Naziv kolegija Anorganske tehnologije
Nositelj kolegija Izv. prof. dr. sc. Vilko Mandić, doc. dr. sc. Ivana Panžić
Suradnici na kolegiju Arijeta Bafti Dunatov, mag.chem., Davor Gašparić, mag.ing. cheming.
Godina/semestar izvođenja kolegija 1. god. / 2. sem.
Broj studenata 30
Bodovi po ECTS sustavu: 5.0
Broj sati (P+S+V) : 2+0+2
Udio bodova po ECTS-u u pojedinom načinu izvođenja nastave (P+S+V) + samostalni rad studenta:
Predavanja ? 1.5 ECTS
Vježbe ? 2 ECTS
Samostalni rad studenta ? 1.5 ECTS
OPIS KOLEGIJA
Ciljevi kolegija
Upoznavanje studenata s nužnim znanjima o procesima i procesnim uređajima suvremene anorganske tehnologije (proizvodnja tehničkih plinova, procesi gorenja, dobivanje anorganskih soli, kiselina, lužina, metala, silikatnih materijala) te odabranih naprednih anorganskih materijala, tehnologija i procesnih uređaja poput solarnih ćelija, magneta u vjetroelektranama, plinskih senzora, modernih baterija, superpseudokondenzatora, feroelektrika, gorivnih ćelija, fotokatalizatora. Povezivanje temeljnih tehničkih znanja i znanja o kemijskom inženjerstvu s tehnički i ekonomski održivim procesima proizvodnje, uz osvrt na bilancu tvari i energije te ekološke i održive aspekte proizvodnih procesa.
Uvjeti za upis kolegija
Položeni ispiti: uspješno završen preddiplomski studij
Ishodi učenja kolegija
1. Upoznavanje s procesima proizvodnje temeljnih i naprednih proizvoda bazne kemijske industrije i povezanih tehnologija
2. Za spomenuto, razumijevanje značaja pripreme i kvalitete ulaznih sirovina, te razumijevanje ponašanja elemenata primjesa, posebice s obzirom na kompleksno/potpuno iskorištavanje sirovine
3. Za spomenuto, razumijevanje odnosa između pojedinih procesa proizvodnje (produkt je sirovina u drugom procesu)
4. Za spomenuto, stjecanje svijesti o utjecaju procesa proizvodnje na okoliš, te o mogućnosti oporabe otpada
Ishodi učenja studijskog programa kojima doprinose ishodi učenja ovog kolegija Ishodi učenja diplomskog studija Kemijsko inženjerstvo na razini programa:
analizirati i rješavati znanstvene, stručne i društvene izazove u području svoje ekspertize korištenjem znanja iz matematike, kemije, kemijskog inženjerstva i srodnih znanosti
analizirati i kritički interpretirati prednosti, ograničenja i primjenjivost najnovijih dostignuća u kemijskom inženjerstvu
rješavati kompleksne i nedovoljno definirane probleme korištenjem znanstvenih metoda, razvijajući i uspoređujući više mogućih rješenja
formulirati rješenja za složene probleme koji se javljaju tijekom razvoja novih područja kemijskog inženjerstva
kreirati i primijeniti inovativne metode rješavanja problema temeljene na fundamentalnim inženjerskim načelima
razviti projektna rješenja za procese ili njihove dijelove, uključujući sustave iz novih ili interdisciplinarnih područja kemijskog inženjerstva, uz primjenu naprednih inženjerskih alata
integrirati i primijeniti znanstveni pristup pri rješavanju stvarnih kemijsko-inženjerskih problema
odabrati, analizirati i organizirati relevantne znanstvene informacije iz različitih izvora
samostalno planirati i dizajnirati teorijska i eksperimentalna istraživanja te odabrati prikladne metodologije
kritički vrednovati prikupljene podatke i izvoditi te osmisliti utemeljene zaključke
inženjerstva
metodički organizirati i integrirati znanja iz različitih područja te sustavno donositi zaključke
primijeniti digitalne alate, napredne programske i simulacijske metode u optimizaciji procesa, donošenju odluka i rješavanju kompleksnih kemijsko-inženjerskih problema
Sadržaj kolegija
PREDAVANJA I SAMOSTALNI ZADACI
Nastavnik provodi izlaganja stručnih parametara u skladu s kurikulumom kolegija. Studenti sudjeluju u nastavi kroz samostalne zadatke koji potiču interaktivnu komunikaciju, u vidu pripreme sažetog predavanja ili seminara. Duljina i broj samostalnih zadataka ovise o broju upisanih studenata. Prisustvovanje predavanjima je obavezno.
1. Povijesni razvoj kemijske industrije (Industrijska revolucija). Razvoj materijala i proizvodnih procesa kroz povijest do suvremenih anorganskih tehnologija. Temeljne sirovine, energenti i kemijski proizvodi bazne anorganske industrije. Utjecaj materijala i proizvodnih procesa na razvoj društva, tehnika prijevoza i nova otkrića u termodinamici, kemiji i fizici
2. Trokomponentni sustavi, fazna ravnoteža u trokomponentnim sustavima. Primjena modelnih trokomponentnih sustava važnih u proizvodnji veziva, stakla i keramike te suvremenih silikatnih i funkcionalnih materijala, uz osvrt na razvoj naprednih materijala, energetsku učinkovitost i načela kružnog gospodarstva.
3. Anorganske soli. Fazne ravnoteže u dvokomponentnim sustavima, posebice u sustavima sol-voda. Složeniji dvokomponentni sustavi hidratiziranih soli (načini dobivanja, sušenja, pročišćavanja, koncentriranja uparavanjem i smrzavanjem) u industrijskoj praksi. Anorganske jake kiseline. Proces dobivanja tehničkih kiselina: sulfatne, nitratne, fosfatne, kloridne i fluoridne. Katalitički procesi koji su temelj dobivanja sulfatne i nitratne kiseline. Fazni dijagram H2SO4-HNO3-H2O. Entalpijske promjene pri koncentriranju i razrjeđivanju kiselina vodom. Bilanca procesa proizvodnje tehničkih kiselina (bilanca tvari sa pripadnom bilancom energije) uz osvrt na energetsku učinkovitost i smanjenje emisija u industrijskim procesima. Anorganske jake baze. Proces dobivanja kalcij oksida i kalcij hidroksida. Proces dobivanja amonijaka, potrebne sirovine i utrošak energije za proizvodnju 1 t amonijaka. Skladištenje amonijaka i amonijevog nitrata. Proces dobivanja sode (natrij karbonat). Proces proizvodnje baze/lužine uz definirane ulazne i izlazne procesne tokove (bilanca tvari i energije). Ekološki aspekti proizvodnje lužina, te proces sa živinim amalgamom uz osvrt na suvremene membrananske procese i održivost proizvodnje.
4. Tehnički plinovi. Sastav zraka. Plinovi koji se dobivaju frakcijskom destilacijom zraka. Plemeniti plinovi, način dobivanja i primjene u suvremenim tehnologijama. Bilanca procesa ukapljivanja zraka. Procesi dobivanja klora, fluora, vodika i kisika te odabrani suvremeni postupci njihove proizvodnje i primjene.
5. Dobivanje sinteznog plina. Primjene sinteznog plina (posebice u proizvodnji amonijaka). Utrošak energije za hlađenje (pri sve nižim temperaturama i termodinamička ograničenja). Načini transporta plinova i potrebne sigurnosne mjere te osvrt na energetsku učinkovitost i održivost procesa.
6. Samostalni zadaci. Povratne informacije studenata.
7. Provjera znanja: 1. KOLOKVIJ-parcijalni ispit.
8. Tehnologije proizvodnje vodika. Sirovine i postupci dobivanja vodika (parno reformiranje ugljikovodika, rasplinjavanje, elektroliza vode). Postupci pročišćavanja i separacije vodika. Skladištenje i transport vodika. Bilanca tvari i energije u procesima proizvodnje vodika uz osvrt na energetsku tranziciju, dekarbonizaciju industrije i primjene vodika u suvremenim energetskim sustavima.
9. Metali. Kemijska načela postupka dobivanja metala redukcijom rude koksom, te prednosti i ograničenja. Pirometalurški procesi dobivanja metala i hidrometalurški procesi dobivanja metala. Napredni postupci redukcije plinovima i vodikom. Dobivanje i pročišćavanje metala elektrokemijskim postupcima. Fizikalno-kemijska načela koncentriranja, pročišćavanja, prerade i rafinacije metala. Procesi dobivanja željeza, mangana, kroma, molibdena, volframa i nikla, bakra, cinka i kositra. Dobivanje i uporaba aluminija, magnezija i titana uz osvrt na dekarbonizaciju metalurških procesa i recikliranje metala.
10. Silikatni materijali i alumosilikatni materijali. Kristalno i staklasto stanje tvari. Proces proizvodnje stakla, keramike, emajla, veziva. Proces proizvodnje anorganskih punila, zeolita, adsorbensa i pigmenata.
11. Suvremeni, funkcionalni napredni i novi keramički materijali. Visoko entropijski oksidi (HEO). Kompoziti s keramičkom matricom (CMC). 3D ispisana keramika. MAX faze. MXEN faze.
12. Značajni sustavi zasnovani na anorganskim tehnologijama: poluvodiči, solarne ćelije, magneti u vjetroelektranama, plinski senzori, moderne baterije, superpseudokondenzatori, feroelektrici, gorivne ćelije, fotokatalizatori i drugo u kontekstu energetske tranzicije i naprednih materijala.
13. Izazovi proizvodnje složenih sustava zasnovanih na anorganskim tehnologijama. Kontekst energetske tranzicije i naprednih materijala. Životni ciklus. Sigurnost i zaštita na radu.
14. Samostalni zadaci. Povratne informacije studenata.
15. Provjera znanja: 2. KOLOKVIJ-parcijalni ispit.
VJEŽBE i TERENSKA NASTAVA
Nastavnik i asistenti provode demonstracije i vježbe simulirane sinteze i karakterizacije opasnih i osjetljivih materijala. Omjer demonstracija i aktivnog rada studenata ovisi o broju upisanih studenata. Predviđena je i terenska nastava kroz posjet relevantnoj instituciji. Prisustvovanje vježbama i terenskoj nastavi je obavezno.
1. Napredne tehnike depozicije tankih filmova (Perovskiti ? priprema tankog filma)
2. Solarne ćelije treće generacije (Efikasnost fotonaponskih ćelija)
3. Baterije (Određivanje kapaciteta baterija)
Općenito, terenska nastava provodi se sukladno programu koji se studentima komunicira najmanje tjedan dana unaprijed te se može odvijati izvan standardnog rasporeda nastave. Studenti se raspoređuju u skupine od približno 10 studenata. Na terensku nastavu studenti dolaze samostalno koristeći javni prijevoz (željeznički prijevoz besplatan je za studente), a u slučaju najavljenih organizacijskih poteškoća Fakultet će razmotriti mogućnost suorganizacije prijevoza. Vođene posjete odvijaju se u industrijskom ili laboratorijskom okruženju te su studenti obvezni prisustvovati primjereno odjeveni i obuveni, u trijeznom stanju, te se pridržavati uputa voditelja, osobito u pogledu sigurnosti na radu. Pušenje tijekom terenske nastave nije dopušteno. Nastavni sadržaji obrađeni tijekom terenske nastave sastavni su dio provjere znanja.
Način izvođenja nastave klasična
Vrste izvođenja nastave
predavanja
vježbe
terenska nastava
samostalni zadaci
Obveze studenata
Redovito pohađanje nastave i seminara. Izrada seminarskih zadataka i polaganje kolokvija.
Praćenje rada studenata
Pohađanje nastave
Seminarski rad
Pismeni ispit
Kontinuirana provjera znanja
Referat
Praktični rad
Ocjenjivanje i vrednovanje rada studenata tijekom nastave i na završnom ispitu
KONTINUIRANA PROVJERA ZNANJA: Provest će se 2 kontinuirane provjere znanja (kolokvija) u obliku eseja i/ili pisanih pitanja. Za pozitivnu ocjenu potrebno je na svakom kolokviju ostvariti najmanje 60 % bodova. Ukupan broj bodova računa se kao aritmetička sredina rezultata ostvarenih na oba kolokvija, pri čemu se konačna ocjena može diskretno povisiti ili sniziti na temelju: i) rezultata ostvarenih na vježbama, ii) samostalnih zadataka i iii) zalaganja i aktivnosti na nastavi. Kriteriji ocjenjivanja su: dovoljan (2) 61?70 bodova, dobar (3) 71?80 bodova, vrlo dobar (4) 81?90 bodova, izvrstan (5) 91?100 bodova. Usmeni dio ispita provodi se po potrebi. VJEŽBE: Pozitivno ocijenjene i završene vježbe uvjet su za pristup ispitu. Po potrebi se provodi ulazni, a po potrebi i završni kolokvij za vježbe. Sudjelovanje na vježbama vrednuje se kroz: i) zalaganje, ii) referate te iii) rezultate ulaznih i/ili izlaznih kolokvija. Ostvareni rezultati mogu utjecati na završnu ocjenu ostvarenu kontinuiranom provjerom znanja. Studenti koji ponovno upisuju kolegij obvezni su ponovno pohađati vježbe. TERENSKA NASTAVA: Terenska nastava sastavni je dio predavanja i/ili vježbi te je sudjelovanje na istoj obavezno. Zalaganjem i aktivnim sudjelovanjem na terenskoj nastavi studenti ostvaruju bodove na jednak način kao i na predavanjima i vježbama. SAMOSTALNI ZADACI I AKTIVNOST: Dodatno se vrednuje zalaganje na nastavi koje uključuje aktivno sudjelovanje u nastavnom procesu te kvalitetu samostalne izrade predavanja ili seminara, prema potrebi. ISPIT: Redoviti ispit provodi se u pismenom obliku, uz mogućnost usmenog dijela po potrebi. Kriteriji ocjenjivanja: dovoljan (2) 61?70 bodova, dobar (3) 71?80 bodova, vrlo dobar (4) 81?90 bodova, izvrstan (5) 91?100 bodova. Rezultati ostvareni tijekom kontinuirane provjere znanja, vježbi, terenske nastave, samostalnih aktivnosti i zalaganja ne utječu na ocjene ostvarene na redovitim ispitnim rokovima.
Obvezna literatura
1. Ruren Xu, Wenqin Pang and Qisheng Huo, Modern Inorganic Synthetic Chemistry, 2011 Elsevier B.V. Bibliotečno Informacijski centar FKITa
2. K.H. Buchel, H.-H. Moretto, D. Werner, Industrial Inorganic Chemistry, 2nd Ed., Wiley-VCH, New York, 2000. Bibliotečno Informacijski centar FKITa
3. G. Bräutigam, H.-H. Emons, P. Hellmold, H. Holldorf, R. Kümmel und H. Martens, Technische anorganische chemie, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig, 1983. 1 ? Bibliotečno
Informacijski centar FKITa
4. P.J. Chenier, Survey of Industrial Chemistry, 3rd Ed., Kluwer Academic/Plenum Publishers, New York, 2002.? Bibliotečno Informacijski centar FKITa
Dopunska literatura
1. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, John Wiley & Sons, 1999.
Načini praćenja kvalitete koji osiguravaju stjecanje izlaznih znanja, vještina i kompetencija
Za praćenje ishoda i kvalitete kolegija koristit će se sljedeće metode:
Analiza prolaznosti (praćenje broja studenata koji uspješno završe kolegij u odnosu na upisanu grupu)
Studentska anketa (prikupljanje povratnih informacija o organizaciji, sadržaju, metodama nastave i opterećenju kolegija).
|
-
LITERATURA POTREBNA ZA POLAGANJE ISPITA (izdavač i godina izdanja, voditi računa da obavezna literatura mora biti dostupna studentima i što je moguće novijeg datuma):
1. K.H. Buchel, H.-H. Moretto, D. Werner, Industrial Inorganic Chemistry, 2nd Ed., Wiley-VCH, New York, 2000.
2. G. Bräutigam, H.-H. Emons, P. Hellmold, H. Holldorf, R. Kümmel und H. Martens, Technische anorganische chemie, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig, 1983.
3. P.J. Chenier, Survey of Industrial Chemistry, 3rd Ed., Kluwer Academic/Plenum Publishers, New York, 2002.
DOPUNSKA LITERATURA:
1. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, John Wiley & Sons, 1999.,
|
Pristupačnost
