- P-ISSN 1225-0163
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대용량 중력장 SPLITT Fractionation: 분획효율에 미치는 채널 두께와 유속의 영향
Large scale splitter-less FFD-SPLITT fractionation: effect of flow rate and channel thickness on fractionation efficiency
분석과학 / Analytical Science and Technology, (P)1225-0163; (E)2288-8985
2014, v.27 no.1, pp.34-40
https://doi.org/10.5806/AST.2014.27.1.34
(한남대학교)
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(한국지질자원연구원)
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(한국원자력연구원)
(한남대학교)
유영석,
최재영,
김운중,
음철헌,
정의창,
&
이승호.
(2014). 대용량 중력장 SPLITT Fractionation: 분획효율에 미치는 채널 두께와 유속의 영향. 분석과학, 27(1), 34-40, https://doi.org/10.5806/AST.2014.27.1.34
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초록
SPLITT 분획법(Split-flow thin cell fractionation, SF)은 입자성 물질이나 거대분자를 크기에따라 연속적으로 분획할 수 있는 유용한 기술이다. SF에서는 얇은 리본 모양 채널의 입구와 출구에존재하는 흐름분할기(flow stream splitter)에 의하여 시료의 분리가 이뤄진다. 대용량 중력장 FFD-SF시스템(New large scale splitter-less FFD-SF system)은 흐름분할기를 사용하지 않고, 전액공급 모드(FFD mode) 로 작동하도록 디자인되었다. 전액공급 모드는 용매의 공급 없이 시료만을 채널 내로 주입함으로써 시료의 희석을 방지할 수 있는 장점을 가진다. 본 연구에서는 산업용 polyurethane (PU)입자를 시료로 이용하여, FFD-SF 장치의 성능에 미치는 시료의 주입유속과 채널두께의 영향을 확인하였다. Carrier 용액으로는 시료간 응집과 박테리아 생성을 방지하기 위하여 0.1% FL-70 와 0.02%sodium azide (NaN3)를 함유하는 수용액을 사용하였다. 시료농도는 0.02% (wt/vol)로 고정, 주입 양은4.2~7.2 L/hr, 채널두께는 900~1300 μm의 범위에서 실험하였다. 분획효율(Fractionation efficiency, FE)은 optical microscopy (OM)을 사용하여 입자의 수를 확인하여 계산하였으며, 시료회수율(samplerecovery)은 membrane filter를 이용하여 분획된 시료의 무게로부터 계산하였다. 채널두께가 두꺼울수록 fraction-a의 분획효율이 증가하였고, 유속이 증가할수록 fraction-b의 분획효율 증가하였다. 시료회수율은 평균 95%를 보였다. 본 연구 결과는 새로운 splitter-less FFD-SF system은 다양한 마이크론 크기의 입자의 분획에 유용한 방법임을 보여준다.
- keywords
- SPLITT, throughput, fractionation efficiency, sample recovery, separation
Abstract
SPLITT fractionation (SF) allows continuous (and thus a preparative scale) separation of micronsizedparticles into two size fractions (‘fraction-a’ and ‘fraction-b’). SF is usually carried out in a thin rectangularchannel with two inlets and two outlets, which is equipped with flow stream splitters at the inlet and the outletof the channel, respectively. A new large scale splitter-less gravitational SF (GSF) system had been assembled,which was designed to eliminate the flow stream splitters and thus is operated by the full feed depletion (FFD)mode (FFD-GSF). In the FFD mode, there is only one inlet through which the sample is fed. There is nocarrier liquid fed into the channel, and thus prevents the sample dilution. The effects of the sample-feedingflow rate, the channel thickness on the fractionation efficiency (FE, number % of particles that have the sizepredicted by theory) of FFD-GSF was investigated using industrial polyurethane (PU) latex beads. The carrierliquid was water containing 0.1% FL-70 (particle dispersing agent) and 0.02% sodium azide (used as bactericide). The sample loading rate was varied from about 4 to 7 L/hr with the sample concentration fixed at 0.01%. The GSF channel thickness was varied from 900 to 1300 μm. Particles exiting the GSF channel were collectedand monitored by optical microscopy (OM). Sample recovery was monitored by collecting the fractionatedparticles on a 0.45 μm membrane filter. It was found that FE of fraction-a was increased as the channel thicknessincreases, and FE of fraction-b was increased as the flow rate was increased. In all cases, the sample recoveryhas higher than 95%. It seems the new splitter-less FFD GSF system could become a useful tool for largescale separations of various types of micron-sized particles.
- keywords
- SPLITT, throughput, fractionation efficiency, sample recovery, separation
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