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초임계 이산화탄소 - 나노입자 제조

초임계

by suflux 2017. 10. 26. 16:42

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초임계 이산화탄소 - 나노입자 제조 (초임계, 초임계추출, 초임계설비, SupercriticalFluidExtractionSystem, SCF, SCE, 나노입자제조, 생산용초임계, 초임계추출원리, 초임계이산화탄소)

 

초임계 유체에서의 나노입자 제조원리
초임계 이산화탄소가 가지고 있는 비극성 용매 특성을 이용하여 용질을 초임계 유체에 녹인 후 미세 노즐을 통해 급속 팽창시켜 순간적으로 초임계 유체를 Gas상으로 만들어(용매력을 떨어뜨려) 나노입자 상태의 용질을 석출시키거나 또는 반대로 초임계 유체내에 초임계 유체에 대한 용해도가 낮은 물질을 적절한 용매에 녹여 분사시키면 초임계 유체가 Anti-solvent로 작용해 나노입자를 석출하게 됩니다. 즉, 초임계 유체를 Solvent와 Anti-solvent로써 적절히 사용하여 나노입자로 제조하는 것입니다.
이 방법은 기존의 제조 방법에 비해 잔존 용매가 거의 없고 평균입자 크기가 매우 작고 입자 크기 분포가 좁다는 장점이 있습니다. 일반적으로 초임계 이산화탄소는 비휘발성, 무독성, 저렴한 가격 그리고 낮은 임계 온도를 가지고 있어 의약품, 화장품 등의 미세입자 제조 공정에 많은 연구가 이루어지고 있습니다.

초임계 유체에서의 나노입자 제조방법


 1) SAS (Supercritical Fluid Anti-Solvent)
  ① SAS/GAS (Supercritical Fluid Anti-Solvent / Gas Anti-Solvent)
고압 용기에 용질이 녹아 있는 Solution을 일정량을 넣고 초임계 유체(Anti-Solvent)를 투입시켜 (효과적인 혼합을 위해 보통 용기 바닥에서 주입) 역 용매의 증가에 의한 Solution용매의 용해력을 감소시켜 용질을 나노입자 상태로 석출 시키는 방법입니다. SAS와 GAS법이 있는때 초임계 CO₂를 Anti-Solvent로 쓰는 것이 SAS법이고 CO₂Gas를 쓰면 GAS 법이라 합니다.
  ② ASES (Aerosol Solvent Extraction System)
초임계 유체가 고압용기를 연속적으로 흘러가고 용기 상단 Cover에 Spray Nozzle을 달아 용질이 녹아 있는 Solution을 분사시키는 방법입니다. 입자가 충분히 얻어지면 Solution의 분사는 중지하고 초임계 유체만을 통과시켜 세척합니다. SAS/GAS공정보다 순간적으로 더 높을 과포화를 얻을 수 있어 생성된 입자의 크기가 매우 작고 입자 분포도 좁게 나타납니다.
  ③ SEDS (Solution Enhanced Dispersion by Supercritical Fluids)
ASES와 거의 같으며 단지 고유량의 CO₂를 CO-Axial Nozzle을 통해 분사하여 Solution을 더 미세하게 분사되도록 한다는 것입니다. 벤츄리 관과 같이 관 쪽은 고유량의 유체나 기체가 흘러가고 Side에 작은 유로에서 저유량의 유체가 흐르면 베르누이 원리에 의해 저유량 유체가 고유량 유체에 빨려 들어 이상적으로 혼합되어 분사되는 원리입니다.


 2) RESS (Rapid Expansion of Supercritical Solutions)
나노입자로 만들기를 원하는 용질을 초임계 유체에 용해시킨후 미세한 Spray Nozzle을 통해 급속히 팽창시키면 초임계 유체가 Gas상으로 바뀌면서 용질에 대한 용해력이 없어지면서 과포화로 인해 용해되고 있던 용질이 석출됩니다.





Anti Solvent의 온도와 압력을 조절함으로써 입자 사이즈를 쉽게 조절할 수 있습니다.
공정조건에 따라 입자 사이즈는 다양하며 Polystyrene의 경우 입자사이즈를 5000~100nm로 다양하게 조절할 수 있습니다.

Poly(L-lactide)의 입자제조


적용분야





 

 

 

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