KR20020088230A - 이온 교환막에 의한 이온치환 반응을 이용한유기물염으로부터 유기물의 생산 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 염 (salt)의 형태로 존재하는 유기산이나 아미노산 혹은 단백질과 같은 유기물로부터 이온 교환막을 이용한 이온 치환반응을 통해 순수한 형태의 유기물을 생산하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양이온 교환막 또는 음이온 교환막으로만 구성된 전기투석 스택에서 산 또는 염기용액을 이용해 H⁺또는 OH^-이온으로 유기물염에 존재하는 무기양이온 또는 무기음이온을 치환함으로써 순수한 형태의 유기물을 생산하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 이온 교환막을 이용한 유기물 생산방법은 이온 교환막의 배열과 용액의 흐름을 조절함으로써 종래의 방법보다 제조공정의 운전이 간편하고 환경친화적이며, 제조비용을 절감하면서 고효율로 순수한 형태의 유기물을 생산할 수 있다.

Description

이온 교환막에 의한 이온치환 반응을 이용한 유기물염으로부터 유기물의 생산 방법{PRODUCTION METHODS OF ORGANICS FROM ORGANIC SALTS BY ION SUBSTITUTION REACTION USING ION-EXCHANGE MEMBRANES}

본 발명은 염 (salt)의 형태로 존재하는 유기산이나 아미노산 혹은 단백질과 같은 유기물로부터 이온 교환막을 이용한 이온 치환반응을 통해 순수한 형태의 유기물을 생산하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양이온 교환막 또는 음이온 교환막으로만 구성된 전기투석 스택에서 산 또는 염기용액을 이용해 H⁺또는 OH^-이온으로 유기물염에 존재하는 무기양이온 또는 무기음이온을 치환함으로써 순수한 형태의 유기물을 생산하는 방법에 관한 것이다.

화학반응 또는 발효를 통해 얻게되는 유기산, 아미노산, 단백질 등은 화학공정의 중요한 원료로 사용될 뿐만 아니라 식품, 의약산업에서도 매우 중요한 위치를 차지하고 있는 유기물이다. 그러나, 반응액이나 발효액에는 순수한 유기물질 이외에도 다량의 무기 이온들이 존재하고 이들 무기물질들이 유기물 회수과정에서 같이 회수되기 때문에 순수한 유기물질을 얻기 위해서는 무기이온을 정제하기 위한 후속공정이 요구되고 있다. 현재 사용되고 있는 정제방법으로는 결정화법, 추출법, 전기투석법 등이 있다.

결정화법은 용액 내에 존재하는 무기이온과 불용성 염을 형성할 수 있는 화학물질을 첨가한 후 침전된 염을 여과기 (filter)를 통해 분리하여 순수한 형태의 유기산이나 아미노산을 회수하는 방법이다. 하지만 상기 방법은 회수과정에서 다량의 염폐기물이 발생할 뿐만 아니라 최종 생성물을 얻기 위한 공정이 복잡해져 생산성이 떨어지는 단점이 있으며, 제거하고자 하는 무기이온이 불용성염을 만들 수 있는 경우에 제한되어 사용된다. 또 다른 방법으로 용매 (solvent)를 사용한 추출법 (extraction)을 이용하는 방법도 있지만 이 방법 역시 추출하고자 하는 유기물에 대한 용매의 분배계수 (distribution coefficient)가 높아야 분리효율을 높일수 있다. 더우기, 추출에 사용되는 용매는 환경오염 문제를 유발시킬 수 있다는 문제점을 안고 있다.

전기투석 방법을 통해 유기산을 회수하는 종래의 생산공정은 양이온 교환막과 음이온 교환막을 이용한 기존의 전기투석 장치를 이용해 무기염을 탈염하는 것이다. 그러나 유기산이나 아미노산들은 용액의 pH에 따라서 전하를 띠고 있고, 또한 많은 유기산들은 약산이기 때문에 평형상태에서 일정량이 이온화된 형태로 존재하게 된다. 이러한 유기물들의 물리적인 특성 때문에 기존의 전기투석 장치로 탈염할 경우 생성물인 유기물들이 무기염과 함께 제거되어 생성물이 손실되는 문제점이 발생하게 된다. 이러한 단점을 극복할 수 있는 방법으로 대한민국 특허공개 제 0191357 호에 개시된 바와 같이 물 분해 전기투석 (Water-Splitting Electrodialysis, WSED) 장치를 이용할 수 있다. 좀 더 상세히 설명하면, 도 1에 나타낸 바와 같이 정제된 유기산 염의 일종인 젖산나트륨 용액 (10)은 젖산 (11)을 생산하기 위하여 WSED 공정으로 투입된다. WSED 공정에서는 양극성 막 (13)에 의해 물 (H₂O)이 H⁺와 OH^-이온으로 분해되며 이때 생성된 OH^-이온은 양이온 교환막 (14)을 통과한 Na⁺이온과 결합하여 NaOH 용액 (12)을 형성하게 된다. 또한, 이로부터 생성된 H⁺이온은 젖산 이온과 결합하여 최종산물인 젖산 (11)을 형성하게 된다.

그러나, 양극성 막을 이용한 유기산 회수 공정의 경우 양극성 막의 비용이보통 전기투석에서 사용되는 양이온 또는 음이온 교환막 보다 4배 가량 높아 공정의 경제적인 측면에서 커다란 단점으로 작용하고 있다.

이에 본 발명자들은 종래의 유기산이나 아미노산 생산공정의 단점을 개선하기 위하여 예의 연구 노력한 결과, 전기투석 공정에 사용되는 이온 교환막의 배열과 용액의 흐름을 조정하여 이온 교환막과 산/염기 용액을 이용해 정제된 유기물염 (유기산염 또는 아미노산염)으로부터 이온치환 반응을 통해 유기물 (유기산 또는 아미노산)을 생산하는 방법을 개발하고 상기 방법이 기존의 방법보다 운전이 간편하고 제조비용을 점감할 수 있으며, 고효율로 유기물을 제조할 수 있음을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 목적은 종래의 유기물 제조 공정에서 발생할 수 있었던 환경오염 물질의 사용을 억제하여 환경오염을 감소시킬 뿐만 아니라 운전이 간편하고 제조비용을 절감할 수 있으며 고효율로 유기물을 순수하게 회수할 수 있는 새로운 유기물 생산방법을 제공하는 것이다.

도 1은 물 분해 전기투석 (Water-Splitting Electrodialysis, WSED) 장치를 이용한 종래의 유기물 생산방법을 나타낸 것이고,

도 2는 본 발명에 따라 양이온 교환막과 산용액을 이용하여 유기물염에 존재하는 무기양이온을 치환하여 순수한 유기물을 생산하는 방법을 나타낸 것이고,

도 3은 본 발명에 따라 음이온 교환막과 염기용액을 이용하여 유기물염에 존재하는 무기음이온을 치환하여 순수한 유기물을 생산하는 방법을 나타낸 것이고,

도 4는 0.1 M 젖산나트륨 용액에 대한 양이온 교환막에서의 전류와 전압의 관계 곡선을 나타낸 것이고,

도 5는 도 2에 나타낸 본 발명의 전기투석 장치와 양이온 교환막과 음이온 교환막을 사용하는 기존의 전기투석 장치를 이용하여 젖산나트륨으로부터 젖산을 생산할 때, 시간에 따른 유입수 중의 젖산 농도와 나트륨 이온의 제거율을 나타낸 것이고,

도 6은 도 2에 나타낸 본 발명의 전기투석 장치를 이용하여 젖산나트륨으로부터 젖산을 생산할 때 사용되는 양이온 교환막의 종류에 따른 나트륨 이온의 제거율과 전류효율을 나타낸 것이다.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

10 : 젖산나트륨11 : 젖산

12 : 수산화나트륨13 : 양극성 막 (Bipolar membrane)

14 : 양이온 교환막 20 : 산용액 (Acid solution)

21 : 무기양이온 형태의 유기물염22 : 유기생성물

23 : 산용액 + 염24 : H⁺이온교환 양이온 교환막

25 : 무기양이온 교환 양이온 교환막30 : 염기용액

31 : 무기음이온 형태의 유기물염32 : 유기생성물

33 : 염기용액 + 염34 : OH^-이온교환 음이온 교환막

35 : 무기음이온 교환 음이온 교환막

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 이온 교환막과 산/염기 용액을 이용해 정제된 유기물염 (유기산염 또는 아미노산염)으로부터 이온 치환반응을 통해 유기물 (유기산 또는 아미노산)을 생산하는 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 방법을 이용하여 이온 치환반응을 통해 유기물염으로부터 유기물을 생산하는 장치를 제공한다.

본 발명의 유기물 생산방법은 양이온 교환막과 산용액, 또는 음이온 교환막과 염기용액으로 구성된 전기투석 시스템을 이용하여 H⁺이온 또는 OH^-이온을 각각 유기물염에 존재하는 무기양이온 또는 무기음이온과 치환시킴으로써 순수한 유기물을 생산하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 생산방법은 양이온 교환막으로만 이루어진 전기투석 스택에 유기물염과 산용액을 흘려주어 H⁺이온이 유기물염에 존재하는 무기양이온을 치환함으로써 순수한 유기물을 회수하거나, 음이온 교환막으로만 이루어진 스택에 유기물염과 염기용액을 흘려주어 OH^-이온이 유기물염에 존재하는 무기음이온과 치환하게 함으로써 순수한 유기물을 회수하는 것을 특징으로 한다.

전기투석을 이용하여 정제된 유기물염으로부터 유기물을 회수하는 방법에 있어서, 상기 생산방법을 이용하여 이온 치환반응을 통해 유기물염으로부터 유기물을 생산하는 장치는 다음과 같이 구체화될 수 있다.

우선 유기물염이 무기양이온을 함유하고 있는 경우에는, 전기투석 스택은 양이온 교환막으로만 구성되어 있고 스택 내에 산용액실 (acid compartment)과 유기물염실 (organic salt compartment)의 2실 (two compartment) 구조를 갖는 전기투석 장치를 이용하여 산용액 내에 존재하는 H⁺이온으로 무기양이온을 치환하여 유기물염으로부터 순수한 형태의 유기물을 제조할 수 있다.

또한 유기물염이 무기음이온을 함유하고 있는 경우에는, 전기투석 스택은 음이온 교환막으로만 구성되고, 스택 내에 염기용액실 (base compartment)과 유기물염실 (organic salt compartment)의 2실 구조를 갖는 전기투석 장치를 이용하여 염기용액 내에 존재하는 OH^-이온으로 무기음이온을 치환하여 유기물염으로부터 순수한 형태의 유기물을 제조할 수 있다.

이때, 유기물은 분자 내에 카르복실기와 암모늄기를 가지고 있는 유기산, 아미노산, 단백질 등의 모든 유기물이 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 유기물 생산방법은, 한계전류밀도 이상에서 전기투석을 운전할 경우 이온 교환막에서 물 분해 (water-splitting) 현상이 일어나 분리효율이 감소되고 전기저항의 증가로 운전비용이 상승하여 모든 공정이 LCD 값의 50 내지 80 % 범위의 전류밀도에서 운전하는 것을 기준으로 하던 기존 공정의 문제점을 극복하고 한계전류밀도 범위 이내에서 뿐 아니라 그 이상에서도 정전류 (constant current) 또는 정전압 (constant voltage) 조건으로 운전할 수 있는 것을 특징으로 한다.

초산, 젖산, 숙신산 등과 같은 유기산들은 분자 내에 카르복실기 (R-COOH)를 하나 이상 가지고 있고, 아미노산이나 단백질 분자들은 카르복시기와 암모늄기(R-NH₃)를 지니고 있다. 이들 작용기들은 유기물의 종류에 따라 이온화되는 경향이 약간 다르지만 대부분의 카르복시기는 pH 2 내지 5 범위에서, 그리고 암모늄기는 pH 9 내지 11 범위에서 이온화되는 경향을 보인다. 따라서 이들 유기물 분자들은 용액의 pH에 따라서 양전하, 중성, 또는 음전하를 띠게 된다. 본 발명에서는 유기산이나 아미노산의 이러한 물리적 성질을 이용하여 이온 교환막을 통해 H⁺이온과 OH^-이온을 인위적으로 공급함으로써 효과적으로 유기산이나 아미노산염에 존재하는 무기이온들을 치환하여 순수한 유기물을 얻을 수 있다.

본 발명의 유기물 생산방법은 종래의 유기물 제조 공정에서 발생할 수 있었던 환경오염 물질의 사용을 억제함으로써 환경오염을 감소시킬 뿐만 아니라 운전이 간편하고 제조비용을 절감할 수 있으며, 양이온 교환막과 산용액, 또는 음이온 교환막과 염기용액으로 구성된 전기투석을 이용하여 유기물염으로부터 고순도의 유기물을 제조하기 때문에 기존의 전기투석 공정에서 발생했던 생성물 손실에 따른 회수율 감소, 고가의 양극성 막 사용에 따른 경제성 등의 문제점들을 극복할 수 있다.

이하, 첨부도면에 의하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 2는 양이온 교환막 (24, 25)과 산용액 (20)의 흐름으로 구성된 전기투석장치를 이용하여 무기양이온을 지니고 있는 유기물염 (21)으로부터 유기생성물 (22)을 제조하는 공정을 나타낸 것이다. 도 2에 따르면, 산용액 (20)에 존재하는 H⁺이온은 양이온 교환막 (24)을 통과하게 되고, 이동된 H⁺이온은 유입수에 존재하는 음이온 형태의 유기산이나 아미노산과 반응하여 유기산/아미노산을 중성으로 전환시키게 된다. 이때 유기물염 (21)에 존재하는 무기양이온은 전기적 중성을 맞추기 위해서 양이온 교환막 (25)을 통과하여 산용액실로 이동하게 되고 이 과정을 거치면서 유입수 중에 존재하는 무기양이온들을 쉽게 치환할 수 있다. 전기투석이 진행되면서 산용액에는 점차적으로 유입수에서 이동한 무기염이 농축되어 양이온 교환막 (24)을 통해 H⁺이온과 무기양이온이 동시에 이동하여 공정의 효율을 감소시킬 수 있다. 그러나, 전기이동도 (mobility)에서 H⁺이온은 일반적인 무기양이온에 비해서 7배 정도의 높은 값을 지니고 있기 때문에 무기양이온이 어느 정도 산용액 (20)으로 이동되더라도 공정의 효율은 크게 감소하지 않는다.

도 3은 음이온 교환막 (34, 35)과 염기용액 (30)으로 구성된 전기투석 장치를 이용하여 무기음이온을 지니고 있는 유기물염 (31)으로부터 유기생성물 (32)을 제조하는 공정을 나타낸 것이다. 도 3에 따르면, 염기용액 (30) 내에 존재하는 OH^-이온은 음이온 교환막 (34)을 통해 양극쪽으로 이동하게 되고 이동한 OH^-이온은 유기물염에 존재하는 양이온 형태의 유기물과 반응한다. 이때, 유기물염에 존재하는 무기음이온은 용액의 전기적 중성을 맞추기 위해서 음이온 교환막 (35)을 통과하여 염기용액실로 이동하게 되고 이 과정을 거치면서 유입수 중에 존재하던 무기음이온들을 쉽게 제거할 수 있다. 전기투석이 진행되면서 염기용액 (30) 내에 점차적으로 유기물염 (31)에서 이동한 무기음이온이 농축됨으로써 음이온 교환막 (34)을 통해 OH^-이온과 무기음이온이 동시에 이동하게 되어 공정의 효율을 감소시킬 수 있다. 그러나, H⁺이온과 마찬가지로 OH^-이온의 전기이동도 역시 일반적인 무기음이온들과 비교했을 때 4배 가량 높은 값을 가지고 있기 때문에 염기용액에 어느 정도의 무기염이 존재하더라도 공정의 효율은 크게 감소하지 않는다. 하지만, H⁺또는 OH^-이온이 다른 무기이온들에 비해 전기이동도가 매우 큰 값을 가지고 있더라도 산용액에 무기이온들의 농도가 증가하면서 공정의 효율은 점차 감소하게 되는데, 이러한 문제점은 도 2의 (24)에 사용되는 양이온 교환막을 수소이온 선택성 막과 같이 특수한 성질을 지닌 이온 교환막을 사용함으로써 극복할 수 있다.

전기투석 공정의 운전에서 가장 큰 문제점 중의 하나는 이온 교환막 표면에서 농도분극 (Concentration polarization) 현상이 발생한다는 점이다. 농도분극 현상으로 인해 공정의 운전에 있어서 한계전류밀도 (limiting current density, LCD) 값이 나타나게 되는데, LCD 이상에서 전기투석을 운전할 경우 이온 교환막에서 물 분해 (water-splitting) 현상이 일어나 분리효율을 감소시키고 전기저항의 증가로 운전비용을 상승시키는 단점이 있는 것으로 알려져 있다. 따라서, 종래의 전기투석 개념으로는 모든 공정이 LCD 값의 50 내지 80 % 범위의 전류밀도에서 운전하는 것을 기준으로 하고 있다. 그러나, 낮은 전류로 전기투석 공정을 운전할 경우 운전시간이 길어지게 되고 그 결과 막 면적의 증가를 초래하여 초기 투자비를 상승시키는 요인이 될 뿐만 아니라 전기투석의 운전 면에서도 많은 어려움이 따르게 된다.

도 4는 양이온 교환막에서 Na⁺이온이 양이온 교환막을 이동할 때 전류와 전압과의 관계를 나타낸 것이다. 도 4에서 알 수 있듯이, 전류는 전압에 정비례하여증가하다가 일정 전압에서 증가폭이 감소한 후 다시 증가하는 경향을 보이고 있다. 또한, LCD 이상의 전류밀도에서 물 분해 현상은 거의 일어나지 않고 전류는 대부분 양이온 (Na+)의 이동에 의한 것임을 확인할 수 있는데, 이러한 실험결과를 통해서 본 발명의 생산방법은 전기투석 공정이 LCD 범위 이내에서 운전되어야 한다는 기존의 한계를 탈피해 전기투석을 운전할 수 있는 특징을 갖는다. LCD 이상의 전류밀도에서 전기투석을 운전한다는 것은 도 2나 도 3과 같은 전기투석 공정을 운전하는데 필요한 이온 교환막의 막 면적을 획기적으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라 매우 간편한 방법으로 전기투석을 운전할 수 있다는 장점을 가지게 된다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

도 2와 같이 양이온 교환막과 산용액을 이용하는 본 발명의 전기투석 장치 (ISED)와 양이온 교환막과 음이온 교환막으로 구성된 기존의 전기투석 장치 (CED)를 이용하여 젖산나트륨으로부터 젖산을 제조하는 실험을 실시하였다. 이때, 양이온 교환막은 CMX (일본 Tokuyama Co.) 막을 사용하였고, 음이온 교환막은 AMX (일본 Tokuyama Co.) 막을 사용하였으며, 유효 막 면적이 25 ㎠인 전기투석 장치를 이용하였다. 유입수는 0.1 M 젖산나트륨 250 ㎖, 산용액은 0.5 N H₂SO₄1.0 ℓ를 사용하였다. 상기 CMX 막은 이온교환 작용기로 설폰기 (sulfonic group)을 가지고있으며 전기저항은 2.5-3.5 Ω·㎠, 이온교환용량은 1.5-1.8 meq/g, 함수율은 0.25-0.30, 이온선택성은 0.98 이상으로 일반적인 탈염에 사용되는 양이온 교환막이고, AMX 막은 이온교환 작용기로 4차 암모늄기 (quaternary ammonium group)를 가지고 있으며 전기저항은 2.5-3.5 Ω·㎠, 이온교환용량은 1.4-1.7 meq/g, 함수율은 0.25-0.30, 이온선택성은 0.98 이상으로 일반적인 탈염에 사용되는 음이온 교환막이다. 10 mA/㎠의 일정한 전류밀도로 4 시간 동안 전기투석을 실시하면서 유입수 중의 나트륨 이온과 젖산 농도를 분석함으로써 젖산 제조효율을 분석하였다. 전기투석 결과 유입수 중의 젖산 농도와 나트륨 이온 제거율을 도 5에 도시하였다.

도 5에 나타난 바와 같이, 4 시간 동안 전류를 공급한 결과 나트륨 이온의 제거율은 CED의 경우 94.5%, ISED의 경우 98.5%를 나타내었다. 또한, ISED의 경우에서는 전기투석 동안 젖산의 손실이 거의 없었지만 CED의 경우 약 57%의 젖산이 제거되어 생산 효율이 크게 떨어짐을 알 수 있었다.

<실시예 2>

도 3과 같이 음이온 교환막과 염기용액을 이용하는 본 발명의 전기투석 장치를 이용하여 라이신염산염으로부터 라이신을 제조하는 실험을 실시하였다. 이때, 음이온 교환막은 AMX (일본 Tokuyama Co. 제품) 막을 사용하였고 유효 막 면적이 25 ㎠인 전기투석 장치를 이용하였다. 0.1 M 농도의 라이신염산염 250 ㎖와 0.5 N NaOH 1.0 ℓ를 사용하여 전기투석 실험을 실시하였다. 10 mA/㎠의 일정한 전류밀도로 3 시간 동안 전기투석을 실시하면서 시료를 채취한 후 염소 이온의 농도를 분석하여 라이신염산염으로부터 라이신의 전환율을 분석하였다.

3 시간 동안 전기투석을 수행한 결과, 라이신염산염의 전환율은 98.4% 였고, 시간에 따른 변화는 실시예 1의 젖산나트륨에 대한 결과와 비슷한 결과를 보였다.

<실시예 3>

도 2와 같이 양이온 교환막과 산용액을 이용하는 본 발명의 전기투석 장치를 이용하여 유기물염으로부터 순수한 유기물을 생산할 때 산용액실에는 점차적으로 염이 농축되게 된다. 따라서, 도 2의 (24)에 사용되는 양이온 교환막이 수소이온에 선택성을 가질 경우에는 이의 효율을 보다 향상시킬 수 있을 것으로 보고 양이온 교환막의 특성에 따른 효율의 변화를 살펴보기 위한 실험을 실시하였다. 이때, 양이온 교환막은 CMX 막과 CMS 막 (일본 Tokuyama Co.)을 사용하였다. 상기 CMS 막은 이온교환 작용기로 설폰기를 가지고 있으며 전기저항은 1.5-2.5 Ω·㎠, 이온교환용량은 2.0-2.5 meq/g, 함수율은 0.35-0.45, 이온선택성은 0.98 이상으로 1가 양이온을 선택적으로 분리하는데 사용되는 양이온 교환막이다. 실험에 사용된 산용액은 0.25 N H₂SO₄와 0.25 N Na₂SO₄의 혼합액이었고 유입수는 0.1 M의 젖산나트륨 250 ㎖를 사용하였다. 10 mA/cm²의 전류밀도로 4시간 동안 운전하였고, 그 결과 나트륨 이온의 제거율과 전류 효율을 도 6에 도시하였다.

도 6에 나타난 바와 같이, 수소이온에 선택성이 있는 CMS 막이 CMX 막에 비하여 나트륨 이온의 제거 효율이 높게 나타났다. 산용액에서 산과 염기의 비율은 1:1 이지만 4시간 동안 전기투석을 실시한 결과 CMS 막을 사용한 경우에서 약 92% 의 나트륨 이온을 제거할 수 있었다. 또한, 전기투석 운전 초기의 전류효율이100%가 넘는 것은 전기장에 의한 이온의 치환반응 뿐만 아니라 산용액실과 유입수실의 수소이온 농도 차이에 의한 도난 투석 (Donnan dialysis) 효과로 이온 치환반응이 일어났기 때문이다.

본 발명에 따라 유기물염으로부터 순수한 유기물을 생산하는 방법은 추출법이나 불용화염 처리공정을 통해 유기물을 생산하는 종래의 공정들에 비해 환경오염의 부담을 해소할 수 있고 생산공정을 단순화 할 수 있을 뿐만 아니라 전기투석을 통한 종래의 유기산 회수 공정에서 사용되는 양극성 막을 일반적인 이온 교환막으로 대체함으로써 전기투석 공정의 투자비용을 크게 절감할 수 있다. 또한, 전기투석 기술의 현장적용에서 가장 큰 문제점으로 지적되고 있는 한계전류밀도의 한계를 극복하고 운전이 가능하기 때문에 공정의 운전이 매우 용이할 뿐만 아니라 LCD 이상의 조건에서 운전함으로써 전기투석 운전시간을 단축할 수 있는 장점도 지니고 있다. 아울러, 본 발명의 생산방법은 카르복시기와 암모늄기를 가지고 있는 모든 유기물에 대해서 적용이 가능하기 때문에 수많은 유기산, 아미노산, 그리고 단백질 제품의 회수에까지도 광범위하게 응용될 수 있다.

따라서, 본 발명의 유기물 생산방법은 기존의 유기물 회수 기술에 비해 경제성, 운전의 간편성, 그리고 환경오염 방지의 측면에서 모두 우수한 효과를 지니고 있다.

Claims (7)

1. 양이온 교환막으로만 구성된 전기투석 스택에 무기양이온을 함유하고 있는 유기물염과 산용액을 흘려주어 산용액 중의 H⁺이온을 유기물염에 존재하는 무기양이온과 치환시키는 것을 포함하는, 유기물염으로부터 순수한 형태의 유기물을 생산하는 방법.
2. 음이온 교환막으로만 구성된 전기투석 스택에 무기음이온을 함유하고 있는 유기물염과 염기용액을 흘려주어 염기용액 중의 OH^-이온을 유기물염에 존재하는 무기음이온과 치환시키는 것을 포함하는, 유기물염으로부터 순수한 형태의 유기물을 생산하는 방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 유기물이 분자 내에 카르복실기와 암모늄기를 가지고 있는 모든 유기물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 3항에 있어서, 유기물이 유기산, 아미노산 또는 단백질인 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 한계전류밀도 범위 이내 또는 그 이상에서 정전류(constant current) 또는 정전압 (constant voltage) 조건으로 전기투석을 실시하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 1항에 있어서, 전기투석 스택은 산용액실 (acid compartment)과 유기물염실 (organic salt compartment)의 2실 (two compartment) 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 2항에 있어서, 전기투석 스택은 염기용액실 (base compartment)과 유기물염실 (organic salt compartment)의 2실 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.