The photocatalytic decolorization of Rhodamine B (RhB) was studied using packed-bed reactor and immobilized $TiO_2/UV$ System. The 20 W UV-A, UV-B and UV-C lamps were employed as the light source. The effect of shape and surface polishing extent of reflector, distance between the reactor and reflector, reactor material were investigated. The results showed that the order of the initial reaction constant with reflector shape was round > polygon > W > rhombus. The optimum distance between the reactor and reflector was 2 cm. The initial reaction constant of quartz reactor was 1.46 times higher than that of tile PVDF reactor.
Rhodamine B(RhB) 폐수의 색도와 COD 제거를 위해 $O_3$, $UV/TiO_2$, $O_3/UV$ 및 $O_3/UV/TiO_2$ 공정과 같은 고급산화법의 영향을 연구하였다. 오존 공정의 경우 오존 농도가 높을수록 탈색속도가 높아졌으며, $UV/TiO_2$와 $O_3/UV/TiO_2$ 공정의 최적 $TiO_2$ 농도는 0.4 g/L 였다. $O_3/UV$ 공정은 오존 공정에 비해 초기 탈색속도상수가 높고 탈색종결시간도 줄어드는 것으로 나타났다. 실험에 적용한 공정의 초기 탈색속도상수의 순서는 $O_3/UV/TiO_2>O_3/UV>O_3>UV/TiO_2$로 나타났다. 모든 공정의 탈색속도가 COD로 표시한 무기화 속도보다 빠르고, COD는 처리에 시간이 더 소요되는 것으로 나타났다. COD 제거속도는 $O_3/UV/TiO_2>O_3/UV>UV/TiO_2{\geqq}O_3$의 순서로 나타났다. 네 공정 중에서 광촉매와 오존 공정을 조합한 $O_3/UV/TiO_2$ 공정이 염료 폐수와 같은 폐수의 색도와 COD 제거에 적절한 것으로 나타났다.
높은 laccase 활성을 보유한 큰느타리 수확 후 배지추출물(SMSE)은 bromophenol blue과 remazol brillient blue R염료에서 각각 93.7%와 88.7%의 높은 탈색효과를 나타내었다. 그 외의 Congo red는 72.13%을 보인 반면에 다른 염료는 60% 내의 탈색효과를 나타내었다. 특히 직물염색에 사용되는 Rit (red)와 Rit (blue)는 51.6%와 30.4%의 비교적 낮은 탈색율을 보였으며 Methylen blue 염료는 탈색률이 검출되지 않았다. 염료는 $20{\sim}30^{\circ}C$의 온도에서 가장 높은 탈색률을 보였고, $50^{\circ}C$까지 높은 염료 탈색효과를 보였다. 시간에 따른 염료 탈색효과 실험에서 bromophenol blue와 remazol brillient blue R은 SMSE 처리 1시간 후에 반응이 나타나기 시작하여 12시간 후에는 80% 이상의 높은 탈색율을 보였으나 다른 염료들은 탈색 정도가 서서히 증가되어 24시간 후 최고 60%의 탈색율을 보였다. 큰느타리 SMSE는 섬유공장으로부터 수집한 산업 폐 염료의 탈색효과를 나타내어 환경친화적인 염료탈색의 산업적 이용성을 제시하였다.
삼림지역의 고목에서 분리한 JS18 균주는 합성 멜라닌을 탈색하는 세포 외 분비효소를 생산했다. JS18 균주의 internal transcribed spacer (ITS) 염기서열을 분석하고 계통학적으로 확인한 결과 본 균주는 Trametes velutina로 동정되었다. JS18 균주는 laccase 활성을 나타냈지만 manganese peroxidase 및 lignin peroxidase 활성은 나타내지 않았다. 본 균주를 회분배양한 결과 멜라닌 탈색 활성은 laccase 활성으로부터 유래하는 것으로 확인되었다. Laccase 유도인자로써 Syringic acid 및 CuSO4를 첨가하고 25℃에서 7일간 배양한 결과 배양상등액에서 98 U/ml의 laccase 활성을 나타내었다. GYP 배지에서 배양한 T. velutina의 배양상등액에서 ammonium sulfate 침전, Hi-trap Q Sepharose 컬럼 및 gel filtration을 이용하여 효소를 정제하였고, SDS-PAGE에서 약 67 kDa의 분자량을 나타내었다. 정제된 효소의 멜라닌 탈색율은 효소 단독으로는 24 시간 만에 단지 4% 만을 나타내는 반면, HBT의 존재 하에서는 80%로 향상되었다. 또한 1.5 mM HBT의 농도에서는 최대 81%의 멜라닌 탈색율을 나타내었다. 본 효소의 멜라닌 탈색에 대한 최적 pH 및 온도는 각각 5.0와 37℃를 나타내었다. 본 연구에서는 T. velutina JS18 유래 laccase가 촉매하는 멜라닌 탈색 반응에서 redox mediator로써 HBT의 적용 가능성을 확인하였다.
리그닌 분해효소 군을 가진 백색부후균들은 다핵방향족 화합물을 포함하여 염료와 폭약 및 내분비장애 물질의 분해 등 다양한 난분해성 물질을 분해할 수 있다. 리그닌 분해효소 중 laccase와 manganese peroxidase (MnP)를 각각 발현하는 벡터를 국내에서 분리한 백색부후균류의 하나인 아교버섯(Phlebia tremellosa)에 형질전환 방법으로 도입시킨 형질전환체를 사용하여 염료의 탈색능력을 분석하였다. Methyl green의 경우 3일 후 약 50%의 탈색을 보인 야생형에 비하여 laccase 형질전환체(TF2-1)와 MnP 형질전환체(T5) 모두 90% 이상의 탈색을 보였다. Remazol brilliant blue R (RBBR)에서는 야생형이 약 67%의 탈색을 보인 반면 두 가지 형질전환체들은 약 85%의 탈색을 보였다. 각각의 형질전환체들은 laccase와 MnP의 활성 및 유전자 발현도 활발한 것으로 확인되었다.
Marasmius scorodonius secretes an extracellular laccase in potato dextrose broth, and this enzyme was purified up to 206-fold using $(NH_4)_2SO_4$ precipitation and a Hi-trap Q Sepharose column. The molecular mass of the purified laccase was estimated to be ~67 kDa by SDS-PAGE. The UV/vis spectrum of the enzyme was nontypical for laccases, and metal content analysis revealed that the enzyme contains 1 mole of Fe and Zn and 2 moles of Cu per mole of protein. The optimal pH for the enzymatic activity was 3.4, 4.0, and 4.6 with 2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothazoline-6-sulfonate) (ABTS), guaiacol, and 2,6-dimethoxy phenol as the substrate, respectively. The optimal temperature of the enzyme was $75^{\circ}C$ with ABTS as the substrate. The enzyme was stable in the presence of some metal ions such as $Ca^{2+}$, $Cu^{2+}$, $Ni^{2+}$, $Mg^{2+}$, $Mn^{2+}$, $Ba^{2+}$, $Co^{2+}$, and $Zn^{2+}$ at a low concentration (1 mM), whereas $Fe^{2+}$ completely inhibited the enzymatic activity. The enzymatic reaction was strongly inhibited by metal chelators and thiol compounds except for EDTA. This enzyme directly decolorized Congo red, Malachite green, Crystal violet, and Methylene green dyes at various decolorization rates of 63-90%. In the presence of 1-hydroxybenzotriazole as a redox mediator, the decolorization of Reactive orange 16 and Remazol brilliant blue R was also achieved.
Lee Yu-Ri;Park Chul-Hwan;Lee Byung-Hwan;Han Eun-Jung;Kim Tak-Hyun;Lee Jin-Won;Kim Sang-Yong
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제16권2호
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pp.226-231
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2006
Several white-rot fungi are able to produce extracellular lignin-degrading enzymes such as manganese peroxidase (MnP), lignin peroxidase (LiP), and laccase. In order to enhance the production of laccase and MnP using Trametes versicolor KCTC 16781 in suspension culture, the effects of major medium ingredients, such as carbon and nitrogen sources, on the production of the enzymes were investigated. The decolorization mechanism in terms of biodegradation and biosorption was also investigated. Among the carbon sources used, glucose showed the highest potential for the production of laccase and MnP. Ammonium tartrate was a good nitrogen source for the enzyme production. No significant difference in the laccase production was observed, when glucose concentration was varied between 5 g/l and 30 g/l. As the concentration of nitrogen source increased, a lower MnP activity was observed. The optimal C/N ratio was 25 for the production of laccase and MnP. When the concentrations of glucose and ammonium tartrate were simultaneously increased, the laccase and MnP activities increased dramatically. The maximum laccase and MnP activities were 33.7 U/ml at 72 h and 475 U/ml at 96 h, respectively, in the optimal condition. In this condition, over 90% decolorization efficiency was observed.
자연계로부터 anthraquinone계 염료인 Remazol brilliant blue R를 분해.탈색하는 호알칼리성 균주를 분리하여 Bacillus sp. ARB1으로 명명하고 성장특성을 조사하였다. 최적 배양온도와 pH는 $35^{\circ}C$, pH 9.0로 나타났다. 배양액의 초기 pH가 10과 10.5일 경우 배양시간의 경과에 따라 pH 값이 점점 감소하여 40시간 후 9.3, 9.4로 각각 감소하였다. 진탕배양의 경우가 정치배양의 경우보다 Bacillus sp. ARB1의 탈색율이 현저히 높았다. 최적 배양조건에서 Bacillus sp. ARB1을 회분배양한 결과 배양 32시간 후 93%의 탈색율을 나타내었다. 실제 염색가공폐수를 사용한 회분배양에서 40시간 후에 탈색율은 78%로 나타났다.
Decolorization of congo red, methyl orange, poly R478, remazol brilliant blue R and crystal violet by white-rot fungus Trametes sp. CJ-105, isolated in Korea, was investigated. Remazol blue and methyl orange were almost completely decolorized after 2 days of culture, but congo red, crystal violet and poly R478 were decolorized by about 80%, 40% and 30% after 10 days of culture, respectively. As a result of determination of cell mass and enzyme activity, it was shown that color removal efficiency was related to cell mass and enzyme activity, and also found that only laccase (E.C.1.10.3.2) activity was existed in the culture broth. The decolorization ratios of remazol blue in the concentrations of 100ppm to 3, 000 ppm were 85% and above after 2 days of culture. In this study, we found that white-rot fungus, Trametes sp. CJ-105, was effective in decolorizing a wide range of structurally different synthetic dyes.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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