초임계유체 Supercritical Fluid의 특성과 응용

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목차
1.초임계유체의 특성
2.응용분야

2-1. 나노입자제조
1)RESS(Rapid Expansion of Supercritical Solution)
2)SAS (Supercritical fluid Anti-Solvent)
2-2. 초임계 추출

1)Decaffeination of coffee
2)Extraction of nicotine from tobacco
3)난휘발성 물질의 분리예
4)Deasphalting of heavy petroleum fractions
5)Coal liquefaction
3.결론
- References.
본문내용

2. 응용분야

2-1. 나노입자제조

위에 언급된 초임계 유체의 여러 장점들을 바탕으로 최근에는 결정화 분야를 비롯한 나노 분야 전반에 걸쳐 초임계 유체 기술이 이용되고 있다. 초임계 나노 입자 제조는 열에 민감한 의약품이나 단백질, 비타민등을 잔존용매 없이 미세화 하는데 매우 효과적이며, 약물입자는 물론, DDS(Drug Delivery System)용 생분해성 고분자(PLA, PLGA 등), 전도성 고분자, 염색용 입자, 폭약입자, 로켓용 고체추진제 나노입자, 칼라토너용 고분자 나노입자, 기능성 화장품 입자, 계면활성제 나노입자, 나노 형광체 입자 등 광범위한 분야에서 연구 개발되고 있다. 초임계유체 공정은 다른 공정에 비하여 입자 내에 독성용매나 계면활성제가 없는 관계로 의약품, 식품, 화장품 등에 널리 사용될 것으로 기대된다. 또한, 초임계상태의 독특한 성질을 이용하여 3차원 콜로이드 결정의 계면제어 기술에 응용이 가능하고 복합 소재나 하이브리드 재료의 제조에도 적용 가능하다. 초임계 결정화기술을 이용한 미세입자 제조방법으로는 RESS(Rapid Expansion of Supercritical Solution), SAS(Supercritical Anti Solvent) 등이 있다.


1) RESS(Rapid Expansion of Supercritical Solution)
RESS는 입자로 제조할 물질을 초임계유체에 용해시킨 후 미세한 노즐을 통하여 급속히 팽창시킨다<그림3>. 이때, 초임계유체가 gas로 되는 과정에서 용질이 빠른 시간에 과포화 되고 용해되어 있는 용질은 석출된다. 아래 그림4에 RESS 공정의 개략도를 나타내었다. 이 공정을 통해 얻어지는 입자는 물질의 구조와 RESS의 공정변수(온도, 압력강하, 표면과 jet의 충돌거리, 노즐직경 등)에 모두 영향을 받는다. 이 공정은 용매로서 초임계유체만을 사용하므로 잔존유기용매가 없는 약물을 제조할 수 있고 비교적 입자경 및 입자경분포가 좁은 입자를 빠르게 얻을 수 있고 결정화와 건조가 동시에 일어나 추가공정이 불필요하다는 장점이 있지만, 상업적 생산에서는 크기분포제어가 어렵고 초임계유체에 대한 용질의 매우 낮은 용해도로 인해 적용분야가 매우 제한적이다.


<그림3>


<그림4>

2) SAS (Supercritical fluid Anti-Solvent)
SAS법은 분쇄하거나 재결정하기 어려운 고체상의 대상물질(폭약, 의약제, 단백질, 고분자)을 적절한 용매에 녹인 후 이를 antisolvent인 초임계유체에 분사함으로서 용매의 용해력을 급격히 저하시켜 용액중의 용질을 석출시키는 원리를 이용한 재결정법 공정이다. 그림5의 SAS공정은 입자로 제조할 용질이 초임계 유체에 대한 용해도가 매우 낮을 경우에 사용된다.


<그림5>

이 공정은 용질을 적절한 용매에 녹인 후 이를 다시 반용매와 혼합함으로써 용매의
참고문헌
 “초임계 유체를 이용한 결정화 기술”, NICE, 제28권 제1호, 2010 , 임종성, 임준혁, 유기풍. 서강대학교 화공생명공학과.
 “초임계 유체를 이용한 분리법”, CHEMICAL INDUSTRY and TECHNOLOGY Vol. 3, 1985, 이윤용, 홍원희. 한국과학기술원 화학공학부.
 “Phase Equilibria for Supercritical Fluid Process Design”, AICbE Journal September 1989 Vol. 35, No. 9, Joan F. Brennecke Charles A. Eckert. Department of Chemical Engineering University of Illinois Urbana, IL 61801.
 Review “Supercritical fluid extraction in environmental analysis”, Journal of Chromatography A, 703 (1995) 549-571,Scren BCwadt, Steven B. Hawthorne. Energy and Environmental Research Center, University of North Dakota, P.O. Box 9018, Grand Forks, ND 58202, USA.
 http://sfpl.snu.ac.kr/
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