• Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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• 제9권5호
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• pp.331-338
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• 2004

The Separation of two amino acids, phenylalanine and tryptophan, was carried out using laboratory simulated moving bed (SMB) chromatography. The SMB process consisted of four zones, with each zone having 2 columns. The triangle theory was used to obtain the operating conditions for the SMB. The mass transfer coefficients of the two amino acids were obtained from the best-fit values by comparing simulated and experimental pulse data. The competitive adsorption isotherms of the two amino acids were obtained by single and binary frontal analyses, taking into consideration the competition between the two components. A competitive Langmuir isotherm, obtained from single-component frontal chromatography, was used in the first run, and the isotherm from binary frontal chromatography in the second, with the flow rate of zone 1 modified to improve the purity. Compared to the first and second runs, the competitive Langmuir isotherm from the binary frontal chromatography Showed good agreement with the experimental results. Also, adjusting the flow rate in zone 1 increased the purity of the products. The purities of the phenylalanine in the raffinate and the tryptophan in the extract were 99.84 and $99.99\%$, respectively.

• Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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• 제11권2호
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• pp.110-115
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• 2006

We conducted a sensitivity analysis of the simulated moving bed (SMB) chromatography with the case model of the separation of two amino acids phenylalanine and tryptophan. We consider a four-zone SMB chromatography where the triangle theory is used to determine the operating conditions. Competitive Langmuir isotherm model was used to determine the adsorption isotherm. The finite difference method is used to solve nonlinear partial differential equation (PDE) systems numerically. We examined the effects of alterations in the operating conditions(feed-extract, feed-raffinate, eluent-extract, eluent-raffinate, recycle, and switching time) and the adsorption isotherm parameters (Langmuir isotherm parameters a and b) on SMB efficiency. The variation range of operating conditions and Langmuir isotherm a was between -50 and 50% of original value and the variation range of the Langmuir isotherm b was between $2.25^{-5}$ and $2.25^5$ times of original value.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제43권2호
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• pp.230-235
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• 2005

2'-deoxyribonucleosides중에서 dUrd(2'-deoxyuridine), dGuo(2'-deoxyguanosine), dAdo(2'-deoxyadenosine)의 단일 및 다성분계의 흡착평형식을 동적방법으로 구하기 위해 물과 메탄올(90/10, vol%)을 이동상으로 하는 역상 액체 크로마토그래피를 사용하였다. 시료의 주입부피가 증가함에 따라서 체류시간이 짧아지고 피크가 삼각형 모양을 보여서, Langmuir 흡착평형식으로 가정하였다. PIM (pulsed-input method)에 의해서 Langmuir 흡착평형식의 매개변수를 구하고, 경쟁적인 다성분계의 흡착평형식을 사용하였다. 체류시간이 짧은 dUrd와 dGuo의 경우에서는 단일 및 다성분계에서 실험값과 계산값이 잘 일치하였지만, 가장 늦게 용출되는 dAdo에서는 비이상 비선형적인 특성으로 인해서 약간의 오차가 있었다.

• 한국물환경학회지
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• 제25권5호
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• pp.750-757
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• 2009

The ammonium ion exchange characteristics of natural zeolite were investigated to remove ${NH_4}^+-N$. The effect of water temperature, particle size and competitive cation on the exchange capacity was examined. Ammonium ion exchange capacity tended to decrease when the temperature increased from $25^{\circ}C$ to $40^{\circ}C$. Exchange capacity was increased according to the particle size of natural zeolite comes to be small. Batch isotherm experiments were conducted for measuring ammonium ion exchange capacity. The ion exchange capacity was well described either by the Langmuir isotherm model or by the Freundlich isotherm model. The ammonium ion exchange capacity ($q_m$) of zeolite carrier can be calculated $11.744mg-{NH_4}^+/g$-carrier. The ion exchange capacity of manufactured zeolite carrier was showed a similar tendency as ion exchange capacity of powder-sized natural zeolite. Therefore, zeolite carrier can be used for increasing of nitrogen removal efficiency in the wastewater treatment plants.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권4호
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• pp.565-573
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• 2021

활성탄에 의한 Brilliant Green(BG), Quinoline Yellow(QY) 염료의 흡착에 대한 등온선, 동력학, 열역학적 특성치와 경쟁흡착을 흡착제의 양, pH, 초기농도, 접촉시간 및 온도를 변수로 하여 수행하였다. BG와 QY는 가지고 있는 atomic nitrogen 이온(N⁺)의 영향으로 pH 11에서 92.4%의 최고 흡착율을 나타내었고, QY는 sulfite 이온(SO₃^-)의 영향으로 pH3에서 90.9%의 최고 흡착률을 나타냈다. 등온흡착 데이터로부터, BG의 경우는 Freundlich 등온식에 잘 맞아서 다분자층 흡착이었고, QY는 Langmuir 등온식이 가장 높은 일치도를 나타내어 주로 단분자층흡착이었다. Freundlich 식과 Langmuir 식의 분리계수는 활성탄에 의해 이들 염료를 효과적으로 처리할 수 있는 공정임을 나타냈다. Temkin 등온식에 의해 평가된 흡착 에너지는 활성탄에 의한 BG와 QY의 흡착이 물리 흡착임을 확인시켰다. 동력학적 실험결과는 유사 이차 반응속도식이 유사일차 반응속도식보다 일치도가 높았고 평형흡착량에 대한 오차도 더 작았다. 입자내 확산식을 이용하여 도시한 그래프는 2단계의 직선으로 나타났는데 기울기가 낮은 입자내 확산이 율속단계임을 확인하였다. 흡착공정의 활성화 에너지와 엔탈피 변화는 흡착과정이 비교적 수월하게 일어나며 흡열반응임을 나타냈다. 엔트로피 변화는 활성탄에 대한 BG와 QY 염료의 흡착이 진행됨에 따라 흡착시스템의 무질서도가 증가함을 나타냈고, Gibbs 자유 에너지 변화로 부터 흡착반응이 온도가 높아질수록 자발성이 더 커진다는 것을 알았다. 혼합용액의 경쟁흡착 결과는 상대적으로 흡착률이 높은 QY가 BG에 의해 큰 방해를 받아 흡착률이 크게 감소하는 것으로 나타났다.

• 한국환경과학회지
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• 제24권2호
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• pp.151-162
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• 2015

The adsorption characteristics of Sr ions and Cs ions in single and binary solution by zeolite A were investigated in batch experiment. The adsorption rate of Sr ions and Cs ions by zeolite A obeyed pseudo-second-order kinetic model in single and binary solution. The initial adsorption rates (h) and adsorption capacities of both ions obtained from pseudo-second-order kinetic model, and the values were decreased with increasing concentration of the competitive ions (0~1.5 mM). Also, adsorption isotherm data in binary solution were well fitted to the extended Langmuir model, the maximum adsorption capacities of Sr and Cs calculated from the model were 1.78 mmol/g and 1.64 mmol/g, respectively. The adsorption of Sr and Cs ions by zeolite A was carried out in the presence of other cations such as $Na^+$, $K^+$, $Mg^{2+}$ and $Ca^{2+}$. The results showed that the zeolite A can maintain a relatively high adsorption capacity for Sr and Cs ions and exhibits a high selectivity in the presence of competitive cations. The effect of competition had an order of $Ca^{2+}$ > $K^+$ > $Mg^{2+}$ > $Na^+$ for Sr ions and $K^+$ > $Ca^{2+}$ > $Na^+$ > $Mg^{2+}$ for Cs ions at the same cation concentration.

• 공업화학
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• 제33권2호
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• pp.151-158
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• 2022

본 논문은 활성탄에 의해 작용기가 다른 말라카이트 그린(MG), 다이렉트 레드 81 (DR 81) 및 티오플라빈 S (TS)의 흡착에 대한 파라미터 특성(PH 효과, 등온선, 동역학 및 열역학 파라미터) 및 염료의 경쟁 흡착에 대해 조사하였다. Langmuir, Freundlich 및 Temkin 등온선 모델을 사용하여 염료의 흡착 메커니즘 및 활성탄에 의한 흡착 처리의 적합성을 평가했다. Langmuir 무차원 분리 계수 값은 활성탄에 의한 세 가지 염료의 흡착 처리가 효과적인 방법임을 나타내었다. 활성탄에 대한 세 가지 염료의 흡착 메커니즘은 Temkin 식에서 계산된 흡착열로부터 물리 흡착임을 확인하였다. 세 가지 염료의 흡착 동역학은 유사 2차 모델에 가까웠으며 잘 일치함을 보여주었다. 활성탄에 의한 세 가지 염료의 흡착 과정의 속도 지배 단계는 입자내 확산이었다. 양의 엔탈피와 엔트로피 변화는 각각 흡열 반응과 고액계면에서 흡착에 의한 무질서도가 증가함을 나타내었다. 세 가지 염료의 음의 Gibbs 자유 에너지 값은 온도가 증가함에 따라 자발성이 높아지는 것을 나타냈다. 삼성분 경쟁흡착에서 흡착능력이 높은 MG는 혼합용액에서 DR 81과 TS에 의해 약간의 방해를 받았으나, 흡착능력이 낮은 DR 81과 TS는 흡착력이 좋은 MG의 영향을 받아 흡착률이 크게 증가하였다.

• Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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• 제11권1호
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• pp.67-71
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• 2006

This paper compares regression and neural network modeling approaches to predict competitive biosorption equilibrium data. The regression approach is based on the fitting of modified Langmuir-type isotherm models to experimental data. Neural networks, on the other hand, are non-parametric statistical estimators capable of identifying patterns in data and correlations between input and output. Our results show that the neural network approach outperforms traditional regression-based modeling in correlating and predicting the simultaneous uptake of copper and cadmium by a microbial biosorbent. The neural network is capable of accurately predicting unseen data when provided with limited amounts of data for training. Because neural networks are purely data-driven models, they are more suitable for obtaining accurate predictions than for probing the physical nature of the biosorption process.

• 한국환경농학회지
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• 제35권1호
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• pp.24-31
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• 2016

본 연구는 산업폐기물의 일종인 제강급랭슬래그의 중금속 폐수처리를 위한 여재로서의 활용도를 높이고자 단일 및 복합 중금속용액에 대한 제강급랭슬래그의 경쟁흡착특성을 조사하였다. Freundlich 등온흡착식을 이용한 Cd, Cu 및 Zn의 흡착능은 단일 용액일 때 각각 2.21, 2.56 및 0.89이었으며, 복합 용액일 때는 각각 0.31, 1.28 및 0.37이었으며, Langmuir 등온흡착식을 이용한 제강급랭슬래그의 최대흡착능은 단일 용액일 때 Cu(16.6 mg/g) > Cd(8.1 mg/g) > Zn(6.2 mg/g)순이었으며, 복합 용액일 때 Cu(14.5 mg/g) >> Zn(1.3 mg/g) > Cd(0.6 mg/g)이었다. Freundlich와 Langmuir 등온흡착식은 모두 동일한 경향으로 단일 용액에서 최대흡착능에 비해 복합 용액일 때 흡착능은 감소하는 경향이었다. 특히 Cu의 경우는 단일 용액에 비해 복합용액일때 흡착능이 12.6% 정도로 약간 감소하였으나, Cd 및 Zn의 경우는 단일 용액에 비해 복합 용액일 때 흡착능이 각각 92.6% 및 79.0% 정도로 현저하게 감소함을 알 수 있었다. 이상의 결과를 미루어 볼 때, Cd 및 Zn은 경쟁 이온이 없는 단일 용액에서는 흡착제에 대해 높은 흡착능을 보였으나, 복합용액에서는 경쟁관계인 Cu에 의해 상대적으로 흡착능이 감소한 것으로 판단된다. 제강급랭슬래그의 단일 및 복합중금속 용액에서 Cd, Cu 및 Zn의 흡착량은 전반적으로 Langmuir 등온흡착식이 Freundlich 등온흡착식에 비해 잘 일치하였으며, 또한 단일 및 복합중금속 용액에서 각 금속의 흡착패턴은 각 금속의 경쟁으로 인하여 서로 다른 패턴을 가지는 것을 알 수 있었다. 따라서 제강급랭슬래그는 중금속 폐수처리를 위한 여재로 충분히 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• KSBB Journal
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• 제21권3호
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• pp.224-229
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• 2006

전산모사 프로그램인 FEMLAB을 이용하여 chiral center를 가지고 있는 racemate인 ibuprofen의 R-form과 S-form의 분리 전산모사 결과와 Kromasil KR100-5CHI-TBB 칼럼을 사용하여 HPLC를 통한 실험데이터를 비교 분석하였다. Hexane/t-BME/acetic acid(45:55:1 v/v%)의 이동상의 조건에서 이론단수(number of theoretical plates), 이론단높이(HETP; Height Equivalent to a Theoretical Plate)을 구하여 축방향 확산계수($Deff_i$)를 계산하였다. PIM(Pulsed Input Method)을 사용하여 분석한 결과 ibuprofen의 농도가 증가할수록 Langmuir 등온흡착식을 따르는 비선형 거동을 보였고, 각 농도에서의 체류시간($t_R$)과 phase ratio를 이용하여 비경쟁적 Langmuir 등온흡착식의 매개변수를 추산하였고, 이 매개변수를 이용하여 경쟁적 Langmuir 등온흡착식을 결정하였다. 실험을 통해 얻은 데이터를 FEMLAB 적용하여 등온흡착식의 변화에 따른 용리띠의 변화와 두 성분이 컬럼을 이동하는 동안 두 성분간 분리 과정을 관찰하였다. Ibuprofen의 농도, 유속을 변화시키면서 실험결과와 전산모사결과를 비교한 결과 실험결과와 전산모사결과가 비슷한 경향성을 보였다. 이와 같이 FEMLAB 전산모사 프로그램의 실험적용 가능성을 확인하였고. 실험과 일치하는 전산모사데이터를 얻기 위해서 고정상내의 세공에서의 물질전달을 포함하는 물질수지식의 적용과 비선형 흡착평형식에 대한 좀 더 정확한 식이 요구된다.