Reactive extraction of penicillin G at pH 5 and re-extraction at pH 7 - 8 were performed using Amberlite LA-2(carrier: secondary amine) in n-butyl acetate. The volume ratios effects of aqueous feed phase to organic extract phase in extraction and organic extract phase to aqueous strip phase in re-extraction on the degree of extraction and enrichment were studied. The effects of initial concentration ratio of carrier to penicillin G on the degree of extraction and enrichment were also investigated. It was found an optimum carrier concentration giving the maximum degree of extraction and enrichment. Procedure for the selection of volume ratios and concentration ratio was studied for initial penicillin G concentration of $10mmolㆍdm^{-3}$. It could be generalized to be applicable for any concentrations of penicillin G. In addition, sodium carbonate solution was successfully applied as an aqueous strip phase on behalf of buffer solution in re-extraction to avoid the dis-advantages of using buffer solution and to shorten the re-extraction time.
To confirm the applicability of the extraction of penicillin G by an emulsion liquid membrane(ELM), the degree of decomposition of penicillin G during extraction was theoretically calculated. Results showed that the degree of decomposition was less than 1% provided that the initial concentration of sodium carbonate solution in the internal phase was properly determined. The procedure to determine the initial concentration of sodium carbonate solution in the internal phase was also proposed in order that the pH in the internal aqueous phase should be within the relatively stable range for the penicillin G at the end of the extraction.
Extraction of penicillin G by an emulsion liquid membrane was also performed. The effects of surfactants, diluents, and carriers mixture and their combination upon the initial extraction rate and the emulsion stability were investigated. Surfactants, diluents, and carriers used were Span80(Sorbitan monooleate)/ECA4360J(nonionic polyamine), n-butyl acetate/kerosene, and DOA(dioctyl amine)/Amberlite LA-2(secondary amine), respectively. The experiments were carried out by three factorial design.
The optimum extraction condition was found to be 20% w/w of Span80 in ECA4360J as a surfactant, kerosene as a diluent, and Amberlite LA-2 as a carrier. At this condition, the degree of extraction was the highest(92.7%) and the emulsion stability was also maintained all through the extraction.
수용상에 있는 페니실린 G를 시트릭산과 시트릭산나트륨으로 만든 완충용액을 이용하여 폐하 5에서 반응추출하였으며, 이를 포스페이트 완충용액을 이용하여 페하 7에서 8의 범위에서 재추출하였다. 사용한 유기상은 노말초산부틸이며 전달매체는 2차아민인 앰버라이트LA-2이다. 추출시 수용상(Feed)과 유기상의 부피비 및 재추출시 유기상과 수용상(Strip)의 부피비가 추출율 및 농축비에 미치는 영향을 실험하였다. 추출시나 재추출시에 두 상간의 부피비가 클수록 농축비는 증가하나 추출율은 감소하였다. 페니실린 G의 초기농도에 대한 전달매체의 초기농도가 추출율 및 농축비에 미치는 영향에 대해서도 실험한 결과, 처음에는 추출율 및 농축비가 증가하였으나 나중에는 오히려 감소하는 경향을 나타내었다. 이러한 실험결과로부터 원하는 추출율 또는 농축비를 얻고자 할 때 필요한 전달매체의 농도, 추출시의 수용상(Feed)과 유기상의 비 및 재추출시 유기상과 수용상(Strip)의 부피비를 결정하는 방법을 정립하였다. 또한 재추출시 기존에 사용하던 완충용액을 대신하여 탄산나트륨 수용액을 사용하여 재추출을 실험한 결과 완충 용액보다 빠르게 페니실린 G를 추출할 수 있었다. 이 경우 재추출이 완료되었을 때 페니실린 G가 안정한 페하범위에 있어야하므로 초기에 탄산나트륨 수용액의 농도를 결정하는 방법에 대하여 서술 하였다.
수용상의 페니실린 G를 유화액막법으로도 추출하였는데 실험에 앞서, 유화액막의 내부수용상으로 농축되는 페니실린 G의 분해율을 이론적으로 계산하였다. 이 계산은 추출된 페니실린 G는 모두 내부수용상에 존재한다는 가정하에서 실시하였다. 계산결과 내부수용상으로 사용되는 탄산나트륨 수용액의 초기농도를 잘 선정하면 어떤 경우에 있어서도 분해율이 1% 미만인 것으로 나타났다. 여기에서도 반응추출에서와 마찬가지로 탄산나트륨 수용액의 초기 농도를 결정하는 방법에 대하여 상술하였다. 또한 물의 투과에 의한 유화액막의 팽윤은 탄산나트륨 수용액의 농도를 빨리 떨어뜨리므로서 오히려 페니실린 G의 분해율을 감소시키지만 농축비도 감소시켰다. 또한 팽윤이 일어나는 경우에는 내부수용상에서의 페니실린 G의 농도가 최대값을 갖는 시간이 존재하므로 이를 최적 추출시간으로 결정하고 구하는 방법에 대하여 서술하였다.
유화액막에 의한 페니실린 G의 기존실험결과를 보면 계면 활성제로서 스판80(Sobitan monooleate), 희석제(용제)로서 노말초산부틸 그리고 전달매체로서 디오에이(Dioctyl amine)는 빠른 초기 추출속도를 보여준 반면에 액막안정성이 떨어졌으며, 계면활성제로서 ECA4360J, 희석제로서 케로신 그리고 전달매체로서 앰버라이트LA-2는 그 반대의 결과를 나타내었다. 따라서 위에 사용된 계면활성제, 희석제 그리고 전달매체를 적절히 혼합해서 사용하면 초기추출속도도 높이고 액막안정성도 유지할 수 있을 것이라는 점에 착안하여, 이들 혼합물들이 초기추출속도 및 액막안정성에 미치는 영향를 실험하였다. 실험은 각 혼합물간의 교효작용 (Interaction factor)을 알아보기 위하여 3원배치법으로 설계하여 수행하였다. 실험결과 각 혼합물간의 교호작용은 없는 것으로 나타났으며, 추출율 및 액막안정성에 가장 큰 영향을 미치는 인자는 희석제로서 사용된 케로신 중의 노말초산부틸의 부피분율로 나타났다. 또한 각 혼합물을 적절히 사용하면 추출율도 높이고 추출하는 동안 내내(40분) 액막안정성도 유지할 수 있었다. 주어진 실험조건 하에서의 최적조건은 계면활성제로서 ECA4360J에 대하여 스판80을 20중량%, 희석제로서 케로신 100%, 그리고 전달매체로서 앰버라이트LA-2 100%를 사용하는 것으로 나타났으며 이 때의 추출율은 92.7%로 나타났다.
