. w Pol. Śl.
Opiekun pracy: mgr inż. Monika Wróblowska
Temat 8
SYNTEZA, WŁAŚCIWOŚCI I ZASTOSOWANIE MONOMERKAPTO I DIMERKAPTO
PODSTAWIONYCH POCHODNYCH 1,3,4-TIADIAZOLU
Tematyka: 1,3,4-Tiadiazole należą do grupy pięcioczłonowych aromatycznych
ugrupowań heterocyklicznych nie występujących w przyrodzie w stanie naturalnym.
Związki te charakteryzuje szerokie spektrum działania biologicznego które sprawia, że
znajdują zastosowanie w medycynie i rolnictwie. W literaturze ostatnich lat pojawiły
się również informacje dotyczące wykorzystania tiadiazolu w przemyśle środków
smarnych jako czynników wykazujących działanie wielokierunkowe między innymi:
antyoksydacyjne, przeciwzużyciowe, przeciwzatarciowe i antykorozyjne. Celem
opracowania będzie przegląd metod syntezy pochodnych 2-merkapto- i 2,5dimerkapto-1,3,4-tiadiazolu, charakterystyka ich właściwości fizykochemicznych i
możliwości zastosowania.
Kierujący pracą: dr hab. inż. Agnieszka Kudelko, prof. nzw. w Pol. Śl.
Temat 9
METODY OTRZYMYWANIA ALTERNATYWNYCH PLASTYFIKATORÓW
Tematyka: Plastyfikatory to związki szeroko stosowane w przemyśle chemicznym jako
dodatki poprawiające właściwości mechaniczne polimerów. Najczęściej stosowanymi
plastyfikatorami są ftalany np. ftalandibutylu, ftalandiizodecylu i ftalandiizononylu.
Stosowanie tych związków zostało niedawno zabronione do otrzymywaniu niektórych
produktów ze względu na rakotwórcze właściwości. Dlatego też poszukuje się nowych
nietoksycznych substancji, które mogłyby zastąpić dotychczas stosowane ftalany. W
ramach niniejszej pracy przeprowadzony zostanie przegląd literaturowy dotyczący
nowych trendów w przemyśle plastyfikatorów ze szczególnym uwzględnieniem
tereftalanówdialkilowych. Istnieje również możliwość przeprowadzenia prac
doświadczalnych w laboratorium z tego zakresu.
Kierujący pracą:dr hab. inż. Anna Chrobok, prof. nzw. w Pol. Śl.
Opiekun pracy: mgr inż. Karolina Matuszek
Temat 10
OTRZYMYWANIE ε-KAPROLAKTONU W REAKCJI BAEYERA-VILLIGERA Z
ZASTOSOWANIEM NADTLENKU WODORU
Tematyka: Utlenianie Baeyera-Villigera polega na przekształceniu ketonów
w odpowiednie estry bądź laktony. Wyróżnić można trzy warianty reakcji: klasyczną
metodę chemiczną, metodę enzymatyczną oraz chemo-enzymatyczną. Spośród
szerokiej gamy laktonów jednym z najważniejszych jestε-kaprolakton, który posiada
istotne znaczenie przemysłowe jako monomer do produkcji polikaprolaktonu –
nowoczesnego, biodegradowalnego polimeru. Ze względu na coraz wyższe wymagania
dotyczące ochrony środowiska poszukuje się wciąż metod otrzymywania tego laktonu
z zastosowaniem tzw. zielonych utleniaczy, np. nadtlenku wodoru. Tematyka projektu
inżynierskiego będzie obejmować przegląd literaturowy dotyczący sposobów
otrzymywania ε-kaprolaktonu w różnych odmianach reakcji utleniania BaeyeraVilligera, z zastosowaniem nadtlenku wodoru jako utleniacza. Dyplomant przedstawi
stosowane katalizatory homo- i heterogeniczne, warunki reakcji oraz otrzymywane
stopnie przereagowania i wydajności.
Kierujący pracą: dr hab. inż. Anna Chrobok, prof. nzw. w Pol. Śl.
Opiekun pracy: mgr inż. Magdalena Sitko
Temat 11
ASYMETRYCZNA REAKCJA DIELSA-ALDERA I JEJ PRZEMYSŁOWE ZASTOSOWANIE
Tematyka: Reakcja Dielsa-Aldera jest zaliczana do grupy reakcji pericyklicznych. Jej
produktami są węglowodory cykliczne powstające w wyniku skoordynowanej
cykloaddycji podstawionego alkenu – dienofila do sprzężonego dienu. W wersji
asymetrycznej przy zastosowaniu odpowiednich katalizatorów zachodzi preferencyjne
formowanie się jednego z enancjomerów. Praca będzie polegać na dokonaniu
przeglądu literaturowego z zakresu asymetrycznej reakcji Dielsa-Aldera – stosowanych
warunków prowadzenia procesu, użytych katalizatorów oraz zastosowania jej
produktów w przemyśle. W ramach tematu będzie również możliwość prowadzenia
badań laboratoryjnych nad syntezą nowych organokatalizatorów i ich zastosowania w
omawianej reakcji.
Kierujący pracą: dr hab. inż. Anna Chrobok, prof. nzw. w Pol. Śl.
Opiekun pracy: mgr inż. Karol Erfurt
Temat 12
ABSORPCJA CO2 W ROZTWORACH AMIN – PROBLEMY KOROZJI
Tematyka: Emisja kwaśnych gazów tj. SO2 i CO2 ze spalania paliw kopalnych są
przyczyną problemów środowiskowych na całym świecie. Wydzielany do atmosfery
CO2 może sprzyjać globalnemu ociepleniu i zmianom klimatu. Najbardziej skutecznym
sposobem zmniejszenia emisji CO2 jest jego absorpcja. Przez wiele lat, opracowano
wiele procesów wychwytywania CO2, opartych na absorpcji z reakcją chemiczną,
absorpcji fizycznej lub na ich kombinacji. Jedną z najbardziej rozpowszechnionych w
przemyśle jest metoda usuwania CO2poprzez absorpcję chemiczną w roztworach amin
tj. monoetanoloaminy (MEA). Problemami, które pojawiają się w tym procesie jest
powstawanie produktów ubocznych przyczyniających się do zmniejszenia
efektywności usuwania CO2, jak i również do powstawania korozji aparatury. Celem
pracy inżynierskiej będzie dokonanie przeglądu literatury dotyczącego sposobów
badania korozji, jak i jej zapobiegania w procesach absorpcji CO2 w roztworach amin.
Kierujący pracą: dr inż. Agnieszka Siewniak
Temat 13
ŚRODKI KONTRASTOWE 19F MRI
Tematyka: Spektroskopia NMR jest jedną z nielicznych technik umożliwiających
bezinwazyjne obrazowanie budowy wewnętrznej oraz procesów zachodzących w
organizmach żywych. Ze względu na możliwość eliminacji sygnału tła duże
zainteresowanie budzi zastosowanie różnorodnych środków kontrastowych,
umożliwiających selektywne obrazowanie wybranych obszarów anatomicznych lub
obecności konkretnych substancji (Kikuchi, K., 2010, ChemicalSocietyReviews, 39,
2048-2053). Projekt będzie dotyczył zaproponowania struktury i drogi syntezy
odpowiedniego środka kontrastowego spełniającego kilka kryteriów (Mizukami, S.,
Takikawa, R., Sugihara, F., Hori, Y., Tochio, H., Wälchli, M., Shirakawa, M., Kikuchi, K.,
2008, Journal of the American ChemicalSociety, 130, 794-795): odpowiednia
zawartość atomów fluoru, grupa funkcyjna podatna na działanie enzymu, kompleks
paramagnetyczny wpływający na sygnał NMR atomów fluoru. Dzięki temu oderwanie
kompleksu paramagnetycznego od grupy funkcyjnej pod wpływem obrazowanego
czynnika (tj. enzymu) spowoduje możliwość zarejestrowania widma NMR atomów
fluoru różniącego się od widma początkowego a zatem obrazowanie działania enzymu.
Kierujący pracą: dr inż. Tomasz Krawczyk
Temat 14
OTRZYMYWANIE TLENKU PROPYLENU
Tematyka: Praca o charakterze literaturowo – projektowym. W treści pracy
uwzględnione zostaną następujące zagadnienia:
1. Kierunki wykorzystania tlenku propylenu
2. Rys historyczny rozwoju technologii produkcji tlenku propylenu
3. Szczegółowy opis aktualnie stosowanych technologii
4. Bilans masowy przykładowej instalacji
Kierujący pracą: dr inż. Krzysztof Skutil
Temat 15
OTRZYMYWANIE AKRYLONITRYLU
Tematyka: Praca o charakterze literaturowo – projektowym. W treści pracy
uwzględnione zostaną następujące zagadnienia:
1. Zastosowanie akrylonitrylu
2. Rys historyczny rozwoju technologii wytwarzania akrylonitrylu
3. Szczegółowy opis aktualnie stosowanych technologii
4. Bilans masowy przykładowej instalacji
Kierujący pracą: dr inż. Krzysztof Skutil
Temat 16
WYTWARZANIE W SKALI PRZEMYSŁOWEJ GLIKOLU ETYLENOWEGO
Tematyka: Praca ma charakter literaturowo-projektowy. Zawierać powinna: Znaczenie
produktu w przemyśle, opis właściwości produktu, substratów, produktów
przejściowych i towarzyszących. Przegląd alternatywnych metod i wariantów
produkcji. Wybór i uzasadnienie metody produkcji. Schemat ideowy i technologiczny
instalacji wraz z krótkim opisem metody. Bilans masowy i uproszczony bilans cieplny
procesu. Wybór danych dotyczących kosztów produkcji i uproszczony bilans
ekonomiczny procesu. Wnioski.
Kierujący pracą: dr inż. Dymitr Czechowicz
Temat 17
PRODUKCJA CHLORKU WINYLU W SKALI 200 000 T/ROK
Tematyka: Praca ma charakter literaturowo-projektowy. Zawierać powinna: Znaczenie
produktu w przemyśle, opis właściwości produktu, substratów, produktów
przejściowych i towarzyszących. Przegląd alternatywnych metod i wariantów
produkcji. Wybór i uzasadnienie metody produkcji. Schemat ideowy i technologiczny
instalacji wraz z krótkim opisem metody. Bilans masowy i uproszczony bilans cieplny
procesu. Wybór danych dotyczących kosztów produkcji i uproszczony bilans
ekonomiczny procesu. Wnioski.
Kierujący pracą: dr inż. Dymitr Czechowicz
Temat 18
BARWNIKI ORGANICZNE
Tematyka: Praca zawierać będzie opracowanie na temat procesów i zjawisk
fotochemicznych,
krótki
zarys
historii
zastosowania
barwników
organicznych, podział współcześnie stosowanych barwników na grupy ze
względu na ich budowę chemiczną i zastosowania, oraz omówienie metod
syntezy wybranych barwników. W pracy omówione zostaną ponadto
zagadnienia związane z aspektami stosowania barwników, takimi jak
zdolność barwienia, trwałość, toksyczność itp., oraz podstawowe dane
rynkowe.
Kierujący pracą: dr inż. Tomasz Piotrowski
Tematy prac inżynierskich dla kierunku MAKRO
Topic 1
THE APPLICATION OF D-GLUCOSE BASED IONIC LIQUIDS FOR ASYMMETRIC DIELSALDER REACTION
The Diels–Alder reaction is one of the most popular transformationsfor organic
chemists to generate molecular complexity efficiently used for synthesis of
pharmacologically active ingredients, agrochemicals, flavors and fragrances.
The main goal of this project will be literature research concerning asymmetric version
of Diels-Alder reaction with the application of ionic liquids. The term “green solvents”
has been used to describe ionic liquids because of their negligible vapour pressure. In
the resent years significant efforts have been made to design “fully green”, non-toxic
and biodegradable ionic liquids using renewable compounds as the starting materials,
like carbohydrates. The potential of these compounds to act as organocatalysts in a
Diels-Alder reaction will be studied.
Kierujący pracą: dr hab. inż. Anna Chrobok, prof. nzw. w Pol. Śl.
Opiekun pracy: mgr inż. Karol Erfurt
Topic 2
ACIDIC IONIC LIQUIDS AS CATALYST FOR DIELS-ALDER REACTION
Many important chemical reactions take place in the presence of catalysts, among
them acidic catalysts are the most often used. Refinery alkylation and alkane
isomerisation are typical examples. Conventional methods for these processes often
require strong acids, such as HF or BF3, what brings some restrictions. They are very
often hazardous, volatile, corrosive, toxic, and used in excess to the raw materials.
These facts cased huge interest in exploring alternative catalysts, which can overcome
limitations described above. A great alternative for conventional catalysts are ionic
liquids (ILs), a range of non-volatile liquids, comprising an organic cation and an
organic or inorganic anion. This work will be focused on the literature research for
application of ionic liquids as acidic catalyst in Diels-Alder reaction.
Kierujący pracą: dr hab. inż. Anna Chrobok, prof. nzw. w Pol. Śl.
Opiekun pracy: mgr inż. Karolina Matuszek
Topic 3
TEMPO – AS ORGANOCATALYST IN AEROBIC OXIDATION PROCESSES
The stable radical TEMPO (2,2,6,6,-tetramethylpiperidine-1-oxyl radical) is well known
oxidation catalyst. In particular interest is the TEMPO-catalysed oxidation of alcohol to
carbonyl compounds that play a central role in organic synthesis.
Within engineering project literature data concerning TEMPO generation and its
application in oxidation processes will be discussed. The examples of TEMPO
application in fine chemicals industry as well as heterogenisation will be presented.
Kierujący pracą: dr hab. inż. Beata Orlińska, prof. nzw. w Pol. Śl.
Topic 4
CARBON DIOXIDE AS RAW MATERIAL IN THE INDUSTRIAL ORGANIC SYNTHESIS
The reduction of greenhouse gas emissions is a challenge for production units and
power plants in view of the global warming concerns. To keep greenhouse gases at
manageable levels, large decrease in CO2 emissions not only through separation but
also utilization will be required. Chemical fixation of carbon dioxide, which is an
inexpensive and renewable carbon source, is one of the most important subjects in
organic synthesis. The development of both new reactions and new catalysts is
needed to overcome the kinetic and thermodynamic stability of CO2. This work will be
focused on the literature research on the application of CO2 to the desired organic
products.
Kierujący pracą: dr inż. Agnieszka Siewniak