• 대한환경공학회지
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• 제22권12호
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• pp.2163-2173
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• 2000

메탄자화균에 의한 코발트 제거의 최적 pH 영역은 6.0~12.0이었으나 메탄자화균을 넣지 않은 blank는 10.5~11.5이었다. 코발트의 제거능은 pH에 크게 의존하였으나 blank보다는 민감하지 않았다. 초기 pH 6.0에서 1.0 g/L의 메탄자화균을 투입했을 때 170 mg Co/g biomass가 제거되었다. SEM 분석 결과에 의하면 코발트는 메탄자확균의 표면이나 세포의 분비 고분자에 흡착되어 제거된 것으로 사료된다. 초기 pH 6.0, 400 mg Co/L에서 메탄자화균의 최적의 투입량은 1.0 g/L이었다. 2.0 M NaCl과 $NaNO_3$의 높은 이온강도 하에서도 코발트 제거능은 그다지 영향을 받지 않았다.

• 한국환경과학회지
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• 제27권9호
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• pp.743-751
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• 2018

The objective of this study was to investigate the adsorption potential of chicken feathers for the removal of OrangeII (AO7) from aqueous solutions. Batch experiments were performed as a function of different experimental parameters such as initial pH, reaction time, feather dose, initial OrangeII concentration and temperature. The highest OrangeII uptake was observed at pH 1.0. Most of the OrangeII was adsorbed at 2 h and an adsorption equilibrium was reached at 6 h. As the amount of chicken feather was increased, the removal efficiency of OrangeII increased up to 99%, but its uptake decreased. By increasing the initial concentration and temperature, OrangeII uptake was increased. The experimental adsorption isotherm exhibited a better fit with the Langmuir isotherm than with the Freundlich isotherm, and maximum adsorption capacity from the Langmuir constant was determined to be 0.179244 mmol/g at $30^{\circ}C$. The adsorption energy obtained from the Dubinin-Radushkevich model was 7.9 kJ/mol at $20^{\circ}C$ and $30^{\circ}C$ which indicates the predominance of physical adsorption. Thermodynamic parameters such as ${\Delta}G^0$, ${\Delta}H^0$, and ${\Delta}S^0$ were -12.28 kJ/mol, 20.64 kJ/mol and 112.32 J/mol K at $30^{\circ}C$, respectively. This indicates that the process of OrangeII adsorption by chicken feathers was spontaneous and endothermic. Our results suggest that as a low-cost biomaterials, chicken feather is an attractive candidate for OrangeII removal from aqueous solutions.

• 한국환경과학회지
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• 제19권9호
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• pp.1177-1185
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• 2010

To examine the potency of biosorbent, the adsorption capacity of Pseudomonas cepacia H42 isolated from fresh water plant root was compared with Saccharomyces cerevisiae SEY2102 on bases of biomass, concentration of heavy metal, presence of light metals, immobilized cell, and ion exchange resin. P. cepacia H42 biomass of 0.05-0.5 g/L increased adsorption and above 1.0 g/L of yeast biomass was the most effective in adsorption. By applying the same amount of biomass, lead showed the highest adsorption on two strains and the adsorption strength was lead>copper>cadmium on both strains. The high heavy metal concentration induced the high adsorption capacity. P. cepacia H42 adsorption was in the order of copper>lead>cadmium and lead>copper>cadmium by yeast in 10 mg/L. Both strain showed same adsorption strength in the order of lead>copper>cadmium in 100 mg/L and 1000 mg/L. The adsorption capacity of both yeast and P. cepacia H42 was decreased in the presence of light metals and the order of cadmium>copper>lead. $Mg^{2+}$ induced the least adsorption while $Na^+$ induced highest adsorption. The adsorption capacity of immobilized yeast and P. cepacia H42 was detected between 200-400 mL in flow volume and decreased in the presence of light metals. Ion exchange containing light metals caused 30-50% adsorption reduction on both strains.

• 공업화학
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• 제25권3호
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• pp.307-311
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• 2014

본 연구에서는 4종류의 목재 폐기물(밤나무, 소나무, 낙엽송, 아카시아) 중에서 구리 이온 제거 능력이 뛰어난 생물흡착제로서 밤나무를 도출하였으며, 또한, 이 밤나무를 이용하여 수중에 함유된 5, 10, 20, 40 mg/L 구리 이온의 제거 효율에 대하여 고찰하였다. 5 mg/L 구리 이온 제거를 위하여, $43{\sim}63{\mu}m$ 입자 크기의 밤나무 사용이 가장 효과적임을 알 수 있었다. 밤나무 주입 농도를 증가하였을 때, 구리 제거효율이 향상되었다. 또한, 0.8 g/100 mL 밤나무가 30 min 동안 사용되었을 때, 20, 40 mg/L 구리 이온 제거효율은 각각 99, 85% 제거효율을 나타내었다. 그리고 50 mg/L 구리 이온의 제거 능력을 향상시키기 위하여, 밤나무에 1 M 아세트산나트뮴의 화학적 처리가 필요함을 알 수 있었다. 한편, 개질된 밤나무를 재활용하기 위하여 최적의 탈착제로서 93% 구리 탈착 효율을 나타낸 1 M 염산을 선정하였다. 따라서 이러한 실험 결과들은 경제적이고 실용적인 공학 자료로서 구리 제거 공정 개발에 활용될 수 있을 것이다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제46권1호
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• pp.17-28
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• 2018

본 연구에서는 당화 공정 중 축합된 구조로 발생되는 고형 부산물인 황산리그닌(Sulfuric acid lignin; SAL)의 나노 세공 탄소 소재로의 활용 가능성을 살펴보고자 수산화칼륨 촉매를 투입하여 $750^{\circ}C$에서 1 h 동안 고온 촉매 활성화 공정을 진행하였다. 이때 타 바이오매스 시료 유래 활성탄과의 물성 비교를 위해 코코넛셸(CCNS), 소나무(Pinus), Avicel로부터 각각 같은 방법으로 활성탄을 제조하였으며 화학 조성과 결합 구조, 표면 및 기공 분포 특성을 분석하였다. 열중량 분석 결과 최종 온도 $750^{\circ}C$에서 잔존 고형분 함량은 SAL > CCNS > Pinus > Avicel 순서였으며 이 경향은 활성화 공정 후 생성된 활성탄의 수율 순서와 동일하였다. 특히, SAL 유래 활성탄은 탄소 함량이 91.0%, $I_d/I_g$ peak ratio가 4.2로 가장 높게 나타났으며 이는 높은 탄소 고정성과 더불어 비정질의 거대 방향족 구조층이 형성되었음을 의미한다. 또한 제조된 활성탄은 모두 최초 시료의 비표면적($6m^2/g$)과 기공 부피($0.003cm^3/g$)에 비해 촉매 활성화 공정 후 각각 $1065{\sim}2341m^2/g$, $0.412{\sim}1.270cm^3/g$로 크게 증가하였으며 이 중 SAL 유래 활성탄의 표면 변화율이 가장 크게 나타났다. 이후 3종의 유기 오염물질(페놀, 2,4-Dichlorophenoxyacetic acid, 카보퓨란)에 대한 제거율을 평가해보았을 때 모든 활성탄에서 표준 용액 100 ppm 대비 90 mg/g 이상의 높은 흡착 능력을 보였다. 따라서 축합된 구조인 SAL으로부터 고비표면적의 나노 세공 활성탄 제조가 가능할 뿐만 아니라 추후 유기 오염 물질 제거를 위한 카본 필터의 친환경 흡착 소재로 활용가능성이 높을 것으로 기대된다.

• 공업화학
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• 제29권3호
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• pp.278-282
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• 2018

강원지역 산림에서 수목들의 가지치기로 인하여 발생되는 목재 폐기물의 재활용 처리 기술 개발이 요구되고 있다. 본 연구에서는 3종류(낙엽송, 향나무, 소나무) 폐목재를 활용한 흡착 실험에 의하여 수중에 함유된 메틸렌 블루의 제거능력이 우수한 생물흡착제로 향나무를 선별하였다. 그리고, 메틸렌 블루 제거효율을 향상하고자 0.4 g/100 mL의 향나무를 주입하여 반응 4 h 흡착하였을 때, 수중에 용해된 100, 200, 300 mg/L의 메틸렌 블루는 각각 98, 93, 81%의 제거효율을 나타내었다. 흡착제 농도 변화에 의한 흡착평형 자료들은 Freundlich식보다 Langmuir식에 잘 부합됨을 알 수 있었다. 또한, 메틸렌 블루 농도 변화에 의한 동력학적 실험으로부터, 생물흡착 속도식은 유사 2차 반응식에 보다 적합함을 알 수 있었다. 고농도 메틸렌의 블루 제거능력을 증가시키기 위하여, 300과 400 mg/L 메틸렌 블루를 210 rpm 교반속도로 4 h 운전하였을 때, 각각 92, 76% 제거효율을 나타내었다. 따라서 이러한 실험 결과들은 수중에 용해된 메틸렌 블루를 경제적으로 처리하는 새로운 생물흡착 기술에 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

• 한국환경농학회지
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• 제29권2호
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• pp.152-158
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• 2010

본 연구는 맥주제조공장에서 발생하는 주정오니의 영양염류 용출특성 및 폐수중 존재하는 카드뮴(Cd)이온에 대한 흡착특성을 알아보고 이를 통하여 생물흡착제의 적용가능성을 알아보기 위하여 수행하였다. 흡착실험에 사용된 흡착제는 회화를 하지 않은 원시료(M-Raw)와 $300^{\circ}C$, $400^{\circ}C$, $500^{\circ}C$로 회화된 시료를 준비하여 증류수를 이용하여 용출실험을 하였으며 그 결과 원시료(M-Raw)의 경우 수중에 용출된 인 질소의 양은 $400^{\circ}C$로 회화시킨 시료(M-400)에 비해 각각 7배, 11배 이상의 용출량을 나타내었으며 이는 회화로 인하여 시료를 구성하고 있는 관능기가 대기중으로 방출되어 수중에 용출되는 양이 감소한 결과로 생각된다. TGA를 이용한 회화 실험결과 $260^{\circ}C\sim380^{\circ}C$범위에서는 급격한 무게감량이 일어 났으며, $380^{\circ}C$ 이후에는 완만한 무게감량이 일어나는 것을 볼 수 있는데 이는 생물흡착제를 구성하고 있는 성분들(cellulose, hemicellulose, lignin)의 서로 다른 분해온도로 인한 결과 로 생각된다. 또한, 회화 전 후의 표면변화를 관찰한 결과 회화를 거치지 않은 시료는 표면이 거칠고 불순물이 존재하는 반면, 회화를 끝낸 시료의 경우 표면의 불순물이 제거되고, 동시에 표면의 갈라짐을 관찰할 수 있었다. 회화 전 후의 생물흡착제 표면변화 및 특성을 알아보기 위하여 미세영상장비와 FT-IR을 사용한 결과, 회화온도가 올라갈수록 흡착제표면의 갈라짐이 관찰되었으며 관능기의 개수는 점차로 줄어드는 결과를 나타내었다. 회화 전 후 시료의 FT-IR 분석결과 회화전 시료의 경우 3300 $cm^{-1}$ 부근에서 hydroxyl group 이 나타났으며 1080~1730 $cm^{-1}$ 범위에서는 여려종류의 관능기를 관찰할 수 있었다. 회화 전 1600~1080 $cm^{-1}$ 부근에서 관찰된 primary amine, secondary amine, aliphatic nitro compounds, aromatic phosphate 등의 작용기는 회화 온도가 증가할수록 spectrum이 점차로 줄어드는 결과를 나타내었다. 중금속 흡착 실험결과 본 실험에서 사용된 생물흡착제의 카드뮴이온 제거율은 농도위 20 mg/L 이하에서 60~91%로 나타났으며, 흡착 평형을 이루는 시간은 3시간이 소요되었다. 실험결과를 Freundlich 및 Langmuir 모델에 적용시킨 결과 Langmuir 모델에 더 잘 부합되는 결과를 나타내었으며, 최대흡착량($Q_{max}$)은 회화를 시키지 않은 시료(M-Raw)의 경우 28.17 mg/g으로 매우 높은 수준을 나타내었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제27권6호
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• pp.1138-1149
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• 2017

The use of microalgal biomass is an interesting technology for the removal of heavy metals from aqueous solutions owing to its high metal-binding capacity, but the interactions with bacteria as a strategy for the removal of toxic metals have been poorly studied. The goal of the current research was to investigate the potential of Burkholderia tropica co-immobilized with Chlorella sp. in polyurethane discs for the biosorption of Hg(II) from aqueous solutions and to evaluate the influence of different Hg(II) concentrations (0.041, 1.0, and 10 mg/l) and their exposure to different contact times corresponding to intervals of 1, 2, 4, 8, 16, and 32 h. As expected, microalgal bacterial biomass adhered and grew to form a biofilm on the support. The biosorption data followed pseudo-second-order kinetics, and the adsorption equilibrium was well described by either Langmuir or Freundlich adsorption isotherm, reaching equilibrium from 1 h. In both bacterial and microalgal immobilization systems in the co-immobilization of Chlorella sp. and B. tropica to different concentrations of Hg(II), the kinetics of biosorption of Hg(II) was significantly higher before 60 min of contact time. The highest percentage of biosorption of Hg(II) achieved in the co-immobilization system was 95% at pH 6.4, at 3.6 g of biosorbent, $30{\pm}1^{\circ}C$, and a mercury concentration of 1 mg/l before 60 min of contact time. This study showed that co-immobilization with B. tropica has synergistic effects on biosorption of Hg(II) ions and merits consideration in the design of future strategies for the removal of toxic metals.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제43권4호
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• pp.542-547
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• 2005

생체흡착은 염색폐수로부터 염료 제거를 위한 현재의 처리방법을 교체 또는 보충할 수 있는 유력한 대안이 되고 있다. 본 연구에서는 수용액으로부터 반응성 염료(Reactive Red 4, Reactive Blue 4)를 제거할 수 있는 생체흡착제로서 아미노산 발효공정에서 발생되고 있는 폐기물인 Corynebacterium glutamicum 바이오매스의 활용 가능성에 대해 평가하였다. 염료들의 흡착량은 용액 pH가 감소함에 따라 증가하였는데 이는 산성 pH에서 바이오매스의 표면 작용기는 (+)극성을 띠게 되어 반응성 염료의 (-)극성을 갖는 술폰기(sulfonate group)와 결합하였기 때문인 것으로 사료된다. 접촉시간에 따른 생체흡착속도 실험을 통해 평형에 도달하는 시간은 약 10시간으로 평가되었다. 흡착평형의 수학적인 묘사를 위해 Langmuir 흡착 모델을 적용한 결과, Reactive Red 4, Reactive Blue 4의 최대흡착량은 pH 1에서 112.4 mg/g 및 263.16 mg/g이었으며, pH 3에서는 각각 71.94 mg/g 및 155.88 mg/g이었다.

• 한국환경농학회지
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• 제28권1호
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• pp.69-74
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• 2009

본 연구는 탄닌 성분이 다량 함유된 율피를 사용하여 폐수 중 중금속 3종(Cd, Pb, Cu)에 대한 흡착특성을 알아보고 향후 폐수처리공정에서 생물흡착소재의 적응가능성을 평가하고자 수행하였다. 실험에 사용한 인공폐수에는 Cu, Pb, Cd을 첨가하여 10, 20, 40, 60, 100, 150, 200 mg $L^{-1}$ 오염시켰으며 pH 5.5에서 흡착실험을 진행하였다. 율피의 중금속 흡착량은 중금속 유형별로 차이를 나타내었으며 중금속 농도가 증가함에 따라 흡착량이 증가하다가 점차 증가율이 감소하여 일절한 평형에 도달하는 경향을 나타내었는데 이는 율피의 표면이 피흡착물질로 채워져 비어있는 흡착가능 영역이 감소하기 때문인 것으로 판단되었다. 상기 연구 결과를 Freundlich 및 Langmuir 모델에 적응한 결과 $r^2$값은 Langmuir 모델에서 Pb, Cu, Cd 3가지 중금속 모두 0.99 이상으로 높게 나타났으며 각 중금속에 대한 율피의 흡착친화도는 Pb>Cu>Cd 순으로 최대흡착량($q_m$)은 Pb 31.25 mg $g^{-1}$, Cu 7.87 mg $g^{-1}$, Cd 6.85 mg $g^{-1}$로 조사되었다. FT-IR 분석결과 율피는 1080 $cm^{-1}$에서 carbonyl group, hydroxyl group, carboxyl group과 1200 $cm^{-1}$에서 1700 $cm^{-1}$ 사이의 carboxylate group, carboxyl group, methylene group, ester group 등이 존재하는 것으로 조사되었다. SEM 분석 결과 중금속 이온 흡착 전에는 표면이 매끄럽게 안정된 모습이 관찰되었지만 중금속 흡착 반응 후 전자밀도가 높은 부분이 관찰되어 중금속 이온이 흡착되었을 것으로 판단되었고 EDS 분석을 수행한 결과 중금속 이온의 흡착 후 표면의 납 이온 피크가 관찰되었다. 이상의 결과로부터 율피에 의한 중금속 이온의 흡착은 물리적인 흡착보다는 관능기에 의한 화학적 흡착일 것으로 판단되었다.