초록 ▼

1980년대 이후로 젖산이 -OH기와 -COOH기를 동시에 가지고 있어서 자체적으로 고분자를 형성할 수 있다는 장점으로 인해 젖산의 생산 및 분리, 정제에관한 많은 연구가 이루어지고 있다. 젖산으로 부터 얻어진 고분자는 생분해성으로 최근에많은 문제가 제기되고 있는 합성 고분자류를 대체하여 환경오염을 방지하는데 기여 할 수있다. 젖산에 의해 제조되는 고분자인 Poly(lactic acid)를 제조하기 위해서는 순도가 높은젖산을 필요로 하며 생분해성 고분자의 보급을 위해서는 필수적으로 생분해성 고분자의 모노머로 사용되는

1980년대 이후로 젖산이 -OH기와 -COOH기를 동시에 가지고 있어서 자체적으로 고분자를 형성할 수 있다는 장점으로 인해 젖산의 생산 및 분리, 정제에관한 많은 연구가 이루어지고 있다. 젖산으로 부터 얻어진 고분자는 생분해성으로 최근에많은 문제가 제기되고 있는 합성 고분자류를 대체하여 환경오염을 방지하는데 기여 할 수있다. 젖산에 의해 제조되는 고분자인 Poly(lactic acid)를 제조하기 위해서는 순도가 높은젖산을 필요로 하며 생분해성 고분자의 보급을 위해서는 필수적으로 생분해성 고분자의 모노머로 사용되는 젖산의 저렴한 생산이 기본이 된다. 젖산의 제조에 있어 가장 중요한 단계중의 하나가 분리 정제 공정이다. 젖산 제조시 분리 정제 공정들은 궁극적인 제품의 질을 좌우하며 젖산의 가격결정에 많은 영향을 끼친다.젖산의 분리공정 중에서 분리효율과 경제적인 면에서 효율적인 기 소수성 탄소 가지를갖는 3차 아민을 이용한 반응추출법은 높은 효율과 뛰어난 선택도를 갖는 방법으로 많은 연구가 되고 있다. 본 연구에서는 먼저 반응추출 연구시 기본적인 항목인 적절한 용매의 선정을 비롯하여 반응 메커니즘에 대한 연구(아민과 산의 복합체 형성 및 유기용매로의 물의추출현상)를 통한 새로운 Mass action model의 개발, 실제적인 공정에 적용하기 위한 역추출의 방법 그리고 반응추출시 문제점이 되고 있는 에멀젼 형성에 의한 상분리 효율의 감소등을 해결하기 위한 방법 (충진탑의 사용) 등의 연구를 통한 젖산 분리정제 기술의 기초기술 확립을 목적으로 한다.2차년도에 걸친 연구 기간중, 1차년도에서는 젖산추출에 적합한 아민과 활성용매를 선정하였고 선정된 계를 사용한 평형데이터를 얻었다. 평형데이터를 해석하기 위해 기존의모델을 변형시킨 Modified mass action model을 개발하여 평형데이터 및 동시 추출된 물의양을 정확히 예측할 수 있었다.2차년도에 있어서는 실제 젖산의 생산시 중요한 공정인 역추출공정을 기존에 사용되던Temperature swing regeneration법과 Composition swing regeneration법을 결합한 단중류를 이용하여 역추출을 하였고 70% 정도의 좋은 역추출효과를 얻었다. 또한 상분리의 문제점을 해소하고 연속공정의 기초기술을 확립하기 위하여 충진탑에서 연속추출을 실시하였으며 적절한 추출효율을 얻기 위한 조업조건을 정하였다.이와 같이 본 연구의 연구결과는 반응추출을 이용한 젖산추출공정의 기본 설계 데이터를 제공하였다. 그리고 고순도 젖산제조를 위한 중간단계로서의 공정기술인 반응추출의기초기술을 확립하였고 후에 반응증류 및 투과 증발 등과 결합공정을 통해 생분해성 고분자제조에 기본이 되는 고순도의 젖산의 저렴한 제조를 가능케 하여 향후 고순도 젖산의 제조기술 개발 자료로써 활용이 기대된다.

Abstract ▼

Since 1908s, the studies on the production and the purificationof lactic acid had been receiving much attention due that a lactic acid has characteristicgroups such as OOH and -COOH forming polymer. Poly (lactic acid) obtained fromlactic acid has biodegradable characteristics and is used

Since 1908s, the studies on the production and the purificationof lactic acid had been receiving much attention due that a lactic acid has characteristicgroups such as OOH and -COOH forming polymer. Poly (lactic acid) obtained fromlactic acid has biodegradable characteristics and is used for the prevention ofenvironmental pollution instead of conventional polymer. The highly purified lactic acidwas required to produce poly (lactic acid). The most important process of lactic acidproduction is the separation-purification process and these processes contribute to thequality and the price of lactic acid.In these purification processes, the reactive extraction using long-chain tertiaryamine has been mainly studied due to good extraction efficiency, selectivity andenergy-saving property. In this study, we investigate the selection of solvent and thestudy of reaction mechanism. The stripping method of lactic acid is improved and thesolution of the difficulty of phase separation (the use of a packed column) is developedfor the industrial application. In addition to the general study, we investigate theselection of economic solvent and the preliminary operation of continuous process toobtain the basic data of industrialization.In the first year, we selected the appropriate amine/solvent system and obtainedthe equilibrium and the hydrodynamic data. The modified mass action model wasdeveloped to predict the equilibrium and the hydration curves.In the second year, the combined method of temperature swing regeneration andcomposition swing regeneration was used as the form of simple distillation. Thestripping efficiencies were about 70%. The optimum flow rate was determined toobtain the maximum extraction efficiency and the basic technology of continuous processwas developed in the packed column.In this study, the design data of the reactive extraction process were obtained suchas the appropriate solvent selection, the selection of stripping process and the conditionsof continuous reactive extraction of lactic acid. We expect these results to contributeto the study of hybrid process - the reactive extraction and the reactive distillation orthe pervaporation - for the economic production of highly purified lactic acid.

목차 Contents

• 1. 서 론...8
• 2. 연구 방법 및 이론...10
• 2-1 Lactic acid...10
• 2-2 유기산 추출 방법 비교...11
• 2-3 유기산의 반응추출시 사용되는 Amine Extractants...12
• 2-4 Modified mass action model...13
• 3. 장치 및 실험...17
• 3-1 실험 물질...17
• 3-2 실험장치...18
• 3-3 실험 방법...18
• 3-4 분석방법...19
• 4. 실험결과 및 고찰...22
• 4-1 추출 용매의 선정...22
• 4-2 반응추출에 영향을 주는 인자들에 대한 연구...24
• 4-3 반응추출시 액액평형 데이터의 해석...33
• 4-4 충진탑에서 반응추출...39
• 4-5 단증류를 이용한 젖산의 역추출...43
• 5. 결론...49
• 6. References...50
• 7. Nomenclature...52
• 자체평가서...55