• 제목/요약/키워드: Reaction Kinetics

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축분 고형연료의 열분해 동역학 연구 (Kinetic Analysis for the Pyrolysis of Solid Refues Fuel Using Livestock Manure)

  • 장은석;송은혜;윤종혁;김영민
    • 공업화학
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    • 제31권4호
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    • pp.443-451
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    • 2020
  • 본 연구에서는, 축분 고형연료의 연료적 가치를 판단하기 위해 물리화학적 특성과 열분해 동역학 분석을 수행하였다. 원소분석과 공업분석결과는 축분 고형연료는 휘발성 물질(64.94%), 탄소(44.35%) 및 수소(5.54%)의 함량이 높았다. 축분 고형연료의 저위발열량(3,880 kcal/kg) 또한 가축분뇨 고형 연료 기준(3,000 kcal/kg)보다 높았다. 열중량분석결과 축분연료는 3개의 분해온도구간을 가졌다. 첫 번째 온도구간(130~330 ℃)은 추출물의 기화, 헤미셀룰로우스 및 셀룰로우스의 분해로 구성되었다. 두 번째(330~480 ℃)와 세 번째(550~800 ℃) 온도 구간들은 리그닌의 분해와 carbonaceous materials 분해에 의한 것이었다. Friedman, FWO, KAS 같은 model free 분석방법에 의해 구해진 축분 고형연료의 열분해에 대한 활성화 에너지 값은 전환율 0.1에서 0.9 범위에서 173.98에서 525.79 kJ/mol로 나타났다. 특히, 전환율이 0.6보다 높은 구간에서 활성화에너지가 크게 증가하였다. Curve fitting 방법을 사용한 동역한 분석은 축분 고형연료가 5단계의 분해 단계로 구분될 수 있는 다단계 반응에 의해 분해됨을 제안하였다.

고정상 담체를 충진한 BER에서 HRT, 전류밀도 및 담체 충진율 변화가 질산성 질소 제거효율과 전류이용효율에 미치는 영향 (The effect of HRT, current density, and packing ratio on nitrate nitrogen removal efficiency and current efficiency in BRM-BER)

  • 황규대;이상근;성해창
    • 상하수도학회지
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    • 제24권4호
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    • pp.433-442
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    • 2010
  • BER at different packing ratios of bio-ring media(BRM) was tested to investigate the effect of varying hydraulic retention time (HRT) and current density on the nitrate removal and current efficiency. In the preliminary batch mode experiment of BERs, current density was applied at 2.0 A/$m^2$, 4.0 A/$m^2$, 4.8 A/$m^2$, which correspond to the designation of reactor #1, #2, #3, respectively. The reactor #2 showed a highest nitrate removal rate of 162.0 mg $NO_3{^-}$-N/L/d, and the kinetics of nitrate removal rate was defined as the Zero order reaction. In the primary experiment of BERs, four BERs packed with BRM were operated in varying HRT and current, and the packing ratios of reactor #1, #2, #3 and #4 were 0%, 8%, 16%, 24%. respectively. This results of the experiments indicated that the nitrate removal rate and current efficiency were increased significantly cause of growing of autotrophic denitrification microorganisms on the surface of cathode and media by increasing of the current density and decreasing of HRT. However, The decreasing of nitrate removal rate and current efficiencies were observed in the condition of HRT of 5.25 hr and 4.8 A/$m^2$ of current density. With more increasing current density and decreasing of HRT, the hydrogen inhibition occurred at the surface of cathode. Moreover, nitrate removal rate by autotrophic denitrification microorganisms attached on the media surface was observed to be limited by no longer increasing dissolved hydrogen concentration of each reactor. In conclusion, the highest nitrate nitrogen removal and current efficiency could be achieved when the BER was operated at the conditions of 7 hr HRT, current density of 4.0 A/$m^2$, and 16% packing ratio. And it was found that the amount of nitrate removal by microorganisms attached on the surface of cathode and media (BRM) was 178.2 mg/L and 52.2 mg/L respectively. and the amount of nitrate removal per MLVSS was 0.435 g $NO_3{^-}$-N/g $MLVSS{\cdot}d$ and 0.336 $NO_3{^-}$-N/g $MLVSS{\cdot}d$.

생물학적(生物學的) 유동층(流動層)을 이용(利用)한 수중(水中)의 식물성유(植物性油) 제거특성(除去特性) (Characteristics on the Removal of Emulsified Vegetable Oil in Wastewater using Bio logical Fluidized Bed)

  • 김환기;박로삼
    • 대한토목학회논문집
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    • 제10권3호
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    • pp.127-136
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    • 1990
  • 본(本) 연구(硏究)는 동식물유중(動植物油中)에서 비교적(比較的) 조성(組成)이 단순(單純)하고 난분해성(難分解性) 물질(物質)인 Olive Oil의 유분제거(油分除去) 특성(特性)을, 합성직유(合成織維) 부직포(不織布)를 메디아로 하는 생물학적(生物學的) 유동층(流動層)(BFB) 반응기(反應器)를 사용하여 실험적(實驗的)으로 검토(檢討)하였다. 실험(實驗)은 회분식(回分式)에 의한 유분(油分)의 생물학적(生物學的) 분해성(分解性)과 연속(連續) 실험(實險)에 의한 유분(油分)의 제거(除去) 특성(特性)에 관하여 고찰(考察)하였다. 회분(回分) 실험(實驗)은 BFB 반응기(反應器)에 투입(投入)된 에멀젼상(狀) Olive Oil이 미생물(微生物) 부착(附着) 메이다에 의(依)해서 약 12시간(時間) 정도(程度)에서 흡착(吸着)되었고, 흡착(吸着)된 Oilve Oil은 24시간(時間) 정도(程度)에서 거의 분해(分解)가 완료(完了) 되었다. 또한, Olive Oil의 최대(最大) 비제거속도(比除去速度)와 유분(油分) 농도(濃度) 사이에는 Michaelis-Menten의 효소(酵素) 반은식(反應式)의 함수(凾數) 관계(關係)가 성립(成立)됨을 알 수 있었다. BFB반응조(反應槽)를 이용한 Olive Oil의 제거(除去)의 관한 연속(連續) 실험(實驗)에서는 기질제거속도(基質除去速度)가 1차(次) 반응(反應)의 관계(關係)가 있음을 알 수 있었고, 이때의 기질제거속도계수(基質除去速度係數)는 $k=0.004d^{-1}$이었다. 산소이용속도(酸素利用速度)에서 기질(基質)의 산화(酸化)에 이용(利用)된 산소량(酸素量) a'=0.85mg $O_2/mg$ $COD_{cr}$이고, 내생호흡(內生呼吸) 및 유지대사(維持代謝)에 필요한 산소량(酸素量) b'=0.011mg $O_2/mg$ BVS.day로 나타났다.

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Catalytic properties of wheat phytase that favorably degrades long-chain inorganic polyphosphate

  • An, Jeongmin;Cho, Jaiesoon
    • Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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    • 제33권1호
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    • pp.127-131
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    • 2020
  • Objective: This study was conducted to determine catalytic properties of wheat phytase with exopolyphosphatase activity toward medium-chain and long-chain inorganic polyphosphate (polyP) substrates for comparative purpose. Methods: Exopolyphosphatase assay of wheat phytase toward polyP75 (medium-chain polyP with average 75 phosphate residues) and polyP1150 (long-chain polyP with average 1150 phosphate residues) was performed at pH 5.2 and pH 7.5. Its activity toward these substrates was investigated in the presence of Mg2+, Ni2+, Co2+, Mn2+, or ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA). Michaelis constant (Km) and maximum reaction velocity (Vmax) were determined from Lineweaver-Burk plot with polyP75 or polyP1150. Monophosphate esterase activity toward p-nitrophenyl phosphate (pNPP) was assayed in the presence of polyP75 or polyP1150. Results: Wheat phytase dephosphorylated polyP75 and polyP1150 at pH 7.5 more effectively than that at pH 5.2. Its exopolyphosphatase activity toward polyP75 at pH 5.2 was 1.4-fold higher than that toward polyP1150 whereas its activity toward polyP75 at pH 7.5 was 1.4-fold lower than that toward polyP1150. Regarding enzyme kinetics, Km for polyP75 was 1.4-fold lower than that for polyP1150 while Vmax for polyP1150 was 2-fold higher than that for polyP75. The presence of Mg2+, Ni2+, Co2+, Mn2+, or EDTA (1 or 5 mM) exhibited no inhibitory effect on its activity toward polyP75. Its activity toward polyP1150 was inhibited by 1 mM of Ni2+ or Co2+ and 5 mM of Ni2+, Co2+, or Mg2+. Ni2+ inhibited its activity toward polyP1150 the most strongly among tested additives. Both polyP75 and polyP1150 inhibited the monophosphate esterase activity of wheat phytase toward pNPP in a dose-dependent manner. Conclusion: Wheat phytase with an unexpected exopolyphosphatase activity has potential as a therapeutic tool and a next-generational feed additive for controlling long-chain polyP-induced inappropriate inflammation from Campylobacter jejuni and Salmonella typhimurium infection in public health and animal husbandry.

고탄성 폴리우레탄 발포체의 기포개방 II. 폴리에테르형 기포개방제의 구조 영향 (Cell Opening of High Resilience Polyurethane foam II. Structure Effect of Polyether Type Cell Opener)

  • 송기천;이상목;이동호
    • 폴리머
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    • 제26권2호
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    • pp.218-226
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    • 2002
  • 산화에틸렌 함량, 분자량 및 분자사슬의 구조가 다른 폴리에테르형 기포개방제를 사용하여 고탄성 폴리우레탄 발포체를 제조하고 이 때 기포개방제의 구조 변화가 계의 반응속도, 유변학적 성질, 발포체의 구조적인 안정성, 개방기포 함량 및 기계적인 성질 등에 미치는 영향을 조사하였다. 기포개방제의 산화에틸렌 함량 증가와 분자사슬에 에스테르 결합의 도입에 따라 우레아 생성 반응이 지연되었으나, 기포개방제의 분자량은 큰 영향이 없음을 관찰하였다. 유변학적 성질의 관찰로 기포개방제의 산화에틸렌 함량과 분자량의 증가에 따라 반응물의 점도와 저장탄성율의 감소를 확인하였고, 이 때 얻어진 발포체는 낮은 구조적인 안정성과 높은 개방기포 함량을 가졌다. 에스테르 결합이 도입된 기포개방제는 가장 낮은 점도와 저장탄성율을 나타내었고 제조된 발포체는 높은 개방기포 함량을 가졌으며, 또한 에스테르 결합에 의해 증가된 분자간 힘으로 인해 구조적인 안정성이 증가하였다 발포체의 경도, 인장강도, 인열강도, 신율은 기포개방제의 산화에틸렌 함량과 분자량의 증가에 따라 저하하였으나, 에스테르 결합이 도입된 기포개방제의 경우에는 우수한 인장강도, 인열강도, 신율을 나타내었다.

광원의 종류에 따른 복합레진의 중합거동 및 중합률에 관한 연구 (THE POLYMERIZATION RATE AND THE DEGREE OF CONVERSION OF COMPOSITE RESINS BY DIFFERENT LIGHT SOURCES)

  • 류주희;이인복;유현미;김미자;석창인;권혁춘
    • Restorative Dentistry and Endodontics
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    • 제29권4호
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    • pp.386-398
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    • 2004
  • Objectives: The purpose of this study was to observe the reaction kinetics and the degree of polymerization of composite resins when cured by different light sources and to evaluate the effectiveness of the blue Light Emitting Diode Light Curing Units (LED LCUs) compared with conventional halogen LCUs. Materials and Methods: First, thermal analysis was performed by a differential scanning calorimeter (DSC). The LED LCU (Elipar Freelight, $320{\;}mW/\textrm{cm}^2$) and the conventional halogen LCU (XL3000, $400{\;}mV/\textrm{cm}^2$) were used in this study for curing three composite resins (SureFil, Z-250 and AEliteFLO). Second. the degree of conversion was obtained in the composite resins cured according to the above curing mode with a FTIR. Third, the measurements of depth of cure were carried out in accordance with ISO 4049 standards. Statistical analysis was performed by two-way ANOVA test at 95% levels of confidence and Duncan's procedure for multiple comparisons. Results: The heat of cure was not statistically different among the LCUs (p > 0.05). The composites cured by the LED (Exp) LCUs were statistically more slowly polymerized than by the halogen LCU and the LED (Std) LCU (p < 0.05). The composite resin groups cured by the LED (Exp) LCUs had significantly greater degree of conversion value than by the halogen LCU and the LED (Std) LCU (p =0.0002). The composite resin groups cured by the LED (Std) LCUs showed significantly greater depth of cure value than by the halogen LCU and the LED (Exp) LCU (p < 0.05).

흰쥐의 소장점막에 Paclitaxel(Taxol)과 방사선조사의 효과 (Effect of the Paclitaxel and Radiation in the Mucosa of the Small Bowel of Rat)

  • 이경자
    • Radiation Oncology Journal
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    • 제14권4호
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    • pp.255-264
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    • 1996
  • 목적 : Paclitaxel(Taxol)은 미소관의 집합을 촉진시키고 분해를 방지하여 세포주기 중 유사분열을 정지시킴으로써 방사선조사와 병용할 경우 방사선감작제로서의 가능성이 있다. 정상세포 중 횐쥐의 소장에서 paclitaxel이 방사선의 독성을 증가시키는지 알기 위하여 실험을 시도하였다. 대상 및 방법 : Paclitaxel군은 paclitaxel 10mg/kg을 복강내 1회 주입하였다. 방사선조사군은 8 Gy를 전복부에 단일조사하였다. Paclitaxel과 방사선병용군은 paclitaxel(10mg/kg)을 복강내 주입 후 24시간에 방사선조사군과 동일한 방법으로 조사하였다. 실험완료 후 소장점막에서 유사분열수, apoptosis와 기타 점막의 변화를 시간별로(6시간 -5일) 관찰하였다. 결과 : Paclitaxel은 소장점막의 소낭선세포에서 유사분열을 정지시키며 약간의 apoptosis을 유발하였으며 유사분열정지는 6시간에서 최대치를 보였고 24시간에 정상으로 회복되었다. 방사선조사는 apoptosis를 유발하였으며 6시간에 최대치를 보이고 24시간에 정상으로 회복되었다. Paclitaxel과 방사선병용군에서 유사분열정지는 6시간에서 3일까지 나타났으며 apoptosis는 6시간과 24시간에 약간 보였으며 3일에 정상으로 회복되었다. 병용군에서 apoptosis의 빈도는 정상군보다 높았으나 방사선단독군에 비하여 현저하게 감소되어 방사선보호작용이 있었다.

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T7 박테리오파지 gp4 DNA helicase에 의한 DNA unwinding에서 step size의 반응속도론적 측정 (Kinetic Measurement of the Step Size of DNA Unwinding by Bacteriophage T7 DNA Helicase gp4)

  • Kim, Dong-Eun
    • 생명과학회지
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    • 제14권1호
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    • pp.131-140
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    • 2004
  • T7박테리오파지 gp4는 dTTP 가수분해에너지를 이용하여 DNA복제시 이중 나선 DNA를 단일가닥 DNA로 풀어내는 나선효소(helicase)이다. T7 나선효소의 활성형의 4차구조는 한가운데 구멍을 지닌 육량체 고리모양이다. 단일가닥 DNA는 나선효소가 $5'\rightarrow3'$방향으로 이동할 때 육량체 고리의 구멍으로 빠져나간다. 이러한 DNA의 이중나선 풀어헤침을 빠른 효소반응속도 측정법을 이용하여 정량적으로 측정하였으며, 그 결과 단일가닥 DNA 산물들이 생성되기 전에 지연상태(lag phase)가 존재함을 관찰하였다. 이러한 지연상태를 나선효소에 의한 이중나선 DNA의 풀어헤침이 속도론적 단계과정(kinetic stepping)을 거친다는 모델로써 분석하였다. 예상대로 이중나선의 길이가 클수록 지연상태의 지속시간이 늘어났다. $\tau7$ 나선효소가 이중나선 DNA를 풀어내는 과정에서 넣어준 trap DNA는 풀어내는 이중나선 DNA의 양을 변화시키지 못하여서, $\tau7$ 나선효소가 매우 큰 공정성을 지닌 효소임을 알 수 있었다. 이러한 속도론적 data를 global fitting법을 써서 kinetic stepping 모델에 적용한 결과 매 단계(step)마다 10∼l개의 염기쌍이 풀려지고 1초당 3.7번의 step이 일어난다는 것을 알 수 있었다. DNA 풀어헤침과 dTTP가수분해의 메커니즘과 이들의 연계성은 $4∼37^{\circ}C$사이의 온도범위에서 영향을 받지 않았다. 이상을 종합할 때, T7나선효소의 이중나선 DNA의 풀어헤침 시 나타나는 속도론적 단계과정은 DNA복제 시 이용되는 나선효소의 내재적 속성임을 알 수 있다.

종합비타민 액제의 안정성에 대한 연구 (Studies on the Stability of Multivitamin Solutions)

  • 박홍구
    • Applied Biological Chemistry
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    • 제43권1호
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    • pp.39-45
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    • 2000
  • 본 연구에서는 종합비타민 액제중의 비타민 A, $B_1,\;B_2,\;B_6$, C의 안정성을 규명하기 위하여 경시함량 변화 및 분해속도를 동력학적으로 검토하였다 종합 비타민 액제의 제조에 있어서 지용성 비타민의 가용화를 위하여 계면활성제인 polysorbate 80과 용해보조제인 프로필렌글리콜을 병용하므로써 첨가제의 양을 최소화시킬 수 있었다. 종합 비타민 액제의 안정성 평가를 위한 가속시험에서 heterogenous solution system에서의 반응 기작이 그대로 나타나는 것은 아니겠지만 비타민 A는 zero-order, 비타민 $B_1$과 C는 first-order kinetics에 따르는 분해 양상을 나타내었으며 Arrhenius식을 이용하여 구한 비타민 A, $B_1$, 및 C의 활성화 에너지는 각각 26.27, 21.67 및 23.50 kcal/mol이고 상온$(25^{\circ}C)$에서의 유효기간은 각각 1493, 449 및 639일 이었다. 그리고 비타민 $B_2$ 광퇴색 속도식은 first-order kinetics의 분해양상을 나타내었으나 광희색 반응에 미치는 비타민 $B_2$ 초기농도$(C_0)$ $0.544{\times}10^2{\sim}1.632{\times}10^{-2}M$의 영향을 고려하여 비타민 $B_2$의 광퇴색 반응은 다음과 같은 속도식으로 진행되는 것으로 판명되었다. $-{\frac {dc}{dt}}=K_{c}\;{\frac C{C_0}}$ $K_c\;:\;C_0$에 따르는 상수 비타민 $B_6$의 안정성은 인공광원보다 태양광선에 의한 비타민 $B_6$의 광분해가 촉진되었고 그리고 태양광선에 의한 계절에 따른 분해는 모두 비슷하였다. 한편 용기에 의한 비타민 $B_6$의 광분해는 폴리에틸렌용기>갈색유리병>투명유리병 순으로 안정함을 나타내었다 이상의 실험결과로 종합비타민 액제 설계의 안정성의 기초적 실험에 기여되리라고 사료된다.

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한국산 파인애플에서 분리한 bromelain의 정제와 특성 (Purification and characteristics of bromelain from Korean pineapple)

  • 최청;손규목;조영제;천성숙;임성일;석영란
    • Applied Biological Chemistry
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    • 제35권1호
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    • pp.23-29
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    • 1992
  • 한국산 파인애플로부터 bromelain을 추출하여 황산암모늄염석, DEAE-cellulose ion-exchange chromatography, gel filtration을 이용하여 약 21배 정제하였고, 정제효소는 전기영동상 단일밴드를 나타내었으며, 분자량은 약 22,000이었다. 정제된 bromelain은 glycine과 serine이 가장 많이 함유되어 있었으며 최적작용 pH와 온도는 6.0, $60^{\circ}C$였다. $pH\;5{\sim}7,\;50^{\circ}C$이하에서 안정성을 보였으며 $Mn^{2+}$에 의해 활성이 촉진되었고, $Mg^{2+},\;Fe^{2+}$ 등의 금속이온에 의해 급격한 활성저해가 관찰되었다. 정제효소는 p-chloromercuribenzoic acid에 의해 저해되어 SH효소로 추측되었으며, Km과 Vmax값는 각각 $5.747{\times}10^{-4}M,\;131.58\;{\mu}g/min$ 이었다. 돈육 조직에 효소를 처리하였을 때 효소 농도가 증가함에 따라 육단백질이 가수분해되어 유리되는 수용성 질소량과 아미노태 질소량이 증가되어 연육효과가 있음이 확인되었다.

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