Recenzja. roztworów wodnych", wykonanej pod kierunkiem prof. dr. hab. Zygmunta Sadowskiego

Transkrypt

1 Unwersytet Mkołaja Kopernka, Wydzał Chem Katedra Chem Fzycznej Fzykochem Polmerów Zespół Membran Procesów Membranowych ul. Gagarna 7; Toruń / Poland tel: fax: Dr hab. Wojcech KUJAWSKI, prof. UMK emal: kujawsk@chem.umk.pl Toruń, 22 czerwca 2015 Recenzja rozprawy doktorskej mgr nż. Anny Dawec, zatytułowanej "Wykorzystane procesu perwaporacj do separacj zwązków zapachowych z roztworów wodnych", wykonanej pod kerunkem prof. dr. hab. Zygmunta Sadowskego Wybór tematyk pracy Perwaporacja znana jest of ponad 100 lat, jednak jej zastosowana przemysłowe ogranczają sę jedyne do odwadnana alkohol tworzących azeotropy (etanol, zopropanol). Jednocześne prowadzone są badana nad metodam separacyjnym w przemyśle spożywczym, m.n. do odzyskwana zwązków zapachowych z wody. Tematyka pracy doktorskej mgr nż. Anny Dawec pt. "Wykorzystane procesu perwaporacj do separacj zwązków zapachowych z roztworów wodnych" wpsuje sę dealne w aktualne trendy poszukwana nowych, efektywnych proekologcznych technolog rozdzelana meszann cekłych przy zastosowanu membran. Ponadto, o aktualnośc tematyk śwadczy fakt, ż cytowana lteratura pochodz główne z ostatnch lat. Cel zakres rozprawy Celem pracy (str. 79) było opracowane efektywnej metody zatężana wodnych roztworów zwązków zapachowych z układów modelowych oraz rzeczywstych. Doktorantka zaplanowała badana w bardzo szerokm zakrese, objęły one także formowane membran hydrofobowych, określene ch właścwośc transportowych selektywnych, porównane tych właścwośc z tym uzyskanym dla membran komercyjnych, modelowane procesu perwaporacj przy wykorzystanu teor rozpuszczana dyfuzj oraz metodolog powerzchn odpowedz RSM. Ponadto Autorka przedyskutowała zjawsko sorpcj z punktu wdzena fzykochem procesu, a także porównała wynk badań otrzymane w skal laboratoryjnej z wynkam uzyskanym dla układów rzeczywstych w skal półtechncznej. Cel zakres rozprawy został bardzo trafne zlustrowany na rysunku 19 (str. 57), przyblżającym etapy konecznee do opracowana wydajnego procesu membranowego. malować

2 Strona edytorska rozprawy Rozprawa została napsana w klasycznym układze zawera 185 ponumerowanych stron. Praca została podzelona na 5 rozdzałów, przedstawonych w dwóch częścach: lteraturowej (1 rozdzał, lczący 53 strony) oraz dośwadczalnej (Materały metody, Cel pracy, Wynk, Wnosk końcowe). Ponadto, doktorantka zameścła lstę oznaczeń (skrótów), zestawene lteratury, sps rysunków rysunków. Proporcje pomędzy loścą nformacj zawartych w częśc teoretycznej dośwadczalnej zostały dobrane poprawne typowo jak dla prac o charakterze eksperymentalnym aplkacyjnym. W pracy stwerdzam brak zestawena dorobku naukowego. W pewen sposób rekompensuje to lsta publkacj zwązanych z badanam, umeszczana na zakończene rozdzałów z omówenem wynków. W sume wynk zwązane z rozprawą były prezentowane 11 razy, w postac posterów, komunkatów ustnych, streszczeń w materałach konferencyjnych oraz publkacjach. Rysunk zostały przygotowane bardzo staranne dobrze lustrują wynk eksperymentów. Rozprawa została przygotowana w sposób bardzo przejrzysty, jednak prawdopodobne z uwag na błędy oprogramowana (edytor tekstu), w nektórych fragmentach brakuje spacj pomędzy wyrazam. Praca została napsana poprawnym językem, a pewna lość błędów stylstycznych, gramatycznych, typografcznych nterpunkcyjnych, które można znaleźć w pracy, meśc sę w grancach normy spotykanej przy tego typu rozprawach. Jedyne zastrzeżena mam do nektórych sformułowań zwązanych z membranam technkam membranowym, jak. np. "membrana lta", "gaz nośny" czy "membrana podtrzymująca". Wyraźne brakuje w Polsce wydawnctwa dotyczącego nomenklatury membran procesów membranowych. Ocena merytoryczna rozprawy W częśc lteraturowej Autorka dokonała zwęzłego przeglądu zagadneń zwązanych z perwaporacją, doborem formowanem membran do procesu perwaporacj oraz wykorzystana perwaporacj do separacj zwązków zapachowych z roztworów wodnych. Dodatkowo, w częśc lteraturowej zawarte zostały nformacje dotyczące produkcj koncentratów soków owocowych z czarnej porzeczk, jabłek wśn. Doktorantka opsała także zjawska transportu masy w ujęcu teor modelowych oraz wykorzystane modelowana matematycznego do optymalzacj warunków procesowych. W tym ostatnm przypadku, opsana została konwencjonalna metoda optymalzacj (metoda OVAT) a bardzej szczegółowo metodyka DoE (Desgn of Experments) wraz z metodologą powerzchn odpowedz (RSM). Metoda RSM została następne wykorzystana w częśc eksperymentalnej pracy. 2

3 Uwag do tej częśc pracy. Nollet (str. 10) odkrył (a następne badał) zjawsko osmozy, czyl przenoszena wody przez błonę naturalną do wna (meszanny wody etanolu) a ne, jak psze Autorka, czystej wody z meszanny wody z etanolem (wna). Zjawsko odwróconej osmozy odkryto dopero w połowe XX weku. W opse nepożądanych zjawsk towarzyszących perwaporacj (str. 17), Autorka zbyt pobeżne opsała zjawsko polaryzacj stężenowej, które w przypadku usuwana zwązków zapachowych z wody może w sposób stotny wpływać na efektywność całego procesu. Na rys. 4 mówmy o "warstewce przymembranowej" a ne "przyścennej" czy "grancznej". Na strone 18 rys. 5 termnem właścwszym jest gaz "wynoszący", a ne "nośny". MTBE był stosowany jako dodatek do benzyn, ale szybko okazało sę, że jest szkodlwy dla środowska dla zdrowa człoweka, dlatego zaprzestano jego produkcj na masową skalę (zakaz stosowana w Kalforn od 2004 roku). Jak należy rozumeć zdane (str. 26) "[...] wybór odpowednego materału budującego warstwę aktywną membrany, defnuje o efektywnośc rozdzału całego procesu perwaporacj"? W rozdzale Doktorantka psze, ż "oprócz wyboru selektywnej względem separowanych składnków membrany, znaczący wpływ mają wartośc parametrów procesowych", ne wymenając tych parametrów, an ne nformując, jak ch zmana może wpływać na wydajność efektywność procesu. Proszę o komentarz podczas obrony. W rozdzale 2 opsano szczegółowo wykorzystane materały metody. Autorka omówła aparaturę badawczą, zaprojektowaną do badań w skal laboratoryjnej, opsała dobór oraz formowane membran hydrofobowych (z PDMS) stosowanych w pracy (rozdzał 2.3). Przygotowane zostały dwa rodzaje membran: z PDMS (o różnej grubośc w zakrese 6-69 µm) oraz z PDMS z wypełnenem z zeoltu FAU Y. Ponadto badanom poddano membrany komercyjne Pervap 4060 oraz Pervatech. W jak sposób Autorka wyznaczyła grubość warstwy selektywnej membran komercyjnych? W opse warunków procesowych perwaporacj na strone 64 wkradł sę błąd dotyczący ceczy chłodzącej. Należy przypuszczać, że była to meszanna wody glkolu a ne woda o temperaturze -5 o C? W rozdzałach opsana została szczegółowo perwaporacja roztworów modelowych rzeczywstych w skal laboratoryjnej oraz półtechncznej. W rozdzale 2.5 Autorka opsuje zastosowaną metodologę powerzchn odpowedz RSM, a w rozdzale 2.6 metodykę zwązaną z pomaram sorpcj. Rozdzał "Materały metody" kończy sę szczegółowym opsem metod analtycznych (chromatograf gazowej ekstrakcj cecz-cecz) oraz metodykę przeprowadzonej analzy sensorycznej. Rozdzał 2 został napsany bardzo staranne, umożlwa to powtórzene wykonanych dośwadczeń. W rozdzale 3 Autorka podaje cel badań, wraz z komentarzem uzasadnenem. 3

4 Najważnejszą część, zwązaną z efektam pracy eksperymentalnej, Autorka przedstawła w rozdzale 4 zatytułowanym "Wynk". Rozdzał składa sę z 4 podrozdzałów, w których Doktorantka przedstawa wynk eksperymentalne oblczena oraz szczegółowo je komentuje. Zgromadzona w tej częśc rozprawy lość danych, wynków, badań wpływu szeregu parametrów na proces perwaporacj, a także wynków modelowana procesu analzy sensorycznej jest mponująca zasługuje na szczególne uznane. Lczne rysunk czytelne zestawena tabelaryczne pomagają w śledzenu toku rozumowana analze tych wynków. W rozdzale 5 Doktorantka zestawła wnosk obserwacje, podsumowujące wynk rozprawy. Uwag kweste do dyskusj: wpływ grubośc warstwy selektywnej na właścwośc transportowe separacyjne membran (str ) W dyskusj wynków właścwsze wydaje sę zastosowane równana Fck'a w postac: J = δ P membrany p oraz powązane strumena wody etanolu z odwrotnoścą grubośc warstwy selektywnej membrany (1/δ membrany ). Ponadto, nteresujące byłoby przedstawene porównane strumen wody w układze jednoskładnkowym w układach 2 składnkowym. perwaporacja wodnych roztworów zwązków zapachowych z wykorzystanem membran komercyjnych formowanych laboratoryjne (str ). W tym przypadku Autorka zastosowała różne stężena zwązków, dlatego też "wynk były zaskakujące" str. 89. Uważam, że duży wpływ na uzyskane wynk mogło meć zjawsko polaryzacj stężenowej oraz zróżncowana aktywność transportowanych składnków. Zjawsko polaryzacj stężenowej ne zostało blżej omówone w pracy. energa aktywacj (strony 93-97) Przedstawone na rys. 39 zmany strumena całkowtego w funkcj ne pomagają w analze obserwowanych zjawsk (strumeń całkowty jest sumą strumena wody strumena składnka organcznego). Oczekwałbym raczej dyskusj zman cząstkowego strumena wody, w zależnośc od składu nadawy wylczena pozornej energ aktywacj dla strumena wody w układze jedno- dwuskładnkowym. Ne znalazłem w tekśce tabel z wartoścam energ aktywacj dla wody, mmo ż Autorka na strone 97 nformuje o oblczonych energach aktywacj dla wody. zależność strumen cząstkowych od stężena (strona 100) w wększośc przypadków zależnośc te ne są jednak lnowe, jak to sugeruje Autorka na rys. 40, dlatego też oblczone współczynnk transportu masy są welkoścam bardzo przyblżonym obarczonym dużym błędem. Z jaką dokładnoścą prowadzone były pomary eksperymentalne oraz analzy? zależność współczynnka wzbogacena od stężena temperatury (str ) 4

5 Zgodne z defncją, współczynnk wzbogacena jest to stosunek zawartośc składnka preferencyjne przenoszonego w permeace do zawartośc tego składnka w nadawe. β = y x Z defncj tej wynka, że przy wzrośce zawartośc składnka w nadawe rośne wartość manownka (x ) nawet jeśl w permeace stężene składnka wzrośne (y ), to β może maleć. Dlatego uważam, że dyskusja tej częśc pownna być jeszcze raz przemyślana. wpływ temperatury chłodzena permeatu Jest to bardzo cekawa część rozprawy; sugeruję, aby te wynk opublkować w dobrym czasopśme. modelowane sorpcj (str ) Równeż bardzo cekawa część rozprawy, poszerzająca naszą wedzę dotyczącą zjawska sorpcj, chocaż zabrakło w nej dyskusj oddzaływań składowych parametru rozpuszczalnośc wg Hansena. Ocena końcowa Podsumowując, recenzowana rozprawa stanow przykład bardzo dobrze szeroko zaplanowanych badań, obejmujących poprawne przygotowane eksperymentów, ch przeprowadzene, jak bardzo szeroką pogłęboną nterpretację wynków. Stwerdzam, ż rozprawa doktorska mgr nż. Anny Dawec "Wykorzystane procesu perwaporacj do separacj zwązków zapachowych z roztworów wodnych" spełna wymog stawane pracom doktorskm, określone w artykule 13 Ustawy z dna 14 marca 2003 r. o stopnach naukowych tytule naukowym oraz o stopnach tytule w zakrese sztuk (Dz.U nr 65 poz. 595, z późnejszym zmanam) wnoskuję o dopuszczene mgr nż. Anny Dawec do dalszych etapów przewodu doktorskego. Jednocześne, borąc pod uwagę zakres prac w ramach doktoratu oraz wysoko ocenając uzyskane wynk, wnoskuję do Rady Wydzału Chemcznego Poltechnk Wrocławskej o wyróżnene rozprawy doktorskej mgr nż. Anny Dawec. dr hab. Wojcech Kujawsk, prof. UMK 5