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문제 정의
- 5로 조절하였다. 또한 Pb와 Cd이-공존할 때 fucoidan의 흡착 특성을 조사하가 위하. 여 外와 Cd 용액을 1:1로 혼합하여 Pb와 Cd의 농도가 각각 10, 25, 50; 75, 100, 150ppm이 되게 한 후 pH를 조절하였다.
- 본 연구에서는 국내산 갈조류에서 추출한 fucoidan의 이화학적 및 생리활성에 관한 일련의 연구의 일환으로 국내에서 대량 생산 되고 있는 미역 포자엽에서 추출한 fucoidan의 중금속 (Pb, Cd) 흡착 특성을 조사하여 국내산 갈조류의 이용성 증진에 관한 기초자료를 얻고자 하였다.
제안 방법
- 여 外와 Cd 용액을 1:1로 혼합하여 Pb와 Cd의 농도가 각각 10, 25, 50; 75, 100, 150ppm이 되게 한 후 pH를 조절하였다. pH 조절된 중금속 용액에 각 fucoidan 분획물을 lg/100mL로 첨가하여 37t에서 1시간 교반한 후 MWCO 3, 000 이하의 한외여과 막으로 여과하여 여과액을 각각 원자흡광분석 기(AA-220FS, Varian Co., Australia)로 중금속 농도를 측정하였다. 흡착 특성을 조사하기 위하여 아래의 Langmuir 흡착 등 온식을 이용하였다.
- 국내에서 다량 생산되는 갈조류인 미역포자엽, 다시마, 톳, 모자 반으로부터 fucoidan을 추출, 분획하여 Pb와 Cd의 흡착 특성을 조사하였다. 4종의 갈조류에서 추출한 fucoidan의 분획물 모두 Pb의 흡착량이 Cd보다 높았으며, 시료 간에는 미역 포자엽 분획물 (Fr-3.
- 미역 포자엽 fucoidan의 중급속 흡착 특성을 실험을 위하여 Cd과 Pb의 용액(20, 50, 100, 150, 200, 300 ppm) 에 0.1 N HC1 및 0.1 N NaOH 용액을 첨가하여 각각 pH를 2.0, 4.0, 5.5로 조절하였다. 또한 Pb와 Cd이-공존할 때 fucoidan의 흡착 특성을 조사하가 위하.
- 미역 포자엽, 다시마, 톳, 모자반에서 crude fucoidan을 추출하여 CaCl: 농도별로 분획한 분획물의 Pb와 Cd의 흡착능을 조사하기 위하여 pH 5.5로 조절한 200 ppm의 Pb와 Cd 용액에 lg/100mL 농도로 각 분획물을 첨가하여 37紀에서 1시간 교반하여 흡착하였다. 흡착 후 MWCO 3, 000 이하인 한외여과막으로 여과하여 잔류 중금속 농도를 원자흡광분석기(AA-220FS, Varian Co.
- 시료와 중금 속간의 흡착 시간에 따른 흡착량 및 잔류농도의 변화를 측정하기 위하여 미역 포자엽 fucoidan 분획물(Fr-3)을 200ppm의 Pb와 Cd 용액에 각각 lg/100mL 농도로 첨가한 후 30분, 1시간, 2시간, 3시간, 4시간 동안 흡착을 시킨 후 흡착량을 구하였다.
- 또한 Pb와 Cd이-공존할 때 fucoidan의 흡착 특성을 조사하가 위하. 여 外와 Cd 용액을 1:1로 혼합하여 Pb와 Cd의 농도가 각각 10, 25, 50; 75, 100, 150ppm이 되게 한 후 pH를 조절하였다. pH 조절된 중금속 용액에 각 fucoidan 분획물을 lg/100mL로 첨가하여 37t에서 1시간 교반한 후 MWCO 3, 000 이하의 한외여과 막으로 여과하여 여과액을 각각 원자흡광분석 기(AA-220FS, Varian Co.
- (1993)은 같은 갈조류인 Ascophyllum nodosum의 조체를 이용한 Cd 흡착 실험을 통하여 조체의 Cd 흡착은 단순히 세포벽 구성 성분인 알긴산 유래의 carboxyl기 뿐 아니라 ascophyllan 유래의 황산기 등도 관여할 것으로 보고하였다. 이후 fucoidan의 중금속 흡착 특성을 조사하기 위해서는 상대적으로 Pb 및 Cd의 흡착량이 높고 또한 전보(Koo, 2001)에서 항 혈액 응고 활성이 가장 높은 미역 포자엽 분획물(Fr-3)을 시료로 하여 실험하였다.
- 5로 조절한 200 ppm의 Pb와 Cd 용액에 lg/100mL 농도로 각 분획물을 첨가하여 37紀에서 1시간 교반하여 흡착하였다. 흡착 후 MWCO 3, 000 이하인 한외여과막으로 여과하여 잔류 중금속 농도를 원자흡광분석기(AA-220FS, Varian Co., Austra- lia)로 분석하였다. Fucoidan의 중금속 흡착량은 아래의 식을 이용하여 나타내었다.
대상 데이터
- 실험에 사용한 미역 포자엽, 다시마, 톳, 모자반에서 추출한 fu- coidan 분획물은 전보 (Koo et al., 2001)에서 제조한 시료를 이용하였다
이론/모형
- 5에 나타내었고, 흡착 특성값은 Table 2에 나타내었다. Langmuir sorption equatione 표면 흡착에 이용되는 식으로 본 실험에 잘 적용되었다. 실험을 통하여 얻은 Pb와 Cd의 최대 흡착량은 pH 5.
- , Australia)로 중금속 농도를 측정하였다. 흡착 특성을 조사하기 위하여 아래의 Langmuir 흡착 등 온식을 이용하였다.
성능/효과
- 국내에서 다량 생산되는 갈조류인 미역포자엽, 다시마, 톳, 모자 반으로부터 fucoidan을 추출, 분획하여 Pb와 Cd의 흡착 특성을 조사하였다. 4종의 갈조류에서 추출한 fucoidan의 분획물 모두 Pb의 흡착량이 Cd보다 높았으며, 시료 간에는 미역 포자엽 분획물 (Fr-3.0)이 Pb와 Cd 모두 흡착력이 상대적으로 우수하였다. pH와 농도 변화에 따른 흡착력의 변화는 Cr (잔류농도)가 50mg/L까지는 pH 간 차이가 없었으나, 농도가 증가함에 따라 pH 5.
- 0에서 가장 높았고, . Cde pH 2.0, 4.0, 5.5에서 각각 40, 38, 51 mg/g으로 pH 5.5에서 가장 높아 단독 흡착 시에 비하여 감소함을 알 수 있었다. 또한 저농도에서의 흡착 강도를 나타내는 b 값은 Pb와 Cd 모두 pH 4.
- 7배 흡착량이 높았다. pH 조건이 다르고 갈조류의 종류도 다르지만 A. nodosum에도 asco- phyllan이라는 fucoidan과 유사하게 황산기 및 우론산을 함유한 물질이 다량 함유되어 있는 점으로 미루어 볼 때 갈조류의 중금속 흡착에는 알긴산 이외에 황산기를 함유한 fucoidan도 상당 부분 관여할 것으로 생각되었다. Pb와 Cd이 공존할 때 fucoidan의 흡착 특성을 조사하기 위해 pH에 따른 흡착량과 평형 농도를 Fig.
- 본 실험의 경우 Cr가 20mg/L일 때 Cd 공존시 外의 흡착량은 26mg/g으로 단독 흡착시의 Pb의 흡착량과 차이가 없었으나 농도가 증가하면 감소하였다. 따라서 공존 흡착 시에는 평행농도가 높을수록 공존 이온 간의 흡착 방해 작용이 있을 것으로 여겨졌다.
- 2와 3에 Pb와 수소이온이 경쟁 관계를 나타내기 때문이었다고 보고하였다. 따라서, 본 실험의 fucoidan의 Pb와 Cd 흡착에서도 황산기 이외에 pK 값이 3~4의 범위인 carboxyl기를 함유한 우론산도 흡착에 중요한 역할을 할 것으로 여겨진다. Pb와 Cd의 흡착 특성을 조사하기 위해 Langmuir sorption model을 각각 Fig.
- (1976)은 fucoidan의 중금속 흡착의 경우 황산기의 함량 및 결합 위치가 중금속의 흡착에 중요한 역할을 하며, 또한 Ca의 존재 유무에 관계없이 Pb, Cd 순으로 fucoidan과 강한 흡착을 한다고 보고하였다. 본 실험 결과에서는 전시료 모두 Pb이 Cd에 비하여 흡착량이 높았으나, Fr-3 (황산기의 함량이 높고 우론산의 함량이 낮은 획분)과 Fr-1 (황산기의 함량이 낮고 우론산의 함량이 높은 획분) 간의 Pb와 Cd 흡착량 차이에는 일정한 경향이 없었다. 이는 본 실험에 사용한 fucoidan 분획물에는 황산기 이외에 우론산, 단백질도 함유되어 있어, 이들 성분도 중금속의 흡착에 관여하기 때문으로 여겨진다.
- (1993)은 평형 농도가 15mg/L 이하의 저농도에 있어서는 Penic沮ium의 경우 Pb의 흡착량은 Cu와 As 공존 시 흡착량의 변화가 없고, Cd 공존시 증가하며, Zn 공존시는 급격히 감소한다고 보고하였다. 본 실험의 경우 Cr가 20mg/L일 때 Cd 공존시 外의 흡착량은 26mg/g으로 단독 흡착시의 Pb의 흡착량과 차이가 없었으나 농도가 증가하면 감소하였다. 따라서 공존 흡착 시에는 평행농도가 높을수록 공존 이온 간의 흡착 방해 작용이 있을 것으로 여겨졌다.
- Langmuir sorption equatione 표면 흡착에 이용되는 식으로 본 실험에 잘 적용되었다. 실험을 통하여 얻은 Pb와 Cd의 최대 흡착량은 pH 5.5에서 각각 94 mg/g (Cf 164mg/L), 64mg/g(Cf 197mg/L)였으며 Lan앙 muir sorption model을 통해 구한 최대 흡착량은 pH 5, 5에서 각각 178 mg/g, 122 mg/g이었다. 또한 저농도에서의 흡착 강도를 나타내는 b 값은 Pb의 경우 pH가' 낮을수록으나, Cd의 경우는 pH 변화에 따른 차이가 없었다.
- 5 처리 구가 다른 처리 구에 비하여 흡착량이 증가하였다. 실험을 통하여 얻은 Pb와 Cd의 최대 흡착량은 pH 5.5에서 각각 94mg/g (G 164mg/L), 64 mg/g (Cf 197mg/L)였으며 Langmuir sorption model을 통해 구한 최대 흡착량은 pH 5.5에서 각각 178mg/g, 122mg/g이었다. Cd 공존시 Pb 흡착량은 G가 낮을 범위에서는 변화가 없었으나 G가 증가함에 따라 공존 이온의 흡착 방해로 인하여 감소하였다.
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