Badania naukowe

Zespoły badawcze formowane są z grona pracowników Zakładu stosownie do tematyki podejmowanych zadań.  Zakład zajmuje się  problemami z pogranicza mechaniki płynów, transportu masy i  reakcji chemicznych. Można tu wydzielić kilka grup tematycznych.

Pierwsza grupa prac dotyczy wpływu mikromieszania na selektywność złożonych reakcji chemicznych. Otóż poprzez umiejętne kontaktowanie reagentów można prowadzić reakcje selektywnie, unikając lub minimalizując ilość powstających produktów ubocznych, bowiem koszt oczyszczania produktu może znacznie przewyższać koszt jego wytwarzania. Początki tej tematyki wiążą się z pionierskimi pracami wykonanymi w latach siedemdziesiątych ubiegłego wieku, poczynając od pracy magisterskiej profesora Jerzego Bałdygi, wykonanej pod opieką profesora Ryszarda Pohoreckiego w roku 1974, poprzez współpracę  profesora Bałdygi z profesorem Johnem R. Bournem z  ETH Zurych, po szereg prac doktorskich wykonanych pod opieką profesora Bałdygi dla przepływów laminarnych (dr Antoni Rożeń, również była to tematyka jego pracy habilitacyjnej) i burzliwych (prof. nzw. Marek Henczka, dr Łukasz Makowski). Zastosowania przemysłowe dotyczyły takich firm jak DSM (Holandia), DUPONT (USA), później również Bayer (RFN). Obecnie trwają prace nad wpływem cząstek zawiesiny na mikromieszanie i stosowaniem metody LES do interpretacji procesu.

 

Mikromieszanie ze złożonymi reakcjami chemicznymi w przepływie laminarnym

 

Mikromieszanie cieczy różniących się lepkościami w reaktorze zbiornikowym z dyfuzorem i mieszadłem ślimakowym

 

Mikromieszanie ze reakcjami złożonymi w mikro-reaktorach

 

Mikromieszanie i reakcje chemiczne w reaktorach z przepływem burzliwym

 

 

Wpływ sposobu zasilania na obszar przebiegu reakcji w reaktorze zbiornikowym z mieszadłem

 

Podobną metodologię zastosowano do modelowania rozkładu rozmiarów wytrącanych kryształów, stanowiących wiele cennych produktów. W roku 1978 profesor Jerzy Bałdyga (wtedy magister) wspólnie z profesorem Ryszardem Pohoreckim przedstawili pierwszą  w literaturze światowej pracę, w której przedstawiono w sposób ilościowy wpływ mieszania na skalę molekularną (mikromieszania) na rozmiary wytrącanych cząstek. Tej tematyki dotyczy szeroko cytowany (ponad 100 krotnie)  artykuł Bałdygi, Podgórskiej i Pohoreckiego z 1995 roku, który  oparto na pracy doktorskiej prof. nzw. Wioletty Podgórskiej.  Następnie pojawiły się kolejne prace doktorskie: dr Wojciecha Orciucha (problem zamknięcia dla precypitacji, współpraca z DSM), dr Magdaleny Jasińskiej (powlekanie nano-kryształami, współpraca z Merck), dr Andrzeja Krasińskiego (aglomeracja podczas precypitacji) dr Dominika Kubickiego i dr Rafała Czarnockiego (wytrącanie przy użyciu mediów w stanie nadkrytycznym); tej ostatniej tematyce poświęcona jest też praca habilitacyjna prof. nzw. Marka Henczki. Współpracowaliśmy w tej ostatniej tematyce z firmami Bradford Particle Design i Nektar (Wielka Brytania). Trwają prace nad wykorzystaniem nadkrytycznego CO2 w innych procesach zintegrowanych.

 

LES:  struktura przepływu i wizualizacja strefy reakcji

 

Mieszanie z reakcja w mieszalniku statycznym – rozkład stężenia trasera

 

Mieszanie z reakcjami złożonymi w urządzeniu typu rotor stator: urządzenie i rozkład stężenia reagenta  reakcji w przekroju mieszalnika

 

Krople powstające w wyniku destabilizacji przepływu laminarnego

 

Krople powstające w intermittentnym polu burzliwym oraz porównanie wyników eksperymentu z przewidywaniami teoretycznymi

 

 

Precypitacja kryształów w reaktorze zbiornikowym z mieszadłem

 

Kolejna grupa prac dotyczy wpływu intermitencji burzliwej na rozpad i koalescencję kropel i stanowi próbę uogólnienia teorii Kołmogorowa. Tematyka ta, zapoczątkowana pracami profesora Bałdygi podczas pobytu w ETH, została poważnie rozwinięta w Warszawie we współpracy z  prof. Wiolettą Podgórską, owocując współpracą z firmą DSM i prowadząc do rozprawy habilitacyjnej prof. Podgórskiej. 

Ważną tematykę w ostatnich latach stanowiły projekty badawcze na temat deaglomeracji (grant UE „PROFORM” we współpracy z firmami BHR i Unilever, Wielka Brytania i Bayer, RFN) oraz grant MNiSW. Obecnie pracujemy nad reakcjami złożonymi biegnącymi  w układzie ciecz-ciecz w mikroreaktorach w ramach grantu UE „PILLS” oraz nad reakcjami w fazie gazowej dla Zakładów Chemicznych ZACHEM S. A.  z Bydgoszczy.  W ramach grantu Royal Society  badane są procesy mikromieszania w urządzeniach typu rotor-stator, zaś w ramach grantu zamawianego przez MNiSW prace nad sekwestracją CO2.

Artykuły i książki powstające w ramach prac wykonanych w zakładzie są  cytowane szeroko w literaturze światowej.

 

Precypitacja kryształów w reaktorze zbiornikowym z mieszadłem

 

Obszar nukleacji w reaktorze zbiornikowym z mieszadłem

Wpływ mieszania na morfologię kryształków BaSO4, czyli jak mżna zmienić kształt kryształów
poprzez zmianę warunków mieszania

 

Wytrącanie cząstek leku przy użyciu płynu w stanie nadkrytycznym: metoda SEDS

 

Schemat procesu SEDS (Solution Enhanced Dispersion by Supercritical fluids) oraz rozkład przesycenia w dyszy

 

Produkt przed i po procesie SEDS

 

Deaglomeracja zawiesin w urządzeniach generujących wysokie naprężenia

 

Deaglomeracja w układzie rotor-stator: geometria układu
i symulacja rozpadu aglomeratów

 

 

Dysza wysokociśnieniowa i symulacja deaglomeracji

 

Deaglomeracja ultradźwiękowa: urządzenie, rozkład prędkości i zmiana lepkości gęstej zawiesiny na skutek deaglomeracji

 

Sekwestracja CO2 w procesie mineralizacji

 

Produkty sekwestracji: SiO2 i CaCO3

 

 

 

 

 

Polski