평균분자량이 $8.2{\times}10^5$, 탈아세틸화도가 85%인 키토산을 2 wt % 초산 수용액에 용해시킨 후 졸-겔법에 의해 키토산 비드를 제조하였다. 졸-겔법에 의해 제조된 키토산 비드는 SEM 사진과, BET 측정으로 다공성임을 확인할 수 있었다. 다공성 키토산 비드에 의한 $Cu^{2+}$의 흡착평형은 Sips식으로 잘 묘사할 수 있었으며, 키토산 비드 내부에서의 확산과정은 세공 및 표면확산 기구로 설명할 수 있었다. 고정층에서 $Cu^{2+}$의 흡착거동은 linear driving force approximation (LDFA)으로 잘 묘사할 수 있었으며, 본 연구에 사용된 다공성 키토산 비드는 $Cu^{2+}$을 회수하는데 우수한 흡착제임을 확인할 수 있었다.
폐수중 중금속 이온을 제거하기 위한 방법으로 키토산 비드에 의한 금속 이온의 고정층 흡착 특성을 조사하였다. 게껍질로부터 키틴을 추출하고 이를 탈아세틸화 반응시켜 키토산을 제조하였다. 키토산은 비드로 만들어 중금속 흡착제로 사용하였다. 키토산 비드에 대한 $Cu^{2+}$, $Co^{2+}$, $Ni^{2+}$ 이온의 단성분 평형 흡착 실험 결과로부터 Freundlich와 Langmuir 흡착등온식을 결정하였다. 흡착등온식에 의하면 키토산 비드에 대한 중금속 이온의 흡착 세기는 $Cu^{2+}$>$Co^{2+}$>$Ni^{2+}$의 순서로 나타났다. 키토산 비드에 대한 중금속 이온의 단성분 또는 다성분계 고정층 흡착 실험으로부터 흡착 파과곡선을 구하였다. 단성분 흡착등온식으로 다성분 흡착 평형을 예측할 수 있는 IAS (ideal adsorbed solution) 이론을 적용하여 LDFA (linear driving force approximation)에 의한 고정층 흡착 모델식을 수치해 기법으로 모사하여 실험결과와 비교하였다. LDFA에 의한 모델식을 적용한 결과 키토산 비드에 대한 중금속 이온의 단성분 및 다성분계 고정층 흡착거동을 잘 모사할 수 있었다.
Lactic acid와 키토산을 Cu(II) 이온과 반응시켜 합성한 착물을 사용하여 유기인 유사 독성물질인 DFP (Diisopropyl fluorophosphate) 분해반응에 적용하였다. Cu(II)-lactic acid 착물의 경우 homogeneous 상태에서 분해반응 반감기가 37. 1 min으로 분해성능이 우수하였다. 1 kDa 저분자량 수용성 키토산으로 합성한 Cu(II)-LMWS chitosan 착물은 결정화 후에는 용해도가 낮아 heterogeneous 한 상태에서 분해반응이 진행되었으며 그 반감기는 32.9 h이었다. 이 결과는 기존에 연구된 18 kDa 키토산 Cu(II)착물의 분해반응속도보다 약 16배 정도 증가된 것이다. Cu(II)-LMWS chitosan 착물을 결정화하지 않고 homogeneous한 상태로 진행한 분해반응에서는 반감기가 8.75 h로 용해도에 따라 약 4배의 차이를 확인할 수 있었다.
키토산은 천연고분자 물질로 다양한 물리화학적(다중양이온, 반응성 수산화기와 아미노기 그룹), 생물학적(생리활성, 생체적합성, 생분해성) 특성을 가지고 있다. 본 연구에서는 겔형성제로 폴리감마글루탐산을 이용하여 키토산 나노입자를 제조하였다. 나노입자는 폴리감마글루탐산의 카르복실기($-COO^-$)와 키토산의 아미노기($-NH_3^+$)사이의 이온 상호작용에 의해 형성되었다. 키토산(0.1~1 g)을 100 ml 아세트산 용액(1% v/v)에 첨가한 후 상온에서 충분히 용해되도록 하룻밤 동안 교반하였다. 폴리감마글루탐산(0.1 g)은 상온에서 90 ml 증류수에 용해시켰다. 교반되고 있는 폴리감마글루탐산 용액에 키토산 용액을 주사바늘을 통해 상온에서 적가하였다. 입자의 평균 크기는 80~300 nm 범위에서 형성되었다. 키토산/폴리감마글루탐산 나노입자는 중금속 이온들($Cd^{2+}$, $Pb^{2+}$, $Zn^{2+}$, $Cu^{2+}$, $Ni^{2+}$)의 제거를 위해 콜로이드 상태의 흡착 물질로 사용되었다. 나노입자의 중금속 제거 능력은 $Cu^{2+}$ > $Pb^{2+}$ > $Cd^{2+}$ > $Ni^{2+}$ > $Zn^{2+}$의 결과를 보였다.
Autoclaving처리를 하지 않은 키토산과 autoclaving처리한 키토산과의 중금속 흡착실험을 해 본 결과 다음과 같은 결과를 도출 할 수 있었다. 1) 먼저 중금속간의 흡착능을 고찰하기 위하여 Langmuir와 Freundlich 흉착등온식에 적용시켜 본 결과 Freundlich 흡착등온식 보다는 Langmuir 흡착등온식이 보다 적합한 것으로 나타났다. 2) 시간에 따라서 autoclaving 처리한 키토산의 중금속 제거 가능성과 그 효율을 검토하기 위하여 각 중금속간의 Langmuir 흡착등온식을 이용하여 $q_{max}$를 나타냈다. 15 min > 60 min > 0 min 순으로 모든 중금속 제거 실험에서 15 min 동안 autoclaving 처리한 키토산의 중금속 흡착량이 가장 높은 것으로 나왔다. 그러므로 기존의 키토산 보다는 15 min동안 autoclaving 처리한 키토산이 중금속 제거에 더 좋은 흡착제로써 역할을 할 수 있을 것으로 판단된다. 3) 키토산을 이용한 중금속 제거에서는 $Pb^{2+}$ > $Cd^{2+}$ > $Cu^{2+}$ > $Cr^{3+}$순서로 제거가 되었다. 여러 연구자들의 실험 결과를 종합해 볼 때 Pb$^{2+}$가 중금속 중에 제거가 잘 된다는 연구 결과가 많이 발표 되었으며, $Cd^{2+}$, $Cu^{2+}$, $Cr^{3+}$의 경우에는 흡착제의 종류에 따라서 제거되는 순서가 다르다는 연구 결과들이 보고 되고 있다. 그러나 어떠한 이유로 중금속의 제거에 차이가 있는지에 대해서는 명확한 결론이 내려져 있지 않는 실정이다. 이러한 중금속간의 경쟁적인 관계에 대해 더 많은 세밀한 연구가 이루어져야 할 것 같다.는 0.52mg/$\ell$~0.99mg/$\ell$~의 범위이었다. 신천에 금호강물을 혼합한 이후에도 부유물질, 생화학적산소요구량, 암모니아태 질소, 총인 등의 농도가 개선되지 않았다. 즉 금호강물의 혼합은 신천수질환경사업소에서 배출되는 방류수에 함유되어 있을 2차 오염물질의 희석이라는 이점외의 수질개선효과는 확인되지 않았다.l years and a new type of transfer crane has been developed. Design concepts and control methods of a new crane will be introduced in this paper.and momentum balance was applied to the fluid field of bundle. while the movement of′ individual material was taken into account. The constitutive model relating the surface force and the deformation of bundle was introduced by considering a representative prodedure that stands for the bundle movement. Then a fundamental equations system could be simplified considering a steady state of the process. On the basis of the simplified model, the simulation was performed and the results could be confirmed by the experiments under various conditions.뢰, 결속 등 다차원의 개념에 대한 심도 깊은 연구와 최근 제기되고 있는 이론
Cu(II) can cause health problem for human being and phosphate is a key pollutant induces eutrophication in rivers and ponds. To remove of Cu(II) and phosphate from solution, chitosan as adsorbent was chosen and used as a form of hydrogel bead. Due to the chemical instability of hydrogel chitosan bead (HCB), the crosslinked HCB by glutaraldehyde (GA) was prepared (HCB-G). HCB-G maintained the spherical bead type at 1% HCl without a loss of chitosan. A variety of batch experiment tests were carried out to determine the removal efficiency (%), maximum uptake (Q, mg/g), and reaction rate. In the single presence of Cu(II) or phosphate, the removal efficiency was obtained to 17 and 16%, respectively. However, the removal efficiency of Cu(II) and phosphate was increased to 50~55% at a mixed solution. The maximum uptake (Q) for Cu(II) and phosphate was enhanced from 11.3 to74.4 mg/g and from 3.34 to 36.6 mg/g, respectively. While the reaction rate of Cu(II) and phosphate was almost finished within 24 and 6 h at single solution, it was not changed for Cu(II) but was retarded for phosphate at mixed solution.
Batch adsorption tests were performed to evaluate the applicability of adsorption kinetic model by using hydrogel chitosan bead crosslinked with glutaraldehyde (HCB-G) for Cu(II) as cation and/or phosphate as anion. Pseudo first and second order model were applied to determine the sorption kinetic property and intraparticle and Boyd equation were used to predict the diffusion of Cu(II) and phosphate at pore and boundary-layer, respectively. According to the value of theoretical and experimental uptake of Cu(II) and phosphate, pseudo second order is more suitable. On comparison with the value of adsorption rate constant (k), phosphate kinetic was 2-4 times faster than that of Cu(II) at any experimental condition indicating the electrostatic interaction between ${NH_3}^+$ and phosphate is dominated at the presence of single component. However, when Cu(II) and phosphate simultaneously exist, the value of k for phosphate was sharply decreased and then the difference was not significant. Both diffusion models confirmed that the sorption rate was controlled by film mass transfer at the beginning time (t < 3 hr) and pore diffusion at next time section (t > 6 hr).
새우껍질로부터 얻어진 키토산을 이용하여 중금속 흡착상태를 알아 보기 위해 $Fe^{2+}$, $Cu^{2+}$, $Mn^{2+}$, $Zn^{2+}$, $Ni^{2+}$, $Pb^{2+}$, $Cd^{2+}$, $Cr^{6+}$ 등의 중금속을 pH변화, 최적 pH에서 시간변화 시킨 후 원자 흡광 광도계를 분석한 결과는 8개 중금속들의 최적 흡착율에 대한 pH는 7.0~9.0 범위이었으며, 최대의 흡착시간은 $Fe^{2+}$가 15분, $Cu^{2+}$, $Mn^{2+}$, $Zn^{2+}$, $Ni^{2+}$, $Pb^{2+}$, $Cd^{2+}$, $Cr^{6+}$가 25분임을 알 수 있었다. 또한 키토산에 의한 중금속들의 흡착된 량의 순서는 $Fe^{2+}>Cu^{2+}>Pb^{2+}>Zn^{2+}>Cd^{2+}>Mn^{2+}>Ni^{2+}>Cr^{6+}$순으로 나타났다.
본 시험은 이유자돈사료에 Cu-chelates를 첨사시 자돈의 생산성과 혈액지질 및 IgG 수준에 미치는 영향을 측정하기 위하여 실시하였다. 4주령 된 이유자돈 48마리(암 수 각 24마리)를 4처리 4반복으로 반복 당 3마리씩 암수 구별하여 실시하였다. 본 시험에서 사용된 대조구 사료에는 137ppm의 구리가 함유되어 있으며 각 처리구는 대조구사료에 methionine-Cu chelate, chitosan-Cu chelate와 yeast-Cu chelate를 Cu 100ppm 수준에서 각각 첨가하였다. 5주간의 사양기간 동안 증체량은 개체 단위로, 사료섭취량은 pen 단위로 매주 측정을 하였다. 일당 증체량, 사료 섭취량, 사료효율 그리고, 영양소 이용률은 모두 처리간에 유의차를 보이지 않았다. 혈청 내 triglyceride 함량은 chito- san-Cu 처리가 methionine-Cu나 yeast-Cu 처리보다 유의하게 낮았으나 대조구와는 유의한 차이를 보이지 않았다. 혈청 내 cholesterol 함량은 yeast-Cu 처리가 대조구와 methionine-Cu 처리보다 유의하게 낮았지만 chitosan-Cu 처리와는 유의한 차이가 없었다. 혈청 IgG의 함량은 대조구 보다 모든 Cu-chelate 처리구에서 낮게 나타났다. 결론적으로 Cu 137ppm의 대조구 사료에 Cu 100ppm 수준에서 첨가한 Cu-chelates는 이유자돈의 증체량, 사료섭취량과 사료효율에 유의한 영향을 미치지 않았으나, 혈청 내 지질의 조성과 IgG 함량에는 유의한 영향을 미쳤다.
In this study, we have proposed a novel decomposition agent composed of Cu(II) and soluble chitosan for organophosphorus chemical agents. Compared to the autohydrolysis, the soluble Cu(II)-Chitosan complex hydrolyzed DFP more effectively. Results show that soluble Cu(II)-Chitosan complex enhances the hydrolysis of DFP in 4~6 folds compared to the autohydrolysis of DFP in buffer solution. This study provides the possibility of using this soluble Cu(II)-Chitosan complex as the environmental friendly decomposition agent which can substitute current DS-2 decomposition agent.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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