방사선 그라프트 중합에 의한 이온교환필터를 이용하여 물에 포함된 미생물의 살균 효과를 연구하였다. 이온교환필터는 부직포 필터에 전자선을 조사한 후, GMA를 그라프트 중합시켰으며, 이 GMA 필터에 이온교환기를 도입시켜 이온교환필터(EtA, DEA, SS)를 도입하였다. 그 결과 이온교환기 밀도는 EtA의 경우 2.38 mol/kg, DEA는 1.79 mol/kg, SS는 0.75 mol/kg으로 나타났다. 이렇게 제작된 필터를 통해 E. coli의 살균력을 측정하였다. SS-diol 필터의 경우 log 4.65로 EtA, DEA에 비해 각각 약 3.00배, 1.10배 높은 제거율이 나타났다. 이는 상수처리 기준 3000 CFU/ml와 비교하여 우수한 결과를 나타냈음을 알 수 있었다.
방사선 그라프트 중합에 의한 이온교환필터를 이용하여 물에 포함된 미생물의 살균 효과를 연구하였다. 이온교환필터는 부직포 필터에 전자선을 조사한 후, GMA를 그라프트 중합시켰으며, 이 GMA 필터에 이온교환기를 도입시켜 이온교환필터(EtA, DEA, SS)를 도입하였다. 그 결과 이온교환기 밀도는 EtA의 경우 2.38 mol/kg, DEA는 1.79 mol/kg, SS는 0.75 mol/kg으로 나타났다. 이렇게 제작된 필터를 통해 E. coli의 살균력을 측정하였다. SS-diol 필터의 경우 log 4.65로 EtA, DEA에 비해 각각 약 3.00배, 1.10배 높은 제거율이 나타났다. 이는 상수처리 기준 3000 CFU/ml와 비교하여 우수한 결과를 나타냈음을 알 수 있었다.
We studied the pasteurization effect of the microorganism involved in the water, using ion-exchanging filter made of the Radiation Induced Grafted Polymerization. This ion-exchanging filter is made by the graft polymerization of GMA, after irradiation of electron beam to the non-woven filter. Then, ...
We studied the pasteurization effect of the microorganism involved in the water, using ion-exchanging filter made of the Radiation Induced Grafted Polymerization. This ion-exchanging filter is made by the graft polymerization of GMA, after irradiation of electron beam to the non-woven filter. Then, we made the ion-exchanging filter (EtA, DEA, SS) applying ion-exchanging base to the GMA filter. As a result, the density of the ion-exchanging base is shown as 2.38 mol/kg in case of EtA, 1.79 mol/kg in case of DEA and 0.75 mol/kg in case of SS. Through this filter made by this method, we measured the pasteurization power of E. coli. We found very high elimination rate such as log 4.65 in case of SS-dial filter, which is higher as 3.00 times in comparison with EtA, and 1.10 times in comparison with DEA. This data show the result is very excellent comparing with 3,000 CFU/ml. of city water treatment basis.
We studied the pasteurization effect of the microorganism involved in the water, using ion-exchanging filter made of the Radiation Induced Grafted Polymerization. This ion-exchanging filter is made by the graft polymerization of GMA, after irradiation of electron beam to the non-woven filter. Then, we made the ion-exchanging filter (EtA, DEA, SS) applying ion-exchanging base to the GMA filter. As a result, the density of the ion-exchanging base is shown as 2.38 mol/kg in case of EtA, 1.79 mol/kg in case of DEA and 0.75 mol/kg in case of SS. Through this filter made by this method, we measured the pasteurization power of E. coli. We found very high elimination rate such as log 4.65 in case of SS-dial filter, which is higher as 3.00 times in comparison with EtA, and 1.10 times in comparison with DEA. This data show the result is very excellent comparing with 3,000 CFU/ml. of city water treatment basis.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
제안 방법
이 과정을 통해 얻어진 필터는 GMA-filter라 하며, 그라프트 체인이 형성된 백분율을 그라프트율(dg)이라 하며, dg[%]=100(mass of GMA - mass of polymer)/mass of polymer. 각 이온교환기가 미생물 살균에 미치는 영향을 확인하기 위해 GMA-filter에 음이온교환기인 ethanolamine(EtA), diethylamine(DEA)과 양이온교환기인 sodium sulfite(SS)를 도입[11-13]하였고 이를 통해 제작된 필터는 각각 EtA filter, DEA-EtA filter, SS-diol filter라 한다. 이와 같은 도입과정을 Fig.
에서 판매하는 F10 모델을 사용하였으며, 원기둥 모양으로 내부가 비어있는 필터를 기재로 사용하였다. 그라프트 체인 형성을 위해 질소분위기 하에서 20 vol% glycidyl methacrylate (GMA)-methanol에 침적시켜 25~100 kGy로 각각 다른 선량으로 전자선(GEV Co., MB10-8/635 system) 동시조사를 시행하였다. Electron beam energy는 10 MeV, Scanning speed는 2.
또한 지속된 염소 소독은 미생물의 내성을 키워 살균력이 떨어지게 되어 처리시간의 지연을 가져오며, 잔류염소로 인해 불쾌한 냄새[9]로 소비자의 불만이 발생하기도 한다. 이런 여과법의 단점을 보완하기 위해 방사선 그라프트 중합법[10]을 이용하여 PP-필터에 전자선 동시조사법을 이용하여 glycidylmetacrylate(GMA)를 그라프트 중합하여 그라프트 체인을 형성하고 각 이온교환기를 도입하여 상수도에 적합한 여과법을 개발하고자 각각의 이온교환기와 미생물 살균과의 관계를 검토하였다.
이는 발생되는 라디칼의 양이 많아짐에 따라 필터에 부착되는 그라프트체인이 많아짐을 의미하며, 기존의 부직포나 공중사막에 GMA 반응을 한 결과와 비교하여도 같은 양상이 나타났다. 이렇게 제작된 GMA 필터에 EtA, DEA, SS를 도입하기 위해 ethanolamine, 50 vol% diethylamine in water, 85 wt% sodium sulfite in isopropyl alcohol에서 일정시간 반응을 하였으며 각각의 이온교환기로의 전환율과 이온교환기 밀도는 다음 식 3,4로 계산하였고, Fig. 5에 나타내었다. 이때 W0은 base polymer의 무게이고, W1은 GMA필터의 무게, W2는 이온교환 필터의 무게이다.
이는 nutrient broth (BD DifcoTM)에 150 rpm, 37℃ 분위기로 24시간 배양을 한 것을 원수로 사용하였다. 처리 후 샘플은 petrifilm (3 M Co.)에 1 ml를 37℃ 분위기에서 24시간 배양하여 CFU (colony-forming unit)를측정하였다. E.
대상 데이터
Escherichia coli (E. coli) O157:H7는 생물자원센터에서 분양 받은 것을 사용하였으며, 대장균 중에서도 독성을 지니는 균으로 식중독을 유발한다. 이는 nutrient broth (BD DifcoTM)에 150 rpm, 37℃ 분위기로 24시간 배양을 한 것을 원수로 사용하였다.
PP-필터는 Dewbell Co.에서 판매하는 F10 모델을 사용하였으며, 원기둥 모양으로 내부가 비어있는 필터를 기재로 사용하였다. 그라프트 체인 형성을 위해 질소분위기 하에서 20 vol% glycidyl methacrylate (GMA)-methanol에 침적시켜 25~100 kGy로 각각 다른 선량으로 전자선(GEV Co.
성능/효과
FTIR 측정 결과 GMA를 방사선 그라프트 중합함으로써 760, 840, 910, 1270 cm−1에서 에폭시그룹, 1730 cm−1에서 C=O, 1130~1160 cm−1에서 C-O의 특성이 나타났으며, 친수성 그룹이 도입되면서 3387~3416 cm−1에서 -OH가 증가하는 것[14]을 확인하였다.
SS-diol 필터를 이용하여 다른 식중독균을 동일한 방법으로 실험 하였을 때 E. coli는 log 7, vibrio는 log 2, entrococcus는 log 1로 나타났다. 독성이 강한 장내 세균이 가장 적은 제거율(92%)이 나타났지만 상수처리 기준으로 비교하면 E.
여과를 통한 수처리 시 가장 단점으로 꼽히는 유속문제에 있어서도 membrane와 비교하여 월등한 것은 물론, base polymer와 비교하여 큰 유속차이를 보이지 않은 점에 있어 성능이 뛰어난 것을 알 수 있었다. 또한 살균에 가장 뛰어난 효과를 보였던 SS-diol 필터를 이용하여 다른 식중독 균을 동일한 방법으로 살균력을 비교하였을 때 E. coli, vibrio, enyrococcus의 순으로 살균력이 나타났으며, 상수처리 기준과 비교하였을 때 충분히 정화가 가능한 것을 확인할 수 있었다.
FTIR 측정 결과 GMA를 방사선 그라프트 중합함으로써 760, 840, 910, 1270 cm−1에서 에폭시그룹, 1730 cm−1에서 C=O, 1130~1160 cm−1에서 C-O의 특성이 나타났으며, 친수성 그룹이 도입되면서 3387~3416 cm−1에서 -OH가 증가하는 것[14]을 확인하였다. 또한 이온교환기 도입 반응 후 에폭시 그룹의 흡수피크가 모두사라지는 것으로 보아 이온교환기가 도입된 것을 알 수 있었다. SEM 사진은 건조된 상태의 필터의 표면을 2000배율로 측정한 것으로 밝은 부분이 기재의 matrix, 어두운 부분이 pore를 나타낸다.
이온교환기가 도입된 PP 필터를 이용하여 정수처리를 할 때, 양이온교환기가 살균에 더욱 효과적인 것을 알 수 있었다. 여과를 통한 수처리 시 가장 단점으로 꼽히는 유속문제에 있어서도 membrane와 비교하여 월등한 것은 물론, base polymer와 비교하여 큰 유속차이를 보이지 않은 점에 있어 성능이 뛰어난 것을 알 수 있었다. 또한 살균에 가장 뛰어난 효과를 보였던 SS-diol 필터를 이용하여 다른 식중독 균을 동일한 방법으로 살균력을 비교하였을 때 E.
이온교환기가 도입된 PP 필터를 이용하여 정수처리를 할 때, 양이온교환기가 살균에 더욱 효과적인 것을 알 수 있었다. 여과를 통한 수처리 시 가장 단점으로 꼽히는 유속문제에 있어서도 membrane와 비교하여 월등한 것은 물론, base polymer와 비교하여 큰 유속차이를 보이지 않은 점에 있어 성능이 뛰어난 것을 알 수 있었다.
7과 같다. 이온교환기의 밀도가 낮은 SS-diol 필터가 EtA, DEA 필터에 비해 살균효과가 더욱 뛰어났다.
이온교환기의 밀도는 음이온교환기인 EtA, DEA가 각각 2.85 mol/kg, 1.76 mol/kg, 양이온교환기인 SS-diol은 0.22 mol/ kg으로 나타났으며, 전환율은 56.67, 34.82, 5.84%로 나타났다. SS-diol의 밀도가 다른 이온교환기에 비해 낮은 것은 반응하는 물질의 분자량이 2배 이상 크기 때문에 상대적으로 낮은 밀도가 나타났다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
상수도의 보급이 가져올 수 있는 문제점은?
상수도가 보급되면서 소화기계의 전염병을 비롯하여 풍토병, 눈병, 유아사망률이 저하되었다. 그러나 기온 이상 현상으로 점차 아열대화가 되면서 온 · 습도의 변화로 인해 수중에 서식하는 미생물이 번식하기 좋은 조건이 되고 있어 관리가 소홀할 경우 급성위장염을 일으키는 식중독균, 장티푸스, 콜레라 등으로 인해 전염병이 폭발적으로 확산될 우려가 있다. 또한 하수의 배수상태가 불량하여 각종 오염물질이 하천으로 유입된 경우 배출수의 성격에 따라 다양한 종의 미생물의 번식이 가능하기 때문에 상수 처리시 엄격한 관리가 필요하다.
상수도의 보급으로 인해 개선된 점은?
상수도가 보급되면서 소화기계의 전염병을 비롯하여 풍토병, 눈병, 유아사망률이 저하되었다. 그러나 기온 이상 현상으로 점차 아열대화가 되면서 온 · 습도의 변화로 인해 수중에 서식하는 미생물이 번식하기 좋은 조건이 되고 있어 관리가 소홀할 경우 급성위장염을 일으키는 식중독균, 장티푸스, 콜레라 등으로 인해 전염병이 폭발적으로 확산될 우려가 있다.
상수 처리 시 물을 여과하는 방법인 sand filtration은 무엇을 이용하여 물을 여과하는가?
또한 하수의 배수상태가 불량하여 각종 오염물질이 하천으로 유입된 경우 배출수의 성격에 따라 다양한 종의 미생물의 번식이 가능하기 때문에 상수 처리시 엄격한 관리가 필요하다. 간단한 방법으로는 sand filtration이 있으며 이는 모래, 자갈, 옥석 등의 사층에서 물을 여과하는 방법으로 여과 시간에 따라 rapid filtration[1]과 slow filtration[2]으로나뉜다. rapid filtration은처리속도가 100~150 m/day로 처리 속도가 4~5 m/day인 slow filtration에 비해 동일 면적/여과시간에 30배 이상의 높은 효율로 여과하는 특징이 있다.
참고문헌 (14)
Iwasaki, T., Slade, J. J. and Stanley, W. E., "Some Notes on Sand Filtration," J. American Water Works Association, 29(10), 1591-1602(1964).
Huisman, L. and Wood, W. E., "Slow Sand Filtration," World Health Organization, GENEVA, Switzerland (1974).
Sathasivan, A. and Ohgaki, S., "Application of New Bacterial Regrowth Potential Method for Water Distribution System-a Clear Evidence of Phosphorus Limitation," Water Res., 33(1), 137-144 (1999).
Golob, V., Vinder, A. and Simonie, M., "Efficiency of the Coagulation/flocculation Method for the Treatment of Dyebath Effluents," Dyes. Pigm., 67(2), 93-97(2005).
Yilmaz, A. E., Boncukcuoglu, R., Bayar, S., Fil, B. A. and Kocakerim, M. M., "Boron Removal by Means of Chemical Precipitation with Calcium Hydroxide and Calcium Borate Formation," Korean J. of Chem. Eng., 29(10), 1382-1387(2012).
Junli, H., Li, W., Nenqi, R., Li, L. X., Fun, S. R. and Guanle, Y., "Disinfection Effect of Chlorine Dioxide on Viruses, Algae and Animal Planktons in Water," Water Res., 31(3), 455-460(1997).
Morino, H., Fukuda, T., Miura, T. and Shibata, T., "Effect of Lowconcentration Chlorine Dioxide Gas Against Bacteria and Viruses on a Glass Surface in Wet Environments," Lett. Appl. Microbiol., 53(6), 628-634(2011).
Dietrich, A. M., Orr, M. P., Gallagher, D. L. and Hoehn, R. C., "Tastes and Odors Associated with Chlorine Dioxide," J. American Water Works Association, 84(6), 82-88(1992).
Kim, M. and Saito, K., "Radiation-induced Graft Polymerization and Sulfonation of Glycidyl Methacrylate on to Porous Hollow-fiber Membranes with Different Pore Sizes," Radiat. Phys. Chem., 57, 167-172(2000).
Kim, Y. J., Lee, S. H., Hong, S. K., Kim, M. and Park, S. J., "Enzyme Activity of Lipase Immobilized Non-woven Fabric for Biodiesel Production," Korean Chem. Eng. Res.(HWAHAK KONGHAK), 48(1), 121-127(2010).
Kawakita, H., Sugita, K., Saito, K. and Tamada, M., "Production of Cycloisomaltooligosaccharides from Dextran Using Enzyme Immobilized in Multilayers Onto Porous Membranes," Biotechnol. Progr., 18, 465-469(2002).
Saito, K., Ito, M., Yamagishi, H. and Furusaki, S., "Novel Hollow Fiber Membrane for the Removal of Metal Ion During Permeation: Preparation by Radiation-induced Cografting of a Crosslinking Agent with Reactive Monomer," I&EC RESEARCH, 28, 1808(1989).
Kim, M., "Amino Acid Addition to Epoxy-group-containing Polymer Chain Grafted Onto a Porous Membrane," J. Membr. Sci., 56, 289-302(1991).
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.