AUTOREFERAT dotyczący osiągnięć w pracy naukowo-badawczej, dydaktycznej i organizacyjnej

Transkrypt

1 dr inż. Mariusz Dudziak Politechnika Śląska w Gliwicach Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki Instytut Inżynierii Wody i Ścieków Zakład Chemii Środowiska i Procesów Membranowych ZAŁĄCZNIK 2 Gliwice, 28 stycznia 2013 r. AUTOREFERAT dotyczący osiągnięć w pracy naukowo-badawczej, dydaktycznej i organizacyjnej 1. Dane osobowe Imię: Nazwisko: Data i miejsce urodzenia: Miejsce pracy: Stanowisko / funkcja: Mariusz Dudziak w Sanoku Politechnika Śląska w Gliwicach Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki Gliwice, ul. Konarskiego 18 adiunkt / z-ca dyrektora ds. dydaktyki w Instytucie Inżynierii Wody i Ścieków 2. Życiorys zawodowy Urodziłem się 7 sierpnia 1977 roku w Sanoku. W 1992 r., po ukończeniu szkoły podstawowej rozpocząłem naukę w II Liceum Ogólnokształcącym im. Marii Skłodowskiej -Curie w Sanoku w klasie o profilu biologiczno-chemicznym. Dnia 7 października 1995 roku ukończyłem Powszechny Uniwersytet Wiedzy Ekologicznej w Warszawie - Filia w Sanoku, w wymiarze 180 godzin dydaktycznych w zakresie propedeutyki ekologii. Po zdaniu egzaminu maturalnego rozpocząłem studia wyższe na Wydziale Inżynierii Środowiska i Energetyki Politechniki Śląskiej w Gliwicach na kierunku studiów Inżynieria i Ochrona Środowiska. W dniu 24 czerwca 2002 roku obroniłem z wynikiem bardzo dobry pracę dyplomową magisterską na temat Membrany w usuwaniu mikrozanieczyszczeń organicznych 1

2 z wód naturalnych, którą wykonałem pod kierunkiem prof. dr hab. inż. Michała Bodzka. Otrzymałem dyplom magistra inżyniera w zakresie specjalności Zaopatrzenie w Wodę i Odprowadzanie Ścieków. W okresie od 1 października 2000 r. do 9 czerwca 2002 r. byłem słuchaczem Fakultatywnego Studium Pedagogicznego Politechniki Śląskiej, które ukończyłem z wynikiem bardzo dobry uzyskując kwalifikacje do pracy nauczycielskiej. W okresie od 1 września 2002 r. do 30 maja 2003 r., pod opieką naukową prof. dr hab. inż. Danuty Bodzek i dr inż. Krystyny Luks-Betlej, odbyłem staż naukowy w Katedrze i Zakładzie Chemii Wydziału Lekarskiego z Oddziałem Lekarsko-Dentystycznym w Zabrzu Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach (finansowany ze środków projektu badawczego Komitetu Badań Naukowych pt. Techniki membranowe w usuwaniu wybranych toksycznych mikrozanieczyszczeń organicznych z wód naturalnych nr 3 T09C ). W dniu 1 grudnia 2002 r. rozpocząłem studia doktoranckie Inżynieria Środowiska i Energetyka na Wydziale Inżynierii Środowiska i Energetyki Politechniki Śląskiej. W okresie od 1 października 2003 r. do 7 czerwca 2004 r. byłem słuchaczem Studium Doskonalenia Pedagogicznego dla nauczycieli akademickich Politechniki Śląskiej, które ukończyłem z wynikiem bardzo dobry. W dniu 13 kwietnia 2007 r. obroniłem z wyróżnieniem pracę doktorską pt. Wybrane biomimetyki hormonalne (Hormone Disrupters) w środowisku wodnym oraz próby usuwania ich z wykorzystaniem technik membranowych, której promotorem był prof. dr hab. inż. Michał Bodzek. Recenzentami w przewodzie doktorskim były dr hab. inż. Małgorzata Kabsch-Korbutowicz i prof. dr hab. inż. Krystyna Konieczny. W dniu 1 maja 2007 roku zostałem zatrudniony na stanowisku asystenta w Politechnice Śląskiej w Instytucie Inżynierii Wody i Ścieków - Zakład Chemii Środowiska i Procesów Membranowych na Wydziale Inżynierii Środowiska i Energetyki, a od 1 marca 2008 roku zostałem mianowany na okres 4-letni na stanowisko adiunkta. Po tym okresie, zostałem ponownie zatrudniony na stanowisku adiunkta w ramach umowy o pracę na czas określony. Od 1 września 2009 roku pełnię funkcję z-cy dyrektora ds. dydaktyki w Instytucie Inżynierii Wody i Ścieków na Wydziale Inżynierii Środowiska i Energetyki. W 2010 roku ukończyłem szkolenie organizowane przez Politechnikę Śląską w zakresie przygotowania do pracy w charakterze kierownika projektów badawczych. W okresie od 1 marca do 31 sierpnia 2012 roku, pod opieką naukową prof. dr hab. inż. Jana Suschki, odbyłem staż naukowy na Wydziale Nauk o Materiałach i Środowisku Akademii Techniczno -Humanistycznej w Bielsku-Białej realizowany w ramach projektu Budownictwo - mostem między tradycją regionu a nowoczesnością (finansowany z Programu Operacyjnego Kapitał Ludzki - Projekt Nr UDA-POKL /09-00). 2

3 3. Działalność badawcza i dorobek naukowy Źródło cytowanych w opracowaniu odwołań stanowi załącznik pt.: Wykaz osiągnięć w pracy naukowo-badawczej przed i po uzyskaniu stopnia naukowego doktora Od początku pracy naukowej moja działalność dotyczy zagadnień związanych z oceną skuteczności usuwania ze strumieni wodnych mikrozanieczyszczeń organicznych z zastosowaniem ciśnieniowych procesów membranowych. W okresie przed doktoratem prowadziłem badania nad oceną przydatności procesów odwróconej osmozy, nanofiltracji i ultrafiltracji w usuwaniu wybranych związków z grupy wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (przedmiot badań podjętych w ramach pracy magisterskiej) [A.4, A.5, A.7, A.30, A.32, A.33], ftalanów [A.1, A.13, A.30, A.31], steroli [A.22, A.25] oraz żeńskich hormonów płciowych (estrogenów i progestagenów) [A.2, A.3, A.9-A.12, A.14, A.16, A.18-A.20, A.23, A.24, A.26, A.27, A.29, A.34-A.36, B.1 1, B.15 1, B.48 1, B.49 1, B.71 1 ]. W ramach pracy doktorskiej dokonałem oceny skuteczności usuwania zarówno naturalnych jak i syntetycznych estrogenów i progestagenów z roztworów wodnych przy zastosowaniu procesów membranowych. Jej wykonanie umożliwiło mi zainteresowanie nowymi technikami ekstrakcji [A.28, B.51 1 ]. Opracowałem również metodę analityczną pozwalającą na oznaczanie zawartości w wodach badanej grupy mikrozanieczyszczeń [A.6, A.8, A.15, A.17, A.21]. Badania prowadzone w pierwszym okresie pracy naukowej pozwoliły mi wnioskować, że do usuwania mikrozanieczyszczeń o aktywności biologicznej powinna być stosowana filtracja membranowa, a spośród ciśnieniowych procesów membranowych głównie techniki wysokociśnieniowe tj. odwrócona osmoza i nanofiltracja. Z tego też względu po uzyskaniu stopnia naukowego doktora rozpocząłem cykl badań nad oceną efektywności usuwania i mechanizmami separacji mikrozanieczyszczeń estrogenicznych w wysokociśnieniowych procesach membranowych. Wyniki tych prac zostały przedstawione w monografii habilitacyjnej. Osiągnięcie wynikające z art. 16 ust. 2 ustawy z dnia 14 marca 2003 r. o stopniach naukowych i tytule naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki (Dz. U. nr 65, poz. 595 ze zm.) Dudziak M., Separacja mikrozanieczyszczeń estrogenicznych wysokociśnieniowymi technikami membranowymi, Monografia habilitacyjna, nr 425, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, 2013, 143 s., bibliogr. 276 poz. [pozycja B.47 wykazu]. Recenzentami wydawniczymi monografii były prof. dr hab. inż. Krystyna Olańczuk- Neyman i prof. dr hab. inż. Maria Urszula Tomaszewska. 1 prace opublikowane po uzyskaniu stopnia naukowego doktora 3

4 Cele i zakres pracy oraz omówienie osiągnięć naukowo-badawczych Mikrozanieczyszczenia estrogeniczne stanowią potencjalne zagrożenie dla wód naturalnych, co wynika z powszechności ich występowania oraz możliwości przedostawania się do środowiska wodnego wraz z wodami deszczowymi, suchym opadem oraz ściekami komunalnymi i przemysłowymi. Do tej grupy związków zalicza się zarówno naturalne substancje produkowane przez rośliny i grzyby, tzw. fitoestrogeny i mykoestrogeny, jak i wytwarzane przez człowieka określane terminem ksenoestrogenów. Większość tych mikrozanieczyszczeń znajduje się na listach substancji niebezpiecznych i priorytetowych wód powierzchniowych określonych w ramach Ramowej Dyrektywy Wodnej (2008/105/WE). Poziom ich stężeń w wodach mieści się w zakresie od kilku ng/dm 3 do kilkudziesięciu µg/dm 3, w zależności od rodzaju związku lub przynależności do grupy. Najniższe stężenia są obserwowane dla mykoestrogenów i fitoestrogenów. W przypadku ksenoestrogenów są zazwyczaj wysokie, co wynika ze wzrostu antropopresji i intensywnego rozwoju przemysłu, będącego głównym źródłem tych zanieczyszczeń. Obecność w wodach powierzchniowych związków o aktywności biologicznej zmusza naukowców do doskonalenia dotychczasowych i opracowywania nowych niekonwencjonalnych i wysokoefektywnych układów technologicznych umożliwiających ich usuwanie. Pomimo że wyniki pierwszych badań dotyczących zastosowania technik membranowych do usuwania wybranych mikrozanieczyszczeń organicznych pochodzą z 1967 roku, to złożoność mechanizmów membranowej separacji związków organicznych sprawia, że kolejne eksperymenty w tym zakresie stają się niezbędne. Przyczynia się do tego m.in. produkcja nowych rodzajów membran i modułów, jak również rozwój technik analitycznych umożliwiających identyfikację zróżnicowanych związków estrogenicznych w środowisku wodnym. Zaproponowane w monografii wyniki badań nad poprawą jakości wody, w kontekście usuwania mikrozanieczyszczeń estrogenicznych mają dla zakładów oczyszczania wody ważny charakter zarówno poznawczy jak i aplikacyjny. Celem badań była ocena skuteczności oraz analiza mechanizmów usuwania mikrozanieczyszczeń estrogenicznych w procesach odwróconej osmozy i nanofiltracji. W ramach pracy badałem również efektywność usuwania mikrozanieczyszczeń w zintegrowanych układach oczyszczania wody wykorzystujących proces nanofiltracji. Przedmiot badań podstawowych stanowiły roztwory wody modelowej sporządzone na bazie wody zdejonizowanej i wodociągowej (bez i z dodatkiem kwasów humusowych) oraz wzorców mikrozanieczyszczeń. Następnie, oczyszczaniu poddawano wodę 4

5 powierzchniową z dodatkiem mikrozanieczyszczeń, która pierwotnie nie zawierała badanych związków. Próby usuwania małocząsteczkowych związków organicznych realizowano w układach zintegrowanych obejmujących, procesy chemicznego utleniania (ozonowanie lub utlenianie fotokatalityczne) oraz nanofiltrację. Do badań wytypowałem czternaście różnych mikrozanieczyszczeń estrogenicznych (związki te nie były badane we wcześniejszych moich pracach) oraz dziewięć membran polimerowych do odwróconej osmozy i nanofiltracji, charakteryzujących się odmiennymi właściwościami fizycznochemicznymi. Procesy filtracji membranowej prowadziłem w systemach filtracji jednokierunkowej z użyciem modułów płytowo-ramowych i w układzie krzyżowym, stosując moduły rurowe i spiralne, z zastosowaniem zmiennych parametrów operacyjnych procesu. Pilotowa instalacja membranową do nanofiltracji z rurowym i spieralnym modułem testowym została wykonana według mojego projektu. Do oceny wyników badań i analiz wykorzystałem metody statystyczne. Na potrzeby podjętych w ramach pracy badań opracowałem metody analityczne oznaczania mikrozanieczyszczeń estrogenicznych w środowisku wodnym, które zostały przedstawione w [B.3, B.7, B.18, B.26, B.50, B.90]. Jak dotychczas, w literaturze przedmiotowej brak jest informacji nt. referencyjnych metod umożliwiających oznaczanie związków estrogenicznych w środowisku wodnym. W pracy zastosowałem również inne zaawansowane techniki instrumentalne. Do badania zjawiska adsorpcji mikrozanieczyszczeń estrogenicznych na powierzchni membrany wykorzystałem analizę ATR-FTIR (spektroskopia osłabionego całkowitego odbicia w podczerwieni). Z kolei w celu oceny stopnia zanieczyszczenia membran wykonano zdjęcia ich powierzchni i przekrojów poprzecznych przy użyciu środowiskowego skaningowego mikroskopu elektronowego (ESEM) z emisją polową. W rozprawie wykazałem, że do najistotniejszych czynników wpływających na skuteczność membranowej separacji mikrozanieczyszczeń estrogenicznych z roztworów wodnych należą wymienione poniżej: 1. Właściwości fizyczno-chemiczne mikrozanieczyszczeń: - masa molowa związku, - geometria cząsteczki, - rozpuszczalność w wodzie, - polarność/ładunek elektryczny, - stała dysocjacji, - charakter hydrofilowy/hydrofobowy. 2. Właściwości membrany: - graniczna masa molowa membrany, 5

6 - wielkość porów, - hydrofilowość/hydrofobowość materiału membrany, - ładunek powierzchniowy membrany. 3. Jakość wody oczyszczanej: - zawartość związków nieorganicznych, - zawartość związków organicznych. 4. Warunki i parametry operacyjne procesu membranowego: - system prowadzenia filtracji, - stopień odzysku wody - strumień permeatu, - prędkość liniowa przepływu wody nad powierzchnią membrany, - ciśnienie transmembranowe, - temperatura. W układzie filtracji jednokierunkowej większą skuteczność usuwania badanych związków wykazałem w procesie odwróconej osmozy niż w nanofiltracji. Z kolei porównując efektywność nanofiltracji prowadzonej w różnych układach membranowych stwierdziłem, że zarówno stopień usunięcia mikrozanieczyszczeń, jak i wielkość strumienia permeatu były większe w układzie z przepływem krzyżowym w porównaniu z jednokierunkowym. Równoległy do powierzchni membrany przepływ strumienia wody ograniczał wzrost stężenia mikrozanieczyszczeń w warstwie przymembranowej przyczyniając się tym samym do obniżenia retencji tych związków. Najwyższą efektywność usuwania związków estrogenicznych uzyskałem na membranach charakteryzujących się dużą zwartością, a więc małą wielkością porów, niską wartością ładunku powierzchniowego oraz wysokimi wartościami kąta zwilżania i współczynnika retencji chlorku sodowego z roztworu wodnego. Wykazałem, że dla membran nanofiltracyjnych znacznie lepszym wyznacznikiem skuteczności usuwania mikrozanieczyszczeń estrogenicznych jest wielkość porów membrany niż graniczna masa molowa. Stwierdziłem wyraźny wpływ parametrów operacyjnych filtracji ciśnieniowej na stopień usuwania mikrozanieczyszczeń i wydajność hydrauliczną membrany w procesie nanofiltracji (układ krzyżowy). Zwiększenie temperatury nadawy i ciśnienia transmembranowego powodowało wzrost strumienia permeatu, co skutkowało jednak obniżeniem współczynników retencji separowanych związków. Wynikało to ze wzrostu ich stężenia w warstwie przymembranowej. Z kolei wzrost liniowej prędkości nadawy nad powierzchnią membrany powodował zjawisko odwrotne, z tego względu następowało zwiększenie retencji mikrozanieczyszczeń. Czynnikiem negatywnie wpływającym na efektywność membranowego usuwania związków okazał się wzrost stopnia odzysku 6

7 oczyszczanej wody, który równocześnie przyczyniał się do obniżenia wydajności układu membranowego oraz stopnia usunięcia mikrozanieczyszczeń (wynikający również ze wzrostu stężenia związków w warstwie przymembranowej). Wykazałem, że na skuteczność usuwania badanych mikrozanieczyszczeń wpływa obecność w wodzie innych substancji nieorganicznych i organicznych. Decydowały one o intensywności niekorzystnych zjawisk zachodzących na powierzchni membrany, tj. skalingu i foulingu, przebiegających przy współudziale polaryzacji stężeniowej. Bez względu na rodzaj zanieczyszczeń pokrywanie przez nie powierzchni w formie placka filtracyjnego (co potwierdziłem wykonując zdjęcia ESEM badanych membran) powodowało blokowanie porów membrany nanofiltracyjnej i skutkowało zwiększeniem stopnia usunięcia związków. Efekt ten był wynikiem neutralizacji ładunku powierzchniowego membrany (określanego przez potencjał zeta), jak i paradoksalnie korzystnym wpływem generowanej warstwy osadu na separację mikrozanieczyszczeń. Równocześnie wzrastała intensywność zjawiska adsorpcji usuwanych małocząsteczkowych związków na membranie. W przypadku zanieczyszczenia powierzchni membrany do odwróconej osmozy substancjami nieorganicznymi (skaling) zaobserwowałem odwrotne zjawisko. Obniżenie współczynnika retencji mikrozanieczyszczeń estrogenicznych było wywołane prawdopodobnie równoczesnym obniżeniem potencjału zeta membrany oraz intensywności zjawiska adsorpcji związków. Założyłem, że adsorpcja na membranach jest kluczowym zjawiskiem towarzyszącym membranowej separacji mikrozanieczyszczeń o charakterze hydrofobowym. U jego podstaw leży oddziaływanie pomiędzy powierzchnią membrany i związkiem oraz powstawanie mostków wodorowych. Intensywność adsorpcji mikrozanieczyszczeń w trakcie prowadzenia filtracji membranowej zwiększała się do czasu wysycenia ładunku powierzchniowego membrany, czyli do momentu kiedy wszystkie grupy funkcyjne polimeru membranotwórczego zostały obsadzone przez cząsteczki związków. Zjawisko adsorpcji zależy od stężenia usuwanego zanieczyszczenia, jak i zwartości membrany (wielkości porów), a na jego intensywność wpływa również materiał membrany i ciśnienie transmembranowe procesu (szczególnie w układzie jednokierunkowym). Na podstawie analizy ATR-FTIR potwierdziłem przebieg zjawiska adsorpcji związków zarówno na warstwie naskórkowej jak i w warstwie porowatej membrany kompozytowej. Określiłem, że skuteczność usuwania mikrozanieczyszczeń i mechanizm procesu separacji zmieniają się w czasie prowadzenia procesu membranowego. W początkowym okresie filtracji stopień usunięcia mikrozanieczyszczeń z wody jest duży, a mechanizm 7

8 separacji jest związany z ładunkiem powierzchniowym membrany i ze zjawiskiem adsorpcji związków na jej powierzchni. Następnie wskutek wysycenia ładunku powierzchniowego membrany dochodzi do obniżenia retencji substancji usuwanych, a mechanizm separacji przybiera formę zjawiska rozpuszczania i dyfuzji w przypadku procesu odwróconej osmozy lub wynika z efektu sitowego - nanofiltracja. Zakłócenie mechanizmów separacji jest obserwowane podczas zanieczyszczenia membrany osadami nieorganicznymi i organicznymi oraz ze zmianami stężenia usuwanych mikrozanieczyszczeń (filtracja w warunkach zatężających, wzrost ciśnienia procesu). Zadowalające efekty obniżenia stężenia związków estrogenicznych w wodzie, przy jednoczesnym ograniczeniu intensywności blokowania porów membrany zaobserwowałem w przypadku połączenia nanofiltracji z procesami utleniania takimi jak ozonowanie czy fotokataliza. Należy wziąć jednak pod uwagę możliwość obniżenia retencji usuwanych związków, a jednocześnie skuteczności membranowego procesu oczyszczania wskutek pojawienia się ubocznych produktów utleniania chemicznego mikrozanieczyszczeń oraz innych substancji organicznych o mniejszych masach molowych w porównaniu z występującymi w wodzie surowej. Na podstawie uzyskanych wyników badań, wykorzystując metody statystyczne, opracowałem ogólne równanie matematyczne pozwalające na wstępną ocenę skuteczności usuwania mikrozanieczyszczeń z roztworów wodnych w procesie nanofiltracji. Równanie to uwzględnia wybrane właściwości fizyczno-chemiczne charakteryzujące usuwane związki estrogeniczne oraz właściwości membrany, a także wskaźniki jakości wody. Wynikiem prac doświadczalnych przeprowadzonych w ramach opracowanej monografii habilitacyjnej były również publikacje (w tym prace o charakterze przeglądowym), które wymieniono poniżej uwzględniając ich podział oparty na podstawowych zakresach tematycznych: - Występowanie mikrozanieczyszczeń estrogenicznych w wodach powierzchniowych i przeznaczonych do spożycia [B.19, B.68], - Ocena skuteczności usuwania mikrozanieczyszczeń w procesach nanofiltracji i odwróconej osmozy [B.4, B.10, B.14, B.21, B.23-B.25, B.40, B.44, B.56, B.57, B.59, B.67, B.69, B.80, B.81, B.92, B.96-B.99], - Analiza mechanizmów usuwania mikrozanieczyszczeń z oczyszczanej wody z zastosowaniem wysokociśnieniowych technik membranowych [B.5, B.11, B.16, B.17, B.20, B.32, B.33, B36, B.52, B.54, B.60, B.66, B.76-B.79, B.89, B.91], - Ocena wpływu właściwości fizyczno-chemicznych usuwanych związków, właściwości membrany i jakości oczyszczanej wody na efektywność usuwania mikrozanieczyszczeń estrogenicznych [B.22], 8

9 - Badania skuteczności usuwania mikrozanieczyszczeń w zintegrowanych układach oczyszczania wody wykorzystujących proces nanofiltracji [B.9, B.12, B.13, B.30, B.39, B.43, B.45, B.64, B.65, B.83-B.85, B.87]. Omówienie pozostałych osiągnięć naukowo-badawczych W znacznej większości, pozostałe prace naukowe w których uczestniczyłem dotyczą tematyki związanej ze skutecznością usuwania mikrozanieczyszczeń organicznych. Można podzielić je na następujące obszary badawcze: - Eliminacja kwasów tłuszczowych i steroli występujących w ściekach komunalnych w bioreaktorach membranowych, - Badania wpływu kwasów tłuszczowych i steroli na skuteczność biologicznego oczyszczania ścieków metodą osadu czynnego, - Usuwanie kwasów halogenooctowych w zintegrowanym procesie biodegradacjaultrafiltracja z zastosowaniem polimerowych membran enzymatycznych. W badaniach dotyczących eliminacji kwasów tłuszczowych i steroli występujących w ściekach komunalnych w bioreaktorach membranowych uczestniczyłem jako wykonawca w okresie od 2005 r. do 2012 r. Prace te realizowałem pod kierunkiem dr inż. Ewy Łobos- Moysa. W ramach tych badań m.in. opracowałem metody analityczne oznaczania kwasów tłuszczowych i steroli w ściekach zanieczyszczonych olejami jadalnymi [B.38, B.95]. Z Panią dr Łobos-Moysa pozyskaliśmy środki na skonstruowanie bioreaktora membranowego do prowadzenia oczyszczania ścieków komunalnych i przemysłowych oraz ich podczyszczania przy użyciu ciśnieniowych technik membranowych. Na podstawie rezultatów badań stwierdzono, że bioreaktor membranowy można z powodzeniem zastosować do oczyszczania ścieków zawierających oleje. Świadczyły o tym wartości wyznaczonych ogólnych wskaźników zanieczyszczenia ścieków jak i stężenia wybranych mikrozanieczyszczeń (których źródłem są oleje) tj. kwasów tłuszczowych oraz steroli charakteryzujących ścieki oczyszczone [B.2, B.61, B.70, B.74, B.75]. Stwierdzono również, że stopień usunięcia badanych mikrozanieczyszczeń ze ścieków zależał od rodzaju związku. Kontynuacją tych prac był cykl badań mających na celu ocenę wpływu kwasów tłuszczowych i steroli na skuteczność oczyszczania ścieków metodą osadu czynnego [B.6, B.29, B.34, B.53, B.94]. Analizując przebieg i skuteczność procesu oczyszczania ścieków, w oparciu o stopień usunięcia mikrozanieczyszczeń pochodzących z oleju jadalnego wykazano biodegradację długołańcuchowych kwasów tłuszczowych, przy czym skuteczność 9

10 tego procesu zależna była od początkowej zawartości badanych związków oraz obciążenia osadu czynnego ładunkiem zanieczyszczeń. Mechanizm usuwania mikrozanieczyszczeń polegał na wstępnej hydrolizie olejów, a następnie biodegradacji kwasów tłuszczowych. Ze względu na śladowe ilości steroli w ściekach, takich zależności, jak w przypadku kwasów tłuszczowych, nie ustalono. Wydaje się, że podstawowym mechanizmem ich usuwania było zjawisko adsorpcji. Wykazano, że istniej możliwość wykorzystania kwasów tłuszczowych jako wskaźników stopnia biodegradacji ścieków zawierających oleje w oczyszczalniach ścieków. Uczestniczyłem również w badaniach nad usuwaniem kwasów halogenooctowych z roztworów wodnych w zintegrowanym procesie biodegradacja - ultrafiltracja z zastosowaniem polimerowych membran enzymatycznych realizowanych z dr inż. Małgorzatą Kowalską. Wynikiem prac prowadzonych w tym zakresie było wyznaczenie najkorzystniejszych parametrów operacyjnych procesu biodegradacji ultrafiltracyjnej badanych mikrozanieczyszczeń [B.8, B.31, B.37, B.41, B.42, B.63, B.82, B.86, B.93]. Opracowana technologia może być zastosowana z powodzeniem w pogłębionym oczyszczaniu wody. Realizację tych badań umożliwiła opracowana przeze mnie analityczna metoda oznaczania, przy użyciu analizy GC-MS, kwasów halogenooctowych występujących w mieszaninie wieloskładnikowej [B.35]. Bralem także udział w pracach eksperymentalnych, w których podjęto próbę rozwiązania problemu usuwania z wody powierzchniowej naturalnych substancji organicznych, w tym m.in. kwasów humusowych przy zastosowaniu ciśnieniowych technik membranowych. Otrzymane wyniki potwierdziły wysoką skuteczność tych procesów, które z powodzeniem będą mogły w przyszłości zastąpić konwencjonalne procesy uzdatniania wody [B.55, B.58]. Udało się również wykazać, że obecność w oczyszczanej wodzie kwasów humusowych zdecydowanie obniża skuteczność usuwania mikrozanieczyszczeń [B.28, B.62], a proces uzdatniania wody bezwzględnie należy prowadzić z zastosowaniem układów zintegrowanych lub hybrydowych. Kolejnym moim obiektem zainteresowań było membranowe oczyszczanie zużytych w balneologii wód geotermalnych [B.27]. Prowadziłem zespołowe badania, które pozwoliły wnioskować, że woda oczyszczona w procesie odwróconej osmozy spełniała wymogi stawiane wodzie przeznaczonej do spożycia, natomiast po procesie nanofiltracji mogła być wykorzystana na potrzeby gospodarcze. Problem zagospodarowania tego rodzaju wód odpadowych był dotychczas pomijany. Opracowana metoda może być wykorzystana w odnowie wody. 10

11 Do ważnych osiągnięć naukowych zaliczam również udział w pracach dotyczących oczyszczania, metodami ciśnieniowej filtracji membranowej, wysokoobciążonych ładunkiem zanieczyszczeń organicznych strumieni odpadowych, w tym ścieków z przemysłu mięsnego [B72] oraz odcieków ze składowisk komunalnych [B73]. Rezultaty tych badań potwierdziły wysoką skuteczność procesu odwróconej osmozy. W ostatnim okresie prowadzę badania poświęcone zagadnieniom powstawania produktów ubocznych oraz ich toksyczności w procesach utleniania aktywnych biologicznie mikrozanieczyszczeń organicznych występujących w wodach naturalnych [B46, B88]. Wstępnie wykazałem, że pod względem generowania ubocznych produktów utleniania bardziej niekorzystnym był proces ozonowania wody, jednakże oczyszczona woda nie wykazała efektu toksycznego (toksyczność próbek wody oceniono z użyciem biotestów wykorzystujących bakterie Vibrio Fisherii), podobnie jak woda, którą poddano fotokatalizie. Mój dorobek naukowy obejmuje 135 prac [A.1-A.36, B.1-B.99] (z czego 99 prac opublikowałem po doktoracie [B.1-B.99]) o sumarycznej punktacji zgodnej z listą Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego (MNiSW) z dnia 13 lipca 2012 roku (Dz. U r. poz. 877) równej 760 punktów (512 pkt. po doktoracie) [punkt M wykazu], w tym: - publikacje w czasopismach posiadających współczynnik wpływu Impact Factor (IF), znajdujących się w bazie Journal Citation Reports (JCR) [A.1-A.3, B.1-B.14]: 17 prac (14 prac po doktoracie) o sumarycznym IF równym 15,683 (po doktoracie 13,356), - publikacje w czasopismach bez współczynnika IF [A.4-A.11, B.15-B.46]: 40 prac (32 prace po doktoracie), - monografia habilitacyjna [B.47], - rozdziały w monografiach w języku angielskim [A.12, B.48]: 2 (1 po doktoracie), - rozdziały w monografiach w języku polskim [A.13-A.29, B.49-B.65]: 34 (17 po doktoracie), - artykuły zamieszczone w suplementach [A.30, B.66]: 2 (1 po doktoracie), - artykuły w czasopismach branżowych bez pkt. MNiSW [B.67-B.70]: 4 artykuły opublikowane po doktoracie, - publikowane streszczenia z konferencji zagranicznych [A.31-A.36, B.71-B.84]: 20 prac (14 po doktoracie), - publikowane streszczenia z konferencji międzynarodowych zorganizowanych w Polsce [B.85-B.88]: 4 streszczenia opublikowane po doktoracie, - publikowane streszczenia z konferencji krajowych [B.89-B.99]: 11 streszczeń opublikowanych po doktoracie. Spośród opublikowanych prac, 31 jest mojego indywidualnego autorstwa (w tym 7 publikacji w czasopismach posiadających współczynnik IF) [B7, B.9-B.14, B.19-B.21, B.25, B.26, B.30, B.32, B.33, B.36, B.39, B.43, B.47, B.64, B.65, B.69, B.80, B.81, B.83, B.85, 11

12 B.90-B.92]. Natomiast, 12 prac napisałem we współautorstwie ze studentami [B.2, B.11, B.40, B.44, B.46, B74, B.75, B.88, B.96-B.99]. Z kolei 14 prac powstało we współpracy z innymi ośrodkami naukowymi [A.1, A.4-A.7, A.17, A.30, A.31-A.33, A.36, B.51, B.45, B.87], w tym głównie z Katedrą i Zakładem Chemii Wydziału Lekarskiego z Oddziałem Lekarsko - Dentystycznym w Zabrzu Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach z której pracownikami współpracuję od początku pracy naukowej. Liczba cytowań oraz indeks Hirscha (h) moich publikacji wg informacji z różnych baz danych (dane z dnia 24 stycznia 2013 roku) [pkt. C wykazu] wynosi według bazy: - Web of Science: 70 cytowań (54 bez autocytowań) oraz indeks h równy 5 (baza uwzględnia 16 prac mojego autorstwa), - SCOPUS: 77 cytowań (55 bez autocytowań) oraz indeks h równy 5 (baza uwzględnia 19 prac), - Google Scholar Citations: 102 cytowania (79 bez autocytowań) oraz indeks h równy 5 (baza uwzględnia 54 prace). Ranking prac mojego autorstwa na podstawie liczby cytowań wg baz Web of Science oraz SCOPUS (bez uwzględnienia autocytowań) przedstawiłem w punkcie C wykazu. Brałem udział w 32 pracach naukowo-badawczych (a 22 prace realizowane były w okresie po doktoracie z czego 2 projekty pod moim kierownictwem) [D.1-D.32], w tym: - projekty krajowe finansowane przez Komitet Badań Naukowych, Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego, czy też Narodowe Centrum Nauki [D.1-D.11]: 11 (7 po doktoracie z których 1 był realizowany pod moim kierownictwem), - projekty międzynarodowe [D.12-D.13]: 2 (1 po doktoracie), - projekty finansowane przez Rektora Politechniki Śląskiej [D.14]: 1 projekt realizowany po doktoracie wykonany pod moim kierownictwem, - prace statutowe (autorstwo pojedynczych zadań) [D.15-D.32]: 18 (13 po doktoracie). Uczestniczyłem w 37 konferencjach naukowych (23 konferencje po doktoracie) [E.1 -E.37], w tym: - konferencje zagraniczne [E.1-E.8]: 8 (6 po doktoracie), - konferencje międzynarodowe zorganizowane w Polsce [E.9-E.19]: 11 (5 po doktoracie), - konferencje krajowe [E.20-E.37]: 18 (12 po doktoracie). W ramach wymienionych konferencji wygłosiłem 11 referatów (6 po doktoracie) i przedstawiłem 52 prace posterowe (34 po doktoracie). 12

13 Uczestniczyłem również w 2 spotkaniach Międzynarodowej Naukowej Sieci Tematycznej nt.,,pathways of pollutants and mitigation strategies of their impact on the ecosystems utworzonej przez Instytut Inżynierii Ochrony Środowiska Politechniki Lubelskiej [F.1, F.2]: - Workshop,,Pathways of pollutants and mitigation strategies of their impact on the ecosystems, Kazimierz Dolny wrzesień 2004 r., w ramach którego wygłosiłem referat pt. Biologically active micropollutants of natural waters autorstwa Bodzek M., Konieczny K. i Dudziak M., - The Second Workshop, Kazimierz Dolny 7-10 lipiec 2005 r., w ramach którego przedstawiłem pracę posterową pt. Estrogenic micropollutants in the aqueous environment: sources, dispersion and removal autorstwa Bodzek M. i Dudziak M. Brałem również udział w pracach komitetów organizacyjnych 1 szkoły membranowej oraz 2 konferencji naukowych [G.1-G.3]. Do osiągnięć naukowych mogę również zaliczyć opracowanie recenzji artykułów w czasopismach z tzw. listy filadelfijskiej [H.1-H.5]: Journal of Hazardous Materials (1 recenzja), Oceanological and Hydrobiological Studies (1 recenzja), Environmental Protection Engineering (2 recenzje), Journal of Membrane Science (1 recenzja) i Polish Journal of Chemical Technology (1 recenzja). Wykonałem również 2 recenzje artykułów kierowanych do publikacji w pracy zbiorowej pt.,,membrany i procesy membranowe w ochronie środowiska wydanej w ramach serii Monografie Komitetu Inżynierii Środowiska PAN w 2010 roku (nr 65 i 66). W ramach pracy recenzenckiej byłem również [I.1-I.4]: - recenzentem międzynarodowym wniosków dotyczących projektów współpracy badawczej, Łotewska Rada Naukowa, 2010 (1 recenzja), - recenzentem w ocenie wniosków i ofert składanych w konkursach Narodowego Centrum Badań i Rozwoju, od 2012 (I konkurs Programu Badań Stosowanych - 11 recenzji, II konkurs Programu INNOTECH - InTech - 1 recenzja), - recenzentem w projekcie Grant Plus realizowanym w Urzędzie Marszałkowskim Województwa Dolnośląskiego we Wrocławiu, od 2012 (udział w zespole konkursowym). Jestem autorem lub współautorem kilku ekspertyz i raportów z badań technologicznych układów oczyszczania ścieków i uzdatniania wody wykonanych na zlecenie firm i instytutów branżowych [J.1-J.3]. 13

14 Od 2005 roku jestem członkiem Europejskiego Towarzystwa Membranowego (European Membrane Society - EMS), które zostało przyznane mi w formie nagrody na Międzynarodowej Konferencji PERMEA 2005 [K.1], a od 2012 roku członkiem Polskiego Towarzystwa Membranowego [K.2]. W 2004 roku za osiągnięcia naukowe otrzymałem stypendium konferencyjne Fundacji na rzecz Nauki Polskie, a w 2005 r. na Międzynarodowej Konferencji Krajów Grupy Wyszehrackiej PERMEA praca mojego autorstwa pt. Elimination of steroidal sex hormones by conventional water treatment and membrane processes [pozycja A.2 wykazu] zdobyła wyróżnienia w kategorii najlepszy poster. Natomiast, w 2008 roku za osiągnięcia naukowe został uhonorowany indywidualną nagrodą Rektora Politechniki Śląskiej. W swojej dalszej działalności naukowej zamierzam kontynuować prace w obszarze zastosowania technik membranowych w technologii uzdatniania wód i oczyszczania ścieków, w tym prowadzić badania nad oceną efektywności usuwania mikrozanieczyszczeń w zintegrowanych i/lub hybrydowych układach wykorzystujących filtrację membranową. 4. Działalność dydaktyczna Pracę dydaktyczną rozpocząłem na studiach doktoranckich prowadząc ćwiczenia laboratoryjne z przedmiotu Chemia. Obecnie na Wydziale prowadzę zajęcia dydaktyczne na różnych kierunkach studiów prowadzonych w systemie studiów dziennych, jak i zaocznych: Inżynieria Środowiska, Ochrona Środowiska, Biotechnologia i Energetyka z przedmiotów: Chemia (ćwiczenia laboratoryjne i tablicowe), Chemia Środowiska (ćwiczenia laboratoryjne), Ochrona Środowiska (ćwiczenia laboratoryjne), Ochrona Środowiska w Energetyce (ćwiczenia laboratoryjne), Techniki Membranowe w Ochronie Środowiska (ćwiczenia laboratoryjne), Procesy Membranowe w Biotechnologii (ćwiczenia laboratoryjne), Mikrozanieczyszczenia w Środowisku Człowieka (wykład i seminarium). Na kierunku studiów Ochrona Środowiska, na którym jestem włączony do minimum kadrowego prowadzę Projekt Inżynierski. W 2009 roku prowadziłem również ćwiczenia laboratoryjne mojego autorstwa pt. Specyficzne oznaczenia w wodzie, ściekach, glebie i osadzie czynnym na Studiach Podyplomowych nt. Techniki ochrony środowiska wobec dyrektyw UE (kierownik studiów: prof. dr hab. inż. Krystyna Konieczny). 14

15 W ramach działalności dydaktycznej opracowałem nowe ćwiczenia laboratoryjne jak i zajęcia projektowe dotyczące: - grupy przedmiotów związanych z procesami membranowymi, a w szczególności z zagadnieniem dotyczącym zastosowania wysokociśnieniowych procesów membranowych w uzdatnianiu wód i oczyszczaniu ścieków (ćwiczenia laboratoryjne): Odsalanie wody metodą odwróconej osmozy, Usuwanie mikrozanieczyszczeń organicznych w procesie nanofiltracji, Usuwanie nadmiernej twardości wód w procesie nanofiltracji. Materiał z tych ćwiczeń wchodzi w skład redagowanego podręcznika akademickiego pt. Membrany i procesy membranowe - laboratorium. - przedmiotu Chemia Środowiska (ćwiczenia laboratoryjne): Metody oznaczania środowiskowych związków organicznych. - przedmiotów dodatkowych prowadzonych na kierunku zamawianym Inżynieria Środowiska Ekofachowcy ze Śląska (kierownik: dr hab. inż. Krzysztof Loska) (zajęcia projektowe): Odsalanie wody - projektowanie i optymalizacja systemów do odwróconej osmozy (RO) z użyciem programu IMSdesign firmy Hydranautics. Byłem promotorem 15 prac dyplomowych inżynierskich i magisterskich (9 prac recenzowałem) z których 4 prace dyplomowe magisterskie zostały wyróżnione przez Radę Wydziału Inżynierii Środowiska i Energetyki Politechniki Śląskiej: 1. Marek Mateja, Odsalanie wody - projektowanie i optymalizacja systemów do odwróconej osmozy, Praca dyplomowa magisterska (obroniona z wyróżnieniem 1 lipca 2009 r.). 2. Edyta Kudlek, Usuwanie mikrozanieczyszczeń w układach zintegrowanych kojarzących utlenianie z nanofiltracją, Praca dyplomowa magisterska (obroniona z wyróżnieniem 26 czerwca 2012 r.). 3. Barbara Bączek, Metody i możliwości usuwania mykoestrogenów ze środowiska wodnego, Praca dyplomowa magisterska (obroniona z wyróżnieniem 6 lipca 2012 r.). 4. Jolanta Ritau, Estrogeniczne zanieczyszczenia żywności i wpływ na środowisko wodne, Praca dyplomowa magisterska (obroniona z wyróżnieniem 6 lipca 2012 r.). 15

16 Pod moimi kierunkiem wykonano również 10 projektów inżynierskich (16 prac recenzowałem). Z moją działalnością dydaktyczną związane są również nagrody i wyróżnienia przyznane studentom, których byłem opiekunem naukowym, w szczególności: 1. I miejsce w kategorii najlepsza prezentacja za pracę Usuwanie mykoestrogenów w procesach oczyszczania wody autorstwa Edyta Kudlek i Mariusz Dudziak wygłoszona w ramach I Ogólnopolskiej Konferencji Kół Naukowych INFO-BIO- TECH Od Natury do Technologii zorganizowanej przez Uniwersytet Technologiczno - Przyrodniczy im. Jana i Jędrzeja Śniadeckich w Bydgoszczy, która odbyła się w dniach września 2011 r., 2. Wyróżnienie w kategorii najlepsza prezentacja za pracę Usuwanie arsenu w procesach membranowych autorstwa Beata Kołodziej i Mariusz Dudziak wygłoszona w ramach I Ogólnopolskiej Konferencji Kół Naukowych INFO-BIO- TECH Od Natury do Technologii zorganizowanej przez Uniwersytet Technologiczno - Przyrodniczy im. Jana i Jędrzeja Śniadeckich w Bydgoszczy, która odbyła się w dniach września 2011 r. 3. I miejsce w kategorii najciekawsza tematyka za pracę Migracja bisfenolu A do wód przeznaczonych do spożycia z butelek plastikowych autorstwa Magdalena Grunwalska i Mariusz Dudziak wygłoszona w ramach I Ogólnopolskiej Konferencji Ochrona Środowiska i Energetyka zorganizowanej przez Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki Politechniki Śląskiej w Gliwicach, która odbyła się w dniu 14 grudnia 2012 r. Pani mgr inż. Edyta Kudlek jest obecnie doktorantką w Zakładzie Chemii Środowiska i Procesów Membranowych i prowadzi badania w kierunku przygotowania pracy doktorskiej pt. Układ sekwencyjny fotokataliza - ciśnieniowa filtracja membranowa w pogłębionym oczyszczaniu odpływów z oczyszczalni komunalnych zawierających farmaceutyki. Rada Wydziału Inżynierii Środowiska i Energetyki Politechniki Śląskiej w dniu 25 stycznia 2013 r. otwarła przewód doktorski Pani mgr E. Kudlek. Promotorem wyznaczona została Pani prof. dr hab. inż. Jolanta Bohdziewicz, a ja pełnię funkcję promotora pomocniczego. 5. Działalność organizacyjna Moja działalność organizacyjna dotyczy zarówno Zakładu Chemii Środowiska i Procesów Membranowych, Instytutu Inżynierii Wody i Ścieków jak i Wydziału Inżynierii 16

17 Środowiska i Energetyki Politechniki Śląskiej, w szczególności: 1. Sukcesywnie organizuję doposażenie Laboratorium Membranowego, którego jestem opiekunem oraz Laboratorium Analitycznego Zakładu Chemii Środowiska i Procesów Membranowych. W ramach tej działalności pozyskałem środki m.in. na zakup modułów płaskich do badania wysokociśnieniowych procesów membranowych oraz na wytworzenie instalacji membranowej do nanofiltracji z rurowym laboratoryjnym modułem testowym (wykonana według własnego projektu). Prowadziłem także zakupy następującej aparatury analitycznej: przystawka head-space do chromatografu GC-MS, automatyczny analizator węgla organicznego, zintegrowany układ SEC/GPC, chromatograf HPLC z detektorem UV, system Microtox i in. 2. Sprawuję opiekę naukową nad Studenckim Kołem Naukowym Techniki Membranowe działającym przy Zakładzie, które powstało z mojej inicjatywy. Organizuję zarówno wyjazdy szkoleniowe na obiekty techniczne jak i naukowe, w tym m.in. na tzw. Wiosenne Szkoły Membranowe. 3. Byłem sekretarzem Komisji obron prac dyplomowych na kierunku studiów Ochrona Środowiska - specjalność Systemy Ochrony Wód i Gleby w latach Uczestniczyłem w akcjach reklamujących studia na Wydziale Inżynierii Środowiska i Energetyki wśród młodzieży maturalnej w ramach Targów Edukacyjnych w latach Dla przykładu, w ramach VI Targów Edukacyjnych zorganizowanych przez Zespół Szkół Ogólnokształcących nr 3 w Bytomiu wygłosiłem wykład nt. Nowe technologie stosowane w inżynierii środowiska. 5. Brałem udział w programach związanych z popularyzacją wiedzy wśród młodzieży szkół średnich. Przykładem może być uczestnictwo w projekcie kierowanym do uczniów techników koordynowanym przez Ośrodek Metodyczny w Gliwicach pod hasłem Przez naukę i praktykę na Politechnikę realizowanym w latach (umowa nr: UDA-POKL /08-00). 6. Pracowałem w komitetach organizacyjnych: IX Szkoły Membranowej Membrany i Techniki Membranowe w Ochronie Środowiska, która odbyła się w dniach 6-9 maj 2007 r. w Pyskowicach k/gliwic, 17

18