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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 홍연기
- 발행연도
- 2015
- 저작권
- 한국교통대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수1
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본 연구의 목적은 수용액 내에 포함된 아크릴산을 효율적으로 추출하기 위해 아민계 추출제를 적용한 반응추출과 이온성 액체를 적용한 수상이성분계 추출 평형 특성을 확인하는 것이다. 현재까지 아크릴산은 석유화학 공정을 통해 생산되어왔다. 석유화학 공정은 석유 가격의 불안정성, 이산화탄소의 배출에 따른 환경적인 문제 등의 한계를 갖고 있다. 이 같은 화학공정상의 문제점을 해결하기 위해 생물학적인 방법에 의한 아크릴산 생산에 관심이 높아지고 있다. 생물학적인 생산공정은 재생 가능한 탄소원의 활용과 생산공정 동안 이산화탄소를 고정시킬 수 있다. 이러한 장점에도 불구하고 생산된 아크릴산의 낮은 농도와 발효액이 포함하고 있는 과량의 물로 인해 물의 제거와 생성물의 농축을 위해 많은 에너지가 필요하게 된다. 이를 극복하기 위해서는 에너지 저감형 분리 공정 개발이 필요하다. 본 연구에서는 아크릴산과 같은 카르복실산의 추출에 적합하다고 알려진 반응추출과 친환경적 추출법으로 알려진 수상이성분계 추출에 대한 연구를 진행하였다. 우선 아민계 추출제를 이용하여 아크릴산 모사 수용액에 대한 반응추출을 실시하고 평형 데이터를 해석하였다. 반응추출에서는 추출제의 부식성과 점도를 낮추기 위해 희석제를 사용하였다. 반응추출에서 사용한 희석제의 극성이 증가할 때 아크릴산, 산-아민 복합체의 용해도가 함께 증가하였다. 추출제의 농도가 증가할 때 형성되는 산-아민 복합체의 양이 증가하며, 추출률이 증가하는 것을 확인하였다. 적외선 분광법 분석을 통하여 반응추출 시 생겨난 아크릴산-아민 복합체 형성비를 확인하였고 이를 바탕으로 평형 모델을 수립하여 평형 데이터를 예측하였다. 다음으로 친수성계 이온성 액체를 통해 형성한 수상이성분계 추출을 이용하여 아크릴산을 분리하였다. 이미다졸계, 모폴린계 이온성 액체와 인산염을 사용하여 수상이성분계를 형성하였다. 두 이온성 액체 모두 양이온의 사슬길이가 C6일 때 가장 좋은 상분리 능력을 보였으며, 모폴린계 이온성 액체는 이미다졸계와 비슷한 상형성 능력을 나타내었다. 수상이성분계를 통한 아크릴산의 추출률은 모폴린계 이온성 액체가 이미다졸계보다 조금 더 높게 나타났지만, 이미다졸계보다 많은 양의 물을 동반 추출하여 낮은 분배계수를 나타내었다. 많은 양의 물 동반추출은 공정비용의 상승으로 이어지기 때문에, 낮은 추출률을 나타내더라도 농축 효과가 뛰어난 이미다졸계 이온성 액체가 모폴린계보다 더 효과적임을 확인하였다.
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