Syntheses in geconcentreerde media met elektrodialyse-gerelateerde technologieën.

In dit doctoraat werd de productie van chemicaliën door middel van verschillende elektrodialyse configuraties onderzocht. Deze thesis focuste op twee types reacties, namelijk metathese reacties en het aanzuren van slecht water oplosbare organische zuren. Er werd onderzocht of elektrodialyse kan concurreren met bestaande productie methoden op het vlak van productzuiverheid en bovendien een milieuvriendelijk alternatief kan bieden.

Bij voorkeur wordt uit het elektrodialyse proces een sterk geconcentreerde zoutstroom verkregen. Spijtig genoeg wordt dit gehinderd door het transport van water door ionuitwisselingsmembranen. De invloed van werkingsparameters op het watertransport werd gekwantificeerd. Om een hoge product zuiverheid te verkrijgen, zouden ionuitwisselingsmembranen enkel permeabel mogen zijn voor tegenionen en niet voor co-ionen. Reële membranen zijn echter in beperkte mate permeabel voor co-ionen. De invloed van verschillende werkingsparameters op deze flux aan co-ionen werd onderzocht.

Voor de beoogde toepassingen is de substitutie van kationen van belang. De invloed van organische co-solventen op de permselectiviteit van kationuitwisselingsmembranen tussen tegenionen werd onderzocht. Voor de substitutie van natrium door protonen werd een hoge permselectiviteit verkregen in de aanwezigheid van zwak basische anionen.

Om de beoogde doelen te bereiken worden in dit werk solventmengsels van water en een primair alcohol gebruikt. Het transport van deze organische co-solventen door ionuitwisselingsmembranen wordt bij voorkeur vermeden. Het gebruik van drie co-solventen werd onderzocht, namelijk methanol, ethanol en 1-propanol. Verschillende commercieel beschikbare ionuitwisselingsmembranen en werkingsparameters werden onderzocht.

De productie van ionische vloeistoffen, in dit geval cholinediwaterstoffosfaat, werd onderzocht in een vier compartiment elektrodialyse metathese configuratie en een drie compartimenten configuratie met bipolaire membranen. Met de vier compartimenten configuratie was het mogelijk om een product zuiverheid te bekomen die beter is dan via een metathese proces met zilverzouten. Verder werd in deze configuratie het transport van onzuiverheden naar de ionische vloeistof gekwantificeerd. Een alternatieve configuratie die gebruik maakt van bipolaire membranen had een lagere elektrische weerstand maar resulteerde in een lagere productzuiverheid door de beperkte permselectiviteit van bipolaire membranen.

De omzetting van organische natriumzouten in slecht wateroplosbare organische zuren is onderzocht met behulp van bipolaire membranen. Door de beperkte duurzaamheid van bipolaire membranen in solvent mengsels werd een nieuwe stack configuratie voorgesteld. In deze configuratie worden bipolaire membranen gescheiden van het solventmengsel door middel van kationuitwisselingsmembranen. De resultaten toonden dat een volledige omzetting mogelijk is met een hoge elektrische efficiëntie. Een optimalisatie van werkingsparameters werd uitgevoerd voor de productie van salicylzuur. De technologische haalbaarheid van dit proces werd ook getest en bevestigd voor de productie van sebacinezuur startende van natriumsebacaat.