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Clean Technology, Vol.20, No.4, 349-353, December, 2014
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이미다졸계 이온성액체와 염을 포함한 수상이성분계를 이용한 숙신산의 추출 평형
Extraction Equilibria of Succinic Acid by Using Aqueous Two Phases System Containing Imidazolium Ionic Liquids and Salts
이용화, 강정원1, 홍연기†, 김기섭†
  • 한국교통대학교 화공생물공학과, 380-702 충북 충주시 대소원면 대학로 50
  • 1고려대학교 화공생물공학과, 136-701 서울특별시 성북부 안암로 145
Yong Hwa Lee, Jeong Won Kang1, Yeon Ki Hong†, and Ki-Sub Kim†
  • Department of Chemical and Biological Engineering, Korea National University of Transportation, 50 Daehak-ro, Daesowon-myeon, Chungju-si, Chungbuk 380-702, Korea
  • 1Department of Chemical and Biological Engineering, Korea University, 145 Anam-ro, Sungbuk-gu, Seoul 136-713, Korea
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초록
숙신산은 의약품, 식품 첨가물, 청정용매와 같은 종래의 응용 이외에도 생분해성 고분자의 중요한 전구물질로 주목 받고 있다. 그러나 최근 화석 연료의 높은 가격과 화석 원료 유래 제품의 전주기에 걸친 온실가스 배출로 인해 재생 가능한 바이오매스에 의한 숙신산의 생물학적 생산에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구에서는 숙신산의 선택적인 추출과 농축을 동시에 수행할 수 있는 공정으로서 이미다졸계 이온성 액체/K2HPO4에 의한 수상이성분계를 적용하였다. 실험 결과 숙신산에 존재하는 K2HPO4 수용액에 적정량의 이미다졸계 이온성 액체가 첨가됨에 따라 안정한 수상이성분계가 형성됨을 확인할 수 있었으며 수상이성분계 형성 능력은 [HMIm][Br]≒[OMIm][Br]>[BMIm][Br]>[EMImBr]의 순서로 나타났다. 숙신산의 최대추출 효율은 약 90%였으며 이온성 액체에서 양이온 사슬길이가 증가할수록 상부상으로 동반 추출되는 물의 양이 줄어들어 숙신산의 선택적 농축효과가 크게 나타났다. 따라서 본 연구에서 사용된 이미다졸계 이온성 액체와 K2HPO4으로 구성된 수상이성분계는 숙신산의 선택적 추출과 농축에 효과적임을 알 수 있었다.
Succinic acid is an important precursor in industries producing biopolymers, pharmaceutical and food additives and green solvents. However, due to the high price of petroleum and the global CO2 emission, the biological production of succinic acid from renewable biomass is a novel process due to the fixation of CO2 into succinate during fermentation. In this study, aqueous two phase systems based on imidazolium ionic liquids/K2HPO4 were used as an effective separation and concentration process for succinic acid. Experimental results show that aqueous two phase systems can be formed by adding appropriate amount of imidazolium ionic liquids to aqueous K2HPO4 solutions in the presence of succinic acid. It can be found that the ability of imidazolium ionic liquids for phase separation followed the order [HMIm][Br]≒[OMIm][Br]>[BMIm][Br]>[EMIm][Br]. The maximum value of extraction efficiency for succinic acid was about 90% and the amount of coextracted water into top phase is proportional to the chain length of cation in imidazolium ionic liquids. It was concluded that the aqueous two phase systems composed of imidazolium ionic liquids/K2HPO4 was effective for the selective extraction and concentration of succinic acid.
Keywords:Ionic liquid;Imidazolium;Aqueous two phase system;Binodal curve;Succinic acid