• KSBB Journal
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• 제20권6호
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• pp.458-463
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• 2005

Polyurethane foam이 충진된 trickle bed reactor에서 통성혐기성 미생물인 Citrobacter amalonaticus Y19을 이용하여 일산화탄소와 물로부터 연속적인 수소생산을 살펴보았다. C. amalonaticus Y19은 설탕을 탄소원으로 할 때 호기적 조건에서 13 g/L까지 성장하였고 혐기조건에서 CO 가스를 주입하였을 때 약 60시간만에 최대 수소 생산 활성을 나타내었다. TBR 반응기에서 유입가스의 CO의 분압이 증가할수록 혹은 기체 체류시간이 감소할수록 수소 생성속도가 증가하였으나 CO의 전환율은 반대로 감소하였다. 그러나 액상의 유속변화는 반응기 운전 결과에 큰 영향을 주지 못했다. 본 실험에서 얻은 최대 수소 생성속도는 기체 체류시간 25분, 유입 CO 압력 0.4 atm에서 16 mmol/L/hr(전환율 33%)이었다. 이 값은 비슷한 반응기에 대해 보고된 Cowger의 결과보다 약 2배 이상 높은 값으로 통성혐기성균주의 고농도 배양과 다공성 충진물의 사용에 의한 높은 기-액 물질 전달 속도가 그 원인으로 추정되었다.

• 청정기술
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• 제28권4호
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• pp.331-338
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• 2022

본 연구의 목적은 열분해연료유(pyrolysis fuel oil, PFO)에 포함된 다환 방향족 탄화수소(polycyclic aromatic hydro, PAHs) 수소화 반응용 촉매로서 Pt(1wt%)/Kieselguhr 비드 촉매 및 펠렛 촉매를 제조하는 것이다. Trickle-bed 반응기에서 PFO-cut 수소화 반응을 통한 포화 고리 화합물(saturated cyclic compound)의 수율을 최대화하기 위한 최적의 반응 온도 및 수소/PFO-cut 유량비는 각각 250℃와 1800으로 결정하였다. PFO-cut의 공간속도(LHSV)가 감소할수록 포화 고리 화합물의 수율이 증가하였다. 펠렛 촉매와 비드 촉매의 수소화 반응 성능 차이는 크지 않았다. Kieselguhr 지지체를 성형한 후에 Pt를 담지한 촉매(AI 촉매)가 kieselguhr 분말에 Pt를 담지한 후에 성형한 촉매(BI 촉매)에 비해 수소화 활성이 높았으며, 이러한 경향은 펠릿 촉매와 비드 촉매에서 공통적으로 나타났다. 이는 AI 촉매의 Pt 활성점 수가 BI 촉매 보다 많기 때문이다. 본 연구에서 제조한 촉매 중에서 AI법으로 제조된 펠렛 촉매가 제조된 촉매 중 반응 활성이 가장 우수한 것을 확인하였다. PFO-cut 수소화 반응 생성물 중 C₈~C₁₅ 범위의 고리 화합물이 대부분을 차지했으며, C11 고리 화합물의 분포도가 가장 높았다. 수소화 반응과 더불어서 분해 반응도 함께 촉진되어 생성물의 탄소수 분포가 경질 탄화수소 쪽으로 이동함을 확인하였다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제23권2호
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• pp.195-204
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• 2013

While structured packing modules are known to be efficient for surface wetting and gas-liquid exchange in abiotic surface catalysis, this model study explores structured packing as a growth surface for catalytic biofilms. Microbial biofilms have been proposed as selfimmobilized and self-regenerating catalysts for the production of chemicals. A concern is that the complex and dynamic nature of biofilms may cause fluctuations in their catalytic performance over time or may affect process reproducibility. An aerated continuous trickle-bed biofilm reactor system was designed with a 3 L structured packing, liquid recycling and pH control. Pseudomonas diminuta established a biofilm on the stainless steel structured packing with a specific surface area of 500 $m^2m^{-3}$ and catalyzed the oxidation of ethylene glycol to glycolic acid for over two months of continuous operation. A steady-state productivity of up to 1.6 $gl^{-1}h^{-1}$ was achieved at a dilution rate of 0.33 $h^{-1}$. Process reproducibility between three independent runs was excellent, despite process interruptions and activity variations in cultures grown from biofilm effluent cells. The results demonstrate the robustness of a catalytic biofilm on structured packing, despite its dynamic nature. Implementation is recommended for whole-cell processes that require efficient gas-liquid exchange, catalyst retention for continuous operation, or improved catalyst stability.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2006년도 춘계학술대회
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• pp.465-469
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• 2006

Two mesophilic trickling bed bioreactors filled with two different types of media, hydrophilic- and hydrophobic-cubes, were designed and tested for hydrogen production via anaerobic fermentation of sucrose. Each reactor consisted of a column packed with polymeric cubes and inoculated with heat-treated sludge obtained from anaerobic digestion tank. A defined medium containing sucrose was fed with changing flow rate into the capped reactor, hydraulic retention time and recycle rate. Hydrogen concentrations in gas-phase were constant, averaging 40% for all conditions tested. Hydrogen production rates increased up to $10.5 L{\cdot};h^{-1}{\cdot}L^{-1}$ of reactor when influent sucrose concentrations and recycle rates were varied. Hydrophobic media provided higher value of hydrogen production rate than hydrophilic media at the same operation conditions. No methane was detected when the reactor was under a normal operation. The major fermentation by-products in the liquid effluent of the both trickling biofilters were acetate and butyrate. The reactor filled with hydrophilic media became clogged with biomass and bio gas, requiring manual cleaning of the system, while no clogging occurred in the reactor with hydrophobic media. In order to make long-term operation of the reactor filled with hydrophilic media feasible, biofilm accumulation inside the media in the reactor with hydrophilic media and biogas produced from the reactor will need to be controlled through some process such as periodical backwashing or gas-purging. These tests using trickling bed biofilter with hydrophobic media demonstrate the feasibility of the process to produce hydrogen gas in a trickle-bed type of reactor. A likely application of this reactor technology could be hydrogen gas recovery from pre-treatment of high carbohydrate-containing wastewaters.

• 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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• 한국방사성폐기물학회 2006년도 학술논문요약집
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• pp.86-86
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• 2006

• 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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• 한국방사성폐기물학회 2005년도 Proceedings of The 6th korea-china joint workshop on nuclear waste management
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• pp.141-148
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• 2005

Pt/SDBC catalyst, which is used for the hydrogen-water isotopic exchange reaction, was prepared. The various properties of the catalyst, such as the thermal stability, pore structure and the platinum dispersion, were investigated. A hydrophobic Pt/SDBC catalyst which has been developed for the LPCE column of the WTRF (Wolsong Tritium Removal Facility) was tested in a trickle bed reactor. An experimental apparatus was built for the test of the catalyst at various temperatures and gas velocities.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2000년도 추계학술발표대회 및 bio-venture fair
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• pp.512-515
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• 2000

A parallel reactor system which is consisted of two trickle bed reactors (TBR) was developed for the biodegradation of trichloroethylene (TCE) in waste gas stream. The reactor were packed with porous ceramic materials and Burkholderia cepacia G4 was inoculated to form biofilms. Each reactor was operated alternatively in TCE degradation or reactivation mode, and the effect of switching time on TBR performance was investigated. The MO (monooxygenase) activity during the TCE transformation decreased below 10 % within 24 hr, but could be recovered to the initial high level within 10 hr after supplying the reactivation medium supplemented with phenol as a carbon source. This shows that the parallel TBR system has a great potential for the long-term stable treatment of TCE.

• 한국생물공학회:학술대회논문집
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• 한국생물공학회 2000년도 추계학술발표대회 및 bio-venture fair
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• pp.241-244
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• 2000

CO로부터 수소를 생산할 수 있는 미생물인 R. palustris P4를 반응기에 적용하여 연속적으로 수소를 생산하는 연구를 진행하였다. 고농도 배양을 위해 R. palustris P4를 호기적 조건에서 영양요구성 성장을 시켰고 그 결과 13 g/L정도의 높은 균체 농도를 얻을 수 있었다. CO는 물에 잘 녹지 않는 기상의 기질이므로 반응기내에서 기체의 충분한 체류시간을 제공할 수 있는 반응기인 TBR을 수소생산 단계에 적용하였다. 기체 체류시간이 50분으로 운전되는 조건에서 CO의 분압이 0.4 atm일 때 최대 CO 소모 속도가 16 mmol/L/hr였다. 또한 광합성 미생물 R. rubrum을 적용하여 TBR에서 수소생산을 시도한 Gaddy group의 수소생산속도 3-4 mmol/L/hr에 4-5배 높은 수소생산 속도이다(3).

• 산업기술연구
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• 제6권
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• pp.19-31
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• 1986

The residence time distribution of liquid flow in a 4.0cm diameter column packed with porous $Al_2O_3$ spheres of 0.37cm diameter were measured with pulse injections of a tracer under cocurrent trickling flow conditions. The mean residence time of liquid flow and liquid hold-up calculated by the transient curve of tracer were unaffected by gas flow rates under experimental ranges of liquid flow rates from 2.4 to $4.5(kg/m^2\;sec)$ and gas flow rates from 0 to $0.13(kg/m^2\;sec)$. The axial dispersion coefficient of liquid stream and apparent diffusivity of tracer in a micropore of solid particle were estimated from the response curve of tracer. The calculated Peclet No. were increased in ranges of 68-to 82 with a increasing of liquid mass velocity, and the external effective contacting efficiency between liquid and solid which can be expressed. by $(D_i)_{app}/D_i$ varied in ranges of 0.54 to 0.68 depending on the liquid flow rates. The gas to liquid(water) volumetric mass transfer coefficient were determined from desorption experiments with oxygen at $25^{\circ}C$ and 1 atm. The measured mass transfer coefficients were increased with liquid flow rates and the effect of gas flow rates on the mass transfer coefficient was insignificant.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제44권4호
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• pp.363-368
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• 2006

$C_9$-알데히드를 수소화하여 $C_9$-알콜을 제조하는 공정에 사용하기 위한 최적의 촉매를 선정하고, $C_9$-알콜의 수율을 극대화하기 위한 운전 조건을 확립하기 위한 실험을 수행하였다. 구리 전구체로 acetate를 사용하고 침전제로 $Na_2CO_3$를 사용하여 제조한 $CuO/ZnO/Al_2O_3$(60:30:10 wt％) 촉매의 표면적 및 구리 비표면적이 가장 우수하였으며 $C_9$-알데히드 수소화 반응에서도 가장 우수한 성능을 보였다. 최적화된 촉매를 장착한 trickle bed 반응기를 사용하여 $175^{\circ}C$, 800 psi, $WHSV=3hr^{-1}$의 조건에서 94.1 wt％의 $C_9$-알콜 수율을 얻었다. 알데히드의 수소화 반응에 사용되는 다른 촉매들과 비교한 결과 Ni/kieselghur 촉매와 유사한 성능을 보였으며 $Cu-Ni-Cr-Na/Al_2O_3$ 촉매 및 $Ni-Mo/Al_2O_3$ 촉매의 경우보다 우수한 성능을 보이는 것을 확인하였다. 장기 촉매 테스트를 통해서 촉매의 안정성을 확인한 결과 약 72시간 이후에는 고비점 부산물의 생성량 증가로 인하여 $C_9$-알콜의 수율이 약간씩 감소하였다.