본 연구는 활성탄 피흡착물인 페놀의 아세톤에 의한 탈착모델 및 탈착 동역학을 결정하여 활성탄으로부터 페놀이 탈착되는 현상을 구명하는데 그 목적을 두고 있다. 아세톤에 의한 페놀의 Freundlich 등온탈착 평형반응상수인 $k_e$는 온도의 함수로서 다음과 같이 표현된다: $k_e(T)=0.1{\cdot}exp(797.297/T)$. 또한 Freundlich 등온탈착 평형반응상수인 n은 약한 온도함수로서 $50^{\circ}C$ 이하에서는 용도에 따라 큰 영향을 받지 않으나, $100^{\circ}C$ 이상에서는 5% 이상 차이가 나기 때문에 온도에 대한 보정치를 적용하는 것이 필요하다. 페놀 탈착모델은 활성탄 표면에서의 탈착반응을 제한반응으로 가정하였으며, 탈착반응상수 ($k_d$)는 실험치와 모델 이론치의 최적합도에서 결정하였고, Arrhenius 관계식으로 다음과 같이 표현된다: $k_d( sec^{-1})=0.0479{\cdot}exp(-3037/T)$. 모델에서 결정한 $k_d$값을 검증하기 위해 다른 반응조건에서의 실험결과와 이론치를 비교하였으며, 두 값의 차이가 5% 이내인 것을 미루어 본 연구에서 설정한 탈착반응모델이 타당한 것으로 추정된다. 본 모델을 이용한다면 특정조건(온도, 용매 부피, 활성탄 양, 페놀 초기 흡착량)에서의 재생시간과 재생율을 결정할 수 있으며, 본 실험에서 사용한 조건에 근거한 재생시간과 재생율을 온도의 함수로서 표현할 수 있다: (1) 재생시간 : ${\tau}_{reg}(hr)=-0.08130T_c+8.4775$, (2)재생율 : ${\eta}(%)=0.2210T_c+83.745$. 이 식을 적용하는 경우 반응온도 15, 55, $100^{\circ}C$에서 재생시간은 각각 7, 4.2, 0.35시간. 한편 재생율은 87, 96, 99%로 결정할 수 있다.
서로 다른 외관색택을 갖는 (적갈색 및 담백색) 2종의 된장을 동결건조하고 분말화 하였다. 이들의 흡습거동을 여러 수분찰성도$(0.11{\sim}0.88)$ 및 서로 다른 세온도(25, 40 및 $50^{\circ}C$)에서 조사하였으며, 품질 특성 및 저장안정성의 관점에서 동력학적 및 열역학적 해석을 하였다. 시료 분말된장의 등온수분흡착은 BET분류에 따른 typell에 속하였고, Henderson의 경험식으로 잘 설명할 수 있었다. Caurie식으로부터 계산한 저장 안전수분량은 온도에 의존하였으며 $5.5{\sim}3.98%$(건량기준)범위 이었다. 수분흡습과정은 평형수분함량과 임의의 수분함량과의 차이에 대한 1차 속도식에 따랐으며, 초기에 높은 흡습성을 나타내는 특징을 보였다. 분산성 및 색차의 변화는 저장수분활성도에 민감한 의존성을 보였으며, 최대의 저장안정성은 저장안전 수분함량수준에서 나타났다. 또한, 수분함량에 대한 열역학적 변수의 변화도 저장안전 수분함량수준에서 유의성이 있었으며, 분말된장이 저장안정성과 높은 상관성을 갖는 것으로 나타났다.
오염수로부터 자성분리가 가능하며, 방사성 세슘을 효율적으로 제거하기 위한 코발트 페로시아나이드(cobalt ferrocyanide, CoFC) 혹은 니켈 페로시아나이드(nickel ferrocyanide, NiFC)가 도입된 자성입자 흡착제를 제조하였다. $Fe_3O_4$ 나노입자는 공침법을 이용해 제조하였고, $Co^{2+}$와 $Ni^{2+}$ 이온을 입자 표면에 도입시키기 위해 금속이온과 금속 배위결합(metalcoordination)을 하는 카르복실기를 포함한 숙신산(succinic acid, SA)을 자성나노입자(magnetic nanoparticles, MNPs) 표면에 코팅하였다. CoFC와 NiFC는 자성나노입자 표면에 도입된 $Co^{2+}$ 혹은 $Ni^{2+}$ 이온이 hexacynoferrate와 결합하여 형성된다. 제조된 CoFC-MNPs 그리고 NiFC-MNPs는 각각 $43.2emu{\cdot}g^{-1}$, $47.7emu{\cdot}g^{-1}$의 우수한 포화자화 값을 보여주었다. X-선 회절분석(XRD), 퓨리에 변환 적외선 분광분석(FT-IR), 나노입자 입도 분석기(DLS), 투과전자현미경(TEM) 등의 분석을 통해 흡착제의 물성을 파악하고, 세슘에 대한 흡착 성능을 알아보았다. 흡착실험을 평가하기 위해 Langmuir/Freundlich 등온흡착식을 이용해 실험 결과 값을 곡선맞춤 하였고, CoFC-MNPs와 NiFC-MNPs의 최대흡착량($q_m$)은 각각 $15.63mg{\cdot}g^{-1}$, $12.11mg{\cdot}g^{-1}$이다. CoFC-MNPs와 NiFC-MNPs는 방사성 세슘에 대해서도 최저 99.09%의 제거율을 가지며, 경쟁이온의 존재에도 방사성 세슘만을 선택적으로 흡착한다.
난황에 포함된 IgY는 포유동물에 있는 바이러스나 항원에 반응하는 항체와 같은 역할을 한다. 난황을 전처리한 후 3-zone와 4-zone SMB를 이용하여 지질단백질들로 부터 IgY를 분리하는 전산모사연구를 수행하였다. 회분식 크로마토그래피에서 전산모사 매개변수와 흡착 등온식 SMB 전산모사 변수를 얻었다. Aspen simulator를 이용하여 전산모사를 수행하여 IgY를 분리할 수 있는 3-zone과 4-zone SMB 운전조건을 비교하여 다음과 같은 결과를 얻었다. IgY와 다른 단백질의 농도와 순도를 모두 고려할 때, 꼭지점인 좌표($m_2$, $m_3$=0.1, 1.1)에서 3-zone SMB가 최적의 조건으로 생각된다. IgY 만을 고려하면 4-zone SMB가 좌표($m_2$, $m_3$=0.06, 0.5)에서 가장 높게 IgY를 분리할 수 있었다. recycle이 없는 3-zone SMB는 꼭지점 좌표에서 좌표이동이 extract의 지질 단백질 농도에 큰 영향을 주었다.
본 연구는 제주도 경작지에 분포되어 있는 3개 토양군의 대표토양인 혹색 화산회토 남원통, 농암갈색 화산회토 제주통 및 암갈색 비화산회토 무릉통의 alachlor와 chlorothalonil의 흡착과 이동 특성을 밝히기 위하여 수행되었다. 남원통은 유기물 함량 및 양이온치환용량이 매우 높은 토양이며, 무릉통은 매우 낮은 토양이었다. 흡착특성은 Linear 및 Freundlich 등온흡착식과 잘 일치하였다. 남원통에서 alachlor의 K 값은 21.38로서 제주통 및 무릉통에 비하여 5.4배 및 97.2배 높았으며, chlorothalonil의 K 값도 alachlor와 비슷한 경향이었으나 alachlor에 비하여 현저히 컸다. 각각 10.25 mg/l의 alachlor와 1.50 mg/l의 chlorothalonil 용액을 토주에 흘려보냈을 때, 무릉통, 제주통 및 남원통의 토주에서 alachlor는 0.265 PV, 0.47 PV 및 1.86 PV이 유출되었을 때 처음 검출되었으며, chlorothalonil은 3.71 PV, 4.7 PV 및 17.5 PV에서 처음 검출되었다. 무릉통, 제주통 및 남원통의 토주를 통과한 alachlor의 상대농도 $C/C_o=1$로 유출되는 양은 각각 1.1 PV, 3.7 PV 및 6.6 PV이었으며, chlorothalonil의 상대농도 $C/C_o=0.2$로 유출되는 양은 7.5 PV, 8.5 PV 및 27.5 PV로서 토양별 이동속도는 무릉통>제주통${\gg}$남원통이었다. 유출액중에 alachlor 및 chlorothalonil의 상대농도 $C/C_o=0.5$ 및 $C/C_o=0.05$가 검출되는데 소요된 유출액의 양과 분배계수값 사이에는 매우 높은 유의성을 갖고 있었다.
살균제 hexaconazole의 용탈 가능성을 평가하기 위하여 토양 흡착과 담수토양중 용탈을 시험하였다. 토양홉착성은 Fretmdlich 홉착등온식에 부합하였으며, Kf값은 10.56-18.01로써 토양 용탈성은 매우 낮은 것으로 예측되었다. Hexaconazole의 용탈량은 숙성잔류물 함유 토양보다는 신생잔류물 함유 토양에서, 벼 무 재배구보다는 벼 재배구에서 높게 나타났으며, 컬럼 표토에 처리한 방사능의 대부분 약 86-99%가 표토로부터 5cm 부위에 분포하였다. 이상의 결과와 $K_{oc}$값이 1,400-1,552이고 Grotmdwater Ubiquiy Score (GUS) index가 1.25-1.35인 점을 고려할 때 hexaconazole은 비용탈성 농약(improbable leacher)으로 분류되어 수도재배지에서의 용탈 가능성은 매우 낮은 것으로 평가되었다.
본 연구에서는 제조한 MCM-41에 Cu의 함량에 따른 NO의 전환율을 고찰하였다. MCM-41은 실리카 원으로 colloid silica를 사용하였고, template로 cetyltrimethylammonium chloride (CTMACl)를 사용하여 수열 합성하였으며, Cu/MCM-41은 Cu(II) acetylacetonate를 사용해서 Cu의 농도를 5, 10, 20 그리고 40%로 변화시켜 제조하였다. 표면 특성은 pH, FT-IR로 분석하였고, 육방배열의 1차원 기공 구조는 XRD로 고찰하였다. $N_2/77K$ 등온흡착 특성은 BET식과 t-plot을 이용하여 확인하였으며, NO 제거 효율은 가스크로마토그래프를 이용하여 측정하였다. 실험 결과, Si-OH와 Si-O-Si의 stretching vibration peak가 관찰되었으며, (100), (110), (200) 그리고 (210)의 육방배열의 1차원 구조를 확인하였다. Cu 금속이 도입된 MCM-41은 Cu 도입량이 증가할수록 비표면적과 미세기공부피는 감소한 반면에 NO 제거 효율은 증가하였다. 결과적으로 Cu/MCM-41의 Cu의 함량이 증가함에 따라 전체 촉매작용 반응과 NO 제거율이 증가하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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