• 대한환경공학회지
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• 제35권4호
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• pp.247-256
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• 2013

본 연구에서는 페놀계 화합물의 산화-변환 반응매개체로 알려진 버네사이트를 고정화한 알긴산 겔 비드(birnessite entrapped alginate beads, Bir-AB)를 제조하고, 1-naphthol (1-NP)의 제거반응 특성을 회분식 실험을 통하여 조사하였다. SEM (Scanning Electron Microscopy)분석 결과, 버네사이트 입자는 알긴산 겔을 가교로 하여 비드에 고정화됨을 확인하였다. Bir-AB에 의한 1-NP의 제거는 유사일차 속도반응(pseudo-first order kinetic)을 따랐으며, 반응속도상수(k)는 알긴산(AG)에 대한 버네사이트(Bir) 입자의 혼합비(Bir : AG=0.25 : 1~1 : 1 w/w)가 2배 증가할 때마다 약 1.5배씩 증가하였다. Bir-AB에 의한 1-NP 제거는 pH의 영향을 받았으며 pH가 10에서 4로 감소하면서 반응속도 상수(k, $hr^{-1}$)는 0.361에서 0.661로 약 1.8배 증가하였다. 반응상등액에 대한 총유기탄소(TOC) 분석결과 Bir-AB는 버네사이트 분말입자를 사용한 경우에 비교해 상대적으로 높은 용존 유기탄소 제거 효과(74% vs 92%)를 보였으며, 반응 후 분리한 비드에 대한 탈착실험(CH3OH)과 HPLC 크로마토그램 분석 결과로부터 1-NP의 중합체 생성물은 Bir-AB에의 고정화를 통해 수용액으로부터 제거될 수 있음을 확인하였다. 또한, 반응상등액에 대한 원자흡광분석(AAS) 분석결과 반응과정에서 용출되는 Mn이온은 Bir-AB에의 재흡착을 통해 제거되었다. Bir-AB는 간단한 여과를 통해 모두 회수가능하며, 2회 재사용에 따른 1-NP의 제거효율을 평가한 결과, 초기에 비교한 큰 반응성의 감소(제거율<20%) 없이 재사용이 가능한 것으로 나타났다.

• 상하수도학회지
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• 제23권2호
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• pp.175-180
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• 2009

This study was conducted to improve biological degradation efficiency of toluene as a model volatile organic compound (VOC) using yeast Candida tropicalis and to suggest an effective method for bioreactor operation. The yeast strain was immobilized with polyethylene glycol (PEG), alginate, and powdered activated carbon (PAC). The yeast-immobilized polymer media were used as fluidized materials in an airlift bioreactor. Polymer media without PAC were also made and operated in another airlift bioreactor. The two bioreactors showed toluene removal efficiencies ranging 80-96% at loading rates of $10-35 g/m^3-hr$, and the bioreactor containing the polymer media with PAC achieved higher removal efficiency. Protein contents in the liquid phase showed that the bioreactor using the yeast-immobilized polymer media with PAC had a higher rate of microbial growth initially than that without PAC. In addition, the microbial growth rate inside of the polymer media with PAC was five times higher than that without PAC. Consequently, the polymer media containing the yeast strain and PAC could enhance removal efficiencies for VOCs, and the immobilization method improve microbial activity and stability for a long-term operation of biological systems.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제20권6호
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• pp.127-132
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• 2015

In this study, biochar-bead, prepared from biochar powder derived from woody biomass, was used for removal cadmium ion in aqueous solution. Various mixing ratios of alginate solution and biochar powder were used for the production of round shape biochar-bead. An optimum mixing ratio was selected as 1.5% alginate solution and 20 wt% biochar. The produced biochar-bead was characterized by SEM, FT-IR, and XRD analyses. The adsorption capacity of Cd(II) by biochar-bead was found to be 9.72 mg/g which was higher than that by GAC and PAC. According to this study, round shape biochar-bead is expected to be used as a media for reactive barrier or water filtration.

• Applied Biological Chemistry
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• 제44권3호
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• pp.185-190
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• 2001

알긴산은 일반적으로 미생물의 고정화에 널리 사용되는 biopolymer이다. 본 연구는 구연산 생산균인 Aspergillus niger를 calcium alginate로 고정화한 beads로 납의 흡착 특성을 조사하였다. A. niger beads는 $CaCl_2$를 사용하여 주사기로 제조하였으며 이 beads를 납제거에 이용하였다. 그 결과는 다음과 같다. 즉, A. niger를 구연산 생성배지에서 1일에서 7일까지 배양한 후 제조한 beads로 납흡착량을 측정한 결과는 3일간 배양된 곰팡이 beads에서 가장 높았다. 발아되지 않은 beads와 3일간 배양된 beads로 시간에 따른 납흡착량을 정량한 결과 30분까지는 그 흡착량이 동일하게 급격히 증가하였으며 그 후 발아되지 않은 beads는 더 이상 흡착이 일어나지 않았으나 3일간 배양된 곰팡이 beads는 시간이 지남에 따라 천천히 계속 흡착하여 1시간 후에는 480 ppm까지 흡착하였다. 납흡착시 최적 pH와 온도는 각각 6과 $35^{\circ}C$로 나타났다. 납용액 50 ml (500 ppm)이 든 250 ml 삼각플라스크에 beads $50{\sim}100$개가 최적이었으며 그 이상에서는 납흡착율이 감소하였다. 중금속에 대한 흡착율은 납> 구리> 카드뮴 순이었으며 0.1 M $CaCl_2$, 0.1 M NaOH 및 0.1 M KOH의 전처리의 효과는 없었으며 0.1 HCI로 곰팡이 bead의 납탈착하여 beads를 재사용이 가능하였다.

• 한국환경과학회지
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• 제1권2호
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• pp.157-166
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• 1992

The biosorptlon perFormances of copper were Investigated by the immobilized biomass of nonliving marine brown algae Undaria pinnatifida by each of the Ca-alginate method(Ca-ALG), Ba-alginate method(Ba-ALG), polyethylene glycol method(PEG), and carrageenan method (CARR). The copper removal performance increased but the copper uptake decreased as the biomass amount was increased. However, the copper uptake by the immobilized biomass increased with increasing initial copper concentration. Among the immobilization methods, the copper uptake decreased in the following sequence: Ca-ALG > Ba-ALG > PEG > CARR. The pattern of copper uptake by the immobilized biomass fitted the Langmuir isotherm better than the Freundlich isotherm. Desorption of deposited copper with 0.05 ~0.5M HCI, resulted in no changes of the copper uptake capacity of the immobilized biomass by the immobilization methods except for PEG, through five subsequent biosorptioydesorption cycles. There was no damage to the immobilized biomass which retained its macroscopic appearance in repeated copper uptake/elution cycles.

• KSBB Journal
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• 제8권4호
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• pp.351-357
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• 1993

펄프 폐수처리를 위한 효과적인 생물학적 처리법 으로서 세 가지 고정화 방법과 자유균체를 이용한 방법을 사용하여 실험하였다. 균체로서는 Phaηe­r rochaete chrysosporium을 이용하였다. 고정화방법 중 Ca-alginate gel을 담체로 샤용한 방법이 가장 우수하였다. 이 방법은 안정성과 처리 효율변에서 좋은 결과를 보였으며, 약 400시간 동안 균체의 커다란 상태변화없이 반응시킬 수 있었다. 다른 고정화 방법들과 자유균체를 이용한 방법들 의 가장 큰 문제점은 생물 반응기 안에서의 공기 c channelling 현상에 의한 산소전달 저항과 균체끼리 의 clogging으로 인한 반응기 내부의 제어가 힘들게 된 것이었다.

• 한국물환경학회지
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• 제25권2호
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• pp.306-310
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• 2009

Packed-bed reactor for removing ammonia was tested at different loading rates. Nitrifiers for ammonia removing was encapsulated in gel media which consisted of polyethlene glycol, alginate and activated carbon. The removal efficiency was nearly 100% when ammonia loading was $12g/m^3/hr$, and the maximum elimination capacity (EC) achieved on this study was $18g/m^3/hr$. The initial microbial portion of nitrifiers in the media was about 82% and it was increased to more than 90% at the end of the operation. Short-term shock loading test was carried out to survey the stability of the media. The inlet loading rates were varied from 2 to $20g/m^3/hr$. The packed-bed reactor overcame the shock loading i.e. removal efficiency recovered rapidly from about 80% to almost 100% within 6 hrs. The results of Live/Dead cell test showed that nitrifiers maintained there activity in the encapsulated media during the test and also against ammonia shock load.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제16권5호
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• pp.678-682
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• 2006

To remove nitrate from wastewater, a novel bioelectrochemical denitrification system is introduced. In this proposed system, biological reactions are coupled with reactions on the electrode, whereby the electrons are transferred to the bacterial enzymes via a mediator as an electron carrier. The denitrification reaction was achieved with permeabilized Ochrobactrum anthropi SY509 containing denitrifying enzymes, such as nitrate reductase, nitrite reductase, and nitrous oxide reductase, and methyl viologen was used as the mediator. The electron transfer from the electrode to the enzymes in the bacterial cells was confirmed using cyclic voltammetry. A high removal efficiency of nitrate was achieved when the bioelectrochemical system was used with the permeabilized cells. Furthermore, when the permeabilized cells were immobilized to a graphite felt electrode using a calcium alginate matrix containing graphite powder, a high removal efficiency was achieved (4.38 nmol/min mg cell) that was comparable to the result when using the free permeabilized cells.

• 대한핵의학회지
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• 제27권1호
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• pp.130-134
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• 1993

방사성스트론튬은 원자력 사고에 의해 환경 증으로 유출가능한 핵종으로 주로 위 장관을 통해 흡수됨으로써 인체에 심각한 방사선 장애를 일으킬 수 있으므로, 위장관 흡수를 억제할 수 있는 물질에 대한 연구가 필요하다. 본 실험에서는 마우스에서 장기간 복용시킨 수용성 및 불용성 카이토산과 수용성 및 불용성 알긴산이 방사성스트론튬($^{85}Sr$)의 체외배출을 어느 정도 촉진시킬 수 있는 지를 알아보고자 하였다. 각 군당 10마리씩을 웅성 마우스(NIH계)에 7일간 l0% 불용성, 수용성 카이토산과 10% 불용성 및 수용성 알긴산을 보통 식이에 섞어먹인 후, $^{85}Sr$ 74KBq ($2{\mu}Ci$)을 구강위관을 통하여 투여하였으며, $^{85}Sr$ 투여후 7일 동안 카이토산과 알긴산을 같은 방법으로 복용시키면서 매일 변을 통해 배설되는 방사능을 감마카운터로 계측하고, 7일후 도살부검하여 신체 장기별 $^{85}Sr$ 침착량을 계측하였다. 변을 통한 $^{85}Sr$의 배설은 카이토산 및 알긴산을 투여하지 않은 대조군에 비해 수용성카이토산, 불용성알긴산, 수용성알긴산, 불용성카이토산 처리군 순서로 유의하게 나타났으나, 각 처리군 간에는 유의한 차이가 없었다. $^{85}Sr$은 주로 골조직에 침착되었으며, 카이토산 및 알긴산 처리에 의한 $^{85}Sr$의 골조직 침착은 각 처리군이 대조군에 비해 유의하게 저하되었다(p<0.01). 결론적으로 l0%불용성, 수용성 카이토산과 10% 불용성 및 수용성 알긴산은 구강을 통해 유입되는 방사성스트론튬의 체내 흡수를 저하시키는데 있어서 효과적인 약제로 사용될 수 있으리라 사료된다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권8호
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• pp.603-610
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• 2009

본 연구는 휘발성유기화합물질의 분해능력을 가진 yeast인 Candida tropicalis를 이용하여, 대표적인 휘발성 유기화합물질인 톨루엔과 MEK의 제거효율을 향상시키기 위하여 수행되었다. 반응기는 가스상으로 유입되는 톨루엔과 MEK의 물질전달 능력을 향상시키기 위하여 airlift loop 형태로 선택하였고, yeast 미생물의 효과적인 포괄고정화를 위해 분말활성탄(PAC)과 알지네이트(Alginate), PEG로 고분자 담체를 형성하였다. Airlift loop bioreactor의 물질전달성능을 평가하기 위한 실험을 수행하였으며, 기체체류시간 15초에서 담체를 첨가하지 않은 액상의 톨루엔 물질전달계수($K_La$) 값이 1.29 $min^{-1}$이었으나, 고분자 담체를 첨가한 경우 톨루엔의 $K_La$는 4.07 $min^{-1}$로 증가하였다. 따라서 고분자담체를 적용하는 것이 기상으로 유입되는 휘발성유기화합물의 물질전달을 향상시키는 것으로 확인되었다. 이러한 airlift loop bioreactor와 yeast 포괄고정 담체를 적용하여 체류시간을 60초, 30초, 15초에서 유입부하에 변화를 주며 실험을 진행한 결과, 톨루엔 5, 10, 19, 37 g/$m^3$/hr, MEK 4.5, 8.9, 17.8, 35.1 g/$m^3$/hr의 유입부하 변화에도 전체 80% 이상의 안정적인 처리효율을 나타내었다. 또한 airlift loop bioreactor의 분해능을 확인하기 위하여 유입부하를 단기간 변화시켜 주며 실험한 결과, 톨루엔과 MEK의 최대분해능은 각각 70.4 g/$m^3$/hr, 56.4 g/$m^3$/hr로 확인되었다.