초록
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.
Alginate, a well-known biopolymer, is universally applied for immobilization of microbial cells. Biosorption characteristics of lead by waste biomass of immobilized A. niger beads, used in fermentation industries to produce citric acid, were studied. The immobilized A. niger beads, prepared via capillary extrusion method using calcium chloride, were applied in the removal of lead. Pb uptake was the highest in A. niger beads cells grown for 3 days with medium producing citric acid (12% sucrose, 0.5% $NH_4NO_3$, 0.1% $KH_2PO_4$, and 0.025% $MgSO_4$). Lead uptake by the immobilized A. niger beads and free A. niger mycellia beads increased sharply with time. However, while uptake by the immobilized A. niger beads continued to increase slowly, that by free A. niger mycellia beads stopped after 30 min. The optimum pH and temperature of lead uptake were found to be 6 and $35^{\circ}C$, respectively. The maximum uptake of lead was achieved with $50{\sim}100$ beads and 50 ml lead solution in a 250-ml Erlenmeyer flask, while, at over 100 beads, uptake of the lead decreased. The order of biosorption capacity for heavy metals was Pb>Cu>Cd. Pb uptake capacity of the immobilized A. niger beads treated with 0.1 M $CaCI_2$, 0.1 M NaOH, and 0.1 M KOH decreased compared to the untreated beads. On testing the desorption of Pb from the immobilized A. niger beads, re-uptake of Pb was found possible after desorption of the binding metal with 0.1 M HCI.