• 제목/요약/키워드: 물질분리

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음식물쓰레기 탈리액의 삼상분리 (A Study on the Separation of Food-Waste Leachate into 3 Phases)

  • 김상국;정민지;권효리
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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    • pp.197-197
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    • 2010
  • 음식물쓰레기의 삼성분은 수분, 휘발분, 회분이며 이들이 차지하는 비율은 계절, 지역별로 다소 상이하지만 수분 약 80%, 회분3%, 휘발분 17%이다. 음식물쓰레기 전처리과정으로 이물질제거, 탈수공정이 있으며 탈수공정에서 다량의 탈리액이 발생한다. 본 연구에서는 탈리액을 데칸타를 이용하여 1차로 원심분리하여 고.액 분리한 액을 실험대상으로 하였다. 실험대상 탈리액의 물성은 BOD 78,800[mg/l], COD 41,000[mg/l], 부유물질 25,900[mg/l], 총질소 928[mg/l]이었다. 탈리액에는 기름성분(육류, 식용유등), 입자상물질등이 포함되어 있으며 이들은 난분해성 유기물질로, 이를 제거하는데 기존의 처리방법으로 많은 어려움이 있어 주요한 수질오염 발생원이 되고 있다. 예를들면 하수처리장 폭기조 수면에 유막을 형성하여 산소공급을 방해함으로 미생물번식을 방해하는 요인이 된다. 본 연구는 음식물쓰레기 탈리액의 수분, 고형분, 유분으로의 삼상분리에 관한 것이다. 유분은 에멀젼형태로 안정되게 수층에 분산되어 존재한다. 미세기포를 이용한 부상법의 경우 미세기포 표면과 유분의 화학적친화력이 낮아 기포표면에 유분이 잘 부착되지 않으며, 원심분리 방법만으로는 유분 분리효율이 낮고, 추출에 의한 분리시 추출액이 다량 소요되고 처리시간이 길며 추출액 비용이 많이 소요된다. 탈리액을 유분, 슬러지, 수분으로 분리하면 환경오염을 일으키는 주요성분을 신재생에너지 원료로 활용할 수 있다. 유분의 주성분이 동식물성 유지이므로 전처리시 산촉매를 이용 수분과 유리지방산을 제거하고 염기성촉매를 이용하여 전이에스테르화 반응을 거치면 바이오디젤인 FAME과 글리세롤으로 변환하므로 글리세롤을 분리하면 바이오디젤을 얻을 수 있다. 슬러지는 입자상 물질로 착화가 잘 되고 건조하면 발열량이 높으며 중금속등에 오염되지 않아 청정연료로 활용이 가능하다. 실험실에서의 탈리액 삼상분리방법은 다음과 같다. 탈리액 30ml당 추출액으로 노말헥산을 1ml를 가한 다음 플라스크에서 $80^{\circ}C$로 가열 후 방냉한다. 가열중 노말헥산의 손실을 방지하기 위하여 증발가스를 콘덴서에서 응축하여 플라스크로 재순환한다. 탈리액을 플라스크에서 꺼내어 원심분리기 rack에 300-400g씩 병에 각각 넣고 4,000rpm으로 30분간 운전한다. 탈리액은 상부로부터 유분층, 미세입자층, 수층, 슬러지층으로 분리된다. 각 층의 계면에서 2종의 성분이 약간 섞일 수 있다. 유분을 분리한 후 유분층 잔존물과 미세입자층, 수층 상층부의 혼합물을 취하여 50g씩 병에 넣고 3,500rpm으로 10분간 운전한 후 유분을 분리한다. 마지막으로 미세입자층만을 3,500rpm으로 10분간 원심분리한 후 유분을 따로 분리한다. 얻어진 유분은 rotary evaporator에서 $120^{\circ}C$로 가열하여 유분과 노말헥산을 분리하며 분리효율을 제고하기 위하여 감압하에서 운전한다. 분리된 유분의 고위발열량이 9,450[Kcal/kg]이었으며 원소분석 결과 탄소 74.7%, 수소 12.55%, 질소 0.08%, 유황분 0.0003%이었다. 분리된 유분의 양은 계절별로 시료별로 다르며 가을철에는 1.6-1.9%, 여름철은 1.0-1.3%이었다. 분리된 슬러지로부터 Hg, As, Cr, Cd, Pb 중금속 성분이 검출되지 않았으며 수분 2.8%, 휘발분 76.85%, 회분 7.52%, 고정탄소 12.83%이었고 원소분석결과 탄소 45.25%, 수소 7.46%, 질소 5.05%, 산소 34.39%, 유황분 0.33%이었으며 저위발열량은 4,480[Kcal/kg]이었다. 분리된 슬러지 양은 11-19% 이었다.

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분리막ㆍ광촉매 시스템을 이용한 염료 수용액의 처리 (Treatment of the dyestuff solution using photocatalyst membrane system)

  • 곽민욱;민병렬;탁태문;정건용
    • 한국막학회:학술대회논문집
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    • 한국막학회 2004년도 춘계 총회 및 학술발표회
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    • pp.184-187
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    • 2004
  • 고급산화법 중 하나인 광촉매인 TiO$_2$를 이용한 시스템은 300~400nm 파장의 UV영역에서 비교적 적은 에너지로 유기 오염 물질을 $CO_2$$H_2O$로 산화시킨다[1]. 따라서 폐수용액 중 오염물질을 제거한 경우에도 슬러리로 인한 2차 오염의 문제가 없다. 최근에는 난분해성 물질이나 독성을 가진 물질을 포함된 폐수처리 시설의 고도처리를 위하여 분리막을 도입하는 추세이다.(중략)

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하수슬러지 혐기성 소화 효율 향상을 위한 열가수분해-고액분리 결합 공정 (Enhancement of anaerobic digestion of sewage sludge by combined process with thermal hydrolysis and separation)

  • 이시영;한인섭
    • 유기물자원화
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    • 제29권4호
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    • pp.99-106
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    • 2021
  • 본 연구는 혐기성 소화의 전처리로써 열가수분해와 고액분리가 결합된 공정의 성능을 평가하였다. 탈수케이크는 열가수분해를 통해 가용화되며, 이후 고액분리를 수행한다. 고액 분리된 액상은 혐기성 소화에 기질로써 이용되고 고형물은 열가수분해로 회수된다. 열가수분해의 가용화율(COD 기준)은 45.1-49.3%이며 고액분리와 결합한 공정은 76.1-77.6%로 나타났다. Dual-pool two-step model을 통해 도출된 메탄 발생 특성을 살펴보면 고액 분리된 액상의 전체 분해 가능한 물질 중 분해가 빠른 물질의 비(a)는 0.891-0.911로 열가수분해된 시료에 비해 높게 나타났다. 반면에 분해가 빠른 물질의 반응 속도(kF)는 유사하게 나타났다. 이를 통해 열가수분해와 고액분리가 결합한 공정은 열가수분해를 통해 분해가 빠른 물질을 생성하고, 고액분리를 통해 선별하는 것으로 나타났다.

Bacillus subtilis가 생산하는 길항물질에 의한 아플라톡신 생성균의 억제 (Inhibition of Aflatoxin-producing Fungi with Antifungal Compound Produced by Bacillus subtilis)

  • 강길진;정지현;조정일
    • 한국식품위생안전성학회지
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    • 제15권2호
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    • pp.122-127
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    • 2000
  • 아플라톡신 생성균의 생육을 억제할 수 있는 미생물을 분리동정하고 진공동결 건조한 대사산물로부터 길항물질을 분리하였다. 대두로부터 아플라톡신 생육을 저해하는 길항균을 분리하였으며, 그 균은 Bacillus subtilis로 동정되었다. Bacillus subtilis는 아플라톡신 생성균에 대한 길항물질을 생산하였으며 MeOH추출, 실리카겔 흡착 크로마토그래피법, Sephadex LH-20 크로마토그래피법으로 길항물질을 분리하였다. 아플라톡신 생성균인 Asp. flavus와 Asp. parasiticus의 생육은 길항미생물인 Bacillus subtilis가 생산하는 길항물질에 의해 강하게 저해되었으며 이는 아플라톡신 오염방지를 위하여 효과적인 생물학적 방법일 것이라 기대된다.

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Cacao Bean Husk 추출물로부터 Glucosyltransferase 저해 활성 물질의 분리 및 구조 동정 (Purification and Structure Determination of the GTase Inhibitor from Cacao Bean Husk Extract)

  • 권익부;안봉전이신영
    • KSBB Journal
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    • 제11권5호
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    • pp.536-542
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    • 1996
  • 충치 예방 물질의 탐색 연구 일환으로, Cacao bean husk(CBH) 추출물로부터 얻어진, gluco-syltransferase(Gtase) 저해 활성 분획을 분리하였 다. 이를 다시 MCI-gel CHP-20와 Sephadex LH 20의 column chromatography법으로 분리, 정제하였으며, 이로부터 얻어진 2개의 GTase 활성 저해 물질에 대한 구조 해석을 행하였다. 분리.정제된 2개의 GTase 저해 활성 물질은 anisaldehyde-$H_2SO_4$ 및 FeCb에서 각각 갈색 및 청색 반응을 하며, 또 TLC상에서 dimer의 flavan-3-ol $R_r$값을 나타내는 단일 물질이었다. NMR(PMR, C CMR) 빛 mass spectrum으로 두 정제 분획에 대 한 화학 구조를 분석한 결과, G Tase 저해능을 나타 내는 단물질은 (-)-epicatechin-($\beta\rightarrow8$)-catechin 으로 결합된 procyanidin B-1 ($C_{30}H_{26}O_{12}$) 및 cate chin의 2량체인 procyanidin B一3($C_{30}H_{26}O_{12}$)이었다.

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초고속 원심분리기의 회전시스템에 대한 동적 설계기술 연구 (Dynamic design of rotor systme for ahigh-speed centrifuge)

  • 박종권
    • 한국정밀공학회:학술대회논문집
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    • 한국정밀공학회 1993년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.607-612
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    • 1993
  • 원심분리기는 용액 속에 있는 물질을 크기와 밀도 및 모양의 다름을 이용하여 용액으로부터 분리, 정제 및 순화하는 과학기계이며 처리량의 규모에 따라 공업용과 실험실용으로 분류된다. 공업용은 처리량이 많은 반면 실험실용은 처리량이 적으나 분리효과가 좋은 특징을 갖으며 회전속도에 의해 저속, 고속 및 초고속의 원심분리기로 나뉘어진다. 초고속 원심분리기는 최초(30년대)에 침전계수의 측정을 목적으로 연구개발을 시작하였다. 이의 용도에서 사용되는 초고속원심기를 분석용 초고속원심기라 부르나 이는 50년대 이후에 점차적으로 기술적 발전을 가져와 미소물질 분리를 위한 분리용 초고속원심기로 변천이 되어 생물학분야 이외에 항공기,선박,고속철도,석유탐지,원자력,섬유공업과 반도체등 여러 분야에 이용이 되고 있다.

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막분리 공정설계 및 응용 (Design and Application of Membrane Separation Processes)

  • 이규현
    • 멤브레인
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    • 제3권2호
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    • pp.41-50
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    • 1993
  • 최근 산업의 고도화 및 다변화호 인한 고순도, 고품위의 제품이 요구됨에 따라 분리공정은 대단히 중요한 공정으로 인정되고 있어 화학공업, 식품공업, 약품공업 등의 공업분야뿐만 아니라 의료, 생화학 및 환경분야에 이르기까지 중요한 연구과제가 되고 있다. 분리공정은 열역학적 상평형 원리에 기인한 분리방법과 물질이동 즉, 이동속도 원리에 기인한 분리방법과 물질이도 즉, 이동속도 원리에 기인한 분리방법으로 구별할 수 있는데 이는 혼합물의 동적 성질, 특히 확산성이나 침투속도가 서로 다른 것을 이용한 것이다. 막을 이용한 분리공정은 막의형태, 조작원리 및 적용분야에 다라 정밀여과, 한외여과, 역삼투, 기체분리 및 투과증발 등으로 분류되며 이는 고분자막에 존재하는 Pore의 크기, 막의 균일성, 대칭성 및 막의 하전형태에 따라 구분한다.

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Phytopathogenic fungus Alternaria brassicicola SW-3가 생산하는 항암활성 물질의 분리 정제 (Isolation and Purification of an Antitumor Metabolite from Alternaria brassicicola SW-3, the Cause of Brassica Black Leaf Spot Disease.)

  • 나여정;이방숙;남궁성건;정동선
    • 한국미생물·생명공학회지
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    • 제30권1호
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    • pp.51-56
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    • 2002
  • 국내 토양에서 분리한 식물성 병원균인 Alternaria brassicicola SW-3리 항암활성 물질 생산능을 조사하고, 활성물질을 분리 정제하여 구조를 확인하였다. A. brassicicola SW-3는potato dextrose broth를 이용하여 15$^{\circ}C$에서 2주간 진탕 배양한 다음, MTT assay를 실시하여 항암활성을 확인하였으며, 배양여액 중의 항암물질은 ethyl acetate로 추출하고, silica gel column chromatography로 정제하여 무색의 oily product를 얻었다(수율 22mg/m1). 분리된 물질은 물이나 hexane에는 녹지 않고, chloroform, ethyl acetate, ethanol 등에는 잘 녹는 특징을 보였으며, , $IR^{1}$H-NMR, $^{13}$C-NMR 등을 통해 구조를 분석한 결과, 최근에 일본에서 분리되어 항암효과가 있는 것으로 알려진 depudecin과 동일한 물질로 추정되었다. 본 실험에서 분리된 depudecin은 인체간암세포와 mouse 피부암세포에 대한 세포독성을 나타내었으며, 각각의$ IC_50$$57\mu$g/ml, $69\mu$g/ml로 나타났다. Alternaria brassicicola SW-3에 의해 생산된 물질이 기지의 물질이지만, depudecin은 아직 작용 기작이나 적용범위 등이 밝혀지지 않은 초기 연구 단계에 있는 물질로서, 새로운 항암제로서의 가능성이 매우 높아 이의 유도체를 합성하거나, 다른 항암제와의 혼용에 의해 부작용이 적은 강력한 항암제를 개발하기 위한 선도물질로 활용될 수 있을 것이다.

Streptomyces sp. 유래 Polyene 계 항만고병 항생물질의 분리 (Isolation of Polyene Antifungal Antibiotics Against Gummy Stem Light Caused by Didymella bryoniae)

  • 김광석;서영배
    • 한국미생물·생명공학회지
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    • 제32권3호
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    • pp.238-242
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    • 2004
  • D. bryoniae를 원인균으로 하는 참외 만고병에 대해서 항만고병 활성물질을 생산하는 미생물을 방선균으로부터 선별 분리한 후 배양액으로부터 항균활성물질의 규명을 시도하였다. 항진균 물질과 같은 이차대사산물의 생산에 증가시키는 $K_2$$HPO_4$와 칼슘이온이 포함된 GSS배지에서 방선균 SKM338 균주를 180 rpm, $30^{\circ}C$, 5일 동안 배양하여 얻어진 배양 상등액으로부터 물리화학적인 방법으로 항진균 활성이 있는 물질을 분리 정제한 결과 참외의 만고병에 대한 생물농약으로 개발 가능한 방선균 유래의 항진균성 물질은 NMR, IR, UV 및 Mass spectral data 분석 등을 통해 polyene macrolide계에 속하는 항생물질인 Flavofungin, Fungichromin, Filipins로 밝혀졌으며 이들의 응용을 기대해 본다.

방선균 분리주 No. 1882-5로부터 Phorbol Ester에 의해 유도되는 K562 Cell의 소포형성을 억제하는 물질의 분리와 동정 (Purification and Chemical Identification of the Inhibitor on Bleb Formation of K562 Cell Induced by Phorbol Ester from Actinornycetes Isolate No. 1882-5)

  • 안종석;안순철;박문수;김보연;민태익;이현선;오원근
    • 한국미생물·생명공학회지
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    • 제20권5호
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    • pp.565-573
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    • 1992
  • Phorbol ester에 의해 유도되는 K562 cell의 소포 형성을 저해하는 물질을 생산하는 방선균 분리주 No.1882-5를 토양으로부터 분리하였다. 분리주 No. 1882-5로부터 용매추출, Amberlite XAD-4, silica, Lobar low pressure LC를 거쳐 항진균 활성물질 MT-1882-I과 K562 cell의 소포형성을 억제하는 활성물질 MT 1882-II를 분리하였다. 이 물질들에 대한 이화학적 성질의 조사와 UV, $^1H-NMR$, $^13C-NMR$, mass spectrum의 분석에 의하여 MT 1882-II은 piericidin $A_{1}$($C_{25}H_{37}0_4N$, MW 415), MT 1882-II는 glucopiericidin A($C_{31}H_{47}0_9N$, MW 577)로 동정하였다.

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