The separation of nicotine and tobacco-specific N-nitrosamines is a tough problem in tobacco industry. In this study, separation of nicotine from 4-(methylnitrosamino) -1-(3-pyridyl)-1-butanone (NNK) mixtures was investigated using electrodialysis by taking the principle of the protonation status difference between these two components. The results indicated that the solution pH has a dominant impact on the separation process. In a pH range of 5-7, nicotine molecules are existed as mono- and di-protonated ions and can be separated from the uncharged NNK molecules. The acidic electrolyte is conducive to the separation process from the point of flux and energy consumption; while the alkaline electrolyte has negative impact on the separation process. A current density of $10mA/cm^2$ is an appropriate value for the separation process. The lowest energy consumption of the separation process is 0.58 kWh/kg nicotine with the process cost to be estimated at only $0.208 /kg nicotine. Naturally, electrodialysis is a high-efficiency, cost-effective, and environmentally friendly process to separate and purify nicotine from tobacco juice.
At high nitrate concentrations, water must be treated to meet regulated concentrations because it results in threat to human health and eutrophication of natural water. However, it is almost impossible to remove nitrate by conventional water treatment methods such as coagulation, filtration and precipitation, due to its high water solubility. Therefore, other technologies including adsorption, ion exchange, reverse osmosis, denitrification, and electrodialysis are required to effectively remove nitrate. Each of these technologies has their own strengths and drawbacks and their feasibility is weighted against factors such as cost, water quality improvement, residuals handling, and pre-treatment requirements. An adsorption technique is the most popular and common process because of its cost effectiveness, ease of operation, and simplicity of design. Surface modifications of adsorbents have been enhanced their adsorption of nitrate. The nitrate-selective membrane process of electrodialysis reversal and reverse osmosis have proven over time and at many locations to be highly effective in removing nitrate contaminating problems in aqueous solutions. Both electrodiaysis and reverse osmosis methods generate highly concentrated wastes and need careful consideration with respect to disposal.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.65
no.4
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pp.628-634
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2016
This paper demonstrates a microfluidic electrochemical sensor for detecting endocrine disruptor such as estradiol at a very low concentration by using preconcentration technique. In addition, self-assembled monolayer(SAM) was also employed on the working electrode of the electrochemical sensor in order to increase the estradiol capture efficiency of the sensor. SAM treatment on the working electrode enhanced the specific binding between the surface of the working electrode and the estradiol antibody. The estradiol antibody was applied on the working electrode at different concentrations(10, 20, 50, 100, 200 pg/ml) for observing the concentration dependency. The measured electrochemical redox current changed with the amount of the bound estradiol on the Au working electrode surface and the sensor can detect all the target material when the immobilized antibody amount is more than the estradiol amount in the water. The elecrochemical estradiol sensor without SAM treatment showed a low current of 7.79 nA, while the sensor treated with SAM resulted in 339 nA at 200 pg/ml, which is more than 40 fold higher output current. When combining the preconcentration technique and the SAM-treated electrode, the measured current became more than 100 fold higher than that of the sensor without neither SAM treatment nor preconcentration technique. The combination of these two techniques can would enable the proposed microfluidic electrochemical sensor to detect a very low concentration endocrine disruptor.
There are several steps such as slicing, lapping, chemical etching and mechanical polishing in the silicon wafer production process. The chemical etching step is necessary to remove damaged layer caused In the slicing and lapping steps. The typical etching liquor is the acid mixture comprising nitric acid, acetic acid and hydrofluoric acid. At present, the waste acid is treated by a neutralization method with a high alkali cost and balky solid residue. A solvent extraction method is applicable to separate and recover each acid. Acetic acid is first separated from the waste liquor using 2-ethlyhexyl alcohols as an extractant. Then, nitric acid is recovered using TBP(Tri-butyl phosphate) as an extractant. Finally hydrofluoric acid is separated with the TBP solvent extraction. The expected recovered acids in this process are 2㏖/l acetic acid, 6㏖/1 nitric acid and 6㏖/l hydrofluoric acid. The yields of this process are almost 100% for acetic acid and nitric acid. On the other hand, it is important to recover and reuse the metal values contained in various industrial wastes in a viewpoint of environmental preservation. Most of industrial products are made through the processes to separate impurities in raw materials, solid and liquid wastes being necessarily discharged as industrial wastes. Chemical methods such as solvent extraction, ion exchange and membrane, and physical methods such as heavy media separation, magnetic separation and electrostatic separation are considered as the methods for separation and recovery of the metal values from the wastes. Some examples of the application of solvent extraction to the treatment of wastes such as Ni-Co alloy scrap, Sm-Co alloy scrap, fly ash and flue dust, and liquid wastes such as plating solution, the rinse solution, etching solution and pickling solution are introduced.
Thallium-201 (201Tl) is a medical radioisotope which emits gamma rays when it decays and used in myocardial perfusion scans in single-photon emission tomography due to its similar properties to potassium. Currently, the Korea Institute of Radiological & Medical Sciences is the only institution producing 201Tl in Korea, and optimization of 201Tl production research is necessary to meet supply compared to domestic demand. To this end, technical analysis of plating target production and chemical separation methods essential for 201Tl production research is conducted. It deals with the process of generating and separating 201Tl radioisotope and target production, It can be generated through a nuclear reaction such as natHg(p,xn)201Tl, 201Hg(p,n)201Tl, natPb(p,xn)201Bi → 201Pb → 201Tl, 205Tl(p,5n)201Pb → 201Tl, and considering impure nuclide generated simultaneously with the use of proton beam energy of 35 MeV or less, it is intended to be produced using the 203Tl(p,3n)201Pb→201Tl nuclear reaction. In particular, the chemical separation of Tl is a very important element, and the chemical separation methods that can separate it is broadly divided into four types, including solid phase extraction, liquid-liquid, electrochemical, and ion exchange membrane separation. Some chemical separations require additional separation steps, such as methods using selective adsorption. Therefore, this technical report describes four chemical separation methods and seeks to separate high-purity 201Tl using a method without additional separation steps
In this study, a nickel hexacyanoferrate and manganese dioxide-polyacrylonitrile (NM-PAN) composite was synthesized and used for the sorptive removal of Co2+, Sr2+, and Cs+ Cs+ in radioactive laundry wastewater. Single- and multi-solute competitive sorptions onto NM-PAN were investigated. The Freundlich (Fr), Langmuir (Lang), Kargi-Ozmıhci (K-O), Koble-Corrigan (K-C), and Langmuir-Freundlich (Lang-Fr) models satisfactorily predicted all the single sorption data. The sorption isotherms were nonlinearly favorable (Freundlich coefficient, NF = 0.385-0.426). Cs+ has the highest maximum sorption capacity (qmL = 0.855 mmol g-1) for NM-PAN compared to Co2+ and Sr2+, wherein the primary mechanism was the physical process (mainly ion-exchange). The competition between the metal ions in the binary and ternary systems reduced the respective sorption capacities. Binary and ternary sorption models, such as the ideal adsorbed solution theory (IAST) model coupled with single sorption models of IAST-Fr, IAST-K-O, IAST-K-C and IAST-Lang-Fr, were fitted to the experimental data; among these, the IAST-Freundlich model showed the most satisfactory prediction for the binary and ternary systems. The presence of cationic surfactants highly affected the sorption on NM-PAN due to the increase in distribution coefficients (Kd) of Co2+ and Cs+.
The effect of operating conditions on separation of soybean proteins in a home-made free-flow electrophoresis apparatus was investigated. Measurement of the pH, conductivity, and UV-absorbance(280 nm) were carried out at each run and the purity of the sample was tested with SDS-PAGE analysis. The soybean extract pretreated with Tris and boric acid was mixed with the amino acids composed of glutamic acid, histidine, arginine, glycine(1 mM each) with glycyl-glycine(2mM) and KCl(1mM). When the cellulose acetate was used as a compartment between the electrode and the buffer solution in the cell, pH distribution in the separation cell varied from 3.0 at the anodic side to 8.0 at the cathodic side and had two inflection point. The applied voltage was from 300V to 1000V and the separation was better at a higher voltage but the voltage was limited by the capability of the cooling system due to Joule heat. The proteins focused near the middle of the channel. From the change of pH and conductivity it was found that the ions in the channel moved out to the electrodes through the membrane. In the case when the concentration of the buffer solution was increased 5 times, proteins were focused at 300V. We could not increase up to the ten times of the concentration since the temperature difference between inlet and outlet was more than $25^{\circ}C$ and denaturation of proteins was expected. When ion-exchange membranes were used U-type pH distribution was set up due to the ionic polarization near the membrane. The commercial ampholytes, instead of the mixed amino acids showed not much improvements in purity of the separated sample.
The $Na^+-and\;K^+-induced\;Ca^{++}$ release was measured isotopically by millipore filter technique in pig heart mitochondria. With EGTA-quenching technique, the characteristics of mitochondrial $Ca^{++}-pool$ and the sources of $Ca^{++}$ released from mitochondria by $Na^+\;or\;K^+$ were analyzed. The mitochondrial $Ca^{++}-pool$ could be distinctly divided into two components: internal and external ones which were represented either by uptake through inner membrane, or by energy independent passive binding to external surface of mitochondria, respectively. In energized mitochondria, a large portion of $Ca^{++}$was transported into internal pool with little external binding, while in de-enerigzed state, a large portion of transported $Ca^{++}$ existed in the external pool with limited amount of $Ca^{++}$ in the internal pool which was possibly transported through the $Ca^{++}-carrier$ present in the inner membrane. $Na^+$ induced the $Ca^{++}$ release from both internal pool and external pool and external binding pool of mitochondria. In contrast, $K^+$ did not affect $Ca^{++}$ of the internal pool, but, displaced $Ca^{++}$ bound to external surface of the mitochondria. When the $Ca^{++}-reuptake$ was blocked by EGTA, the $Ca^{++}$ release from the internal pool by $Na^+$ was rapid; the rate of $Ca^{++}-efflux$ appeared to be a function of $[Na^+]^2$ and about 8mM $Na^+$ was required to elicit half-maximal velocity of $Ca^{++}-efflux$. So it was revealed that $Ca^{++}-efflux$ velocity was particulary sensitive to small changes of the $Na^+$ concentration in physiological range. Energy independent $Ca^{++}-binding$ sites of mitochondrial external surface showed unique characteristics. The total number of external $Ca^{++}-binding$ sites of pig heart mitochondria was 29 nmoles per mg protein and the dissociation constant(Kd) was $34{\mu}M$. The $Ca^{++}-binding$ to the external sites seemed to be competitively inhibited by $Na^+\;and\;K^+$; the inhibition constant(Ki) were 9.7 mM and 7.1 mM respectively. Considering the intracellular ion concentrations and large proportion of $Ca^{++}$ uptake in energized mitochondria, the external $Ca^{++}-binding$ pool of the mitochondria did not seem to play a significant role on the regulation of intracellular free $Ca^{++}$ concentration. From this experiment, it was suggested that a small change of intracellular free $Na^+$ concentration might play a role on regulation of free $Ca^{++}$ concentration in cardiac cell by influencing $Ca^{++}-efflux$ from the internal pool of mitochondria.
The optimum conditions for selective .elimination of salt from tuna boiled extract (TBE) by electrodialysis were determined. The desalination conditions of TBE were determined at various pH's, concentrations and volumes of TBE. The ion-exchange membrane with a molecular weight cut off 100Da was used for desalting of TBE. The desalination times on $1\%$ and $10\%$ of TBE concentrations were 40 min and 240 min, respectively. The electrodialysis process could removed above $95\%$ of the initial salt content in $1\%$ and $10\%$ of TBE concentrations. The desalination of TBE at pH 4.0 was $14\%$ higher than that at pH 9.0 The amount of water transferred by the electrodialysis was determined. The electrodialysis process could remove above $90\%$ of the initial salt content in $5\%$ TBE for 80 min. The initial volume and the permeate did not have significant effects on desalination time and ratio. The key parameters for the desalination of TBE were pH and concentration of TBA.
Oh, Woong Jin;Jung, Jae-Chil;Lee, Jung Hyun;Yeo, Jeong-gu;Lee, Da Hun;Park, Young Cheol;Kim, Hyunuk;Lee, Dong-Ho;Cho, Churl-Hee;Moon, Jong-Ho
Clean Technology
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v.24
no.3
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pp.239-248
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2018
In this study, pervaporation experiments of water, ethanol and IPA (Isopropyl alcohol) single components and water/ethanol, water/IPA mixtures were carried out using zeolite 4A membranes developed by Fine Tech Co. Ltd. Those membranes were fabricated by hydrothermal synthesis (growth in hydrothermal condition) after uniformly dispersing the zeolite seeds on the tubular alumina supports. They have a pore size of about $4{\AA}$ by ion exchange of $Na^+$ to the LTA structure with Si/Al ratio of 1.0, and shows strong hydrophilic property. Physical characteristics of prepared membranes were evaluated by using SEM (surface morphology), porosimetry (macro- or meso- pore analysis), BET (micropore analysis), and load tester (compressive strength). Pervaporation experiments with various temperature and concentration conditions confirmed that the zeolite 4A membrane can selectively separate water from ethanol and IPA. Water/ethanol separation factor was over 3,000 and water/IPA separation factor was over 1,500 (50 : 50 wt%, initial feed concentration). Pervaporation behaviors of single components and binary mixtures were predicted using ACM (activity coefficient model), GMS (generalized Maxwell Stefan) model and DGM (Dusty Gas Model). The adsorption and diffusion coefficients of the zeolite top layer were obtained by parameter estimation using GA (Genetic Algorithm, stochastic optimization method). All the calculations were carried out using MATLAB 2018a version.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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