본 연구에서는 압력변환 증류공정(Pressure-Swing Distillation, PSD)을 사용하여 에탄올-벤젠 공비혼합물의 분리공정에 대한 전산모사 및 공정 최적화를 수행하였다. 신뢰성 있는 공정 최적화 결과를 도출하기 위해 에탄올-벤젠 이성분계에 대한 기-액 상평형 실험을 수행한 후, 열역학 모델식의 회귀분석을 통해 이성분계 상호작용 매개변수를 도출하였다. 저압-고압 컬럼 배열, 고압-저압 컬럼 배열을 통한 압력변환 증류공정을 적용하여 고순도 에탄올과 고순도 벤젠을 얻기 위한 공정 최적화를 수행하였으며, 재비기의 heat duty량을 비교하였다.
immunotoxin으로 쓰일 수 있는 리보솜 불활성화 단백질 (RIP, ribosome-inactivating protein)을 보리 씨앗에서 분리하였다 이 단백질은 분자량이 약 30,000 kDa 정도되고, pl가 9.0 보다 높다. 이러한 성질을 이용하여 Na-phosphate 완충용액으로 추출하고, 황산암모늄 60-80% 포화로 분획화하였다. 다음 CM-cellulose를 이용한 이온 교환 크로마토그래피, Sephacryl S-200 HR 컬럼을 이용한 gel filtration을 하여 순수히 분리하였고, 이를 전기영동하여 확인하였다.
본 연구에서는 지하수 내 투수성 반응벽체(permeable reactive barrier, PRB)의 TCE 처리에 관한 모델링을 수행하여 trichloroethylene (TCE)의 농도, 컬럼의 단위 부피당 철 매질의 질량, 철환원균(iron-reducing bacteria, IRB)의 농도에 대하여 각각의 유기적인 관계를 고찰하였다. 1차원 이송 확산 반응 방정식을 MATLAB을 이용하여 이송, 확산, 그리고 분해 반응 등을 컬럼의 길이, 실험 수행 시간에 따라 모델하였으며, 유한차분법(finite differential method, FDM)으로 수치해를 구하였다. 영가철 및 2가 산화철은 TCE에 의한 반응항과 철환원균에 의한 반응 항으로 나누어서 식을 정리했다. TCE 주입농도는 10 mg/L로 설정하여 영가철 및 2가 산화철에 의한 각각의 관계를 모델링했다. 또한, 철환원균 농도와 산화철 환원 모델을 통해 철환원균의 농도에 따른 산화철 환원 효율을 해석했고, 이것이 전체 TCE 분해에 어떤 영향을 주는지 모델로 나타냈다. 영가철 컬럼에서는 TCE 제거 효율이 60시간에서 235시간 동안 99% 이상을 나타냈고, 1,365시간 이후에 1% 이하로 떨어졌다. 2가 산화철 컬럼의 경우 TCE와 반응을 시작한 210시간 이후에 평형을 이루었고, 85.3%의 일정한 제거 효율을 나타냈다. 모델의 결과에 따르면, 철환원균에 의한 2가 산화철의 경우 영가철보다 TCE 제거 효율이 떨어지지만 더 높은 제거수명을 가질 수 있는 것으로 나타났다.
실험에 사용된 녹차는 전남 보성에서 재배된 것으로 국내시장에서 구입하였다. 녹차 5g을 순수한 물 5$0^{\circ}C$에서 추출한 후 클로로포름과 에틸아세테이트로 분배하였다. 추출액을 크로마토그래픽 컬럼 (4.6$\times$250 mm, 15$\mu\textrm{m}$, Lichrospher 100RP-18)을 이용하여 정제하였다. 정제된 추출액으로부터 $\mu$-Bondapak $C_18$(3.9$\times$300mm, 10$\mu\textrm{m}$) 컬럼을 이용하여 녹차에 포함된 카테킨 화합물을 분리하였으며, EGC(Epigallocatechin, C(catechin), EC(Epicatechin), EGCG(Epigallocatechin Gallate) and ECG(Epicatechin Gallate)의 순으로 용출되었다. 본 연구의 결과로서는 목적물질인 EGCG를 분리하기 위해 이동상의 조성은 0.1%의 아세트산이 포함된 물/아세토나이트릴, 87/13 %(v/v)이었다. 유량은 1.0 $m\ell$/min, UV 검지기는 280nm로 고정하였다. 위의 실험조건으로 5g의 전남 보성산 녹차로부터 순도 98% 이상의 121.3mg EGCG를 얻을 수 있었다.
항암제 KR 53170 및 관련 화합물의 항암 효과에 관한 연구의 일환으로 Phellinus linteus 균사배양물로부터 분리한 항암성 단백다당체 (분자량 8000 이상의 고분자 분획) PL-KP률 장내세균의 효소활성을 이용하여 부분분절(partial fragmentation)시킴으로써 항암력 증강 가능성을 검토하였다. 1. 장내세균을 이용한 PL-Kp의 처리 :PL-Kp 5.62g을 기본배지 281m1에 용해 시킨후 그 중 100m1에는 Py-92 균주(endoglucanase 생성균주)를, 다른 100m1에는 초식동물로부터 분리한 활성 균총을 접종한후 배양물 100m1 당 BH1 broth 10n1를 첨가하고 24시간 배양하였다. 배양물을 원심분리하여 그 상등액을 열탕에서 15분간 가열하고 투석, 동결건조하여 건조분말로 획득하였다. 이증 Py-92 균주로 처리한 시료를 Kp-F1, 균총으로 처리한 시료를 Kp-F2, 균을 접종하지 않고 처리한 시료를 Kp-FC라 한다. 2. 분절 (Fragmentation) 확인 : 증류수에 용해시킨 시료의 Sephadex G-25 컬럼을 이용한 gel filtration 유형(컬럼 통과 속도 및 착색대 유형)등을 관찰하여 Kp-F1 및 Kp-F2가 성공적으로 분절되었음을 확인하였다. 3. 분절 Kp의 항암력 실험 : ICR 마우스내 피하에 이식한 sarcoma 180고형암에 대한 항암력을 비교실험하여 부분분절에 의해 항암력이 증가 여부를 확인하였다. 그 결과 PL-Kp가100mg/kg/day ip의 용량에서 49.5%의 종양저지율을 발휘하였으나 균총을 이용하여 부분분절시킨 시료(Kp-F2)는 그 1/5용량에서도 87%의 종양저지율을 발휘하여 항암력이 현저히 증가 되었음을 확인하였다. 한편 Py-92 균주를 이용하여 분절시킨 Kp-F1도 100mg/kg용량에서 76%의 종양저지율을 나타내었다. 이로써 부분분절 조작을 통하여 항암성 단백다당류인 PL-Kp 의 항암력을 현저히 증가시킬 수 있음이 입증되었다.
목적 : 방사성스트론튬은 핵사고시 방사성옥소, 방사성세슘 등과 더불어 환경 중으로 다량이 방출되어 환경 및 인체를 오염시키는 방사독소 중의 하나이다. 본 실험에서는 분자량이 서로 다른 카이틴 3종, 카이토산 3종, 인산카이토산 1종 등의 천연착화제와 EDTA, DTPA 등의 화학적착화제를 컬럼크로마토그래피 방법을 통해 방사성스트론튬에 대한 착화율을 비교하였다. 대상 및 방법: 실험에 사용한 카이틴 및 카이토산, 인산카이토산, EDTA, DTPA은 모두 수용성으로 생리식염수에 녹여 0.01% 상태로 만들어 사용하였으며, 컬럼은 PD-10 Sephadex G-25 M을 사용하였다. 착화물 형성비율은 전체 분획의 방사능 중 착화물의 분획이 차지하는 비율(%)로 산출하였다. 결과: 카이틴, 카이토산, 인산카이토산과 같은 천연착화제나 EDTA, DTPA 등의 화학적착화제 모두 pH 3, 5, 7에서 평균 90% 이상의 높은 착화율을 나타내었는데, 통계적으로 유의한 차이는 없었다. 결론: 천연착화제인 카이틴, 카이토산은 화학적착화제와 차이가 없이 방사성스트론튬에 대해 우수한 착화율을 보이므로, 무독성인 점을 감안한다면 방사성스트론튬 오염에 실제적으로 사용할 수 있는 착화제라고 사료된다.
몇 가지 식물섬유, 합성섬유 및 혼합섬유를 원료로 하여 비표면적 차이가 나는 세가지 등급의 활성탄소섬유를 제조하고 입상활성탄을 대조흡착제로 하여 페놀 및 메틸렌블루의 액상흡착특성을 비교 검토하였다. 이들 흡착질 수용액의 활성탄소섬유에 대한 흡착등온선, 흡착속도 및 컬럼통액실험을 통하여 돌파점곡선을 측정하였다. 페놀 및 메틸렌블루의 흡착등온은 모두 type I을 나타내었으며 낮은 평형농도에서도 높은 흡착량을 나타내었다. 흡착질에 대한 활성탄소섬유의 흡착속도는 활성탄에 비하여 100배 이상 빠른 흡착속도를 보이며 유효확산계수도 20배 이상 높았다. 컬럼통액 실험결과 활성탄소섬유의 흡착용량은 활성탄에 비해 10배 이상으로 나타났다. 유해성 유기 오염물질 10종을 포함한 조제수를 자연여과방식으로 50 L씩 처리한 결과 2단에서 이들 유기성 오염물질을 완전히 제거하여 활성탄에 비하여 수처리 효율이 훨씬 높은 결과를 보였다.
계면활성제를 사용하여 지하수의 표면장력을 인위적으로 감소하였을 때, 감소된 표면장력이 지하수 폭기시의 폭기 영향권 및 VOC 제거 효율에 미치는 영향을 실험실 규모의 실험을 통하여 규명하였다. 내경 9.5 cm, 길이 100 cm의 유리 컬럼에 계면활성제(sodium dodecyl sulfate, SDS) 및 toluene 100 ppm 포함하는 물로 채운 후 일정한 속도로 공기를 주입하였을 때의 toluene의 제거 속도를 측정하였다. 또한 같은 컬럼에 토양(모래)이 채워진 상태에서 동일한 실험을 반복하였다. 토양이 존재하지 않는 상태에서의 stripping에 의한 toluene의 제거 속도는 표면장력의 감소(계면 활성제 농도의 증가)에 따라 증가하는 것으로 나타났으며, 토양이 존재하는 경우에도 비슷한 결과를 나타내었다. 2차원 유리 상자에 모래와 SBS를 포함하는 물을 채운 후 일정한 공기 유속을 유지하였을 때, 폭기의 영향권(공기의 침투영역)은 물의 표면장력 감소에 따라 현저히 증가하는 것으로 나타났다. 특히 SDS의 critical micelle concentration(CMC)보다 훨씬 낮은 농도에서 폭기 영향권이 최대화하는 것으로 밝혀졌다. 본 연구결과는 폭기에 의한 지하수 오염물질 중, 특히 휘발성 유기오염물질의 제거 공정의 효율을 증대하는데 기여할 것으로 생각된다.
독성 성질을 가진 휘발성 염소계 탄소수소류의 휘발특성에 대하여 실험실 규모의 토양컬럼실험을 진행하였다. 실트점토성 토양과 사질성의 양질 토양 2개 컬럼으로부터 $12^{\circ}C$, $21^{\circ}C$의 각각 다른 조건으로 실험한 결과 총 10가지의 휘발성염소계 화학물질이 검출되었다. 1,1,1-trichloroethane, trichloroethylene 그리고 chloroform은 초기 농도대비 36.7~54.6% 제거되었고 carbon tetrachloride, 1,2-dichlorobenzene, tetrachloroethylene, 1,3-dichlorobenzene, dichlorobromethane 그리고 dibromochloromethane는 초기 농도대비 15.3~39.3% 제거되었으며 특히 bromoform 물질의 경우 초기 농도대비 10%이하의 가장 낮은 저감 비율이 보였다. 염소계 탄화수소류 초기 농도값, 토양 성상은 휘발량에 큰 영향을 끼치지 않았다. 그러나, 온도비교에서 $12^{\circ}C$보다 $21^{\circ}C$에서 저감비율이 더 높았다.
입상활성탄 흡착공정에서의 PFCs 11종의 파과 순서는 PFODA가 가장 빨리 파과에 도달하였고, 다음으로 PFHDA, PFTeDA, PFTDA, PFDoDA, PFUnDA, PFDA, PFNA, PFOA, PFOS, PFHpA 순으로 나타났으며, PFCs의 사슬(chain) 길이가 길어질수록 빨리 파과에 도달하였다. 최대 흡착량(X/M)의 경우는 PFODA가 2.43 ${\mu}g/g$으로 가장 낮게 나타났으며, PFHpA가 64.50 ${\mu}g/g$으로 가장 높은 최대 흡착량을 나타내었고, PFOA와 PFOS의 경우는 각각 55.37 ${\mu}g/g$ 및 60.72 ${\mu}g/g$으로 나타났다. 또한, 활성탄 사용률(CUR)의 경우는 PFODA가 0.291 g/day로 나타나 PFHpA의 0.026 g/day 보다 11.2배 정도 높은 활성탄 사용률을 나타내었다. 석탄계 GAC 신탄을 이용한 입상활성탄 흡착공정에서 11종의 PFCs에 대해 최대 흡착량(X/M)과 분자량(사슬 길이)과의 상관성을 평가해 본 결과, $r^2$가 0.89로 나타나 양호한 상관성을 나타내었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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