KR19980043972A - 유화 액막에 의한 유산 추출 방법 - Google Patents

Abstract

유화 액막에 의한 유산 추출시 유기상(기름상)의 조성에 시클로헥사논을 첨가시킴으로써 유산의 전달 속도를 증가시키는 유화 액막에 의한 유산 추출방법이 제공된다.

시클로헥사논을 6중량% 이하로 첨가시 유산의 전달 속도 증가뿐만 아니라 에멀젼 팽윤을 억제시키는 효과도 있다.

Description

유화 액막에 의한 유산 추출 방법

본 발명은 유화 액막에 의한 유산 추출 방법에 관한 것이며, 보다 상세히는 유화 액막에 의한 유산 추출시 유기상(기름상)의 조성에 변화시켜 유산의 전달 속도를 증가시키고 에멀젼 팽윤을 억제시키는 유산 추출방법에 관한 것이다.

일반적으로 모액으로 부터 그 모액에 함유된 분리하고자 하는 물질을 추출하는 방법으로는 증류법, 결정화법, 침전법 등 여러 가지가 있을 수 있으나 수용상인 모액을 계면활성제 및 운반체를 함유한 유기상(기름상) 액막과 접촉시켜 모액내의 분리하고자 하는 물질을 액막내의 운반체와 반응시켜 복합체를 형성시킨 다음 그 복합체의 분리하고자 하는 물질을 반응물을 함유한 수용액과 반응시켜 분리하고자 하는 물질을 염형태로 추출하는 유화 액막 에멀젼을 이용하는 방법이 그 선택성이나 경제성의 면에서 흔히 사용되고 있다.

유화 액막은 계면활성제 및 운반체를 함유한 유기상(기름상)과 반응물을 함유한 수용액을 격렬하게 교반하여 구상(球狀)의 물/기름(W/O) 에멀젼을 형성시킨 다음, 그 형성된 구상의 에멀젼을 분리하고자 하는 물질이 함유되어 있는 모액에 교반하여 분산시켜 물/기름/물(W/O/W)의 다중 구상 에멀젼을 형성함으로써 제조된다.

여기서 다중 에멀젼을 구성하는 성분중 모액과 반응물을 함유한 수용액 사이의 기름상은 액막으로서 2수용상 즉 모액 및 반응물 함유 수용액 사이에 위치하여 이들 2 수용상이 직접 접촉되지 못하게 하여 모액내의 용질을 유기상(기름상)을 통하여 전달되게 한다.

이같은 유화액막에 의한 용질추출 방법을 이용하여 모액내의 유산을 전달하는 과정을 살펴보면 다음과 같다.

즉, 제 1 도는 유화액막에서의 유산전달과정을 개략적으로 도시하였으며, 모액에 함유된 유산(HLa)과 액막내의 운반체(R₂NH)가 에멀젼 표면에서 반응하여 복합체(R₂HNH⁺Na^-)를 형성시키고 이 복합체는 액막을 통해 확산한 후 반응물인 탄산나트륨 수용액과 반응하여 NaLa를 형성시키고, 유산(La)를 탈거시킨 운반체는 다시 에멀젼 표면으로 이동하여 다른 유산과 반응하게 된다.

하기 반응식(1), (2)는 상기 반응 기구를 식으로 나타낸 것이다.

H⁺+ La^-+ R₂NH = R₂HNH⁺Na^-(1)

2R₂HNH⁺Na^-+ Na₂CO₃= 2R₂HN + 2NaLa + H₂CO₃(2)

상기와 같은 유화액막 공정에서 일반적으로 사용하는 유기상(기름상)은 일반적으로 용매로써 등유와 같은 파라핀 계열을 사용하나 파라핀 계열의 용매는 용질의 전달속도가 낮은 문제점이 있는 것이다.

뿐만 아니라 유화액막 공정에서는 탄산나트륨과 같은 반응물로 인해 에멀젼 내부의 수용상과 모액사이의 삼투압 차이가 크기 때문에 그 삼투압 차이로 인해 물이 전달되어 에멀젼 제조시 유기상에 함유되는 계면활성제가 매체로 작용하여 일어나는 것이다.

이같은 에멀젼 팽윤 현상은 액막을 불안정하게 할 뿐만 아니라 추출되는 용질을 희석시킴으로써 용질이 고농도로 농축되지 못하게 하는 것이다. 따라서 유화액막의 효율을 높이기 위하여는 용질의 전달 속도를 높이고 에멀젼 팽윤을 억제시키는 것이 필수적인 것이다.

이에 본 발명의 목적은 유화액막에서의 유산 전달속도가 증진된 유산 추출 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적응 에멀젼의 팽윤을 억제시킬 수 있는 유산 추출 방법을 제공하는데 있다.

도 1 은 유화액막에서의 유산전달 과정을 개략적으로 도시한 도면,

도 2 는 본 발명에 의한 방법에서 시클로헥사논 함유량에 따른 유산전달 초기 속도의 변화를 나타낸 그래프

도 3 은 본 발명에 의한 방법에서 시클로헥사논 함유량에 따른 에멀젼 팽윤 억제 효과를 나타내는 그래프

본 발명에 의한 유화액막에 의한 유산 추출 방법은 파라핀계 용매인 등유, 계면활성제 및 운반체인 디에틸아민으로 유기상(기름상) 액막 형성시 시클로헥사논을 첨가함을 특징으로 한다.

본 발명자는 유화액막에 의한 유산추출시 유화액막의 제조에 사용되는 파라핀 계열의 용매에서는 유산과 운반체의 반응평형상수가 높지 않으나 시클로헥사논(cuclohexanone)에서는 유산과 운반체의 반응 평형 상수가 매우 큰 것을 발견하고 연구를 계속한 결과 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

상기와 같은 상기 시클로헥사논을 첨가하면 유산과 운반체의 반응평형상수가 크게 되어 유산의 전달 속도를 증진시키며 그 결과 유산의 추출속도를 크게 증가시킬 수 있다.

뿐만 아니라 유기상(기름상)에 시클로헥사논을 첨가하면 시클로헥사논의 함유량이 증가함에 따라 에멀젼 팽윤이 감소되나 시클로헥사논의 첨가량이 6중량%를 넘으면 에멀젼 팽윤이 다시 증가하기 시작한다. 시클로헥사논 첨가로 인하여 에멀젼 팽윤이 억제되는 이유는 액막의 계면활성제가 물과 함께 미셀을 형성하는 대신 시클로헥사논과 미셀을 형성하기 때문이다.

이하, 본 발명을 실시예에 따라 상세히 설명한다.

(실시예)

에멀젼 제조

본 발명에 사용된 시약 및 유화액막 제조 과정은 다음과 같다.

등유(일본 Junsei 제품)에 계면활성제인 Paranox 100(미국, Exxon사 제품), 유산 운반체 역할을 하는 Amberlite LA2(미국, Sigma사 제품인 디에틸아민) 및 시클로헥사논을 용해한 다음 탄산 나트륨 수용액과 함께 에멀젼 제조기(독일, Tekmar사 제품 Homogenizer)로 교반 속도 12,000rpm으로 격렬하게 교반하여 에멀젼을 제조하였다. 제조된 에멀젼에서 등유는 후에 액막이 되고 탄산나트륨 수용액은 액막을 통해 전달된 유산(La)과 반응하여 액막에 불용성인 유산의 나트륨염인 NaLa를 형성한다.

본 실시예에서 에멀젼 제조를 위해 사용된 계면활성제의 총농도는 질량비로 5wt%였으며 운반체인 Amberlite LA2의 농도 역시 5wt%였다. 탄산나트륨 수용액의 농도는 0.6M이었다.

상기 방법으로 제조된 에멀젼을 유산이 함유된 pH 2.3의 모액(유산 초기농도는 0.1M이었다)에 가하며 서서히 교반하여 물/등유/물(W/O/W)인 다중 에멀젼을 형성하였으며, 이 단계에서 유산의 전달이 일어났다.

실험은 25℃에서 수행되었으며 교반속도는 250ppm이었고 총 반응 시간은 20분이었다.

유산의 전달속도 측정 및 에멀전 팽윤도

반응중에 유산의 전달 속도를 측정하기 위하여 매 실험마다 실험시작 1분후 시료를 채취하였고, 에멀젼 팽윤량 측정을 위하여는 매 실험마다 5분, 11분, 20분에 시료를 채취하였다.

채취된 시료는 모액과 에멀젼으로 분리하기 위하여 거름종이로 걸러내었으며, 모액은 유산 농도에 대하여 그리고 에멀젼은 팽윤 측정을 위한 물 함유량에 대하여 분석하였다.

모액내의 유산 농도는 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC; Waters, 미국)로 분석하였으며, 에멀젼내의 물함유량은 카알-피셔(Karl-Fisher) 방법으로 분석하였다.

시클로헥사논의 첨가량에 따른 유산전달의 초기속도 변화를 제2도에 나타내었다.

실험 결과는 초기 농도와 1분후의 농도의 비율로 나타내었다.

제 2도에 도시된 바와 같이 초기 전달 농도는 시클로헥사논 함유량이 증가할수록 직선적으로 증가하는데, 이는 시클로헥사논이 유산의 평형 농도를 증가시키기 때문이다.

하기표는 등유에서의 평형 상수와 시클로헥사논에서의 평형 상수를 대비한 것이다.

[표1]

한편, 유산 추출이 완료되는 5분, 11분 및 20분 후에 시클로헥사논 함유량에 따라 에멀젼이 함유하고 있는 물의 양을 측정하였으며 그 결과를 제 3도에 나타내었다.

제 3 도에 의하면 시클로헥사논 함유량이 증가함에 따라 에멀젼 팽윤이 감소하나 시클로헥사논 함량이 6wt%를 넘으면 에멀젼 팽윤이 다시 증가함을 알 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명에 의한 방법에서와 같이 유기상(기름상)에 시클로헥사논을 첨가하면 유산의 추출 속도를 크게 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라, 시클로헥사논의 함유량을 6wt% 이하로 하는 경우에는 에멀젼 팽윤의 감소에도 기여하는 것이다.

Claims (2)

1. 유화액막을 이용하여 유산을 분리·추출하는 방법에 있어서,

   파라핀계 용매인 등유, 계면활성제 및 유산 운반체인 디에틸아민으로 유기상(기름상)의 액막 형성시 시클로헥사논을 첨가함을 특징으로 하는 유산 추출 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 시클로헥사논을 6wt% 이하로 첨가함을 특징으로 하는 유산 추출방법.