Procesy membranowe - Politechnika Gdańska

Politechnika Gdańska, międzywydziałowy kierunek „INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA”
KONSPEKT PRZEDMIOTU
PIERWSZEGO POZIOMU STUDIÓW STACJONARNYCH
Nazwa przedmiotu
Procesy membranowe
Skrót:
Semestry:
Rodzaj przedmiotu:
Punkty ECTS:
4
Seminarium
Łącznie
45
7
Liczba godzin w semestrze:
Wykład
Semestr 7
30
Semestr
Strumień/profil:
chemia w medycynie
X
Kierunkowy w strumieniu CHM
Ćwiczenia
Laboratorium
15
elektronika w medycynie
Osoba odpowiedzialna za przedmiot:
Imię:
Maria
E-mail: [email protected]
Projekt
fizyka w medycynie
Nazwisko:
Telefon:
PMEM
informatyka w medycynie
Bocheńska
058 347 2169
Lokal:
Ch B 401
Cele przedmiotu:
Obserwowany obecnie gwałtowny rozwój technologii membranowych wynika z zapotrzebowania na ekonomiczne i
sprawne techniki separacyjne w dziedzinach medycyny, przemysłu, rolnictwa i ochrony środowiska.
Celem jest przekazanie niezbędnej wiedzy w zakresie istoty procesów transportu masy przez membranę; zapoznanie
studentów z najnowszymi technikami membranowymi wykorzystującymi różne siły napędowe, z chemią związków
jonoforowych umożliwiających selektywny rozdział substancji oraz z przykładami zastosowań technologii membranowych
w przemyśle i medycynie.
Spodziewane efekty kształcenia - umiejętności i kompetencje:
Zdobycie niezbędnej wiedzy w zakresie istoty procesów transportu masy przez membranę. Wiedza ta będzie na pewno
bardzo przydatna np. przy obsłudze i konserwacji aparatów służących wymienionym technikom.
Studenci zapoznają się z medycznymi i przemysłowymi zastosowaniami wybranych technik membranowych, takich jak
hemodializa, dializa, elektrodializa, separacja gazów (prosta produkcja tlenu oraz azotu). Zrozumieją istotę pracy
bioreaktorów membranowych i ich zastosowań np. do rozdziału optycznie czynnych leków, a także na czym polega
powolne dawkowanie niektórych form leków dawkowanych z zastosowaniem procesów membranowych. Analityka
biomedyczna jest oparta na czujnikach membranowych, głównie elektrodach jonoselektywnych, które są wygodnym i
stosunkowo tanim narzędziem analitycznym. Praca z czujnikami chemicznymi wymaga zrozumienia istoty ich działania.
Karta zajęć - wykład
Lp.
Zagadnienie
Poziom
wiedzy
A
B
C
1.
2.
3.
Procesy membranowe jako nowoczesne metody separacyjne
Rozwój procesów membranowych, rys historyczny
Pojęcia podstawowe, membrana (definicja), membrany biologiczne i
syntetyczne
4.
5.
Klasyfikacja membran i metody ich otrzymywania
Membrany organiczne, polimerowe
6.
Membrany nieorganiczne, ceramiczne
7.
Moduły membranowe
X
X
umiejętności
D
E
Liczba
godzin
X
1
1
1
X
1
1
X
1
X
1
Politechnika Gdańska, międzywydziałowy kierunek „INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA”
8.
X
1
9.
Parametry charakteryzujące procesy membranowe: siła napędowa,
strumień masy, wydajność procesu;
Zdolność separacyjna membrany, selektywność
X
1
10.
Ciśnieniowe procesy membranowe (ultra- i mikro-filtracja)
X
1
11.
Proces odwróconej osmozy (RO)
X
1
12.
Zastosowania procesu RO do odsalania wód i oczyszczania ścieków
X
1
13.
Procesy o sile napędowej Δc:, dializa,
14.
Hemodializa; membrany i moduły stosowane w hemodializie
X
1
15.
Separacja gazów (GS), polimery i membrany stosowane w GS
X
1
16.
X
1
17.
Perwaporacja - rozdział mieszaniny substancji ciekłych
Membrany hydrofilowe i hydrofobowe
Prądowe techniki rozdziału - elektrodializa;
X
1
18.
Membrany ciekłe (BLM, SLM, PIM),
X
1
19.
Nośniki jonów w transporcie przez membranę: rodzaje
przenośników i zastosowanie transportu membranowego
X
1
18.
Budowa i właściwości związków jonoforowych (ułatwiających
transport).
Transport jonów i nieelektrolitów wspomagany przenośnikiem
19.
20.
1
X
1
X
1
X
1
X
1
21.
Jonofory naturalne i syntetyczne w membranowych elektrodach
jonoselektywnych (ISE)
Membranowe czujniki chemiczne , potencjometryczne i optyczne
22.
Membrany do usuwania dwutlenku węgla
X
1
23.
Membrany do separacji wodoru
X
1
24
Membrany w ogniwach paliwowych
X
1
25.
Reaktory membranowe
X
1
26.
Bioreaktory i zasada działania
X
1
27.
Czujniki membranowe w analityce biomedycznej
X
1
28.
Przykłady biomedycznych zastosowań technik membranowych
X
1
29.
Inne przykłady zastosowań procesów membranowych
X
1
30.
Przyszłość technik membranowych
X
1
Razem:
Lp.
Karta zajęć - laboratorium
Zagadnienie
wiedzy
Poziom
Umiejętnośc
i
Projekt „Przygotowanie i realizacja kierunku inżynieria biomedyczna – studia międzywydziałowe”
współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego.
30
Liczba
godzin
Politechnika Gdańska, międzywydziałowy kierunek „INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA”
A
1.
2.
3.
4.
5.
B
C
Demineralizacja wody metodą odwróconej osmozy (RO)
Transport elektrolitów przez membrany polimerowe typu PIM
Transport wspomagany przenośnikiem przez membrany
grubowarstwowe (BLM)
Technologia membran do membranowych czujników chemicznych
(ISE) i do transportu (PIM)
Konstrukcje czujników membranowych (ISE), ich charakterystyka i
działanie
D
E
X
X
X
3
3
3
X
3
X
3
Razem:
Próg zaliczenia:
Semestr: VII
Semestr:
z wykładu
26/50
Warunki zaliczenia przedmiotu
z ćwiczeń
z laboratorium
z projektu
25/50
-
z seminarium
-
Z CAŁOŚCI
51/100
Opis form zaliczenia
Wykład (semestr VII)
Id
Termin
1
Tydzień 9
2
Tydzień 15
Punkty
25
25
Razem: 50
Laboratorium (semestr VII)
Id
Termin
Punkty
1
Ćwiczenie 1.
10
2
Ćwiczenie 2.
10
3
Ćwiczenie 3.
10
4
Ćwiczenie 4.
10
5
Ćwiczenie 5.
10
Razem: 50
Zakres
Test z zakresu zagadnień 1 – 8, według planu wykładu
Test z zakresu zagadnień 9– 14, według planu wykładu
Zakres
Zrealizowane zadania wg programu ćwiczenia laboratoryjnego nr 1
Zrealizowane zadania wg programu ćwiczenia laboratoryjnego nr 2
Zrealizowane zadania wg programu ćwiczenia laboratoryjnego nr 3
Zrealizowane zadania wg programu ćwiczenia laboratoryjnego nr 4
Zrealizowane zadania wg programu ćwiczenia laboratoryjnego nr 5
Uwagi dotyczące kryteriów zaliczenia:
Lp.
1.
Przedmiot
Chemia
fizyczna,
2.
Podstawy
chemii
organicznej
itd.
Chemia
nieorganiczna
Przedmioty wyprzedzające wraz z wymaganiami wstępnymi
Zakres
1. Równowaga chemiczna
1.1. Układy równowagowe i nierównowagowe
1.2. Wpływ warunków zewnętrznych na stan równowagi
1. Polimery
1.1. przykłady naturalnych i półsyntetycznych materiałów polimerowych
1.2. Polimery syntetyczne hydrofilowe i hydrofobowe
2. Związki makrocykliczne
2.1. przykłady związków naturalnych i syntetycznych
1. Elementy chemii nieorganicznej
1.1 Metale i kompleksy metali
Metody dydaktyczne:
Wykaz literatury podstawowej:
1. R. Rautenbach: Procesy membranowe, WNT, Warszawa, 1996.
2. Praca zbiorowa, Red. R. Wódzki: Membrany teoria i praktyka UMK, Toruń 2003
3. E. Biernacka, T. Suchecka: Techniki membranowe w ochronie środowiska, Wyd. SGGW, W-wa 2004
Wykaz literatury uzupełniającej:
1. R. Praca zbiorowa: Membrany i membranowe techniki rozdziału, pod red. A. Narębskiej UMK, Toruń 1997.
2. N.Li, A.G. Fane, T. Matsuura: Advanced Membrane Technology and Applications, J. Wiley & Sons, Ltd, 2008.
Projekt „Przygotowanie i realizacja kierunku inżynieria biomedyczna – studia międzywydziałowe”
współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego.
15
Politechnika Gdańska, międzywydziałowy kierunek „INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA”
3.
M. Mulder: Basic Principle of Membrane Technology, Kluwer, The Nederlands, 1991
Projekt „Przygotowanie i realizacja kierunku inżynieria biomedyczna – studia międzywydziałowe”
współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego.