logo    Ústav analytické chemie VŠCHT Praha

Home  





Výuka v Podzemním výukovém středisku Josef
součást centralizovaného rozvojového projektu MŠMT: "Meziuniverzitní laboratoř pro "in situ" výuku transportních procesů v reálném horninovém prostředí",
řešeného ve spolupráci ČVUT Praha a VŠCHT Praha ( web)


Kontaktní osoba, Koordinátor výuky:
  Ing. Martin Člupek, Ph.D.



Ústav analytické chemie, Vysoké školy chemicko-technologické v Praze, se již od roku 2010 podílí na projektu meziuniverzitní výukové podzemní laboratoře v prostoru průzkumné štoly Josef (obec Čelina, Mokrsko), která je nyní pracovištěm Stavební fakulty ČVUT v Praze.
V rámci aktuálního projektu (CRP 27: Meziuniverzitní laboratoř pro in situ výuku transportních procesů v reálném horninovém prostředí - MeziLab II) se soustředíme především na výuku migračních procesů a mechanizmu koroze kovů v horninovém prostředí
Toto zaměření projektu dává možnost seznámit studenty s velmi aktuálním problémem, souvisejícím s úkolem zajistit bezpečné skladování vyhořelého jaderného paliva a jiných nebezpečných látek.


Stanoviště 2

Stanoviště 3

Společný učební text pro úlohy MEZILAB II



Výuka
V současné době provádí VŠCHT Praha v podzemí částečnou výuku následujících předmětů:



Následující části se věnují jednotlivým vyučovaným předmětům


Atomová spektrometrie (detail předmětu )

V přednáškách se studenti seznámí s moderními metodami stopové prvkové analýzy založenými na principech atomové spektroskopie. Úvodní část přednášek je věnována teoretickým principům, stavbě atomu, energetickým přechodům v elektronovém obalu atomů a základním konstrukčním prvkům využívaných v atomové spektroskopii. Hlavní část přednášek je věnována atomové absorpční spektroskopii, která je v současné době nejrozšířenější technikou prvkové analýzy. Studenti se seznámí s používanými zdroji záření, způsoby atomizace, metodami korekce interferencí a některými speciálními přístupy k analýze (generování těkavých sloučenin, elektrolytická depozice analytu). Další blok přednášek je věnován emisní spektrální analýze, studenti se seznámí s různými způsoby buzení spekter, jako je např. buzení jiskrou, elektrickým obloukem, doutnavým výbojem, plazmatem nebo laserem. Pozornost je věnována i atomové fluorescenční spektroskopii, spektroskopii v oblasti rentgenového záření, elektronové a hmotnostní spektroskopii. V části přednášek věnovaných aplikacím se studenti seznámí s problematikou práce ve stopové laboratoři, možností používání spřažených technik pro speciační analýzu, metodami přípravy nejrůznějších typů vzorků (vody, biologické materiály, rudy a horniny) a možnostmi využití technik atomové spektroskopie pro analýzy in situ.
V seminářích se studenti seznámí s praktickým využitím některých těchto technik (různé typy atomové absorpční spektroskopie, hmotnostní spektroskopie s indukčně vázaným plazmatem a rentgenová fluorescenční spektroskopie) pro prvkovou analýzu makrosložek i stopových množství v horninách a biologických materiálech v laboratoři i in situ.

Další informace z oblasti analýz in situ




Laboratoř atomové spektrometrie (detail předmětu )

Studenti se praktickou formou výuky seznamují s moderními metodami stopové prvkové analýzy: rentgenovou fluorescenční spektrometrií, atomovou absorpční spektrometrií s elektrotermickou atomizací, hmotnostní spektrometrií s indukčně vázaným plazmatem a analyzátorem rtuti AMA. Seznámí se jak s laboratorními stolními spektrometry, tak s přístroji umožňujícími analýzy in situ. Získají základní dovednosti z analýzy minerálních surovin, hornin a biologických materiálů těmito metodami.

Témata laboratorních prací:
  1. analýza vzorků hornin metodou GF-AAS návod
  2. analýza vzorků hornin, slitin a jiných anorganických materiálů metodou XRF návod
  3. analýza vzorků hornin a biologických materiálů metodou ICP-MS návod
  4. stanovení rtuti v horninách a biologických materiálech pomocí analyzátoru AMA návod
  5. stanovení celkové koncentrace a speciační analýza jodu v podzemních vodách pomocí hmotnostní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem návod



Laboratoř z analytické chemie II (detail předmětu ZS: LS: ) ( web)
fotoFotogalerie

V rámci modifikovaných laboratorních cvičení bylo zařazeno praktické měření v prostředí přírodní štoly, při kterém se studenti seznámí s principem a základními požadavky, kladenými na provedení měření v režimu in-situ.

Náplní in situ měření jsou konkrétně úlohy:

  1. Stanovení pH, vodivosti a obsahu rozpuštěného kyslíku v důlních vodách návod manual
  2. Stanovení obsahu Radonu ve vzduchu návod
  3. Odběr vzorků a “in situ” měření vlastností podzemní vody pomocí vzorkovače ISCO 6712 návod



Molekulová spektrometrie (detail předmětu )

Přednáška podává přehled moderních metod molekulové spektroskopie a to jak z pohledu experimentálních technik, tak i z pohledu teorie. Teorie vychází z principu kvantové mechaniky a stejný formalismus je použit pro rotační, vibrační a elektronovou spektroskopii. Kvantitativní spektroskopická analýza je odvozována na základě rovnice přenosu záření a meze platnosti Lambert-Beerova zákona jsou diskutovány. Nedílnou součástí přednášky je i aplikace teorie grup. V kurzu jsou i části věnované přípravě vzorků pro různé typy spektroskopií a to s důrazem na rozdíly mezi vzorky s různým původem (geologické, biologické vzorky a environmentální vzorky) a také metody práce s přenosnými spektrometry v terénu a základy technik dálkové detekce molekul.




Laboratoř molekulové spektrometrie (detail předmětu )
fotoFotogalerie

Laboratoře molekulové spektrometrie sestávají ze čtyř experimentálních úloh, pokrývajících základní metody strukturní analýzy, tj. infračervenou, Ramanovu a hmotnostní spektrometrii společně se spektroskopií nukleární magnetické rezonance (NMR). V rámci toho projektu byly modifikovány úlohy infračervené a Ramanovy spektroskopie, které se v současnosti zaměřují na analýzu látek v pevném stavu (především práškové vzorky) včetně přírodních (geologických) materiálů ať již v provedení ex situ či in situ.



Témata laboratorních prací:
  1. Spektroskopie nukleární magnetické resonance (NMR)
  2. Ramanova spektroskopie vzorků v pevné fázi včetně přírodního materiálu návod
  3. Infračervená spektrometrie vzorků v pevné fázi s využitím reflexních technik návod
  4. Hmotnostní spektrometrie



Radioanalytické metody (detail předmětu )

Předmět je zaměřen na radioanalytické metody a jejich využití při stanovení stopových koncentrací radioaktivních a neradioaktivních prvků ve studovaných matricích. Využití interakce ionizujícího záření s neradioaktivními elementy umožňuje stanovení stopových koncentrací prvků ve složitých matricích a to i v případech, kdy použití běžných analytických metod je velmi obtížné. Kromě teoretického pozadí jednotlivých metod jsou přednášeny i popisy jejich instrumentace tak, aby se posluchači byli schopni v problematice orientovat.




Laboratoř radioanalytických metod (detail předmětu )

Laboratorní cvičení seznámí studenty s metodikami a technikami používanými v praxi. Jsou v nich aplikovány různé analytické metody a způsoby detekce ionizujícího záření, včetně terénního in-situ měření radonu v podzemní vodě v prostorách Meziuniverzitní podzemní laboratoře Josef.



Témata laboratorních prací:
  1. Stanovení radonu in situ ve vzorcích podzemní vody ze štoly Josef (návod)
  2. Gama spektrometrie hornin a minerálů ze štoly Josef a z jiných lokalit
  3. Stanovení beta aktivity scintilačním detektorem a kapalinovým scintilačním spektrometrem
  4. Studium sorpčního chování radionuklidů na přírodních materiálech



Semestrální práce oboru analytická chemie III (detail předmětu )

Studenti si praktickou formou výuky ověří znalosti klasických chemických metod a seznámí se i s moderními instrumentálními metodami prvkové analýzy spolu se získáním vyšší úrovně dovednosti přípravy vzorku a analýzy minerálních surovin a hornin. Při úvodní návštěvě Meziuniverzitní laboratoře v podzemním výukovém středisku Josef budou také prováděna některá měření in situ spolu s odběrem vzorků vody pro další zpracování a stanovení vybraných složek v laboratoři. Jako pevný vzorek bude v laboratoři zpracováváno vrtné jádro získané z vrtu v Meziuniverzitní podzemní laboratoři označeného jako VŠCHT 1.



Témata laboratorních prací:
  1. In situ měření kapalných vzorků - stanovení pH, celkové vodivosti a obsahu rozpuštěného O2
  2. In situ měření XRF - zmapování obsahu prvků ve vytipované rozrážce v oblasti Mokrsko
  3. Stanovení tvrdosti odebraných vzorků vody
  4. Vážkové stanovení seskvioxidů R2O3 po vytavení vzorku horniny s uhličitanem sodnodraselným
  5. Stanovení obsahu Ca a Mg chelatometrickou titrací ve filtrátu po stanovení seskvioxidů
  6. Stanovení obsahu K, Na a Al metodou AAS po rozkladu směsí kyseliny fluorovodíkové a sírové v platinové misce
  7. Stanovení obsahu zlata po odstranění síry vyžíháním a rozkladu vzorku lučavkou královskou na topné desce metodou hmotnostní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem (ICP-MS)
  8. Stanovení obsahu stopových kovů (Al, Cd, Co, Cu, Fe, Mo, Pb, Tl, Zn) a arsenu po rozkladu vzorku v mikrovlnném zařízení směsí kyseliny dusičné a fluorovodíkové (metodu AAS nebo ICP-MS si studenti zvolí podle obsahu daného prvku)



Elektroanalytické metody (detail předmětu )

Předmět je úzce zaměřen na elektroanalytické techniky a metody a poskytuje znalosti o metodách se kterými je možné se setkat v praxi. První část kurzu je zaměřena na společné teoretické pozadí všech elektroanalytických metod, tedy na redox potenciály, termodynamiku elektronových přenosů, elektrickou dvojvrstvu, faradaické a nabíjecí proudy, látkový transport, kinetiku elektrodových reakcí a další. Další cást prednášek se zabývá klasifikací jednotlivých metodik a experimentální stránkou elektroanalytických metod, obecným principům jednotlivých stanovení i popisem instrumentace tak, aby se posluchači byli schopni v problematice orientovat. Součástí předmětu je rovněž serie laboratorních cvičení



Téma laboratorní práce zapojené v projektu:
  1. Stanovení obsahu jodidů ve vzorcích podzemní vody metodou diferenční pulzní voltametrie návod



Vícerozměrné statistické metody (detail předmětu )

Předmět navazuje na předmět Analytická chemometrika. Zahrnuje různé multivariátní chemometrické metody včetně klasifikačních a regresních. Klade důraz na aplikaci metod při řešení konkrétních analytických problémů, což zahrnuje i zpracování experimentálních dat před samotnou statistickou analýzou.






Laboratorní projekt II (detail předmětu )

Náplní předmětu je semestrální práce na téma dlouhodobého sledování korozní rychlosti uhlíkové oceli v podmínkách bentonitového obalu syceného vodou prostupující skalním masivem. Uhlíková ocel je jedním z kandidátních materiálů pro výrobu vnějšího obalu ukládacího obalového souboru pro hlubinné úložiště radioaktivního odpadu. Korozní rychlost je monitorována pomocí rezistometrického čidla vyrobeného z uhlíkové oceli, které je umístěno v čele sondy obložené bentonitovými prstenci a uložené ve vrtu. Dvě ze tří sond jsou vybaveny regulací teploty, což umožňuje modelovat podmínky zvýšené povrchové teploty vnějšího obalu ukládacího obalového souboru. čidla v současnosti sledují závislost korozní rychlosti oceli na čase při konstantní teplotě 90 a 40 °C a při teplotě okolního skalního masivu, přibližně 8 °C. Studenti řešící semestrální práci na toto téma se naučí zacházet s komerčně využívanou technikou korozního monitoringu, zpracovávat naměřená data a zodpovědně je interpretovat s ohledem na změny podmínek expozice.



Laboratorní práce:
  1. Stanovení korozní rychlosti uhlíkové oceli v prostředí bentonitu v závislosti na teplotě návod