Innovations in the biofiltration process can provide effective solutions to overcome crucial water pollution problems. The elimination of pollutants is a result of the combined effects of biological oxidation, adsorption and filtration processes. This research aims to evaluate the performance of quartz sand biofiltration for removing total suspended solids, turbidity, color, organic matter, and ammonium from polluted river water and develop an empirical model for designing quartz sand biofilters for the treatment of polluted river water. Experiments were conducted using two biofilter units filled with quartz sand as filter media. A set of experiments were performed to evaluate the effect of hydraulic retention time on biofilter performance in removing water contaminants. The kinetics of organic matter removal were also determined to describe the performance of the biofilter. The results show that biofiltration can significantly remove river water pollutants. Removal efficiency depends on the applied hydraulic retention time. At a hydraulic retention time of two hours, removal efficiencies of total organics, ammonium and total suspended solids were up to 78%, 82%, and 91%, respectively. A model for designing quartz sand biofiltration has been developed from the experimental data.
This study evaluated the storage stability of a variety of sauce products in the Korean market, determined primary quality indices for three typical products, and proposed functional relationships that are useful for determining shelf life at different temperatures. Most of the products examined were found to combine hurdles of low pH, low water activity, and the use of heat processing as methods for producing the required storage stability while maintaining the sensory quality of the products. For a meat extract solution produced for cold noodles (pH=4.3; $a_w=0.98$), the primary quality change determining shelf life was lipid oxidation, determined here by the TBA value. The primary quality index of a soybean paste seasoning mix (pH=4.0; $a_w=0.78$), which had a microbial load of 2.8 log (CFU/g), was a decrease in its pH. The primary quality index for a sandwich spread (pH=4.0; $a_w=0.88$) was changes in its surface color. The temperature dependence of changes in the primary quality indices can be described by the Arrhenius equation, which can estimate the shelf life at any arbitrary limit as a function of temperature. The activation energies for changes in the primary quality indices of the meat extract solution, the soybean paste seasoning, and the sandwich spread were 20.3, 27.2, and 43.5 kJ/mol, respectively.
Khan, Romana;Kim, Sun-Woo;Kim, Tae-Jeong;Lee, Hyo-Sun
Bulletin of the Korean Chemical Society
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제28권11호
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pp.1951-1957
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2007
A new synthetic strategy based on the acid-base catalyzed sol-gel method was developed for the preparation of a series of mesoporous TiO2 nanoparticles. A key feature of the method involves a gradual change in pH (0.8- 9) during the sol-gel transition, which guarantees easy introduction of mesoporosity without relying on the well-established sonochemical or template approach. In addition, this method leads to the exclusive formation of the anatase phase stable enough to the calcination temperature up to 600 oC. The physicochemical properties of the particles in the series were characterized by various spectroscopic and analytical techniques such as wide-angle XRD, SAXRD, BET surface area, FE-SEM, TEM, FT-IR, TGA, and XPS. The photocatalytic efficiency of these materials was investigated for the oxidation of toluene under UV-irradiation. All but T-ad in the series exhibited high photocatalytic activity pushing the reaction into completion within 3 h. The reaction followed the first order kinetics, and the rate reaches as high as 3.9 × 10?2/min which exceeds the one with the commercially available Degussa P-25 by a factor of 3.2. When comparison is made among the catalysts, the reactivity increases with increase in the calcination temperature which in turn increases the crystallinity of the anatase phase, thus revealing the following rate orders: T-3 < T-4 < T-5 < T-6.
Park, Minsa;Kim, Minseek;Kim, Sinil;Ha, Byeongsuk;Ro, Hyeon-Su
Mycobiology
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제43권3호
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pp.280-287
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2015
In this study, transcriptome analysis of twelve laccase genes in Pleurotus ostreatus revealed that their expression was differentially regulated at different developmental stages. Lacc5 and Lacc12 were specifically expressed in fruiting bodies and primordia, respectively, whereas Lacc6 was expressed at all developmental stages. Lacc1 and Lacc3 were specific to the mycelial stage in solid medium. In order to investigate their biochemical characteristics, these laccases were heterologously expressed in Pichia pastoris using the pPICHOLI-2 expression vector. Expression of the laccases was facilitated by intermittent addition of methanol as an inducer and sole carbon source, in order to reduce the toxic effects associated with high methanol concentration. The highest expression was observed when the recombinant yeast cells were grown for 5 days at $15^{\circ}C$ with intermittent addition of 1% methanol at a 12-hr interval. Investigation of enzyme kinetics using 2,2-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid (ABTS) as a substrate revealed that the primordium-specific laccase Lacc12 was 5.4-fold less active than Lacc6 at low substrate concentration with respect to ABTS oxidation activity. The optimal pH and temperature of Lacc12 were 0.5 pH units and $5^{\circ}C$higher than those of Lacc6. Lacc12 showed maximal activity at pH 3.5 and $50^{\circ}C$, which may reflect the physiological conditions at the primordiation stage.
Lofrano, Giusy;Ozkal, Can Burak;Carotenuto, Maurizio;Meric, Sureyya
Advances in environmental research
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제7권3호
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pp.213-223
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2018
Continuous input into the aquatic ecosystem and persistent structures have created concern of antibiotics, primarily due to the potential for the development of antimicrobial resistance. Degradation kinetics and mineralization of vancomycin B (VAN-B) by photocatalysis using $TiO_2$ and ZnO nanoparticles was monitored at natural pH conditions. Photocatalysis (PC) efficiency was followed by means of UV absorbance, total organic carbon (TOC), and HPLC results to better monitor degradation of VAN-B itself. Experiments were run for two initial VAN-B concentrations ($20-50mgL^{-1}$) and using two catalysts $TiO_2$ and ZnO at different concentrations (0.1 and $0.5gL^{-1}$) in a multi-lamp batch reactor system (200 mL water volume). Furthermore, a set of toxicity tests with Daphnia magna was performed to evaluate the potential toxicity of oxidation by-products of VAN-B. Formation of intermediates such as chlorides and nitrates were monitored. A rapid VAN-B degradation was observed in ZnO-PC system (85% to 70% at 10 min), while total mineralization was observed to be relatively slower than $TiO_2-PC$ system (59% to 73% at 90 min). Treatment efficiency and mechanism of degradation directly affected the rate of transformation and by-products formation that gave rise to toxicity in the treated samples.
Titanium hydride potassium perchlorate (THPP)는 항공우주분야에서 일반적으로 널리 사용되는 불꽃점화장치중 하나이다. 현 연구에서는 THPP에 수분 열 노화를 가했을 때, 연소과정에 끼치는 영향과 변화된 결과들을 실험적으로 밝혀내었다. 우선, Differential Scanning Calorimetry (DSC)와 isoconversional method를 적용하여 노화된 THPP 시료의 반응개시지연 및 최대반응속도의 저하를 확인하였다. 반응속도 파라미터는 첫 번째 반응에서 Viton에 의해 낮아지며 후에 잔류한 $KClO_4$의 영향으로 상승하는 경향을 보였다. 그리고 X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)를 통해 노화된 THPP 시료에서 산화제 성분은 감소하고 연료산화효과가 두드러짐을 확인하였다. 또한 NASA Chemical Equilibrium with Applications (CEA)을 사용하여 얻은 이론발열량이 DSC로부터 구한 실험적 발열량과 비슷한 경향을 따르므로 실험적으로 구한 발열량 트렌드가 타당함을 검증할 수 있었다.
발사체 추진 시스템에서 Titanium Hydride Potassium Perchlorate (THPP)는 에너지를 인가받으면 gas를 발생시키는 pyrotechnic initiator로써 혹은 NASA Standard Initiator (NSI)의 supplement charge로써 흔히 사용되는 물질이다. 하지만 금속으로 이루어진 복합 화약이 오랫동안 보관이 되면 노화라는 문제에 직면하게 된다. 본 연구에서는 열분석 및 표면분석을 통하여 다양한 습도환경에서 노화된 THPP에 대하여 열역학적 특성의 변화를 확인하였고, 이를 바탕으로 THPP에 대한 전반적인 노화 메커니즘을 구축해내었다. 우선, THPP가 노화됨에 따라 산화제 표면의 균열빈도가 증가하고 길이가 길어졌는데, 이는 열·수분 노화가 공통적으로 산화제의 분해를 초래함을 보여준다. 이때 열 노화된 경우 Viton의 열화 현상이, 수분 노화된 경우 연료의 산화가 더욱 두드러졌다. 또한 실험을 통해 계산된 반응률에 대한 THPP의 화학반응인자의 경우 습도에 따라 크게 달라졌는데, 이는 수분이 THPP의 연소에 상당한 변화를 미쳐 결국에는 수명의 감소로 이어지게 될 것을 시사한다.
MgO or gadolinium-doped ceria (GDC, $Ce_{0.9}Gd_{0.1}O_{2-{\delta}}$) was added as a promoter to improve the oxygen transfer kinetics of $MgMnO_3$ oxygen carrier material for chemical looping combustion. Neither MgO nor GDC reacted with $MgMnO_3$, even at the high temperature of $1100^{\circ}C$. The average oxygen transfer capacities of $MgMnO_3$, 5 wt% $MgO-MgMnO_3$, and 5 wt% $GDC-MgMnO_3$ were 8.74, 8.35, and 8.13 wt%, respectively. Although the addition of MgO or GDC decreased the oxygen transfer capacity, no further degradation was observed during their use in 5 redox cycles. The addition of GDC significantly improved the conversion rate for the reduction reaction of $MgMnO_3$ compared to the use of MgO due to an increase in the surface adsorption process of $CH_4$ via oxygen vacancies formed on the surface of GDC. On the other hand, the conversion rates for the oxidation reaction followed the order 5 wt% $GDC-MgMnO_3$ > 5 wt% $MgO-MgMnO_3$ >> $MgMnO_3$ due to morphological change. MgO or GDC particles suppressed the grain growth of the reduced $MgMnO_3$ (i.e., (Mg,Mn)O) and increased the specific surface area, thereby increasing the number of active reaction sites.
The detection of antibiotics in treated wastewater is a global concern as it enters water bodies and causes the development of antibiotic resistance genes in humans and marine life. The study specifically aims to explore the potential of ferrate (VI) in eliminating tetracycline (TCL). The degradation of TCL is optimized with parametric studies, viz., the effect of pH and concentration, which provide insights into TCL elimination. The increase in pH (from 7.0 to 10.0) favors the percentage removal of TCL; however, the increase in TCL concentrations from 0.02 to 0.3 mmol/L caused a decrease in percentage TCL removal from 97.4 to 29.1%, respectively, at pH 10.0. The time-dependent elimination of TCL using ferrate (VI) followed pseudosecond-order rate kinetics, and an apparent rate constant (kapp) was found at 1978.8 L2 /mol2 /min. Coexisting ions, i.e., NaNO3, Na2HPO4, NaCl, and oxalic acid, negligibly affect the oxidation of TCL by ferrate (VI). However, EDTA and glycine significantly inhibited the elimination of TCL using ferrate (VI). The mineralization of TCL using ferrate (VI) was favored at higher pH, and it increased from 18.57 to 32.52% when the solution pH increased from pH 7.0 to 10.0. Additionally, the real water samples containing a relatively high level of inorganic carbon spiked with TCL revealed that ferrate (VI) performance in the removal of TCL was unaffected, which further inferred the potential of ferrate (VI) in real implications.
$C_9H_7NH$과 크롬 (VI) 산화물을 반응시켜 $C_9H_7NHCrO_3Cl$을 합성하였다. 적외선 분광광도법 (FT-IR)과 원소 분석으로 구조를 확인하였다. 여러 가지 용매 하에서 $C_9H_7NHCrO_3Cl$을 이용하여 벤질 알코올의 산화반응을 측정한 결과, 용매의 유전상수 값 (${\varepsilon}$), 이 증가함에 따라 반응 수율이 증가했다. 그 순서는 DMF (N,N'-디메틸포름아미드) > 아세톤 > 클로로포름 > 시클로헥센 이었다. DMF 용매 하에서 $C_9H_7NHCrO_3Cl$을 이용하여 여러 가지 알코올류의 산화반응을 측정한 결과, $C_9H_7NHCrO_3Cl$은 벤질 알코올, 알릴 알코올, 일차 알코올 및 이차 알코올류를 그에 대응하는 알데히드나 케톤 (75%-95%)으로 전환시키는 효율적인 산화제였다. DMF 용매 하에서 $C_9H_7NHCrO_3Cl$을 이용하여 여러 가지 알코올류의 선택적인 산화반응을 측정한 결과, $C_9H_7NHCrO_3Cl$은 이차 알코올류 존재 하에서 벤질 알코올, 알릴 알코올, 일차 알코올류의 선택적인 산화제였다. $H_2SO_4$ 촉매를 이용한 DMF 용매 하에서, $C_9H_7NHCrO_3Cl$은 벤질 알코올 (H)과 그의 유도체들 ($p-OCH_3$, $m-CH_3$, $m-OCH_3$, m-Cl, $m-NO_2$)을 효과적으로 산화시켰다. 전자 받개 그룹들은 반응 속도가 감소한 반면에 전자 주개 치환체들은 반응 속도를 증가시켰고, Hammett 반응상수 (${\rho}$) 값은 -0.69 (308K) 이었다. 본 실험에서 알코올의 산화반응 과정은 속도결정단계에서 수소화 전이가 일어났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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