본 연구에서는 펄프공정으로부터 배출되는 리그닌 추출물 내의 금속이온분리를 위한 연구를 진행하였다. ${\alpha}$-Alumina 분말에 DMAc (N,N-dimethylacetamide) 용매와 PESf (Polyethersulfone) 고분자를 혼합하고 PVP (Polyvinylpyrrolidone) 분산제를 첨가하여 슬립 캐스팅 방법으로 분리막을 제조하였다. 분리막은 CFP (Capillary Flow Porometer) 장치를 통해 기공크기를 측정하고 FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope) 장치를 이용하여 실제 분리막 표면과 단면을 관찰하였다. 플럭스는 분리 실험장치를 이용하여 시간당 여과된 무게를 측정하여 계산하였다. 기공크기측정은 0 psi에서 30 psi까지 서서히 증가하는 승압조건에서 진행하였다. 분리막의 기공크기는 $0.4{\mu}m$ 크기를 가지며 플럭스는 분리막의 파울링에 의해 초기 플럭스 값인 $6.36kg{\cdot}m^{-2}{\cdot}h^{-1}$에서 $1.98kg{\cdot}m^{-2}{\cdot}h^{-1}$으로 감소하여 3시간 이후부터 일정해지는 것을 확인하였다. 투과 실험 후 막 오염물질은 간단한 세척을 통해 제거 가능하였다. 분리실험을 통해 초기 리그닌 추출물 내에 포함되어 있던 Na은 69%만큼 줄었고, Fe은 87%, K은 95%, Ca은 93%, Mg은 96%만큼 제거됨을 보였다.
물에 용해되어 있는 금속이온의 분리를 위한 선택성이 있는 분리 막의 개발은 환경오염이 날로 심각해지고 있는 오늘날에 환경오염의 개선, 에너지절약, 자원의 재활용 등 문제를 해결함에 있어서 아주 중요한 작용을 하게 될 것이다. 물에 용해되어 있는 금속이온을 선택적으로 분리하기 위해 일반적으로 캐리어(carrier)를 함유한 Carrier-Facilitated Transport Membrane (CFM)을 이용하게 되는데, 이 방면에 대한 연구는 주로 유기 상에 용해되어 있는 캐리어를 microporous한 필름에 지지하게 하는 방식으로 만들어진 Supported Liquid Membrane (SLM) 혹은 Elusion Liquid Membrance (ELM)의 개발에 대한 팽대한 연구가 이루어 졌다(1). (중략)
Transporters are membrane proteins that mediate the transfer of substrate across the cellular membrane. In this overview, the characteristics and the toxicological relevance were discussed for various types of transporters. For drug transporters, the overview focused on ATP-binding cassette transporters and solute carrier family 21A/22A member transporters. Except for OCTN transporters and OATP transporters, drug transporters tend to have broad substrate specificity, suggesting drug-drug interaction at the level of transport processes (e.g., interaction between methotrexate and non-steroidal anti-inflammatory agents) is likely. For metal transporters, transporters for zinc, copper and multiple metals were discussed in this overview. These metal transporters have comparatively narrow substrate specificity, except for multiple metal transporters, suggesting that inter-substrate interaction at the level of transport is less likely. In contrast, the expressions of the transporters are often regulated by their substrates, suggesting cellular adaptation mechanism exists for these transporters. The drug-drug interactions in drug transporters and the cellular adaptation mechanisms for metal transporters are likely to lead to alterations in pharmacokinetics and cellular metal homeostasis, which may be linked to the development of toxicity. Therefore, the transporter-mediated alterations may have toxicological relevance.
The effect of heavy metal ions on the synthesis of proteins in cultured chick embryonic muscle cells were examined by labeling the cellular proteins with 35S-methionine and the surface proteins with Nalssl and lactoperokidase. The protein pattern in the cells cultured for 48 hrs showed little or no difference whether or not the cells were treated with any of the metal ions including Cu2+, Cd2+ and Hg2+, which are known to block the fusion of mypblasts. However, a 43kd protein disappeared from the control cells cultured for 72 hrs but remained unchanged in the cells treated with the metal ions. When analyzed for the syntheiic pattern of membrane proteins, addition of the ions (particularly of Cda+ and Cr3+) caused a marked increase in the level of 66kd protein, as compared to that in the untreated cells. By contrast, the level of 29kd protein was much higher in the control cells than in the cells treated with the metal ions. These results suggest that the heavy metal ions appear to block the degradation of 43kd soluble protein and 66kd membrane protein, perhaps by inhibiting a metalloprotease, which may be essential for the myogenic process of embryonic muscle cells.
Poly(vinyl alcohol) (PVA)/sulfosuccinic acid $(SSA)-H^+$ 막은 1가 이온 $Li^+, Na^+,K^ + 2$가 이온 $Mg^{2+}, Ca^{2+},Ba^{2+}, 3$가 이온 $Al^{3+}$로 치환하였다. 또한 $Li^{+}$의 경우 치환도를 화하였다. 금속이온치환의 효과를 알아보기 위하여 Diffusion cell을 이용한 메탄올투과도를 측정하였다. 메탄올투과도를 1가 이온의 경우는 'Salting-out'효과뿐 아니라 electrostatic 가교와 금속 이온의 반응성에 의존한다고 사료되었다. 또한 $Li^+$이온이 경우 치환도에 비례하여 메탄올 투과도가 감소하였는데 이는 'Salting-out'효과에 기인한다고 사료되어진다.
수소의 화학반응 에너지를 직접 전기 에너지로 변환하는 Polymer electolyte membrane fuel cells (PEMFCs)는 친환경 미래 운송수단 에너지원의 한 종류이다. PEMFCs의 내부에 산소 환원 반응이 매우 느리고 고가의 백금을 사용하기 때문에 이를 대체하려는 연구가 국내외에서 매우 활발히 연구되고 있다. 하지만 백금이외에 값싼 재료를 이용한 촉매의 경우 여전히 성능이 매우 상이하며 활성 향상에 대한 지표 등이 다양하다. 이에 본 총설은 non-precious metal catalyst (NPMC)의 활성 지표 등을 정리하고 최근 5년간의 자료를 요약하였다. 이를 통해 촉매재료의 선별, 합성시 주안점, 조촉매 등을 설명하며, 촉매 활성에 대한 연구의 필요성을 상기 시킬 수 있다. 이를 통해 귀금속 촉매가 널리 사용되는 분야에 적용할 수 있는 NPMC의 연구 및 개발에 기여할 수 있을 것으로 보인다. 또한 향후 연구개발의 최종적인 목표를 기술한다.
The aim of this study was to investigate the characteristics of membrane fouling caused by soluble organic materials in a membrane bioreactor process. For the removal of filterable organic materials (FOC) smaller than $1{\mu}m$, coagulants and activated carbon were added. A membrane bioreactor using a submerged $17{\mu}m$ metal sieve was operated in laboratory scale to examine the possibility of membrane fouling control. As the dosage of GAC and coagulant increased, the residual FOC concentration decreased and the permeate flow rate increased markedly. The permeate flux increased with an increased PACl addition at the range from 0 to 50 mg/l. At coagulant dosage of 27mg/l, the removal of FOC was about 46% and the flux increased to 3.5 times compared to the case without PACl addition. The permeate flux increased gradually with an increase in GAC dosage. At GAC dosage of 50mg/L, the permeate flux was about 2 times higher compared that for raw water. The particle in the range of $0.1{\sim}1.0{\mu}m$ were removed effectively by the addition of GAC and coagulant. Higher osage of GAC and coagulant, led to higher removal of FOC. A different set of experiments was also performed to investigate the effect of pretreatment on the permeation ability of MBR system using the metal sieve membrane. After 40 hours of operation, the permeate flux was about 1,000 ($L/m^2-hr$), which is 20 times higher compared to the results in literature. It is likely that combined pretreatment using coagulant and activated carbon was the most effective to resolve membrane fouling problems. Moreover, the continuous operations could be successful by applying this pretreatment method.
금속-세라믹 복합 분리막은 특히 석탄가스화 공정이나 메탄 개질에서 발생되는 혼합가스로부터 수소를 분리하기 위해 개발되어졌다. 수소투과 금속인 팔라듐과 세라믹 지지체로 $Y_2O_3$-stabilized $ZrO_2$ (YSZ)를 이용하여 cermet 수소분리막을 제조하였다. 이렇게 제조된 분리막은 팔라듐의 연속상이 잘 발달된 치밀 구조를 보였다. Pd/YSZ 분리막의 수소 투과량은 100% 수소를 흘려 0.5~2 atm에서 측정되었다. 수소 투과량은 $450^{\circ}C$, 2 atm에서 0.333 mL/$min{\cdot}cm^2$를 보였다. 수소 투과 후 분리막의 표면과 단면에서 균열이 형성되었다.
이산화탄소($CO_2$)는 천연 가스, 바이오 가스, 매립 가스의 성분으로 존재할 뿐만 아니라 화석연료의 주요 연소 생성물로써 온실 가스의 주범이다. 특히 내연기관의 연료 고효율을 얻고, 가스 수송시스템의 부식을 방지하며, 기후변화에 선제적으로 대응하기 위해서는 이산화탄소($CO_2$)의 저감 또는 제거 기술이 필수적이다. 지난 수십 년간, 멤브레인 기반 기술의 구성 및 설계 단순성에 의하여 관련 연구가 많이 이루어져 왔으며 많은 발전을 이루었다. 최근 들어, 기존 멤브레인 기반 분리 뿐만 아니라, 새로운 흡착제 기반 분리 기술 등에 대한 관심도 높아지고 있다. 특히, 최근 각광받고 있는 유기-금속 골격체(Metal Organic Frameworks, MOFs)의 경우, 일반 다공질 흡착제와는 다른 독특한 성질(Flexibility, Gating effect 또는 Open Metal Sites 등)로 인하여, 이를 활용한 다양한 기체 분리 연구가 늘어나고 있는 추세이다. 따라서 본 연구에서는 대표적 플렉서블한 물질인 MIL-53(Al)과 강한 결합에너지 site를 다수 보유한 대표적 MOF 물질인 MOF-74(Ni)를 활용하여 온도 및 압력에 따른 이산화탄소 메탄 분리 성능 비교 분석하였으며, 각 물질의 특성별 압력 및 온도에 따라 변화하는 적정 분리 구간을 제시하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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