• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
• /
• 제10권5호
• /
• pp.11-17
• /
• 2005

본 연구에서는 phenanthrene 오염토양 정회를 위한 동전기-펜턴 공정을 2차원 토양 정화장치에서 실시하여, 중력 및 전기삼투흐름과 관련된 phenanthrene의 제거 특성을 조사하고자 하였다. 100 V의 정전압 조건 하에서 전류는 초기 1,000에서 290 mA까지 감소하였는데, 이는 토양 내 이온들이 전기삼투 및 전기이동에 의해 유출수를 따라 밖으로 배출되어 토양의 저항이 증가하였기 때문이다. 28일의 처리기간 동안 두 개의 음극 전극조로부터 배출되어 음극 탱크에 축적된 총 전기삼투유량은 10,280 mL였으며, 전기삼투유속의 감소는 발생하지 않았다. 실험 종료 후 토양내 의 phenanthrene 잔류량은 양극 부분은 매우 낮았으며 음극으로 갈수록 증가하였다. 이것은 과산화수소를 포함한 전해질 용액이 전기삼투에 의하여 양극에서 음극으로 공급되었기 때문이다. 또한 오염물의 농도는 바닥 부분에서 낮게 나타났으며 토양의 윗부분으로 갈수록 증가하는 경향을 보였다. 이것은 공극의 크기가 큰 토양은 토양업자 표면과 유체간에 모세관 인력이 작으므로 중력에 의한 물의 흐름이 존재하였기 때문이다. 실험 종료 후 토양 내의 대부분의 지점에서 잔류 오염물은 초기 농도의 20% 이하의 값을 나타냈으며, 동전기펜턴 공정에 의한 평균 phenanthrene 제거율은 81.4%였다. 원위치 오염토양 정화기술인 동전기펜턴 공정을 이용함으로써 다른 토양 정화기술의 한계점을 극복하고 효과적으로 오염토양을 정화할 수 있을 것으로 기대된다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
• /
• 제27권11호
• /
• pp.1785-1790
• /
• 2006

A novel kinetic method for determination of $HO_2{^{\cdot}}/O_2{^{{\cdot}-}}$ in ozone decomposition in water is described. In this study, potential interferences of $O_3$ and the hydroxyl radicals, $^{\cdot}OH_{(O3)}$, are suppressed by $HSO_3{^-}/SO_3{^{2-}}$. $HO_2{^{\cdot}}/O_2{^{{\cdot}-}}$ formed in ozone decomposition reduces $Fe^{3+}$-EDTA into $Fe^{2+}$-EDTA and subsequently the well-known Fenton-like (FL) reaction of $H_2O_2$ and $Fe^{2+}$-EDTA produces the hydroxyl radicals, $^{\cdot}OH_{(FL)}$. Benzoic acid (BA) scavenges $^{\cdot}OH_{(FL)}$ to produce OHBA, which are analyzed by fluorescence detection (${\lambda}_{ex}=320nm$ and ${\lambda}_{ex}=400nm$). The concentration of $HO_2{^{\cdot}}/O_2{^{{\cdot}-}}$ in ozone decomposition has been determined by the novel kinetic method using the experimentally determined half-life ($t_{1/2}$). The steady-state concentration of $HO_2{^{\cdot}}/O_2{^{{\cdot}-}}$ is proportional to the $O_3$ concentration at a given pH. However, the steady-state concentration of $HO_2{^{\cdot}}/O_2{^{{\cdot}-}}$ in ozone decomposition is inversely proportional to pH values. This pH dependence is due to significant loss of $O_2{^{{\cdot}-}}$ by $O_3$ at higher pH conditions. The steady-state concentrations of $HO_2{^{\cdot}}/O_2{^{{\cdot}-}}$ are in the range of $2.49({\pm}0.10){\times}10^{-9}M(pH=4.17){\sim}3.01({\pm}0.07){\times}10^{-10}M(pH=7.59)$ at $[O_3]_o=60{\mu}M$.

• 미생물학회지
• /
• 제47권4호
• /
• pp.356-363
• /
• 2011

유류의 유출로 인한 총석유계탄화수소(total petroleum hydrocarbons: TPH)는 종종 토양과 지하수의 오염을 초래하고 있다. TPH는 환경에 노출이 될 경우 물리화학적 과정을 거쳐 분해가 되나 그 반응은 상대적으로 느리다. 본 연구에서는 TPH로 오염된 토양의 환경친화적인 처리기법을 궁극적으로 개발하기 위해서 화학적 및 생물학적 통합기술을 도입하고자 시도하였다. 여기서 펜톤유사반응을 전처리단계로 도입하고 이후 디젤분해 혼합균을 처리하여(생물증강법) 오염유류를 처리하고자 하였다. 계면활성제 OP-10S (0.05%)과 산화제($FeSO_4$ 4%, 및 $H_2O_2$ 5%)를 사용할 경우 토양으로부터 효율적으로 TPH를 처리, 제거할 수 있는 것으로 나타났다. 디젤분해 혼합균을 토양슬러리에 접종할 경우 100배 이상 분해균의 밀도상승이 관찰되었는데 이는 접종된 분해균이 오염된 토양에서 성공적으로 존재할 수 있음을 의미한다($10^8-10^9$ CFU/g slurry). Fenton으로 처리된 토양에서의 TPH 제거 효율은 분해균으로 생물증강을 실시할 경우 최소한 57% 정도 상승되는 것으로 나타났다. 그러나 화학적, 생물학적 연속처리를 실시할 경우 대조구(무처리; 재거효율 95%)에 비해 상대적으로 낮은 처리효율(79-83%)을 나타내었는데, 이는 화학처리 중에 발생하는 자유기(free radicals) 함유 산화물질이 분해를 억제한 것에 기인하는 것으로 보인다. 본 연구에서의 얻어진 결과는 환경에 있어서 TPH로 오염된 토양과 저질을 효율적으로 정화하고 토양생태계의 신속한 회복에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• BMB Reports
• /
• 제31권2호
• /
• pp.161-169
• /
• 1998

TThe reactive oxygen species oxidatively modify the biological macromolecules, including proteins, lipids, and nucleic acids. Iron- and heme-mediated Fenton-like reactions produce different pro-oxidants. However, these reactive products have not been clearly characterized. We examined the nature of the oxidizing species from the different iron sources by measuring oxidative protein modification and spectroscopic study. Hemoglobin (Hb) and methemoglobin (metHb) were oxidatively modified in $O{\array-\\\dot{2}}$ and $H_{2}O_{2}$ generating systems. Globin and bovine serum albumin (BSA) were also modified by iron, iron-EDTA, hematin, and Hb in an $O{\array-\\\dot{2}}$ generating system. In a $H_{2}O_{2}$ generating system, the iron- and iron-EDTA-mediated protein modifications were markedly reduced while the Hb-and hematin-mediated modifications were slightly increased. In the $O{\array-\\\dot{2}}$ generating system, the iron- and iron-EDTA-mediated protein modifications were strongly inhibited by superoxide dismutase (SOD) or catalase, but heme- and Hb-mediated protein modifications were inhibited only by catalase and slightly increased by SOD. Mannitol, 5,5-dimethyl-l-pyrroline-N-oxide (DMPO), deoxyribose, and thiourea inhibited the iron-EDTA-mediated protein modification. Mannitol and DMPO, however, did not exhibit significant inhibition in the hematin-mediated modification. Desferrioxamine (DFO) inhibited protein modification mediated by iron, but cyanide and azide did not, while the hematin-mediated protein modification was inhibited by cyanide and azide, but not significantly by DFO. The protein-modified products by iron and heme were different. ESR and UV-visible spectroscopy detected the DMPO spin adduct of the hydroxyl radical and ferryl ion generated from iron-EDTA and metHb, respectively. These results led us to conclude that the main oxidizing species are hydroxyl radical in the iron-EDTA type and the ferry I ion in the hematin type, the latter being more effective for protein modification.

• 공업화학
• /
• 제10권1호
• /
• pp.24-29
• /
• 1999

천연 토양 속에 많이 존재하는 철광석인 goethite, magnetite와 과산화수소수를 이용해 펜톤 유사 반응(Fenton-like oxidation)을 유도하여 디젤과 등유가 같은 중량 비율로 오염된 silica sand를 회분식 시스템으로 처리하여 보았다. 과산화수소수의 pH(3, 7) 농도(0%, 1%, 7%, 15%, 35%), 초기 오염물의 농도(0.2, 0.5, 1.0 g-오염물/kg-모래), 그리고 철광석(iron minerals)의 양(0, 1, 5 wt % magnetite 또는 goethite)을 달리하여 반응조건들을 조사하였다. Silica sand-철광석-$H_2O_2$ system에서의 오염물의 분해는 잔존 Total Petroleum Hydrocarbon(TPH)의 농도를 분석하여 확인하였다. 최적 실험 pH는 3이었고, 철광석이 철공급원으로 사용된 경우가 $FeSO_4$ 용액이 철공급원으로 사용된 경우보다 과수의 소모가 적어서 더 효율적이었다. 초기 오염물의 농도 1.0 g-오염물/kg-모래(5 wt % magnetite)에 과산화수소수의 농도를 0%, 1%, 7%, 15%, 그리고 35%로 달리하여 본 결과 8일후 각각 0%, 24.5%, 44%, 50%, 그리고 70%의 TPH 감소를 보였다. 같은 오염물 농도하에서 15%의 과산화수소를 사용하고, 철광석의 양이 0, 1, 5, 10 wt %로 변화되었을 경우, 오염물의 제거량은 magnetite의 사용시 각각 0%, 33.5%, 50%, 60%, goethite의 사용시는 각각 0%, 29%, 41%, 53%이었다. Magnetite system은 iron(II)과 iron(III)이 공존하며, 미량의 철성분이 용해되므로 goethite system보다 오염물의 분해가 더 많이 일어나는 것으로 보인다. 그러나 용해된 철성분은 철광석 표면에 침전물의 형태로 쌓이게 되어 철광석 표면의 전자교환능력을 감소시키고 과산화수소수를 quenching시키는 것으로 사려된다. 그리하여 goethite system에서 과산화수소수가 적게 소모되어 magnetite system보다 나은 처리효율을 가지는 것으로 나타났다. 토양을 shaker를 이용하여 혼합시킨 결과 오염물의 제거량이 magnetite의 경우 41%, goethite의 경우 30%만큼 증가하였다. 이 연구의 결과를 통하여 볼 때 천연토양속에는 magnetite와 goethite같은 철광석이 함유되어 있으므로 별도의 철성분 첨가없이 과산화수소수의 처리만으로도 석유로 오염된 토양의 in-situ 또는 ex-situ한 처리가 가능할 것으로 보인다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
• /
• 제31권10호
• /
• pp.2873-2876
• /
• 2010

Excess free iron generates oxidative stress that may contribute to the pathogenesis of various causes of neurodegenerative diseases. Previous studies have shown that one of the primary causes of increased brain iron may be the release of excess iron from intracellular iron storage molecules. In this study, we attempted to characterize the oxidative damage of DNA induced by the reaction of ferritin with $H_2O_2$. When DNA was incubated with ferritin and $H_2O_2$, DNA strand breakage increased in a time-dependent manner. Hydroxyl radical scavengers strongly inhibited the ferritin/$H_2O_2$ system-induced DNA cleavage. We investigated the generation of hydroxyl radical in the reaction of ferritin with $H_2O_2$ using a chromogen, 2,2'-azinobis-(2-ethylbenzthiazoline-6-sulfonate) (ABTS), which reacted with ${\cdot}OH$ to form $ABTS^{+\cdot}$. The initial rate of $ABTS^{+\cdot}$ formation increased as a function of incubation time. These results suggest that DNA strand breakage is mediated in the reaction of ferritin with $H_2O_2$ via the generation of hydroxyl radicals. The iron-specific chelator, deferoxamine, also inhibited DNA cleavage. Spectrophotometric study using a color reagent showed that the release of iron from $H_2O_2$-treated ferritin increased in a time-dependent manner. Ferritin enhanced mutation of the lacZ' gene in the presence of $H_2O_2$ when measured as a loss of $\alpha$-complementation. These results indicate that ferritin/$H_2O_2$ system-mediated DNA cleavage and mutation may be attributable to hydroxyl radical generation via a Fenton-like reaction of free iron ions released from oxidatively damaged ferritin.

• 한국세라믹학회지
• /
• 제47권2호
• /
• pp.169-176
• /
• 2010

The Fe-treated CNT/$TiO_2$ photocatalysts mixed with anatase and rutile phase have been developed for the decomposition of non-biodegradable different organic dyes like methylene blue (MB), rhodamine B (Rh.B), and methyl orange (MO) in two conditions as ultraviolet and visible light respectively. The results indicate that all the Fe-CNT/$TiO_2$ composites proved to be more efficient photocatalysts since degradation of MB at higher reaction rates, tthe decomposition rate of different dyes increases with an increase of $Fe^{3+}$ concentration in composites the highest rate of decomposition of different dyes was noted under UV irradiation. These results can indicate that the large CNT network is facilitate the electron transfer and strongly adsorb dye molecules on the texted photocatalysts, iron is reactive in the photo-Fenton process resulting in high production of OH radicals and also high activity of the photocatalyst. And Fe particles can generate more photoinduced electrons to conduction band of $TiO_2$ under visible light irradiation. The composites of Fe-CNT/$TiO_2$ photocatalysts synthesized by a sol-gel method were characterized by BET, TEM, SEM, XRD and EDX.

• Molecules and Cells
• /
• 제38권8호
• /
• pp.715-722
• /
• 2015

In Gram-negative bacteria in the periplasmic space, the dimeric thioredoxin-fold protein DsbC isomerizes and reduces incorrect disulfide bonds of unfolded proteins, while the monomeric thioredoxin-fold protein DsbA introduces disulfide bonds in folding proteins. In the Gram-negative bacteria Salmonella enterica serovar Typhimurium, the reduced form of CueP scavenges the production of hydroxyl radicals in the copper-mediated Fenton reaction, and DsbC is responsible for keeping CueP in the reduced, active form. Some DsbA proteins fulfill the functions of DsbCs, which are not present in Gram-positive bacteria. In this study, we identified a DsbA homologous protein (CdDsbA) in the Corynebacterium diphtheriae genome and determined its crystal structure in the reduced condition at $1.5{\AA}$ resolution. CdDsbA consists of a monomeric thioredoxin-like fold with an inserted helical domain and unique N-terminal extended region. We confirmed that CdDsbA has disulfide bond somerase/reductase activity, and we present evidence that the N-terminal extended region is not required for this activity and folding of the core DsbA-like domain. Furthermore, we found that CdDsbA could reduce CueP from C. diphtheriae.

• 한국환경과학회지
• /
• 제23권5호
• /
• pp.903-910
• /
• 2014

This study examined the treatment characteristics of hard-to-degrade pollutants such as TCE which are found in organic solvent and cleaning wastewater by nZVI that have excellent oxidation and reduction characteristics. In addition, this study tried to find out the degradation characteristics of TCE by Fenton-like process, in which $H_2O_2$ is dosed additionally. In this study, different ratios of nZVI and $H_2O_2$, such as 1.0 mM : 0.5 mM, 1.0 mM : 1.0 mM, and 1.0 mM : 2.0 mM were used. When 1.0 mM of nZVI was dosed with 1.0 mM of $H_2O_2$, the removal efficiency of TOC was the highest and the first order rate constant was also the highest. When 1mM of nZVI was dosed with 0.5 mM of $H_2O_2$, the first order rate constant and removal efficiency were the lowest. The size of first order rate constant and removal efficiency was in the order of nZVI 1.0 mM : $H_2O_2$ 1.0 mM > nZVI 1.0 mM : $H_2O_2$ 2.0 mM > nZVI 1.0 mM : $H_2O_2$ 0.5 mM > $H_2O_2$ 1.0 mM > nZVI 1.0 mM. It is estimated that when 1.0 mM of nZVI is dosed with 1.0 mM of $H_2O_2$, $Fe^{2+}$ ion generated by nZVI and $H_2O_2$ react in the stoichiometric molar ratio of 1:1, thus the first order rate constant and removal efficiency are the highest. And when 1.0 mM of nZVI is dosed with 2.0 mM of $H_2O_2$, excessive $H_2O_2$ work as a scavenger of OH radicals and excessive $H_2O_2$ reduce $Fe^{3+}$ into $Fe^{2+}$. As for the removal efficiency of TOC in TCE by simultaneous dose and sequential dose of nZVI and $H_2O_2$, sequential dose showed higher first order reaction rate and removal efficiency than simultaneous dose. It is estimated that when nZVI is dosed 30 minutes in advance, pre-treatment occurs and nanoscale $Fe^0$ is oxidized to $Fe^{2+}$ and TCE is pre-reduced and becomes easier to degrade. When $H_2O_2$ is dosed at this time, OH radicals are generated and degrade TCE actively.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제11권7호
• /
• pp.45-49
• /
• 2010

본 연구는 수중에서 광분해 반응시 발생되는 페록시라디칼을 검출하고 정량화하는 방법에 관한 것으로 비교적 간단한 방법으로 높은 감응도를 나타낼 수 있어 수처리를 위한 고도산화공정에서 유기물 분해를 위해 주요 역할을 하는 페록시라디칼의 정량화에 효과적으로 이용될 수 있다. 이 방법은 페록시라디칼이 $Fe^{3+}$-EDTA와 반응하여 $Fe^{2+}$-EDTA로 환원되는 반응에 기초를 둔 것으로 경제적이며 검출 및 정량을 위해서 손쉽게 사용할 수 있는 비효소계의 시약을 사용한다는 이점과 수계에서 흔히 발생하는 반응의 방해에 민감하지 않은 장점을 지니고 있다.