대장균을 회분배양하면서 알칼리소비속도를 온라인으로 모니터하고, 대수증식기에 IPTG로 재조합 단백질의 발현을 유도시키면 알칼리소비속도가 급격하게 감소하는 것을 확인 할 수 있다. 회분배양을 서로 다른 조건에서 7회 실시하고 ${\beta}$-galactosidase의 발현량과 발현유도 직후 알칼리 소비속도의 감소를 비교하여 알칼리소비의 감소가 클수록 발현량이 증가한다는 것을 알 수 있었다. 그러나 IPTG를 재투입하여도 발현량은 증가하지 않았고 배지를 추가로 공급하면 발현량이 증가한다는 것을 확인하였다. 이와 같은 결과로부터 외래단백질의 발현속도는 초기의 IPTG 투입시 결정되고 이후의 재조합단백질의 생산은 배지의 공급에 의하여 제한된다고 판단할 수 있다. 이와 같은 알칼리 소비속도는 Casamino acid를 질소원으로 사용할 경우 관찰 되었으나 Yeast extract를 유일한 탄소원으로 사용할 경우에는 관찰되지 않았다.
The response of IPTG induction was investigated through the monitoring of the alkali consumption rate and buffer capacity during the cultivation of recombinant E. coli BL21 (DE3) harboring the plasmid pRSET-LacZ under the control of lac promoter. The rate of alkali consumption increased along with cell growth, but declined suddenly after approximately 0.2 h of IPTG induction. The buffer capacity also declined after 0.9 h of IPTG induction. The profile of buffer capacity seems to correlate with the level of acetate production. The IPTG response was monitored only when introduced into the mid-exponential phase of bacterial cell growth. The minimum concentration of IPTG for induction, which was found out to be 0.1 mM, can also be monitored on-line and in-situ. Therefore, the on-line monitoring of alkali consumption rate and buffer capacity can be an indicator of the metabolic shift initiated by IPTG supplement, as well as for the physiological state of cell growth.
본(本) 연구(硏究)에서는 효소(酵素) 알칼리 증해(蒸解)의 리그닌 용출거동(溶出挙動) 파악하기 위(爲)해 잣나무(Pinus koraiensis S. et Z.) 목분(木粉)을 공시(供試)하여 $110^{\circ}C$, $120^{\circ}C$, $130^{\circ}C$, $140^{\circ}C$, 및 $150^{\circ}C$의 5 수준(水準) 온도(溫度)로 60분간(分間) 1단(段) 등온(等溫) 효소(酵素) 알칼리 탈(脱)리그닌 처리(処理)를 행(行)한 후(後), 그 탈(脱)리그닌 반응속도(反応速度), 활성화(活性化)에너지 및 반응시간별(反応時間別) 알칼리와 효소(酵素)의 소비동향(消費動向)을 동역학적(動力學的) 방법(方法)으로 구명(究明)하였다. 그 결과(結果)를 보면 탈(脱)리그닌은 반응초기(反応初期)에 전(全)리그닌 함량(含量)의 2/5가량이 급속(急速)히 용출(溶出)되는 초기(初期) 산화반응(酸化反応)을 나타냈다. 탈(脱)리그닌 반응(反応)의 속도상교(速度常敎)(K)는 반응온도(反応溫度) $150^{\circ}C$의 경우, 소오다법(法)에 비(比)해 3배정도(倍程度) 더 컸다. 본 법(法)의 활성화(活性化)에너지 값은 크라프트나 소오다 펄프법화(法化)보다 1/3정도(程度) 낮은 수준(水準)이었다. 알칼리소비량은 효소(酵素)의 경우와 마찬가지로 반응초기(反応初期)에 총투입량(總投入量)의 1/2가량이 급속히 소모된 후, 완만한 소비협추세(消費趨勢)를 보였다. 탈(脱)리그닌 반응속도(反応速度)는 증해과정중 생성되는 유기산(有機酸) 때문에 pH가 감소됨에 따라 크게 영향을 받았다. 또한 증해용출(蒸解溶出)된 리그닌은 잘 침전(沈澱)되지 않을 만큼 저분자화(低分子化) 됨을 알수 있었다. 리그닌의 메톡실기(基)는 급속히 감소(減少)되는데 반(反)해, 페놀성(性) 하이드록실기(基), 카보닐기(基) 및 카복실기(基)는 증가(增加)추세를 보였다.
Various mechanical and chemical pretreatment methods including alkali treatment, pre-beating, enzyme treatment and oxidation treatment have been used to reduce the production energy of the microfibrillated cellulose (MFC). Among them, alkali swelling can be helpful to reduce the energy consumption because the internal bonding between fibrils could be weakened. In this study, dimethyl sulfoxide (DMSO) was used as a cosolvent to improve alkali pretreatment efficiency and the effects of NaOH concentration during NaOH-DMSO swelling on changes in fiber characteristics of softwood bleached kraft pulp (SwBKP) were elucidated. For alkali treatment in H2O-DMSO solvents, fiber length were decreased with increasing NaOH concentration while fiber width, curl and WRV were increased. WRV began to increase at 8% NaOH solution. In addition, above 8% concentration of NaOH, crystalline structure of pulp fibers converted from cellulose II to cellulose III by DMSO cosolvent. Comparing the previous results with this study, it was shown that DMSO cosolvent could promote swelling of pulp fibers and thus reduce NaOH concentration for the maximum swelling of fibers.
The hydration mechanism of the $3CaO{\cdot}Al_2O_3-CaSO_4{\cdot}2H_2O$ system in the presence of alkali sulfates has been investigated. The early hydration rate of $3CaO{\cdot}Al_2O_3$ was accelerated by the addition of $Na_2SO_4$ and $K_2SO_4$. This is closely related to the formation of syngenite $(CaSO_4{\cdot}K_2SO_4{\cdot}H_2O)$, and the U-phase added $K_2SO_4$ and $Na_SO_4$ in the $3CaO{\cdot}Al_2O_3-CaSO_4{\cdot}2H_2O$ system, respectively. The formation of the rigid syngenite and U-phase structure led to rapid setting and decreases the sulfate content in the liquid phase of the hydrating cement to the extent that it cannot adequately retard the hydration of $3CaO{\cdot}Al_2O_3$. In case of the alkali sulfate not added to the $3CaO{\cdot}Al_2O_3-CaSO_4{\cdot}2H_2O$ system, the ettringite was transformed to monosulfoaluminate immediately after the consumption of gypsum. However, when the alkali sulfates were added to this system, the ettringite did not transform to monosulfoaluminate immediately even though the gypsum was completely consumed. There was a stagnation period to transform to the monosufoaluminate after the consumption of gypsum because the syngenite and U-phase remained as the sulfate source.
This study developed an artificial neural network (ANN) to estimate the growth of microorganisms during a fermentation process. The ANN relies solely on the cumulative consumption of alkali and the buffer capacity, which were measured on-line from the on/off control signal and pH values through automatic pH control. The two input variables were monitored on-line from a series of different batch cultivations and used to train the ANN to estimate biomass. The ANN was refined by optimizing the network structure and by adopting various algorithms for its training. The software estimator successfully generated growth profiles that showed good agreement with the measured biomass of separate batch cultures carried out between at 25 and $35^{\circ}C$.
아연재련전사로부터 갈륨을 회수하기 위하여 NaOH용액을 사용한 알칼리 침출실험을 수행하였다. 실험결과 아연질산을 NaOH용액으로 알칼리 침출할 경우 주로 침출되는 원소는 Zn, K 및 Si 등이며, Fe를 비롯한 여러 base metal들은 극히 미량만이 침출되기 때문에 용매추출 공정을 통해 용이하게 갈륨을 정제할 수 있다. 한편 알칼리 침출의 특징은 알칼리 농도가 증가할수록 그리고 광액농도가 낮을수록 갈륨의 침출율이 증가하며, 특히 침출에 앞서 아연잔사를 물로 세척하여 용해성 아연화합물을 미리 제거하면 알칼리 소모량을 상당히 줄일 수 있는 것으로 나타났다. 대체로 갈륨의 적정 침출조건은 아연잔사를 물로 세척하여 용해성 아연화합물을 미리 제거하고 광액농도 333g/L NaOH 농도 1~1.25 M/L로 하여 상온$25^{\circ}C$에서 2시간 정도 침출하는 것이 효과적이며, 이 경우 약 80%이상의 갈륨을 회수 할 수있다.
클로알칼리(CA) 멤브레인 셀은 대표적인 염수전해 시스템으로서 가성소다와 염소를 생산하는 염수전기분해 프로세스이다. CA 멤브레인 프로세스는 타 공정에 비해 낮은 에너지 소모량을 가져 CA산업에서 가장 선호되는 공정이다. CA프로세스에 사용되는 과불소계 술폰화 이오노머막은 CA프로세스의 핵심구성 요소이며, 양이온을 선택적으로 이동시키는 역할 및 배리어적인 역할을 제공한다. 하지만, CA 구동을 위해 충족되어야 하는 요소들에 대한 정보가 제한적이기 때문에 알맞은 CA분리막 적용을 위한 제품 간의 연구가 필요하다. 본 연구에서는 실제 셀 구동을 바탕으로 하여 상용 고불소계 분리막의 이온전도경향 및 전기화학적 성능 등을 평가하였다.
It is difficult to task to achieve high biological nutrient removal from municipal wastewater because of low organic content. Volatile fatty acids(VFAs) produced from acid fermentation of food wastes can be utilized as external carbon sources for the biological nutrient process. Significant reduction and stabilization of the food wastes can also be obtained from the acid fermentation. The objective of this study is to evaluate characteristics of acid fermentation of the food wastes. Results obtained from the batch experiment of various organic wastes showed that the food wastes had high potential to be used as an external carbon source because of the largest production of the VFAs with low nitrogen and phosphorus content. The fish waste was found to be the next possible organic waste, while the others such as radish cabbage and molasses waste showed high VFAs consumption potential as a results of high nitrogen and phosphorus content. alkaline hydrolysis of the food waste was carried out using NaOH prior to the acid fermentation. As the alkali addition increased, solubilization of the organics as well as TSS reduction increased. However, fraction of soluble COD to total COD became stable after a sharp increase. Alkali addition greater than 0.5g NaOH per g TS resulted in significant increase in pH.
클로알칼리(CA) 멤브레인법은 이온전도성 고분자전해질을 이용한 염수전기분해공정을 의미하며, 전통적으로는 가성소다와 염소 생산을 목적으로 하고 있다. CA 멤브레인법은 기존 클로알칼리 공정으로 사용되어왔던 수은법 및 격막법에 비해 환경적 유해성이 낮으며, 에너지비용을 상당히 감소시킬 수 있다는 장점을 나타낸다. 본 총설에서는 멤브레인법의 기본개념 및 특징, 핵심기술에 관한 내용을 다루고자 한다. 또한 높은 에너지비용을 갖는 염수전기분해에 대한 에너지 절감효과를 달성하기 위한 시스템 집적화기술, 산소탈분극전극 기술과 이종 기술과의 하이브리드를 통한 고도 CA 시스템기술의 예로서의 이산화탄소 직접전환기술에 대해 논할 것이다. 마지막으로, 멤브레인법에 기반한 국내외 CA 기술동향을 소개할 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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