• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제25권7호
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• pp.969-976
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• 2004

Cassava peelings waste, which is both a waste and pollutant, was chemically modified using mercaptoacetic acid (MAA) and used to adsorb $Cu^{2+}\;and\;Cd^{2+}$ from aqueous solution over a wide range of reaction conditions at $30^{\circ}C$. Acid modification produced a larger surface area, which significantly enhanced the metal ion binding capacity of the biomass. An adsorption model based on the $Cu^{2+}/Cd^{2+}$ adsorption differences was developed to predict the competition of the two metal ions towards binding sites for a mixed metal ion system. The phytosorption process was examined in terms of Langmuir, Freundlich and Dubinin-Radushkevich models. The models indicate that the cassava waste biomass had a greater phytosorption capacity, higher affinity and greater sorption intensity for $Cu^{2+}\;than\;Cd^{2+}$. According to the evaluation using Langmuir equation, the monolayer binding capacity obtained was 127.3 mg/g $Cu^{2+}$ and 119.6 mg/g $Cd^{2+}$. The kinetic studies showed that the phytosorption rates could be described better by a pseudo-second order process and the rate coefficients was determined to be $2.04{\times}10^{-3}\;min^{-1}\;and\;1.98{\times}10^{-3}\;min^{-1}\;for\;Cu^{2+}\;and\;Cd^{2+}$ respectively. The results from these studies indicated that acid treated cassava waste biomass could be an efficient sorbent for the removal of toxic and valuable metals from industrial effluents.

• 자원환경지질
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• 제37권1호
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• pp.99-106
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• 2004

환경오염저감 및 제어기술은 환경/방재 기술분야로 포스트 반도체 주력산업의 고도화분야에 해당되며, 그 중 오염토양 및 지하수 복원기술은 앞으로 많은 수요가 예상되는 핵심기술이라 할 것이다. 국내의 경우 폐금속광산이 다수 존재하며 이로 인한 중금속 및 비소오염문제가 심각해지고 있는 시점에서 이를 복원하기 위한 최신기술의 동향을 알아보는 것이 필요할 것이다. 현재 이 분야의 선진국인 미국 및 유럽각국에서의 기술개발은 2차적인 오염을 유발하지 않을 청정기술의 개발과 개발기술의 현장적용에 초점이 맞추어 지고 있는 추세이다. 여기에 최근에 개발되어진 신기술중에 이러한 장점으로 인해 주목받고 있는 기술인 전기동력학 기술, 투수성 반응벽체기술, 고형화/안정화기술, 박테리아를 이용한 생체흡착기술, 박테리아를 이용한 용출기술, 식물정화기술을 소개하고자 한다.

• 분석과학
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• 제12권3호
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• pp.196-202
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• 1999

갈조류인 Sargassum horneri를 중금속 흡착제로 사용하여 중금속 Cd(II) 및 Pb(II)이온을 제거하였다. Sargassum horneri는 동해안에서 채취하였고, 풍건 건조시켜 40~60 mesh의 입자 크기로 흡착제를 만들어 사용하였다. batch법은 진탕 시간에 따른 흡착량을 측정함으로써 흡착속도를 조사하였고, column법은 해조 분말을 충진 시킨후 일정농도의 중금속용액을 1 mL/min의 속도로 흘려보내면서 흡착시키고 흡착량을 알아 보았다. 중금석 흡착에 미치는 pH의 영향은 batch법과 column법 모두, pH 10.5>7.0>3.5순으로 나타났다. Pb(II)이온이 Cd(II)이온보다 높은 흡착량을 보였다. 특히 batch법에서는 모든 pH의 조건하에서 5분이내에 최대 흡착량에 도달하였다. 회수율은 batch법에 의해 흡착된 중금속의 회수율이 column법에 의해 흡착된 중금속의 회수율 보다 조금 높게 나타났다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제22권6호
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• pp.742-753
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• 2012

Copper-containing compounds are introduced into the environment through agricultural chemicals, mining, and metal industries and cause severe detrimental effects on ecosystems. Certain microorganisms exposed to these stressors exhibit molecular mechanisms to maintain intracellular copper homeostasis and avoid toxicity. We have previously reported that the soil bacterial isolate Achromobacter sp. AO22 is multi-heavy metal tolerant and exhibits a mer operon associated with a Tn21 type transposon. The present study reports that AO22 also hosts a unique cop locus encoding copper homeostasis determinants. The putative cop genes were amplified from the strain AO22 using degenerate primers based on reported cop and pco sequences, and a constructed 10,552 base pair contig (GenBank Accession No. GU929214). BLAST analyses of the sequence revealed a unique cop locus of 10 complete open reading frames, designated copSRABGOFCDK, with unusual separation of copCD from copAB. The promoter areas exhibit two putative cop boxes, and copRS appear to be transcribed divergently from other genes. The putative protein CopA may be a copper oxidase involved in export to the periplasm, CopB is likely extracytoplasmic, CopC may be periplasmic, CopD is cytoplasmic/inner membrane, CopF is a P-type ATPase, and CopG, CopO, and CopK are likely copper chaperones. CopA, B, C, and D exhibit several potential copper ligands and CopS and CopR exhibit features of two-component regulatory systems. Sequences flanking indicate the AO22 cop locus may be present within a genomic island. Achromobacter sp. strain AO22 is thus an ideal candidate for understanding copper homeostasis mechanisms and exploiting them for copper biosensor or biosorption systems.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제26권1호
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• pp.83-88
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• 1998

Capsular polymer인 zooglan을 생산하는 Z. ramigera 115와 수용성 slime polymer 생산 변이주인 Z. ramigera l15SLR의 중금속 제거능을 비교하였다. 중금속 5종($Cd^{2+}$, $Co^{2+}$, $Cu^{2+}$, $Ni^{2+}$, $Fe^{2+}$)의 최저 생장저해농도는 두 균주 모두 유사하였다. $Cd^{2+}$을 첨가하지 않은 경우에 비해 $Cd^{2+}$ 500ppm을 첨가한 액체 배지에서의 생체량은 Z. ramigera 115는 24%, Z. ramigera l15SLR은 50%로 감소하였고 동일한 생체량에 대하여 Z. ramigera 115SLR이 Z. ramtgera 115보다 $Cd^{2+}$을 1.5배 더 제거하였다. 세포와 polymer를 분리하여 중금속 흡착능을 비교한 결과 polymer가 세포보다 높은 흡착량을 나타냈으며 최적 중금속 흡착 pH는 7.5였다. Langmuir 흡착등온선과 Freundlich 흡착등온선을 분석한 결과 $Cd^{2+}$에 대하여 Z. ramigera l15SLR polymer는 Z. ramigera 115 및 이온 교환 수지보다 높은 최대흡착량과 흡착안정성을 보여서 홉착제로서 유용할 것으로 판단된다.

• 한국환경농학회지
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• 제23권2호
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• pp.92-98
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• 2004

본 연구에서는 생물흡착제인 미역을 사용하여 인공폐액내의 중금속의 흡착 특성을 조사하였으며, 다음과 같은 결론을 얻었다. 미역 폐기물을 이용하여 제조된 생물흡착제의 단일 중금속 흡착효율은 각 중금속 100 mg/L인 용액에 biosorbent 3g을 처리했을 때 Pb는 거의 100%였고, Cu와 Cd가 약 $85{\sim}86%$, Zn과 Cr은 약 $60{\sim}64%$, Co와 Ni은 약 57%, Mn은 약 48%였다. 복합중금속 흡착효율은 단일중금속 흡착효율에 비하여 Pb를 제외한 다른 중금속들은 크게 감소되었으나 biosorbent g당 전체 중금속 흡착량은 더 증가되었다. 온도, pH에 따른 중금속 흡착효율은 별 차이가 없었으며 전반적으로 pH는 pH $5{\sim}6$ 범위, 온도는 $20{\sim}30^{\circ}C$ 범위의 실온이 적당한 것으로 나타났다. 생물흡착제의 흡착평형은 모든 중금속이 1시간 이내에 이루어졌다. Freundlich과 Langmuir 등온흡착식을 구하여 실제폐수처리에 적용여부를 검토한 결과 Pb, Cu, Cr, Cd, Co 순으로 비교적 친화도가 큰 것으로 나타났고, Freundlich 등온 흡착식에 가장 잘 일치하였다. 모든 중금속의 Freundlich 지수 1/n값이 $0.1{\sim}0.5$ 범위에 포함되어 흡착이 용이하고, Pb, Cr, Cu, Cd 순으로 비교적 평형 흡착량이 큰 것으로 나타났으며, 이 결과는 Langmuir 흡착등온식의 결과와 거의 유사하였다. 따라서, 중금속 농도범위에 따른 한계범위를 설정하여 등온흡착식을 적용시키면 매우 높은 중금속 처리효율을 나타낼 것으로 판단된다. 생물흡착제가 중금속 흡착 후의 구조적인 특성을 조사하기 위하여 FT-IR분석 결과, 중금속 이온과 치환될 것으로 생각되는 functional group을 확인할 수 있었으며, 3,400/cm에서의 -OH group, 1,648/cm에서의 C=O bond,1,426/cm에서의 C-O bond그리고 850/cm에서의 S=O등이 전반적으로 중금속 흡착 후에 peak가 커지는 것이 관찰되었다. 생물흡착제의 재사용 가능성을 검토하기 위하여 최적의 중금속 탈착조건 검토하였는데, 탈착제 종류에 따른 중금속 탈착효율은 탈착제 종류와 중금속 종류에 따라 차이가 있었고, 전반적으로 NTA>$H_2SO_4$>HCl>EDTA 순으로 우수하였으며, 전체적으로 특정 중금속의 탈착효율이 떨어지지 않는 NTA가 탈착제로 가장 적합하였다. NTA농도에 따른 중금속 탈착효율은 NTA $0.1{\sim}0.3%$ 농도범위에서는 농도 증가에 따라 탈착 효율도 약간 증가되었으나 그 이상의 농도에서는 별 차이 없었다. 온도와 pH 변화에 따른 중금속 탈착효율은 Cr을 제외한 다른 중금속들은 크게 영향을 받지 않는 것으로 나타났으며 전반적으로 온도는 $30^{\circ}C$, pH는 2에서 높았다. 탈착제 접촉 반응시간에 따른 탈착효율은 10분 이내에 전체 탈착량의 80%이상이 탈착 되었으며 1시간 이후에는 거의 변화가 없었다.

• 한국환경농학회지
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• 제28권2호
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• pp.158-164
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• 2009

왕겨와 톱밥 3종(미송, 참나무, 포플러)을 sodium hydroxide(NaOH)와 tartaric acid($C_4H_6O_6$)를 처리한 후 중금속 흡착특성을 평가한 결과 모든 소재에서 중금속 선택성은 Pb > Cu > Cd > Zn 순으로 나타났다. 참나무 톱밥(NaOH로 개질)은 Pb(19.36 mg $g^{-1}$)과 Cu(13.47 mg $g^{-1}$)에 대해 그리고 왕겨(tartaric acid로 개질)는 Cd(5.37 mg $g^{-1}$)과 Zn(2.24 mg $g^{-1}$)에 대해 뛰어난 흡착능을 나타내었다. SEM 분석결과 4가지 소재에서 모두 NaOH 개질 후에 표면의 불순물이 제거됨이 확인되었고 흡착표면이 매끄럽게 안정화 된 것을 관찰할 수 있었다. FT-IR 분석결과 왕겨는 1080 $cm^{-1}$에서 carbonyl group, hydroxyl group 등의 관능기가 존재함을 확인하였고 tartaric acid로 개질한 경우 1184 $cm^{-1}$와 1735 $cm^{-1}$에서 carboxylate group, carboxyl group, methylene group 등의 새로운 관능기가 생성됨을 확인하였다. 3종의 톱밥(미송, 참나무, 포플러)에 대한 FT-IR 분석결과 왕겨와 유사한 peak가 관찰되었는데 1030 $cm^{-1}$에서 carbonyl group과 hydroxyl group, 1200 $cm^{-1}$과 1700 $cm^{-1}$ 사이에서 carboxylate group, carboxyl group, methylene group 등이 이에 해당하였다. 한편 NaOH로 개질한 경우 peak에서 큰 변화를 나타내지 않았으나 흡착량이 증가한 것은 표면개질로 새로운 관능기가 생성되지는 않았으나 표면의 불순물이 제거.안정화됨으로써 흡착 표면적이 증가되었기 때문인 것으로 판단되었다.

• Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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• 제2권2호
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• pp.132-135
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• 1997

We prepared capsules containing Saccharomyces cerevisiae and Zoogloea ramigera cells for the removal of lead(II) and cadmium ions. Microbial cells were encapsulated and cultured in the growth medium. The S.cerevisiae cells grown in the capule did not leak through the capsule membrane. The dried cell density reached to 250 g/l on the basis of the inner volume of the 2.0 mm diameter capsule after 36 hour cultivation. The dry whole cell expolymer density of encapsulated Z.ramigera reached to 200 g/L. The capsule was crosslinked with triethylene tetramine and glutaric dialdehyde solutions. The cadmium uptake of encapsulated whole cell expolymer of Z.ramigera was 55mg Cd/g biosorbent. The adsorption line followed well Langmuir isotherm. The lead uptake of the encapsulated S. cerevisiae was about 30 mg Pb/g biomass. The optimum pH of the lead uptake using encapsulated S. cerevisiae was found to be 6. Freundlich model showed a little better fit to the adsorption data than Langmuir model 95 percent of the lead adsorbed on the encapsulated biosorbents was desorbed by the 1 M HCl solution. The capsule was reused 50 batches without loosing the metal uptake capacity. And the mechanical strength of the crosslinked capsule was retained after 50 trials.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제22권5호
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• pp.684-689
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• 2012

In the present study, an efficient mercury-tolerant bacterial strain (RS-5) was isolated from heavy-metalcontaminated industrial effluent. Under shake flask conditions, 97% of the supplemented mercuric chloride was sequestered by the biomass of RS-5 grown in a tryptone soy broth. The sequestered mercuric ions were transformed inside the bacterial cells, as an XRD analysis of the biomass confirmed the formation of mercurous chloride, which is only feasible following the reaction of the elemental mercury and the residual mercuric chloride present within the cells. Besides the sequestration and intracellular transformation, a significant fraction of the mercury (63%) was also volatilized. The 16S rRNA gene sequence of RS-5 revealed its phylogenetic relationship with the family Bacillaceae, and a 98% homology with Lysinibacillus fusiformis, a Gram-positive bacterium with swollen sporangia. This is the first observation of the sequestration and volatilization of mercuric ions by Lysinibacillus sp.

• KSBB Journal
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• 제15권5호
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• pp.444-451
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• 2000

Nonliving methanotrophic biomass was used as biosorbent to remove lead which is one of representative pollutants in metal-bearing wastewater. Solution pH, maximum uptake, biosorbent dose and ionic strength were considered as major factors for adsorption experiments. The optimum pH range for lead removal was increased 3.8∼11.0 for methanotrophic biomass compared to biosorbent-free control, pH of 8.4∼11.2. Removal efficiency of lead by methanotrophic biomass was pH dependent, but less sensitive than that of control. In isotherm experiments with 0.2g biosorbent/L at initial solution pH 5.0, methanotrophic biomass took up lead from aqueous solutions to the extent of 1085 mg/g biomass. Removal amount of lead increased with an increase of biomass dose. According to biomass dose for initial 1000 mg Pb/L at initial pH 5.0, the optimum amount of biomass for maximum lead removal per unit methanotrophic biomass was 0.2 g biomass/L. As a result of scanning electron microscope (SEM) micrographs equipped with energy dispersive spectroscopy (EDS), lead removal by methanotrophic biomass seemed to be through adsorptions on the surface of methanotrophic biomass and exopolymers around the biomass. EDS spectra confirmed that lead adsorption appeared on the biomass and exopolymers that may be effective to lead removal comparing before and after contact with lead. Removal efficiency of lead was slightly affected by ionic strength up to 2.0 M of NaCl and NaNO$_3$respectively.