The pore volume of hardened cement with waterproofing materials is lower compared to that of hardened cement without waterproofing materials. Thus, fewer gaps will appear by means of chemical reactions between $Ca^{2+}$ ions in hardened cement and water, solutes, and other ions. Due to the selective permeability, the osmotic pressure of hardened cement can change due to physical effects such as the reduction of the pore volume and the reduction in the number of pores, as well as by the electrochemical reaction between water, solutes, other ions and $Ca^{2+}$ ions in hardened cement. Of course, these factors do not have independent effects but instead a combined complex effect. Accordingly, we studied changes in the osmotic pressure due to the difference in the pore structure of hardened cement. A pore size smaller than 1 nm in hardened cement had only a slight effect on the osmotic pressure, whereas a pore size larger than 1 nm had a direct effect on the osmotic pressure.
요소 1,3-디메틸요소(DMU), 아세트아미드, 프로피온아미드의 상대점도와 삼투계수를 dimethylsulfoxide(DMSO), 메탄올, 에탄올 및 물용액에서 $25^{\circ}$C와 $45^{\circ}$C에서 각각 측정하였다. 수용액에서 각 용질의 점도증가량은 분몰랄부피가 증가하면서 증가하였으나 물아니 용액에서는 오히려 감소하였다. 또한 요소의 점도 증가량은 수용액에서는 DMU보다 작았으나, 물아닌 용액에서는 DMU보다 컸다. 그러나 아미드류는 어느 용매에서나 거의 같은 점도증가량을 나타내었다. 요소수용액에서 삼투계수는 DMU 수용액보다 컸으며, 물아닌 용액에서 요소용액은 DMU보다 Raoult의 법칙에서 크게 벗어났다. 이러한 사실로부터 요소는 DMSO 용액에서 자체회합을 크게 일으키고 있으며 알코올용액에서는 DMU보다는 큰 정도의 용매-용질상호작용, 수용액에서는 용매구조를 파괴하고 있음을 알았다. 아세트아미드나 프로피온아미드는 수용액이나 DMSO 용액에서보다 알코올용액에서 더 크게 용매구조를 파괴하고 있음을 알았다.
정삼투 공정에 유용한 유도용질로서 diethyl malonate를 사용한 citrate 계열의 유기 화합물을 합성하였다. 최종적으로 얻은 potassium pentane-1,3,3,5-tetracarboxylate는 $^1H-NMR$과 $^{13}C-NMR$을 통하여 확인하였다. 유도용질의 물성을 확인하기 위해 삼투압, 용해도, 수투과도, 역염 투과도를 측정하였다. 합성한 유도용액을 사용하여 정삼투 공정을 진행한 결과, 동일한 citrate 계열인 trisodium citrate 및 tripotassium citrate보다 높은 수투과량을 나타내었으며 염의 역확산 정도는 NaCl에 비하여 매우 낮은 값을 나타내었다. 합성된 유도용질의 삼투압은 NaCl보다 약 25% 낮았으나 물에 대한 용해도는 NaCl의 8.8배인 317 g/100 g water의 값을 나타내었다. 정삼투 종료 후 유도용질의 회수를 위해 상용화된 나노여과막을 사용하였고, 낮은 압력에서 효율적으로 회수가 가능하였다.
This study was to investigate the effect of salt stress on physiological characteristics such as plant growth, photosynthesis, solutes related to osmoregulation of Beta vulgaris. A significant increase of dry weight was observed in 50 mM and 100 mM NaCl. The contents of Chl a, b and carotenoid were lower in NaCl treatments than the control. On 14 day after NaCl treatment, photosynthetic rate (PN), the transpiration rate (E) and stomatal conductance of CO2 (gs) were reduced by NaCl treatment. On 28 day after NaCl treatment, the significant reduction in gs and E was shown in NaCl 200 mM. However, PN and water use efficiency (WUE) in all NaCl treatments showed higher value than that of control. Total ion contents (TIC) and osmolality were higher than the control. On 14 day after treatment, the contents of proline (Pro) increased significantly in 200 mM and 300 mM NaCl concentration compared with control, whereas on 28 day in all treatments it was lower than that of the control. The contents of glycine betaine (GB) increased with the increase of NaCl concentration. The contents of Na+, Cl-, GB, osmolality and TIC increased with the increase of NaCl concentrations. These results suggested that under severe NaCl stress conditions, NaCl treatment did not induce photochemical inhibition on fluorescence in the leaves of B. vulgaris, but the reduction of chlorophyll contents was related in a decrease in leaf production. Furthermore, increased GB as well as Na+ and Cl- contents resulted in a increase of osmolality, which can help to overcome NaCl stress.
To elucidate the mechanism of gentamicin induced renal dysfunction, renal functions and activities of various proximal tubular transport systems were studied in gentamicin-treated rats (Fisher 344). Gentamicin nephrotoxicity was induced by injecting gentamicin sulfate subcutaneously at a dose of 100 $mg/kg{\cdot}day$ for 7 days. The gentamicin injection resulted in a marked polyuria, hyposthenuria, proteinuria, glycosuria, aminoaciduria, phosphaturia, natriuresis, and kaliuresis, characteristics of aminoglycoside nephropathy. Such renal functional changes occurred in the face of reduced GFR, thus tubular transport functions appeared to be impaired. The polyuria and hyposthenuria were partly associated with a mild osmotic diuresis, but mostly attributed to a reduction in free water reabsorption. In renal cortical brush-border membrane vesicles isolated from gentamicin-treated rats, the $Na^+$ gradient dependent transport of glucose, alanine, phosphate and succinate was significantly attenuated with no changes in $Na^+-independent$ transport and the membrane permeability to $Na^+$. These results indicate that gentamicin treatment induces a defect in free water reabsorption in the distal nephron and impairs various $Na^+-cotransport$ systems in the proximal tubular brush-border membranes, leading to polyuria, hyposthenuria, and increased urinary excretion of $Na^+$ and other solutes.
Purpose: Cold storage is the most popular method used to preserve highly perishable foods such as beef and fish. However, at refrigeration temperatures, the shelf life of these foods is limited, and spoilage leads to massive food waste. Moreover, freezing significantly affects the food's properties. Ice crystallization and growth during freezing can cause irreversible textural damage to foods through volumetric expansion, moisture migration induced by osmotic pressure gradients, and concentration of solutes,which can lead to protein denaturation. Methods: Although freezing can preserve perishable foods for months, these disruptive changes decrease the consumer's perception of the food's quality. Therefore, the development and testing of new and improved cold storage technologies is a worthwhile pursuit. Results: The process of maintaining a food product in an unfrozen state below its equilibrium freezing temperature is known as supercooling. As supercooling has been shown to offer a considerable improvement over refrigeration for extending a perishable product's shelf life, implementation of supercooling in households and commercial refrigeration units would help diminish food waste. Conclusions: A commercially viable supercooling unit for all perishable food items is currently being developed and fabricated. Buildup of this technology will provide a meaningful improvement in the cold storage of perishable foods, and will have a significant impact on the refrigeration market as a whole.
To investigate the environmental adaptation and ecophysiological characteristics of Suaeda maritima and S. asparagoides under saline conditions, plant growth and density were analyzed according to environmental changes of habitats. The total ion content of soil decreased with time, which was caused by the predominance of exchangeable $Na^+$ and $Cl^-$ in the upper layers. The population of S. maritima was more densely distributed in the region with higher ion contents of $Cl^-$, $Mg^{2+}$, $K^+$ and $Na^+$ than the population of S. asparagoides. Both species were showed a decreased population density according to increases in plant growth. Under the conditions of a salt field, S. maritima and S. asparagoides contained high inorganic ions to maintain low water potential, but low water soluble carbohydrate contents. In the case of free amino acid, S. maritima showed an especially high proline content, and contained rather large amounts of free amino acids, whereas S. asparagoides did not. Both species showed high inorganic ion contents in the leaves, which might be a mechanism of avoiding the ionic toxicity by diluting the accumulated ionic concentration with a high ratio of water content to dry weight. This result suggests that S. maritima seems to adapt to saline conditions by accumulating proline in addition to inorganic ions. S. asparagoides seems to adapt by osmoregulation processes, using inorganic ions rather than free amino acids.
우리는 정삼투 공정의 유도용질로서 잠재적인 활용 가능성을 확인하기 위해 식물화학물질인 tannic acid (TA)에 알칼리 염 처리한 alkali tannate 염 중 하나인 potassium tannate (TA-K)를 평가하였다. TA-K의 정삼투 특성과 회수 특성은 체계적으로 조사되었다. 정삼투 공정을 active layer facing feed solution (AL-FS) 방식으로 적용했을 때, TA-K 유도용액의 투수량은 TA 유도용액의 투수량 보다 훨씬 많은 반면, TA 유도용액의 투수량이 거의 확인되지 않았다. 100 mM 저농도에서의 TA-K 유도용액의 삼투압(1,135 mOsmol/kg)은 NaCl 수용액의 삼투압(173 mOsmol/kg)의 약 6.5배로 확인되었다. 100 mM 농도의 TA-K의 투수량과 specific salt flux (6.14 LMH, 1.26 g/L)는 동일한 농도의 NaCl 유도용액의 투수량과 specific salt flux (2.46 LMH, 2.63 g/L)의 약 2.5배 및 0.5배로 각각 확인되었다. TA-K를 재사용하기 위해, 금속 이온 침전법을 이용하여 TA-K유도용질을 침전시킨 후, membrane filtration을 이용하여 유도용질을 회수하였다. 이 연구는 식물화학물질을 정삼투 공정의 유도용질로서의 적용 가능성을 보여준다.
물 오염, 지구 온난화, 기후 변화를 해결하기 위한 해결책이 시급한 상황에서, 담수의 수요를 충당하고 친환경 에너지를 생산하기 위한 방법으로 염도차를 이용한 압력지연삼투공정이 제시되고 있다. 압력지연삼투공정에 대한 꾸준한 연구에도 불구하고 최근 기술의 부족과 비싼 멤브레인의 가격 등의 한계로 인해 상용화가 되지 않고 있다. 한편 멤브레인은 압력지연삼투공정과 염도차 발전 기술에 가장 중요한 구성품이다. 염도차 발전 기술에 사용되는 산화그래핀 멤브레인과 나노복합체 멤브레인의 기술 발전 연구가 지속되고 있다. 특히 낮은 온도의 폐기물 온도에서도 높은 에너지 효율 발전이 가능하도록 효율이 높은 멤브레인과 용매 및 용질에 대한 연구가 활발하다. 높은 투과도와 분리도를 가진 멤브레인, 특히 산화그래핀 멤브레인을 사용함으로써 농도 분극을 줄이고 전력 밀도를 높이는 연구들도 진행 중이다. 본 총설에서는 압력지연삼투 멤브레인과 이를 통한 이론적 모델링, 그 외 기술을 통해 공정의 효율을 발전시키는 방법에 대해 논의한다.
상추와 시금치를 포함한 엽채류의 질산염 축적은 여러 가지 환경요인의 영향을 받지만 품종별로 질산염 축적 정도가 다른 것으로 알려져 있다. 우리나라에서 많이 재배되고 있는 상추와 시금치 각각 10 품종을 perlite와 vermiculite 1:1 혼합 배지에서 양액을 공급하여 재배하고 품종별 생육 상황, 질산염 축적 정도, 유기 및 유기용질 함량을 조사 비교하였다. 질산염 축적이 많은 품종과 적은 품종 사이에 유의성 있는 질산염 함량 차이가 있었으며, 질산염 함량과 생체량 또는 건물량으로 측정된 식물 생장 사이에는 상추와 시금치 모두에서 유의성 있는 부의 상관관계가 있었다. 질산염 축적과 가용성 당, 아미노산 및 유기산을 포함한 유기용질 함량 사이에는 직접적인 상관관계를 찾을 수 없었다. 기존의 일부 연구 결과에서 광합성이 활발한 품종의 경우 유기물 합성량이 많고 따라서 건물량이 증가하며 유기용질이 축적되어 상대적으로 다른 품종에 비하여 질산염 축적이 낮아지는 것으로 알려져 있다. 그러나 본 연구의 결과로 보면 단순히 생육이 빠른 품종에서 질산염 함량이 낮고 반대로 생육이 느린 품종에서 질산염 함량이 높은 것으로 결론 내릴 수 있다. 식물체 중의 질산염 함량은 광합성, 질산염의 환원, 삼투압 조절 작용 등을 포함하여 품종별로 고유한 여러 특성에 따라서 결정되기도 하겠지만 특히 품종별 고유한 생육량에 따른 질소의 적정 공급 여부에 따라서 크게 영향을 받을 것으로 판단된다. 즉 생육에 필요한 수준 이상의 질산염이 공급되면 다른 생리적 작용의 결과와 관계없이 과잉의 질산염은 작물체내에 축적될 수밖에 없을 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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