Waterzuivering in de ruimte: van urine tot drinkbaar water

Trefwoorden

Terugwinning van water, urine nitrificatie, membraan filtratie en elektrodialys

Beschrijving

Voor langdurige ruimtemissies beoogt de European Space Agency een gecombineerd fysisch chemisch en biologisch proces om urine en grijswater om te zetten in drinkbaar water. Vanwege de hoge eisen aan kwaliteit, maar ook aan energieverbruik, gewicht van de installatie en wateropbrengst wordt er aan de UGent een pilootinstallatie in gebruik genomen in samenwerking met de industrie en ESA vanaf februari 2015. Deze zogenaamde Water Treatment Unit Breadboard is gedimensioneerd op 1 astronaut en bestaat uit een kristallisatie unit, een nitrificatie membraanbioreactor, een elektrodialyse en een nanofiltratie/omgekeerde osmose unit. Het doel voor deze masterthesis is om de installatie aan uitgebreide testen te onderwerpen om zo een optimale balans te vinden tussen energie en terugwinning van water.

Geavanceerde reductie van geneesmiddelen en pesticides in de waterzuivering

Trefwoorden

waterzuivering, geneesmiddelen, energie

Beschrijving

In de drinkwaterzuivering wordt vaak gebruik gemaakt van geavanceerde oxidatieprocessen, gevolgd door actief kool, om organische microverontreinigingen zoals geneesmiddelen, röntgencontrastmiddelen en pesticiden te verwijderen. In se is dat sowieso een verkeerde combinatie, omdat door geavanceerde oxidatie, de verontreinigingen meer polair gemaakt worden, onder andere door het breken van dubbele bindingen. Polaire verbindingen zijn echter veel moeilijker te adsorberen door actief kool, waardoor de combinatie van geavanceerde oxidatie en actieve kool filtratie geen voordeel biedt. Daarom zou het beter zijn om gebruik te maken van reductie van de verontreinigingen, in combinatie met actief kool.

Reductie is een techniek die tot op bepaalde hoogte al bewezen heeft dat ze in staat is om sommige stoffen te degraderen zodat een minder polaire molecule ontstaat. Reductie kan bekomen worden door gebruik te maken van (bi)metallische nanopartikels als katalysator, maar kan ook bekomen worden door reducerende radicalen (analoog zoals bij geavanceerde oxidatie oxiderende radicalen gevormd worden) te vormen. Reducerende radicalen worden gevormd uit bepaalde ionen onder instraling van UV-licht. Dit laatste is tot op heden nauwelijks onderzocht, maar zou een echte doorbraak kunnen zijn bij de drinkwaterbereiding en afvalwaterbehandeling.

Doel van deze thesis is om na te gaan of geavanceerde reductie in de praktijk mogelijk is om een brede waaier aan stoffen te reduceren, in welke mate de reductie van deze stoffen effectief de verwijderbaarheid door actief kool verbetert, en wat de invloed is van (an)organisch materiaal, aanwezig in drink- en afvalwater, op de degradatie.

Energie-neutrale zeewaterontzouting: gat in de markt of fictie?

Trefwoorden

energie, zeewaterontzouting, membranen, waterzuivering

Beschrijving

Zeewaterontzouting met behulp van omgekeerde osmose-membranen kost momenteel nog veel energie. Een mogelijkheid om deze energie-vraag terug te dringen, is het vooraf verdunnen van het zeewater. Als verdunnende stroom kan bijvoorbeeld afvalwater gebruikt worden, dat toch in de zee geloosd wordt. De verdunning moet echter op een gecontroleerde manier gebeuren, om ervoor te zorgen dat het zeewater niet vervuild wordt door de schadelijke componenten in het afvalwater. Eén mogelijkheid van gecontroleerd verdunnen, is het gebruik van het “Blue Energy”-concept, waarbij de twee stromen met elkaar in contact gebracht worden via ionenwisselaars-membranen. Een andere mogelijkheid is via het zogenoemde “pressure-retarded osmosis”. Bij beide processen wordt het zeewater deels ontzout, en wordt het afvalwater geconcentreerd/aangerijkt met zout. Via deze processen kan niet enkel het zeewater voorverdund worden, maar wordt bovendien energie geproduceerd. Het voorverdunde zeewater gaat dan naar de omgekeerde osmose-membranen, die nu minder energie nodig hebben omdat het water verdund is. De resterende benodigde energie kan echter rechtstreeks uit de mengenergie van de eerste stap bekomen worden. Door de mengverhouding zeewater/afvalwater goed te kiezen, is het theoretisch mogelijk tot energie-neutrale zeewaterontzouting te komen. Hoe dit proces nu in de praktijk, maar ook op fundamenteel niveau, in mekaar zit, wordt in deze thesis onderzocht.

Hierbij wordt aandacht geschonken aan het effect van de weerstand van de membranen, de efficiëntie van de voorbehandeling en de economische haalbaarheid. Er worden praktische testen uitgevoerd, gecombineerd met simulaties.

Simpele, goedkope en compacte alleenstaande membraanunits voor productie van drinkwater in ontwikkelingslanden – gebruik van zonnewarmte

Trefwoorden

waterzuivering, water, energie, membranen

Beschrijving

Het winnen van drinkbaar water uit vervuilde bronnen, op een energie-efficiënte manier, is van groot belang in een gesloten waterkringloop, en nog meer van belang in ontwikkelingslanden. Membranen leveren vaak water van goede kwaliteit, maar hebben het nadeel dat ze nog te energie-intensief zijn voor ontwikkelingslanden. In deze thesis wordt een nieuwe (momenteel in patentaanvraag) technologie uitgetest om drinkwater te maken met membranen, enkel gebaseerd op zonnewarmte, zonder enige andere vorm van energie-input. De uitdaging hierbij wordt het verder designen van het systeem, zodanig dat het als stand-alone zuivering mogelijk wordt, ook in ontwikkelingslanden, en nog steeds goedkoop blijft. Idealiter behoort ook het testen van dit concept in een uitdagende omgeving tot dit project.

Simpele behandeling van festivalurine met zonne-energie

Trefwoorden

urine, waterzuivering, energie, nutriënten

Beschrijving

Urine bevat het grootste deel van de nutriënten die uiteindelijk in afvalwater terecht komen. Door urine dus gescheiden op te vangen, is een groot potentieel tot herwinnen van nutriënten mogelijk. In deze thesis wordt een nieuw concept onderzocht om op basis van zonne-energie, urine op festivals te gaan behandelen en componenten zoals water en nutriënten terug te winnen.

Het concept is gebaseerd op membraandestillatie, waarbij water niet onder druk, maar onder invloed van een temperatuursgradiënt doorheen een membraan beweegt (als waterdamp). Zo kan in eerste instantie water en ammoniak teruggewonnen worden. Membraandistillatie heeft een aantal inherente voordelen zoals volledige sterilisatie van de urine door de hoge temperaturen, en in theorie 100% verwijdering van de geneesmiddelen in de urine, naast de mogelijkheid om rest- of zonnewarmte te gebruiken.

Dit concept moet echter nog in het laboratorium verder geverifieerd worden, en er dient meer specifiek nagegaan worden of de 100% verwijdering van geneesmiddelen effectief gehaald wordt, en ook of de vervuiling onder controle kan gehouden worden. Daarnaast worden ook strategieën ontwikkeld om met eventuele onvolkomenheden van het proces om te gaan. Uiteindelijk is het de bedoeling om dit concept op festival-toiletten toe te passen.

Sluiten van de nutriënt-cyclus: optimalisatie en nieuwe methodes voor het terugwinnen van nutriënten uit menselijke urine

Trefwoorden

energie, nutriënten, waterzuivering, urine

Beschrijving

Zelfs na tienduizend jaar van intensieve landbouw, zijn we er nog niet in geslaagd om een goed systeem op te zetten waarbij de nutriëntcyclus in de landbouw gesloten wordt: het leeuwendeel van de nutriënt-waarde van menselijke en dierlijke oorsprong, wordt nog steeds niet gerecycleerd. De reden hiervoor is natuurlijk duidelijk: menselijke en dierlijke urine, die in afvalwaters de hoofdbrok van de nutriënten die benodigd zijn voor plantengroei (stikstof, fosfor en kalium), bevatten naast deze nutriënten ook geneesmiddelen en mogelijks pathogenen. Toch kunnen we niet langer om deze bron van nutriënten om: kalium- en fosfor-mijnen geraken steeds meer uitgeput, en uitbating ervan is niet altijd even milieu-vriendelijk.

Het terugwinnen van kalium en fosfor via een analoog precipitaat als struviet, namelijk MPP (magnesium potassium phosphate) kan een doorbraak betekenen voor terugwinnen van nutriënten uit menselijke urine, aangezien het een goede K- en P-balans biedt in een “schoon” eindproduct. Eerste testen tonen aan dat het grootste deel van de geneesmiddelen en pathogenen niet in de neerslag ingesloten worden, maar meer onderzoek is noodzakelijk. Bovendien is er ook het risico op co-precipitatie van minder zuivere zouten. Deze thesis richt zich op de optimalisatie van het MPP-proces, met als doel om het te gaan toepassen op decentraal ingezamelde urine (vb. festival-urine, of urine in ontwikkelingslanden).

Terugwinnen van zouten in de industrie

Trefwoorden

zouten, waterzuivering, energie, industrie

Beschrijving

De industrie wordt in toenemende mate geconfronteerd met strenger wordende lozingsnormen. Daardoor wordt het voor bedrijven moeilijk om veel water te hergebruiken met bijvoorbeeld omgekeerde osmose, omdat dan de concentraties aan zouten in het concentraat toenemen. Deze thesis gaat op zoek naar mogelijkheden om zouten uit afvalwater terug te winnen met behulp van elektrochemische membraanprocessen, zoals elektrodialyse, of het opnieuw onder de aandacht gebrachte Donnan-dialyse. Een voorbeeld is de regeneratievloeistof van ionenwisselaars: in de industrie wordt vaak gebruik gemaakt van ionenwisselaars om ionen te verwijderen en zo water van heel lage geleidbaarheid (ultrapuur water) te produceren. Het probleem bij dergelijke ionenwisselaars is echter dat ook een zeer zoute afvalwaterstroom (regeneraat) geproduceerd wordt als deze ionenwisselaars geregeneerd worden. Hergebruik van deze regeneraatstroom zou veel geld kunnen besparen, alsook de lozing van chloride naar het milieu kunnen verminderen. Een ander voorbeeld is de modificatie van zetmeel, waarbij zouten gebruikt worden als katalysator. Door de zouten en het gemodificeerde zetmeel goed te scheiden, kan de zoutlozing tot nul beperkt worden. De student zal verantwoordelijk zijn voor onderzoek naar het gebruik van de elektrochemische membranen voor de behandeling van dit soort zoute afvalstromen, en de effecten van organisch materiaal op de werking ervan. Onderzoek zal deels in het lab en deels op locatie (chemische industrie, via piloottesten) plaatsvinden.

Nederlandse beschrijving

Dragergebaseerde anaerobe afvalwaterbehandeling met voorgeschakelde technieken ter optimalisatie van de anaerobe degradatie van organisch afval [R2T onderwerp - met bedrijf AWWS]

Trefwoorden

Anaerobe MBBR, hydrodynamische cavitatie, ozonisatie

Beschrijving

Vandaag de dag zijn kleinschalige waterbehandelingsinstallaties (minder dan 500 kg COD per dag) over het algemeen aerobe systemen. Anaerobe systemen vormen hier echter een interessant alternatief wegens de lagere operationele kosten, ten gevolge van o.a. de lagere slib productie en ermee gepaard gaande lagere verwerkingskosten, en de productie van methaan voor energieproductie. Deze thesis zal focussen op anaerobe vergisting met behulp van dragermateriaal (moving bed biofilm reactor systeem) in combinatie met voorgeschakelde technieken ter verbetering van de anaerobe conversie van het organisch materiaal in het afvalwater. Hierbij zullen ook stromen met hoge concentraties aan gesuspendeerde COD kunnen behandeld worden. De voorbehandelingstechnieken die hier bekeken zullen worden, zijn hydrodynamische cavitatie en ozonisatie, of een combinatie van beide. In hydrodynamische cavitatie worden intense schokgolven geproduceerd door de implosie van opgewekte caviteiten in het water. Deze schokgolven zorgen voor de destructie van het aanwezige celmateriaal en oxidatieve reacties.

Advanced Waste Water Solutions (AWWS) is een Nederlands bedrijf (gesitueerd nabij Hulst, bij de Belgisch-Nederlandse grens) met expertise in decentrale waterbehandelingssystemen. Het doel van dit thesisonderwerp is de ontwikkeling van een anaerobe MBBR en deze te testen op piloot-schaal samen met de voorbehandelingssystemen.

English description

Carrier-based anaerobic water treatment with upstream techniques for increased anaerobic carbon conversion [R2T subject - with company AWWS]

Key words

Anaerobic MBBR, hydrodynamic cavitation, ozonation

Description

Nowadays, small-scale decentralized water treatment units (less than 500 kg COD per day) are generally aerobic systems. Anaerobic systems are an interesting alternative with lower operational costs due to amongst other things lower sludge production and thus lower processing costs, and the production of methane for e.g. energy. The innovative aspect in this proposal is the use of carriers for biomass growth, developing an anaerobic moving-bed bioreactor (MBBR) and the smart combination with upstream pretreatment techniques to improve the anaerobic conversion of the carbon. This will allow the treatment of streams with high particulate COD concentrations. The pretreatment techniques proposed are hydrodynamic cavitation and ozonation, or a combination of both. Hydrodynamic cavitation uses the formation of vapour cavities in the water and their subsequent implosion to create intense shockwaves. These shockwaves result in disruption of cell material and oxidation reactions.

Advanced Waste Water Solutions (AWWS) is a Dutch company (located near Hulst, near the Belgian-Dutch border) with expertise in decentralised water treatment systems. As a product developer, AWWS wants to produce a low-maintenance product, in which a smart control unit simplifies the product handling. The objective of this thesis topic is to develop an anaerobic MBBR and to test it together with the pretreatment units at pilot-scale in order to gain insight in the systems as well as the effect on COD conversion and anaerobic efficiencies.

Enhanced fatty acid recovery in membrane electrolysis [R2T subject - with company Magneto]

Key words

Anode, oxygen evolution reaction, biorefinery

Description

Fatty acids are valuable precursors for the food, feed and chemical industries. They can be renewably produced from (waste) organic matter through biological, anaerobic processes. These processes produce a mixture of components that needs to be further processed to separate and concentrate the relevant components. Membrane electrolysis is a technology that can be used for this, but needs further optimization. The aim of this thesis is to enhance acid recovery through development and application of improved anodes.

Based on a literature review, and together with industrial partner MAGNETO, a number of anode catalysts will be selected that favor the oxygen evolution reaction above other electrochemical reactions. These anodes will be prepared and subsequently characterized in terms of catalysis of, and selectivity for the oxygen evolution reaction, in a typical biorefinery matrix. Based on the outcome of this, an anode catalyst formulation will be defined, which will be prepared by MAGNETO. The membrane electrolysis process with this new anode catalyst will be evaluated for acid recovery, energy consumption, durability, scalability, and capital costs.

The objectives of this thesis are (1) to obtain an anode catalyst with a selectivity for the oxygen evolution reaction of at least 90% in a typical biorefinery matrix, (2) to maintain catalytic activity and selectivity during prolonged operation (> 1 month), and (3) to establish the effect of anode catalyst, mass transport and current density on the overall acid recovery.

Implementation of molecular imprinted polymers in wastewater treatment for resource recovery or medicine removal [R2T subject - collaboration with company Witteveen+Bos]

Key words

pharmaceuticals, molecular imprinted polymers, adsorption

Description

Resource recovery form municipal wastewater and sludge becomes more and more important for water and waste water authorities. Recovery of phosphate, nitrogen, (cellulose) fibers, organics by means of production of biogas, fatty acids and bioplastic are examples of products which can be recovered or produced out of wastewater or its remains. Another important topic for the water authorities is the increase attention and awareness of (residual) medicinal components in wastewater, with the proposed environmental and human health impact. The interest is to see if the technique called molecular imprinted polymers (MIP) can be deployed in municipal waste water treatment to specifically catch and remove a resource component for reuse or selective (residual) medicines for controlled destruction. A Molecularly Imprinted Polymer (MIP) is a polymer that has been processed using the molecular imprinting technique which leaves cavities in polymer matrix with affinity to a chosen "template" molecule. The process usually involves initiating the polymerization of monomers in the presence of a template molecule that is extracted afterwards, thus leaving complementary cavities behind. These polymers have affinity for the original molecule and have been used in applications such as chemical separations, catalysis, or molecular sensors.

The main goal is to investigate the potential of deployment of MIP-techniques for resource recovery or drug removal in a municipal wastewater treatment facility.

This thesis will be carried out in close collaboration with the company Witteveen+Bos

Removal of Fluorine out of the waste water of an E-glass production plant [R2T subject - with company Lanxess NV]

Key words

fluorine, adsorption

Description

Introduction:

The glass Fiber plant at the Kallo site of LANXESS nv produces E-glass, containing 0.1-0.4 % of fluorine. This fluorine is introduced in the glass by using CaF2 (Feldspar) as a raw material in the production step (CaF2 = melting accelerator). The drawing process of the fibers occurs at high speed and high temperature (> 1.200 grC). At this temperature, small amounts of fluorine evaporate out of the glass, and are taken up by the sprayed cooling water. Finally, the fluorine ends up in the waste water of a glass fiber plant (10-20 m3/h at 10-15 mg/l of Fluorine). This flow is mixed with other waste waters on site, and cleaned by a biological treatment, leaving the fluorine species unaffected. Finally the cleaned waste water is discharged, taking a max permit level of fluorine of 2 mg/l into account.

Methodology + objectives:

• Literature search + evaluation of possible technologies

• Fluorine removal Lab tests with synthetically prepared and real waste water samples

• Work out an integrated concept to remove the fluorine out of the glass fiber waste water, with a min yield of 80%, taking into account the following aspects:

• Specific chemical composition of the waste water (Fluorine + polyurethane and polysilane remnants of the glass coating)
• Available technologies
• Economically feasible (investment)
• Solution for possible by- or regeneration products

This thesis is carried out in collaboration with Lanxess NV.

Verwijdering van TOC uit ultrapuur proceswater m.b.v. industriële ionenwisselaars [R2T onderwerp - met bedrijf Induss]

Trefwoorden

Industriële productie van proceswater, ionenwisselaars, UV

Beschrijving

Het gehalte aan “Totale organische koolstof” of TOC in gedemineraliseerd proceswater is een belangrijke parameter, zeker wanneer het ultrapure water gebruikt wordt in hoge druk stoomketels. Organische verbindingen kunnen o.i.v. druk en temperatuur immers dissociëren en organische zuren vormen, met potentiële corrosie aan de boiler en condensaatbehandeling tot gevolg. In tegenstelling tot omgekeerde osmoseprocessen, is over de TOC-verwijdering in industriële ionenwisselaars weinig gekend.

Waterproducent Induss produceert m.b.v. ionenwisselaars ultrapuur proceswater voor een cluster van chemiebedrijven in de Haven van Antwerpen (BASF, TOTAL refinery, Solvic,...). In samenwerking met Induss zal in deze thesis onderzoek verricht worden mechanisme van TOC-retentie door harsen, alsook naar het effect van temperatuur. In de full-scale installatie zal gekarakteriseerd worden welk type TOC er zeer goed weerhouden wordt op de harsen en vooral welke niet. Een mogelijke voorbehandelingsstap voor bijkomende verwijdering is oxidatie van de organische verbindingen m.b.v. UV. Het effect van deze voorbehandeling op de niet-weerhouden TOC zal in deze thesis verder worden onderzocht in een labo-reactor, samen met de toepasbaarheid op RWZI effluent voor hergebruik.

R2T: Het Resource Recovery Technology (R2T) Consortium is een nieuw platform dat noden van de industrie samen brengt met onderzoeksactiviteiten van de groepen Biomath, LabMET and PaInT. Het voorgestelde thesisonderwerp vloeit voort uit R2T, en de beschreven onderzoeks- en ontwikkelingsactiviteiten zullen plaatsvinden met nauwe opvolging van het bedrijf Induss.

Karakterisatie van (bio)fouling op ultrafiltratiemembranen en ontwikkeling van reinigingsstrategieën

Trefwoorden

Membraanfiltratie, biofilm, cleaning-in-place (cip)

Beschrijving

Organische vervuiling, anorganische neerslag en biofouling zijn de belangrijkste oorzaken voor een lagere transmembraanflux tijdens het ultrafiltratie (UF) proces. Voor het onderzoek in deze thesis zullen UF-membranen uit full-scale industriële installaties ter beschikking gesteld worden. Deze holle vezelmembranen worden ingezet voor de voorfiltratie van oppervlaktewater, voorafgaand aan omgekeerde osmose. Na enkel jaren blijken de membranen moeilijker te reinigen en kan de transmembraanflux niet meer hersteld worden tot de originele waarden.

In deze thesis zal de biofilm en anorganische neerslag gekarakteriseerd worden en gekoppeld worden aan de kwaliteit van het te behandelen oppervlaktewater. Op die manier kunnen relevante parameters beter gemonitord worden ter bewaking van de membranen en kan vroeger beslist worden om te reinigen. Bovendien zullen gepaste reinigingsstrategieën onderzocht worden om deze membraanvervuilende parameters te verwijderen. Finaal zal op basis van de kennis van oppervlaktewaterfiltratie, onderzocht worden hoe UF kan ingezet worden voor het hergebruik van industriële en stedelijke WZI effluenten voor de productie van proceswater en drinkwater.

Fenol-eiwitcomplexen als innovatieve en natuurlijk encapsulatietechnologie voor het beschermen van poly-onverzadigde vetzuren tegen microbiële afbraak in de pens

Trefwoorden

biohydrogenering, poly-onverzadigde vetzuren, by-pass, enzymtechnologie, emulsies

Beschrijving

Onverzadigde vetzuren zijn onderhevig aan extensieve biohydrogenering in de pens. Recent onderzoek heeft aangetoond dat het mogelijk is vetzuren te beschermen tegen deze hydrogenering door het omkapselen van geëmulgeerde oliebronnen in een eiwit-fenol complex. Hierbij wordt gebruik gemaakt van polyfenol oxidase, een enzym dat onder meer verantwoordelijk is voor de enzymatische bruinverkleuring bij appel en banaan. Variatie in de fysico-chemische karakteristieken van de emulsies en het type fenol dat gebruikt wordt leidt echter tot verschillen in beschermingsgraad. Het doel van deze thesis is om een beter inzicht te krijgen in de factoren die de graad van bescherming bepalen, zodat deze innovatieve techniek verder kan geoptimaliseerd worden. Hierbij zullen in vitro simulaties van het pensmetabolisme worden opgezet, waarbij de focus vooral ligt op het karakteristeren van de geëncapsuleerde emulsies. Hiervoor wordt onder meer samengewerkt met het labo van prof. Paul Van der Meeren.

Adsorptie van fosfolipiden aan suiker in een vetmatrix

Trefwoorden

adsorptie, fosfolipiden

Beschrijving

Chocolade bestaat in hoofdzaak uit een dispersie van suikerkristallen in een continue vetmatrix. Via toevoeging van fosfolipiden (of PGPR) kan de reologie van chocolade gunstig be-invloed worden. Dit wordt meestal toegeschreven aan adsorptie van fosfolipiden aan het oppervlak van de suikerkristallen. In deze scriptie zal het adsorptiegedrag van fosfolipiden aan suiker in een vetmatrix bestudeerd worden, met daarbij vooral oog voor de invloed van de fosfolipide-concentratie en het fosfolipide-type. Beiden blijken immers bepalend voor het reologisch effect.

Laag-calorische emulsies (dressing, slagroom ,…) met behulp van W/O/W technologie

Beschrijving

In veel emulsies speelt de vetfase een belangrijke rol, bijvoorbeeld in de reologie van dressings en de opklopbaarheid van slagroom. Om de gewenste eigenschappen te bekomen is een voldoende groot vetgehalte van belang, waardoor deze producten veelal een hoge calorische waarde hebben. Een mogelijke strategie om dit probleem te omzeilen is om de oliedruppeltjes gedeeltelijk op te vullen met kleinere waterdruppeltjes. Aldus kan een voldoende hoge concentratie aan druppeltjes bekomen worden bij een lager vetgehalte. Dit project heeft tot doel dubbele emulsies te bereiden gebaseerd op natuurlijke ingredienten (eiwitten, lecithines, …) en het verband na te gaan tussen de samenstelling van de dubbele emulsie en zijn functionele eigenschappen, zoals reologie of opklopbaarheid.

Invloed van het tegenion op de functionaliteit van kationische surfactants in water

Beschrijving

Dialkyl kationische surfactants worden op zeer grote schaal toegepast in wasverzachters. Commercieel zijn vooral verbindingen met chloride als tegenion beschikbaar. Preliminair onderzoek heeft echter aangetoond dat het vervangen van chloride door andere tegenionen een aanzienlijke invloed heeft op het associatiegedrag van deze surfactants in water. Dit opent perspectieven om enerzijds wasverzachters op een efficiëntere manier aan te maken (nu vereist het dispergeren in water een zeer intense menging) en anderzijds ook om wasverzachters met betere eigenschappen te bekomen (zoals verbeterde sorptiekinetiek, geringere gevoeligheid voor externe factoren). De interactie van het tegenion met de surfactant zal gekwantificeerd worden via diffusie-NMR, terwijl zowel X-straalverstrooiingsexperimenten als DSC een gedetailleerd beeld kunnen opleveren over het fasegedrag in water.

Hitte-stabiliteit van emulsies: invloed van competitie tussen eiwitten en fosfolipiden aan het olie-water grensvlak

Trefwoorden

colloidchemie ; emulsies

Beschrijving

Eiwit-gestabiliseerde emulsies kunnen aggregeren bij intense sterilisatie, wat aanleiding geeft tot een ongewenste viscositeitstoename. Uit vroeger onderzoek is gebleken dat fosfolipiden een gunstige invloed hebben op de hittestabiliteit van eiwit-gestabiliseerde emulsies. Het mechanisme van dit gunstig effect is echter nog niet duidelijk. In deze scriptie zal nagegaan worden of het gunstig effect van fosfolipiden kan toegeschreven worden aan competitie voor het grensvlak, wat kan leiden tot gedeeltelijke verdringing van eiwit. Hiervoor zal enerzijds gebruik gemaakt worden van oscillerende grensvlakspanningsmetingen, terwijl de adsorptie ook rechtstreeks zal opgemeten worden via QCM-D (Quartz Crystal Microbalance with Dissipation).

Encapsulatie van water-oplosbare verbindingen in dubbele (W/O/W) emulsies

Beschrijving

Om de kwaliteit van brood te verbeteren, worden verschillende ingredienten (waaronder proteasen en lipasen) toegevoegd. Voor industriële toepassingen is een waterige formulering te verkiezen om gemakkelijk te kunnen doseren. Hierbij zullen de proteasen de lipase inactiveren gedurende bewaring. Het komt er dus op aan deze beide enzymen fysisch te scheiden. Dit kan gerealiseerd worden in een W/O/W emulsie, waarbij water zowel in de continue fase, als binnenin de olie druppeltjes aanwezig is. In dit project zal de invloed van (wijzigingen in) de samenstelling van de dubbele emulsie op de uitwisselingskinetiek tussen de interne en de externe waterfase bestudeerd worden en zullen dus de mogelijkheden van W/O/W emulsies voor encapsulatie-toepassingen nagegaan worden.

Hitte-stabiliteit van eiwit-pectine complexen bekomen via droge hittebehandeling

Beschrijving

Bij droge verhitting van wei-eiwitten en pectine worden covalent complexen gevormd met superieure emulgerende en emulsie-stabiliserende eigenschappen. Aangezien deze complexen veel meer hydrofiel zijn, wordt verwacht dat zij effectief zijn om aggregatie van eiwitten te vermijden, bijvoorbeeld gedurende thermische behandelingen. In deze scriptie zullen de gevormde complexen gekarakteriseerd worden (zowel eiwit- als pectine-gehalte) en zal de invloed van experimentele parameters zoals tijd, temperatuur en relatieve vochtigheid gedurende de droge-hitte bereidingsprocedure op de hitte-stabiliteit van waterige oplossingen van de eiwitconjugaten onderzocht worden.

Verbeterde hitte-stabiliserende eigenschappen van lecithines via enzymatische voorbehandeling

Trefwoorden

colloidchemie ; emulsies

Beschrijving

Geconcentreerde eiwit-gestabiliseerde emulsies, zoals ge-evaporeerde melk, kunnen aggregeren bij intense sterilisatie, wat aanleiding geeft tot een ongewenste viscositeitstoename. Uit vroeger onderzoek is gebleken dat fosfolipiden (de hoofdcomponenten in lecithine) een gunstige invloed hebben op de hittestabiliteit van eiwit-gestabiliseerde emulsies. Aangezien eerder onderzoek aangetoond heeft dat het type fosfolipide een bepalende rol speelt, zal getracht worden het gunstig effect van lecithine-toevoeging verder te verbeteren door enzymatische behandeling. Het gaat hierbij enerzijds om de vorming van anionisch fosfatidinezuur uit fosfatidyl choline via fosfolipase D en anderzijds om de vorming van lysofosfolipiden via fosfolipase A1.

Verwijdering van organische micropolluenten uit water via multipele extracties

Trefwoorden

waterzuivering ; micropolluent ; extractie

Beschrijving

Multipele emulsies bestaan uit oliedruppeltjes in een waterige fase, waarbij deze oliedruppeltjes zelf ook nog ingesloten waterdruppeltjes bevatten. Door hun unieke structuur zijn deze W/O/W multipele emulsies bruikbaar als vloeibare membranen om scheidingsprocessen uit te voeren. Hierbij wordt de uitwisseling van organische verbindingen, zoals micropolluenten, tussen de twee waterige fasen (doorheen de oliefase) in zeer sterke mate bepaald door de ionisatietoestand. Door een verschillende pH in te stellen voor de twee waterige fasen, kan er voor gezorgd worden dat enkel transport van de externe fase naar de interne fase optreedt. Dit zal het geval zijn als de pH van de externe fase voor de niet-gedissocieerde vorm zorgt en de pH van de interen fase voor de gedissocieerde vorm. Hierdoor kunnen de aanwezige micropolluenten vanuit de externe waterige fase verwijderd worden door extractie in de interne waterige fase. In deze scriptie zal de kinetiek van dit proces bestudeerd worden en zal de invloed van de moleculaire structuur van de organsiche verbinding op de bereikbare efficientie nagegaan worden.

Invloed van chemische structuur van surfactant op stabiliteit van farmaceutische nanosuspensies

Trefwoorden

surfactant, nanosuspensie

Beschrijving

In nanosuspensies komt de actieve stof voor als kleine (minder dan 1 µm) onoplosbare deeltjes in een waterig medium. Dit is bijvoorbeeld nuttig om geneesmiddelen te ontwikkelen met een vertraagde vrijstelling, zodat geen dagelijkse toediening meer vereist is. Hierbij is een surfactant essentieel om de water-onoplosbare actieve stof in water te kunnen dispergeren en stabiliseren. Commerciële surfactants, zoals polysorbaten (Tween), zijn mengsels van een verschillende componenten, die zowel verschillen in vetzuurtype, aantal vetzuren per surfactantmolecule en ethoxylatiegraad. In deze scriptie zal de invloed van de moleculaire structuur van de surfactant op zijn adsorptiegedrag nagegaan worden en zal tevens bestudeerd worden in welke mate deze structuur ook een invloed heeft op eigenschappen van de bekomen nanosuspensie, zoals dissolutiekinetiek bij toepassing of evolutie in deeltjesgrootte gedurende bewaring.