• 한국환경과학회지
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• 제22권12호
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• pp.1561-1569
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• 2013

This study carried out a laboratory scale plasma reactor about the characteristics of chemically oxidative species (${\cdot}OH$, $H_2O_2$ and $O_3$) produced in dielectric barrier discharge plasma. It was studied the influence of various parameters such as gas type, $1^{st}$ voltage, oxygen flow rate, electric conductivity and pH of solution for the generation of the oxidant. $H_2O_2$ and $O_3$.) $H_2O_2$ and $O_3$ was measured by direct assay using absorption spectrophotometry. OH radical was measured indirectly by measuring the degradation of the RNO (N-Dimethyl-4-nitrosoaniline, indicator of the generation of OH radical). The experimental results showed that the effect of influent gases on RNO degradation was ranked in the following order: oxygen > air >> argon. The optimum $1^{st}$ voltage for RNO degradation were 90 V. As the increased of $1^{st}$ voltage, generated $H_2O_2$ and $O_3$ concentration were increased. The intensity of the UV light emitted from oxygen-plasma discharge was lower than that of the sun light. The generated hydrogen peroxide concentration and ozone concentration was not high. Therefore it is suggested that the main mechanism of oxidation of the oxygen-plasma process is OH radical. The conductivity of the solution did not affected the generation of oxidative species. The higher pH, the lower $H_2O_2$ and $O_3$ generation were observed. However, RNO degradation was not varied with the change of the solution pH.

• 대한환경공학회지
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• 제30권7호
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• pp.688-693
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• 2008

TTIP를 원료로 하여 순환유동층화학기상증착법으로 TiO$_2$ 광촉매 막이 코팅된 비드를 제조하였고, 광반응기에서 포름알데히드 수용액의 분해실험을 통하여 광촉매 비드의 활성을 평가 하였다. 포름알데히드의 광촉매 분해실험에서 자외선 강도, 순환유속 그리고 과산화수소의 첨가량이 증가함에 따라 분해속도가 증가하는 경향을 나타내었으며, 초기농도와 pH의 증가는 분해속도를 낮추는 결과를 가져왔다.

• 멤브레인
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• 제14권2호
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• pp.149-156
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• 2004

본 연구에서는 광촉매 반응과 막분리 기술을 접목시킨 혼성 고도 정수처리 공정에서 소독 부산물의 전구체로 알려진 자연산 유기물을 효과적으로 제거하고자 하였고 다양한 운전 조건에서 시스템의 성능을 비교 평가하였다. 자연산 유기물은 흡입여과 방식의 분리막과 TiO$_2$ 광촉매를 이용하여 광분해하였을 때 광촉매 투입량의 증가에 따라 반응속도가 증가하였지만 과량의 촉매 주입시에는 반응 속도 향상에 오히려 부정적으로 작용하였다. 자연산 유기물을 보다 효과적으로 제거하기 위해 산화철 주입, TiO$_2$ 표면처리, 분리막 표면코팅을 시도하여 제거특성 및 운전에 따른 막여과 특성을 평가하였다. 산화철 주입은 초기에 흡착작용으로 인해 제거율 증가를 보였으나 반응이 진행됨에 따라 산화철 입자에 의한 광산란으로 광분해 효율이 오히려 감소되었다. 산화철 입자에 의한 광산란을 제어하고자 TiO$_2$ 표면을 광처리와 열처리 방법을 이용해 철을 직접 부착시킨 경우 긍정적인 효과를 얻지 못했다. 그러나 산화철로 막표면을 코팅하여 광산란 효과를 배제시킨 경우에는 향상된 결과를 보였다 막투과 플럭스 15 L/$m^2$-h에서 정밀여과를 수행하였을 때 TiO$_2$나 산화철에 의한 막오염은 거의 일어나지 않았고 안정된 막투과도를 나타내었다.

• 상하수도학회지
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• 제29권1호
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• pp.33-38
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• 2015

In this study, flat-type photocatalytic reaction system is applied to reduce toxic hexavalent chromium (Cr(VI)) to trivalent chromium (Cr(III)) in aqueous solution under UV irradiation. To overcome the limitation of conventional photocatalysis, a novel approach toward photocatalytic system for reduction of hexavalent chromium including nanotubular $TiO_2$ (NTT) on two kinds of titanium substrates (foil and mesh) were established. In addition, modified Ti substrates were prepared by bending treatment to increase reaction efficiency of Cr(VI) in the flat-type photocatalytic reactor. For the fabrication of NTT on Ti substrates, Ti foil and mesh was anodized with mixed electrolytes ($NH_4F-H_2O-C_2H_6O_2$) and then annealed in ambient oxygen. The prepared NTT arrays were uniformly grown on two Ti substrates and surface property measurements were performed through SEM and XRD. Hydraulic retention time(HRT) and substrate type were significantly affected the Cr(VI) reduction. Hence, the photocatalytic Cr(VI) reduction was observed to be highest up to 95% at bended(modified) Ti mesh and lowest HRT. Especially, Ti mesh was more effective as NTT substrate in this research.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제40권10호
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• pp.888-893
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• 2016

In this study, the solution plasma process was utilized with the aim of degrading synthetic dyes in water at atmospheric pressure. The experiments were conducted in a batch-type reactor consisting of a symmetric wire-wire electrode configuration with rhodamine B (RhB) as the target synthetic dye. The effects of the plasma treatment time and initial dye concentration on the RhB degradation were investigated by monitoring the change in absorbance of RhB solutions. The RhB solutions turned lighter in color and finally colorless with prolonged plasma treatment time, indicating the destruction of dye molecules. The RhB solutions were found to have degraded, following the first-order kinetic process. However, for high initial RhB concentrations, another kinetic process or factor seems to play a dominant role at the initial degradation stage. The fitted first-order rate constant decreased as the initial concentration increased. This result suggests that the degradation behavior and kinetic process of the RhB solution strongly depends on its initial concentration. The RhB degradation is considered to be due to a combination of factors, including the formation of chemically oxidative species, as well as the emission of intense UV radiation and high-energy electrons from the plasma. We believe that the solution plasma process may prove to be an effective and environment-friendly method for the degradation or remediation of synthetic dye in wastewater.

• Advances in environmental research
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• 제7권3호
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• pp.213-223
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• 2018

Continuous input into the aquatic ecosystem and persistent structures have created concern of antibiotics, primarily due to the potential for the development of antimicrobial resistance. Degradation kinetics and mineralization of vancomycin B (VAN-B) by photocatalysis using $TiO_2$ and ZnO nanoparticles was monitored at natural pH conditions. Photocatalysis (PC) efficiency was followed by means of UV absorbance, total organic carbon (TOC), and HPLC results to better monitor degradation of VAN-B itself. Experiments were run for two initial VAN-B concentrations ($20-50mgL^{-1}$) and using two catalysts $TiO_2$ and ZnO at different concentrations (0.1 and $0.5gL^{-1}$) in a multi-lamp batch reactor system (200 mL water volume). Furthermore, a set of toxicity tests with Daphnia magna was performed to evaluate the potential toxicity of oxidation by-products of VAN-B. Formation of intermediates such as chlorides and nitrates were monitored. A rapid VAN-B degradation was observed in ZnO-PC system (85% to 70% at 10 min), while total mineralization was observed to be relatively slower than $TiO_2-PC$ system (59% to 73% at 90 min). Treatment efficiency and mechanism of degradation directly affected the rate of transformation and by-products formation that gave rise to toxicity in the treated samples.

• 생명과학회지
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• 제27권10호
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• pp.1137-1144
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• 2017

미세조류 Chlorella vulgaris는 바이오 디젤 생산을 위한 중요한 대체원료 중 하나로 간주되어 왔으나, 이러한 미생물의 산업적 적용은 낮은 바이오 매스와 지질 생산성에 의해 제약을 받아왔다. 따라서 이러한 문제를 극복하기 위해 본 연구는 자외선을 이용한 무작위 돌연변이 유발 기술을 통해 높은 지질 및 바이오 매스 생산성을 가지는 C. vulgaris 균주를 분리하고 그 특성을 규명하였으며, 두 가지 유형의 대량 생산 시스템을 이용하여 바이오 매스 및 지질 함량의 산출량을 비교하였다. 분리된 돌연변이 균주 중, 특히 실험실 조건에서 UBM1-10으로 명명된 돌연변이 균주는 야생형 균주에 비해 약 1.5배 높은 세포 수율 및 지질 함량을 보였다. 이러한 결과를 바탕으로 UBM1-10을 선택하여 TBPR (tubular photobioreactor)과 OPR (open pond type reactor)의 두 가지 유형의 반응기를 사용하여 실외 배양 조건에서 배양하였다. 그 결과 TBPR에서 재배된 돌연변이 균주의 세포 수율은($2.6g\;l^{-1}$) OPR에서 배양된 균주의 세포 수율($0.5g\;l^{-1}$)과 비교하였을 때 약 5배 이상의 높은 세포 수율을 나타내었으며, 대량 배양 후, UBM1-10 및 모 균주의 조 지방 함량 및 조성 등에 대해 추가로 조사를 실시하였다. 그 결과 C. vulagris UBM1-10균주의 지질함량(0.3% w/w)이 모 균주의 지질함량(0.1%)에 비해 약 3배 이상의 조 지방 함량을 보유함을 확인하였다. 따라서 이 연구는 바이오 디젤 생산 자원으로서 C. vulgaris의 경제적 잠재성이 photoreactor type의 선택 및 전략적 돌연변이 분리 기술을 통해 증가 될 수 있음을 보여 주었다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제37권4호
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• pp.377-382
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• 2009

사람과 동물 유래의 혈장, 세포, 조직 등을 이용하여 생물의약품을 생산하기 위해서는 바이러스 안전성 확보가 필수적이다. 바이러스 안전성 보증을 위해 생물의약품 제조공정은 바이러스 불활화/제거 단계를 포함하여야 한다. 짧은 파장자외선(UVC) 조사는 바이러스 불활화 효과가 매우 높은 것으로 알려졌지만, UVC 조사로 인한 단백질의 변성과 대상 물질에 동일하게 조사를 할 수 있는 기계적 장치 개발의 어려움으로 인해 UVC 조사는 생물의약품 제조 공정에 사용되지 못했다. 최근에 이러한 결점을 해결한 연속 유동 UVC 반응기(UVivatec)가 개발되었다. UVivatec의 바이러스 불활화 효과 및 단백질 회수율을 검증하기 위해 단백질 의약품을 대상으로 적용가능성을 조사하였다. 최적화된 $3,000\;J/m^2$ 조사 공정에서 단백질의 회수율은 98%이상이었다. UVC 조사에 의한 human immunodeficiency virus(HIV), hepatitis A virus(HAV), bovine herpes virus(BHV), bovine viral diarrhea virus(BVDV), porcine parvovirus(PPV), bovine parvovirus(BPV), minute virus of mice(MVM), reovirus type 3(REO), bovine parainfluenza virus type 3(BPIV) 불활화 효과를 평가하였다. HAV, PPV, BPV, MVM, REO와 같은 비외피(nonenvelope) 바이러스는 $3,000\;J/m^2$ 조사량에 의해 검출한계 이하로 완벽하게 불활화되었다. HIV, BVDV, BPIV 같은 외피(envelope) 바이러스도 $3,000\;J/m^2$ 조사량에 의해 검출한계 이하로 완벽하게 불활화되었다. 또한 BHV도 매우 민감하게 불활화되었다. UVC 조사에 의한 각 바이러스들의 로그 감소율은 HIV는 ${\geq}3.89$, HAV는 ${\geq}5.27$, BHV는 5.29, BVDV는 ${\geq}5.96$, PPV는 ${\geq}4.37$, BPV는 ${\geq}3.55$, MVM은 ${\geq}3.51$, REO는 ${\geq}4.20$, BPIV는 ${\geq}4.15$이었다. 이와 같은 결과에서 UVivatec을 이용한 UVC 조사는 바이러스 불활화에 매우 효과적인 방법임을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권6호
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• pp.945-951
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• 2012

광촉매반응기의 충전제로서 glass bead-광촉매담체를 control로 하고 다공성의 silica-based 광촉매담체를 사용하였을 때의 악취 및 VOC를 함유한 폐가스의 광촉매 처리효율에 대한 광촉매담체 다공성의 영향평가를 수행하였다. 다공성의 silica-based-광촉매담체의 광촉매 코팅량은 $1,716.3{\mu}g/cm^2$로서 nonporous glass bead(control)에 담지된 광촉매코팅량인 $670{\mu}g/cm^2$ 값의 약 250%이었다. Porous silica-based 담체가 충전된 광촉매반응기의 황화수소 및 톨루엔 제거효율은 각각 22% 및 82%로서, glass-bead 담체가 충전된 UV/광촉매반응기의 경우의 황화수소 및 톨루엔 제거효율인 각각 19% 및 53%와 비교하였을 때에 황화수소의 경우는 약 16% 증가하였고 톨루엔의 경우는 약 55% 증가하였다. 따라서 다공성의 silica-based 광촉매담체를 사용함으로써 황화수소와 톨루엔의 동시처리효율을 각각 제고하였고, 처리효율의 제고율은 황화수소보다 톨루엔의 경우가 3.4배 높았다.

• 공업화학
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• 제19권3호
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• pp.351-356
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• 2008

비이온성의 N P-10 (Polyoxyethylene Nonylphenol Ether: $C_9H_{19}C_6H_4(OCH_2CH_2)_{10}OH$) 계면활성제를 사용하여 나노크기의 $TiO_2$를 제조하였으며, TGA-DTA TEM, XRD, FT-IR 등을 사용하여 마이크로에멀젼을 이용한 나노입자 제조시 $W_o$ ($H_2O/AOT$)비에 따른 입자의 크기 및 결정성 등 물리적 성질을 조사하였다. 또한 제조된 $TiO_2$ 나노입자의 광촉매적 특성을 알아보기 위해 회분식 반응장치를 이용하여 p-nitrophenol의 광분해반응의 활성을 조사하였다. 제조된 $TiO_2$ 나노입자는 $300{\sim}600^{\circ}C$의 소성온도 범위에서 anatase 구조가 형성되었으며, 소성온도 $700^{\circ}C$에서 anatase 구조에서 rutile 구조로 전이되기 시작하였다. 입자크기는 $W_o$ 비가 증가함에 따라 증가하였고, 반면에 p-nitrophenol의 광분해반응에서 반응성은 감소하였다. 또한 $400{\sim}500^{\circ}C$에서 소성된 $TiO_2$ 촉매가 순수한 anatase 구조를 가지며 가장 높은 p-nitrophenol 분해활성을 보여주었다.