난분해성 1,4-다이옥산을 분해시키기 위하여 촉매습식과산화반응에 활성적인 Cu wire촉매를 사용하였다. Cu wire 촉매를 사용함으로써 1,4-다이옥산의 완전한 분해가 가능하였으나, 분해된 1,4-다이옥산은 완전 무기화($CO_2$와 $H_2O$로 전환)되지 못하고 중간생성물인 ethylene glycol diformate, oxalic acid, formic acid, formaldehyde, acetaldehyde 등으로 전환되었다. 1,4-다이옥산이 분해되어 없어짐에 따라 formaldehyde와 oxalic acid가 점진적으로 나타나기 시작하여 증가하다가 최고농도를 보인 후 다시 감소하였다. 이들 두 중간체의 최고농도 도달시점에 acetaldehyde의 농도가 급격히 증가하여 최고농도를 보인 후 다시 감소하였다. 이들 세가지 중간물질의 감소와 함께 ethylene glycol diformate, formic acid가 생성되기 시작하여 그 농도가 점진적으로 증가하였다. 이들은 연속적인 과정을 통해 생성되었다. Cu wire 촉매는 반응이 진행되는 동안 활성이 떨어지지 않고 매우 안정적이었다.
현대 사회는 일상생활 중 80% 이상을 실내에서 생활하고, 생활수준의 향상으로 실내오염물질 노출에 대한 유의가 필요하다. 본 연구에서는 실내오염물질 중 하나인 포름알데히드(HCHO)를 별도의 빛 또는 열 없이 상온에서 제거할 수 있는 액상환원법 기반 Pt/TiO2 촉매의 성능 및 반응 특성을 조사하였다. 활성실험을 통해, 동일한 방법으로 제조된 촉매라도 TiO2 종류에 따라 약 40~80%의 서로 다른 활성을 나타냄을 확인하였다. XRD, BET, XPS 분석을 통해 지지체의 입사 사이즈, 결정구조, 비표면적 및 O/Ti molar ratio를 조사하였고, 지지체 자체의 물성과 성능 간 상관성은 미미함을 확인하였다. HCHO 산화 반응 경로를 조사하기 위해 일산화탄소를 활용한 In situ DRIFT 분석과 H2-TPR을 수행하였다. 그 결과, 촉매의 성능이 활성금속의 산화상태 및 흡착종의 흡탈착 특성에 지배받음을 확인할 수 있었다.
포름알데하이드는 무색, 무취의 유독성 물질로 다양한 방법을 통하여 포름알데하이드를 제거할 수 있는 방법들이 많이 보고되었다. 본 논문에서는 생물학적 효소 반응 및 화학적 흡착 촉매 반응에 의한 포름알데하이드의 제거 효율을 비활성을 통해 비교하였다. 첫째, Escherichia coli K12포름알데하이드 탈수소화 효소(Formaldehyde dehydrogenase, FDH)를 Escherichia coli BL21(DE3)에 클로닝하여 발현 및 분리하였다. FDH 효소 활성($k_{cat}/K_m$)은 $2.49{\times}10^3sec^{-1}mM^{-1}$로 측정되었으며, 비활성은 8.69 U/mg으로 측정되었다. 둘째, 화학적 흡착 및 화학 촉매를 이용한 포름알데하이드의 제거 효율도 동시에 진행하였다. 본 논문에서는 활성탄과 제올라이트, KI 및 KOH로 처리한 활성탄과 제올라이트를 화학적 포름알데하이드 흡착제로 사용하였으며 $Pd/TiO_2$ 산화 촉매를 이용하여 포름알데하이드의 산화 반응 효율을 결정하였다. 결론적으로 본 논문에서 수행한 화학적 흡착 및 산화 촉매 반응의 경우 대략 50%의 비슷한 수준의 포름알데하이드 제거 효율을 보였으며, 특히 비활성의 경우 탈수소화효소의 비활성이 0.01-0.26 U/g 수준의 화학적 흡착 및 산화 촉매보다 월등히 높게 측정되었다.
The catalytic oxidation of volatile organic compounds (methanol. acetaldehyde) has been characterized using the copper phthalocyanine catalyst in a fixed bed flow reactor under atmospheric pressure. The catalytic activity for pretreatment conditions was examined by this reaction system. The catalytic activity was ordered as follows: metal free-PC<Cu ($\alpha$)-PC<Cu ($\beta$)-PC The formaldehyde, carbon monoxide as a partial oxidation product of methanol and acetaldehyde over Cu ($\alpha$)-PC catalyst were detected and the conversions of methanol and acetaldehyde were accomplished above 95% over Cu ($\alpha$) -PC, Cu ($\beta$) - PC catalyst at 35$0^{\circ}C$. The pretreated metal free -PC, Cu($\alpha$)-PC, Cu($\beta$)-PC catalysts have been characterised by TGA, EA and XRD analysis. The catalytic activity pretreated with air and $CH_3$OH mixture (P-4) or air only (P-5) was very excellent. XRD and EA results showed that Cu($\alpha$)-PC, Cu($\beta$)-PC were destroyed an(1 new metal oxide such as CuO were formed.
A dual-channel glass coil sampling technique was used to measure hourly formaldehyde concentration in the ambient air. The dual-channel coil sampling assembly consists of three parts; an all-pyrex 28-turn coil made of 0.2-cm internal diameter glass tubing for gas-liquid contact and scrubbing of soluble gases, an inlet section upstream of the coil for introducing sample air and scrubbing solution, and a widened glass section downstream of the coil for gas-liquid separation. The scrubbing solution used was a dilute aqueous DNPH (dinitrophenylhydrazine) solution. Hourly concentration of formaldehyde was determined at a Gwangju semi-urban site during two intensive studies between September and October using the dual channel glass-coil/DNPH sampling technique and HPLC (High Performance Liquid Chromatography) analysis. The mean concentration was 1.7($0.4{\sim}4.7$) and 3.0($0.5{\sim}19.1$) ppbv for the September and October intensives, respectively, which are considerably low, compared to those measured in polluted urban areas around the world including several urban areas of Korea. The diurnal variation showed significant increase of formaldehyde in the daytime suggesting the dominance of formation of formaldehyde due to photochemical oxidation of methane and other hydrocarbons. An increase in the formaldehyde sometimes in the night might be due to an increase in primary source, i.e. traffic emissions. It was also found that rapid increase in formaldehyde levels from 3.0 to 19.1 ppbv in the afternoon on October 20 was due to plumes from burning of agricultural wastes such as rice straw and stubble. It is expected from the measurement data that the constructed dual-channel glass coil sampling system can be utilized for measuring atmospheric concentration of the formaldehyde with high time resolution.
본 연구에서는 포름알데히드를 상온산화시켜 제거하는 $Pt/TiO_2$ 촉매의 상용화 인자들이 조사되었다. 활성 귀금속 함량 최적화를 위해 촉매의 백금(Pt) 담지량을 변화시켜 제조 후 성능을 평가하였으며, 그 결과 1wt% 함량이 가장 이상적인 함량임을 확인하였다. 또한 활성금속인 Pt를 환원하여 제조한 환원 촉매가 상온에서 우수한 포름알데히드 산화 능력을 나타내었다. 이를 통해 활성금속의 산화가에 따라 성능이 변화될 수 있으며, 백금의 경우 metallic Pt($Pt^0$)로 존재할수록 포름알데히드 상온산화 성능이 증진될 수 있음을 확인하였다. 촉매의 운전인자를 도출하기 위한 공간속도 영향 평가 결과 공간속도가 낮을수록 촉매량 증가에 의해 포름알데히드 전환율이 증진되는 결과를 나타내었다. 또한 공기 내 반드시 존재하는 물질인 수분의 공기 내 공존 시 영향 평가를 실시하였으며, 그 결과 수분이 공존할 때 포름알데히드 산화반응이 수분이 존재하지 않은 조건에서의 활성보다 증진되었다. 상기 결과들을 통해 어떤 추가 에너지원 없이도 포름알데히드를 제거 할 수 있는 상온산화 촉매 상용화를 위한 핵심인자들을 확인하였다.
An automated carbonyl measurement system was constructed. Atmospheric carbonyl compounds were extracted onto DNPH containing collection solution while flowing through a glass coil. Each carbonyl species was separated on a HPLC column and quantified by UV absorption detector. Using this system, carbonyl compounds were continuously measured at the campus of Korea University in Seoul, Korea during June, 2005. Sampling resolution was 30 minutes and the detection limit of HCHO was 0.19 ppbv. Also, $\O_{3}$, it's precursors, and meteorological parameters were measured. The maximum, minimum, average, and median concentrations of HCHO during the whole experiment was 35.8 ppbv, 1.4 ppbv, 11.7 ppbv, and 9.3 ppbv respectively. Formaldehyde showed a distinct diurnal variation with a broad maximum around 13 $\sim$ 15, which was 1 $\sim$ 3 hours ahead of an ozone maximum. During a couple of days, however, HCHO concentrations were kept high through the night or increased concomitantly with NOx in the morning. These results imply that HCHO was mainly produced from the photochemical oxidation of VOCs, but local emission sources couldn't be ruled out. The differences between daily maximum and minimum of $O_{3}$ and HCHO were calculated for 11 days of June, when typical diurnal variations were observed for the two species. A strong positive correlation was found between $\Delta O_{3}$ and $\Delta HCHO$ and the average mole ratio of $\Delta HCHO$ to $\Delta O_{3}$ was 2.6. It indicates that formaldehyde played a key role in $\Delta O_{3}$ production as an indicator species in Metropolitan Seoul during June, 2005.
Degradation of benzothiophene(BT) in the aqueous phase by potassium ferrate(VI) was investigated. Potassium ferrate(VI) was prepared by the wet oxidation method. The degradation efficiency of BT was measured at various values of pH, ferrate(VI) dosage and initial concentration of BT. BT was degraded rapidly within 30 seconds by ferrate(VI). While the highest degradation efficiency was achieved at pH 5, the lowest degradation efficiency was achieved at pH 9. Also, the initial rate constant of BT increased with decreasing of the BT initial concentration. In addition, the intermediate analysis for the reaction of BT and ferrate(VI) has been conducted using GC-MS. Benzene, styrene, benzaldehyde, formaldehyde, benzoic acid, formic acid, and acetic acid were identified as reaction intermediates, and ${SO_4}^{2-}$ was identified as an end product.
Methanotrophs are microorganisms that possess the unique ability to utilize methane as their sole source of carbon and energy. A novel culture system, known as the compulsory circulation diffusion system, was developed for rapid growth of methanotrophic bacteria. Methanol dehydrogenase (MDH, EC 1.1.99.8) from Methylomicrobium sp. HG-1, which belongs to the type I group of methanotrophic bacteria, can catalyze the oxidation of methanol directly into formaldehyde. This enzyme was purified 8-fold to electrophoretic homogeneity by means of a 4 step procedure and was found in the soluble fraction. The relative molecular weight of the native enzyme was estimated by gel filtration to be 120 kDa. The enzyme consisted of two identical dimers which, in turn, consisted of large and small subunits in an ${\alpha}_2{\beta}_2$ conformation. The isoelectric point was 5.4. The enzymatic activity of purified MDH was optimum at pH 9.0 and $60^{\circ}C$, and remained stable at that temperature for 20 min. MDH was able to oxidize primary alcohols from methanol to octanol and formaldehyde.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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