일반기술

연속 왕복식 크기 배제 크로마토그래피를 이용한 고분자물질과 저분자물질을 동시에 분리하는 방법

연속 왕복식 크기 배제 크로마토그래피 장치를 이용하여 고분자물질과 저분자물질을 동시에 분리하는 방법이다. 즉 모액탱크, 모액탱크에 분리하는 혼합 용액을 칼럼 내로 유입시키기 위한 구동력을 제공하는 순방향 펌프, 모액탱크로부터 유입되는 혼합용액을 분리하는 크기 배제 크로마토그래피 칼럼, 이 칼럼의 온도를 일정하게 유지시키는 항온 수조, 칼럼으로부터 유출되는 유액이 흐르는 방향을 조절하는 밸브, 이 밸브 조절에 의해 유입되는 이동상 용매를 회수하기 위한 용매탱크, 이 밸브 조절에 의해 유입되는 고분자 물질을 회수하는 고분자물질용 탱크, 유액이 역방향으로 유출되는 유액이 흐르는 방향을 조절하는 밸브, 이 밸브 조절에 의해 유입되는 저분자물질을 회수하는 저분자물질용 탱크 및 밸브와 순방향펌프·역방향펌프의 작동을 조절하도록 프로그램된 타이머 등으로 구성된 장치를 이용하여 고분자물질과 저분자물질을 동시에 분리하는 방법에 대한 것이다. 화학공정에서 고분자물질의 분리 시에 기존 막 분리법의 문제를 개선하기 위한 크기 배제 크로마토그래피 또는 겔여과 크로마토그래피는 분자크기에 따라 물질을 분리하므로 효과적이며, 분자의 성질 차이를 이용하여 적절한 칼럼 충전물질로 분리하므로 충전물질과 분리하려는 물질이 반응하여 물질의 구조나 물성이 변할 수도 있다. 또 모액이 펄스 형식으로 공급되어 분리되므로, 소량의 모액을 사용할 수밖에 없어 시료의 분석에만 사용될 수 있고 대량의 시료 분리에는 적합하지 않다. 한편, 본 개발자가 앞서 개발하여 출원한 칼럼의 이동상을 양쪽 방향으로 운용하는‘왕복 크기 배제 크로마토그래피’는 모액을 펄스가 아닌 연속적으로 공급하므로 분리물질들이 전단을 형성하며 칼럼을 따라 이동한다. 이 방법은 시료를 연속적으로 공급하고 연속식 운전에 의해 다량의 시료로부터 물질을 분리할 수 있으나 저분자물질은 분리할 수 없는 단점이 있다. 이에 종래의 왕복 크기 배제 크로마토그래피에서 고분자물질만을 분리할 수 있었던 문제점을 해결하기 위해 역방향 운전과정에서 혼합용액을 모액탱크로 보낸 후 밸브로 유액이 흐르는 방향을 바꾸어 저분자물질은 따로 저분자물질에 저장함으로써 고분자물질과 저분자물질을 동시에 분리할 수 있는 방법을 개발하였다. 밸브를 이용하여 순수한 저분자물질만을 포함한 부분을 저분자물질용 탱크에 회수하며 이것이 종래의 기술과 구별되는 특징이다. 연속 왕복식 크기배제 크로마토그래피의 한 주기는 순방향의 반주기와 역방향의 반주기로 이루어지며, 한 주기를 여러번 반복하여 결과적으로 순수하게 분리할 수 있다.또 고분자물질용 탱크에 저분자물질이 거의 포함되지 않고, 마찬가지로 저분자물질용 탱크에 고분자물질이 거의 포함되지 않으므로 순수하게 분리할 수 있다. 연속 왕복식 크기 배제 크로마토그래피 장치를 이용하여 혼합물질로부터 고분자물질과 저분자물질을 동시에 분리할 수 있고, 모액을 연속적으로 공급하므로 대량의 시료를 분리할 수 있어 산업적 규모의 분리공정에 유용하게 사용될 수 있다. 또 화학공학 및 생물공학에서 합성된 물질을 연속적으로 회수하거나 제거하는데 본 기술의 장치와 방법을 응용할 수 있어 합성반응의 효율을 높일 수 있는 장점이 있다. 고분자물질의 합성 시 분자크기에 따라 물질을 분리하는 것이 중요한데, 분자량에 따라 역삼투, 나노여과, 한외여과, 미세여과 등의 막분리법을 이용한다. 분자량이 작은 것은 쉽게 분리되나, 고분자량의 물질은 저분자량 물질과 섞여 순수하게 분리되지 않아 모액에 용매를 공급하는 반복여과과정이 필요하므로 비효율적이다.본 기술은 기존 분리기술의 단점을 해결하여 개량시킨 기술로서 화학공정 또는 생물학적 공정에서 저분자물질의 순수 분리로 관련 원료를 생산하는 기업에서 적용하는 것이 바람직하며, 어려움이 없을 것으로 판단된다.