가공이나 저장 중 쉽게 산화하는 특성을 갖는 ascorbic acid의 안정성을 확보하기 위해 Zein-DP와 HPMC-FCC를 코팅제로 유동층 코팅을 실시하여 ascorbic acid의 저장기간을 예측하고자 하였다. 단분자층 수분함량은 BET식보다 GAB식이 높은 유의성을 나타내었으며, 등온흡습곡선은 ascorbic acid 분말을 제외한 유동층 코팅된 분말의 경우 sigmoid 형태를 나타내었다. 등온흡습곡선의 적합도는 Halsey, Caurie, Oswin Kuhn 모델이 높은 적합도를 보였다. 평형상대습도 예측모델식은 시간과 수분활성도를 변수로 하여 모델식을 수립할 수 있었다 유동층 코팅분말한 ascorbic acid의 DPPH 소거능 변화를 품질지표로 하여 온도와 저장기간에 따른 품질변화 특성을 알아본 결과, DPPH 소거능은 온도가 높을수록 더 큰 영향을 받고 저장기간이 길어질수록 감소하는 경향을 나타내었다. 저장말기에서는 ascorbic acid의 소거능이 유동층 코팅한 분말보다 더 빠르게 감소되는 것으로 보아 유동층 코팅으로 품질 변화를 막을수 있음을 확인하였다. 1차 반응속도식에 따라 반응속도상수를 구하여 10, 20, 30, 50 및 $70^{\circ}C$에서의 반응속도상수를 예측한 결과 온도가 높을수록 높은 반응속도상수를 가져 품질변화가 빠르게 진행되는 것을 알 수 있었다. DPPH 소거능이 50%를 유지하는 저장기간을 예측한 결과 Zein-DP로 코팅한 경우 $20^{\circ}C$에서 45.83일, $10^{\circ}C$에서 63.19일이었고, HPMC-FCC로 코팅한 경우 $20^{\circ}C$에서 28.84일, $10^{\circ}C$에서 36.14일로서, 코팅하지 않은 ascorbic acid보다 저장기간이 연장됨을 확인하였으며 Zein-DP로 코팅한 분말의 경우가 저장기간이 가장 연장될 수 있는 것으로 나타났다.
건조방법이 복분자 분말의 갈변 및 흡습 특성에 미치는 영향을 조사하기 위하여, 신선 복분자를 천일, 적외선 및 동결 건조한 다음 분쇄하고 이 분말의 색도와 수분활성도 ($a_w$) 0.11-0.90 범위에서 평형수분함량(EMC)을 각각 측정하였다. 갈변지표인 $L^*$값과 $a^*$값은 동결 건조한 복분자 분말이 다른 방법으로 건조한 분말보다 높고 낮은 값을 나타내었고, 황색도인 $b^*$값은 동결 건조 분말에서 가장 높은 수준을 보였다. EMC는 $a_w$의 증가와 함께 증가하는 경향을 보였으며 특히, 0.75 $a_w$ 이상에서 급격하게 증가하였다. 동일한 $a_w$에서 분말의 EMC는 동결건조품이 천일과 적외선 건조품 보다 유의적으로 높게 나타났다. 복분자 분말의 흡습곡선은 전형적인 sigmoid 형태를 보였고, 천일건조 분말은 Halsey model, 적외선 건조 분말은 Kuhn model, 그리고 동결 건조 분말은 Oswin model이 적합도가 가장 높았다. 단분자층 수분함량은 GAB 방정식으로 설명 할 수 있었으며, 적외선 건조 분말에서 0.005 g $H_2O/g$ dry solid, 천일 및 동결 건조 분말에서 0.019 g $H_2O/g$ dry solid를 각각 나타내었다. 이로써 건조방법은 복분자 분말의 갈변과 흡습 특성에 영향을 미치는 것으로 확인되었다.
An experimental study on the removal of VOCs gas using a biomembrane reactor were carried out at various inlet gas concentration, specific loading rate, retention time and gas flow rate of volume. The variations of efficiency and various parameters, which are relevant to gas removal, with mixing of soluble gas and without have been discussed. More than 95% of the toluene and methanol present in the feed was successfully removed in each study. The elimination of methanol with mixture of soluble compound of about 300 mg/h corresponds to a portion of 21% if there is a feed stream of 1400 mg/h. On the contrary the maximum efficiency of about 72% of toluene was reached. This is to be rated as a treatment of sorption that the limiting factor of the dismantling speed could be represented by this difficult degradable component. Nevertheless the elimination capacities for this reactor for toluene were on a very high level. For substances which show a very high solubility in silicon rubber an advantage of a bio membrane is clearly shown. Therefore a similarly good result is expected for n-hexane, because of its relatively good permeability which was distinguished during permeation experiments.
In this research, investigations were made on the effect of type and load of organic substrate on phosphorus release. Reactors of three different sizes were operated, being fed on five kinds of organic substrates. The quantitative analyses were made on phosphorus release and substrate utilization under anaerobic condition. The molar ratios of the uptaken organic substrate to the released phosphorus were 0.5 with acetate, 0.6 with glucose, 0.8 with glucose/acetate, and 1.2 with glucose/acids, respectively. The phosphorus release was inhibited at the higher organic load than the normal at stead state. Both acetate and acids/glucose enhanced phosphorus release- as well as uptake-rate, however, the complete phosphorus removal was achieved after the microbial adaptation to the new environment. In case with acetate, operation was hampered by the poor sludge settleability and phosphorus uptake was not enough although the phosphorus release was active. But with milk/starch, the phosphorus release and uptake was well developed even though phosphorus release was not comparatively high. From this study, it was concluded that organic substrates, such as glucose seemed to be converted fatty acids after fast bio-sorption, followed by concurrent uptake of these acids by excess phosphorus removing bacteria.
The sorption of metal ions with low-cost adsorbents plays an important role in sustainable development. In the present study, the efficacy of sugarcane bagasse, rain tree fruits (samaneasaman), banana stem and their mixtures, used as bio-sorbents, in the removal of Cu(II) and Pb(II) ions from aqueous solution is evaluated. Batch studies are conducted, and residual ions were measured using Inductively Coupled Plasma (ICP)-atomic spectrometer. Effect of pH, initial metal ion concentration, reaction time and adsorbent dosage are studied. The Pb(II) removal efficiency was observed to be 97.88%, 98.60% and 91.74% for rain tree fruits, banana stem and a mixture of adsorbents respectively. The highest Cu(II) ion removal was observed for sugarcane bagasse sorbent with an efficiency of 82.10% with a pH of 4.5 and a reaction time of 90 min. Finally, desorption studies were carried out to study the leaching potential of adsorbent, and it was found that the adsorbent is stable in water than the other leaching agents such as HCl, ammonium acetate, Sodium EDTA. Hence, these adsorbents can be effectively used for the removal of these heavy metals.
PEG 주입을 통해 열처리 중 목재의 균열을 방지하기 위한 연구에 필요한 기초자료를 제공하기 위해 본 연구가 수행되었다. 국내에서 사용되는 대표적인 침엽수 세 수종의 소시편을 이용하여 PEG 분자량에 따른 침투 속도와 잔류량, 열처리 후 잔류량, 평형함수율 등을 조사하였다. PEG400의 평균 잔류량은 수종별 기본밀도에 반비례하였으며 다른 분자량 PEG에서도 비슷한 경향을 나타냈다. 한 수종 내에서는 PEG 분자량이 클수록 잔류 PEG 양이 감소하는 경향이 뚜렷하다. PEG 주입에 의해 함수율이 2% 내에서 증가하거나 감소하였으며, 시편의 평균 기본밀도는 최고 16.8%까지 증가하였다. 열처리에 의한 중량감소율은 PEG400 시편이 PEG600, PEG1000 보다 컸다. 낮은 분자량의 PEG가 더 많이 용출되었다고 볼 수 있다. 평형함수율은 상대습도가 낮을 때(32%RH) 세 수종 모두 PEG 주입 시편과 무처리 시편의 차이가 없었으나, 상대습도가 증가할수록 PEG 주입 시편이 무처리 시편보다 높게 나타났다.
아가리쿠스버섯에서 분리한 단백다당류를 분무건조한 분말의 저장안정성을 알아보기 위하여 저장 중 흡습특성을 조사하였다. 평형수분함량은 수분활성도가 높아짐에 따라 빠르게 증가하는 양상이었으며, 높은 온도에서 낮은 함량을 나타내었다. 단분자층 수분함량은 BET식보다 GAB식이 높은 유의성을 나타내었다. 수분활성도가 증가함에 따라 필요로 하는 흡습에너지가 낮아져 흡습엔탈피는 감소하여 흡습이 쉽게 이루어짐을 알수 있었다. 등온흡습곡선의 적합도는 Kuhn과 Oswin 모델이 $R^2$ 0.99 이상으로 높은 적합도를 나타내었고, Oswin 모델이 가장 편차가 작은 것으로 나타났다. 흡습 중 평형상대습도 예측 모델을 수립하기 위해 온도와 수분활성도의 경우 일차함수, 시간의 경우 로그함수가 높은 적합도를 보였으며, 평형상대습도 예측모델식은 수분활성도만을 변수로하는 모델식, 수분활성도와 시간을 변수로 하는 모델식과 수분활성도, 시간, 온도를 변수로 하는 모델식을 나타내어 가장 높은 $R^2$가 0.965로 나타났다.
Objective of this study was to investigate adsorption characteristics and kinetic models of $NH_4-N$ to biochar produced from rice hull in respective to mitigation of greenhouse gases. $NH_4-N$ concentration was analyzed by UV Spectrophotometer. For the experiment, the soil texture used in this study was sandy loam soil, and application rates of chemical fertilizer and pig compost were $420-200-370kgha^{-1}$ (N-P-K) and $5,500kgha^{-1}$ as recommended amount after soil test for corn cultivation. Biochar treatments were 0.2-5% to soil weight. Its adsorption characteristic was investigated with application of Langmuir isotherm, and pseudo-first order kinetic model and pseudo-second order kinetic model were used as kinetic models. Adsorption amount and removal rates of $NH_4-N$ were $39.3mg^{-1}$ and 28.0% in 0.2% biochar treatment, respectively. The sorption of $NH_4-N$ to biochar was fitted well by Langmiur model because it was observed that dimensionless constant ($R_L$) was 0.48. The maximum adsorption amount ($q_m$) and binding strength constant (b) were calculated as $4.1mgg^{-1}$ and $0.01Lmg^{-1}$ in Langmuir isotherm, respectively. The pseudo-second order kinetic model was more appropriate than pseudo-first order kinetic model for high correlation coefficient ($r^2$) of pseudo-second order kinetic model. Therefore, biochar produced from rice hull could reduce $N_2O$ by adsorbing $NH_4-N$ to biochar cooperated in sandy loam soil.
금속이 염 용액 형태로 토양에 유입될 때, 그 금속의 용해도는 시간이 지남에 따라 감소하는 경향(aging)을 보이는데, 이러한 시간 의존성 외에 토양 내 금속 용해도의 변화에 영향을 미치는 또 다른 요인들에 대한 고찰은 아직 미비한 상태이다. 본 연구에서는 물리화학적 성질이 다른 5 종류의 토양 (히스토졸, 앤디졸, 옥시졸, 미세입자 알피졸, 조대입자 알피졸)에 여러 비율의 카드뮴(2.5-20 mg ${kg}^{-1}$)/ 구리(50-400 mg${kg}^{-1}$)/ 아연(50-400 mg ${kg}^{-1}$) 염 용액을 혼합하여, 상온에서 1년 동안 토양의 성질, 금속의 종류, 금속의 농도에 따른 용해도 변화관찰을 시도하였다. 그 결과, 히스토졸에서는 카드뮴이, 앤디졸에서는 구리가, 미세입자 알피졸에서는 아연이 가장 높은 분배 계수를 보였고, 옥시졸과 조대입자 알피졸에서는 모든 금속들이 가장 낮은 분배 계수를 나타내었다. 또한, 카드뮴과 아연의 경우 토양의 종류와는 무관하게 시간에 따른 분배 계수의 증가를 보였지만, 구리의 경우 토양 내 유입된 후 일주일 부터는 이러한 경향성를 찾아보기 어려웠다. 구리는 토양의 유기물이 많을 경우에는 빠른 흡착성을 보이지만, 토양수에 녹아있는 유기물이 많을 경우에는 그 흡착 특성이 제한됨을 관찰하였다. 더욱이, 흡수력이 높은 토양의 경우 금속의 분배 계수는 유입된 금속의 양과는 무관할 뿐만 아니라, 높은 농도로 처리된 토양의 금속 분배 계수가 낮은 농도로 처리된 토양의 분배계수와 유사해지기 까지는 더 오랜 시간이 요구되는 반면, 낮은 흡수력을 가진 토양의 경우에는 시간보다는 금속의 초기 유입양이 분배 계수 결정에 더욱 큰 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다. 본 연구를 통해, 토양에 유입된 금속의 용해도 변화는 시간 뿐만 아니라, 토양의 성질, 금속의 종류와 농도에도 상당히 의존함을 입증하였다.
본 연구의 목적은 농경지에서 유출되는 유거수로부터 부영양화를 감소시키기 위하여 참나무를 원료로 제조한 바이오차의 인산염 인($PO_4-P$) 흡착특성을 구명하는 것이었다. 30 mg/L $PO_4-P$ 용액에 참나무 바이오차 투입량을 4~20 g/L로 변화시키는 조건으로 실험을 수행하였다. $PO_4-P$의 흡착량은 4~14 g/L 범위에서 3배 증가하였고, 제거율은 4~16 g/L 범위에서 28.6% 증가하였다. 최대 단분자층 흡착능($q_m$)과 결합세기(b)는 각각 0.10 mg/g, 0.06 L/mg으로 산출되었다. 또한 Langmuir 흡착등온식의 특징인 무차원상수($R_L$)는 0.37로 0과 1사이로 나타나 Langmuir 흡착등온식을 잘 표현하여 흡착에 용이함을 알 수 있었다. 따라서, 참나무를 원료로 제조한 바이오차는 농경지 유거수로부터 부영양화를 감소시키기 위한 $PO_4-P$ 흡착제로 용이하다고 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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