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Desulfovibrio Desulfuricans과 제올라이트를 이용한 해양 내의 Zn, As 제거용 미생물 담체 개발
Development of Microbe Carrier for Bioremediation of Zn, As by using Desulfovibrio Desulfuricans and Zeolite in Artificial Sea Water 원문보기

KSBB Journal, v.30 no.3, 2015년, pp.114 - 118  

김인화 (서강대학교 화공생명공학과) ,  최진하 (서강대학교 화공생명공학과) ,  주정옥 (서강대학교 바이오융합기술) ,  오병근 (서강대학교 화공생명공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, we have developed a microbe-carrier that combined Desulfovibrio desulfuricans and zeolite for removal of Zn and As in contaminated seawater. Desulfovibrio desulfuricans, one of the sulfate-reducing bacteria (SRB) microorganism was exhibited stable growth characteristics in highly salt...

주제어

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문제 정의

  • 본 연구에서는 중금속 제거에 탁월한 효과를 보이는 황산 염환원균과 제올라이트 담체를 결합하여 기존의 단일 방법을 이용한 중금속 제거보다 효율적으로 중금속을 제거하는 방안을 마련하고자 하였다. 따라서 제올라이트의 표면을 개질하여 황산염환원균 중 하나인 Desulfovibrio desulfuricans 을 효율적으로 부착할 수 있는 방안을 찾았으며 이를 이용하여 인공 해양 환경에서의 Zn과 As를 효율적으로 제거하고자 했다.
  • 본 연구에서는 미생물과 제올라이트의 장점을 살려 기존 담체 대비 중금속 제거 효율을 상승시키고자 미생물 담체 제작을 시도하였다. 미생물 담체 제작에 있어서 중요한 점은 다량의 미생물을 제올라이트에 효과적으로 부착하여 중금속 제거율을 높이는 데에 있다.
  • 본 연구에서는 중금속 제거에 탁월한 효과를 보이는 황산 염환원균과 제올라이트 담체를 결합하여 기존의 단일 방법을 이용한 중금속 제거보다 효율적으로 중금속을 제거하는 방안을 마련하고자 하였다. 따라서 제올라이트의 표면을 개질하여 황산염환원균 중 하나인 Desulfovibrio desulfuricans 을 효율적으로 부착할 수 있는 방안을 찾았으며 이를 이용하여 인공 해양 환경에서의 Zn과 As를 효율적으로 제거하고자 했다.
  • 본 연구에서는 황산염환원균인 Desulfovibrio desulfuricans과 제올라이트를 이용하여 해양환경에서의 Zn과 As 제거에 관한 연구를 진행하였다. 미생물의 중금속 제거 능력과 제올라 이트의 중금속 흡착 성능을 이용하여 보다 높은 중금속 제거 효율을 이끌어 내고자 미생물과 제올라이트를 결합한 미생물 담체를 제작하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
중금속은 인체에 어떠한 영향을 미치는가? 아세닉 (As)은 자연 풍화 반응, 생물학적 활성, 화학적 반응, 화산 폭발 등에 의해 생성되며 매우 많은 양의 As가 토양 침식과 침출 및 해수에 용해되거나 부유 상태로 존재한다 [4]. 이와 같은 중금속은 강한 독성을 가지고 있으며, 체내에 축적되어 암과 당뇨병 및 심혈관계 질환을 유발한다고 알려져 있다 [5,6].
제올라이트의 양이온 교환 특성으로 효과적인 중금속 제거가 가능한 이유는 무엇인가? 또한 제올라이트 세공에서 양이온의 이동도가 좋아 다른 양이온들과 쉽게 교환 되는 특성이 있다 [7,11]. 이러한 제올라이트의 양이온 교환 특성을 이용하여 중금속 흡착 제거가 가능하며 흡착은 표면 에서만 일어나는 것이 아닌 내부 공간에서도 가능하다고 알려져 있어 효과적인 중금속 제거가 가능하다 [12]. 또한 제올라이트는 가격이 저렴하고 국내에서 대량 생산되기 때문에 중금속 흡착제로서 많이 사용하고 있다.
황산염환원균이 금속이온과 결합하여 중금속을 침전시키는 방법의 장점은 무엇인가? 특히 황산염환원균의 경우 황산염 (sulfate)을 황화물 (sulfide)로 환원 함으로써 금속이온과 결합하여 금속 황화물을 형성하여 침전 제거가 가능하다. 이러한 대사 의존형 방법은 표면 흡착보다 상대적으로 긴 시간을 필요로 하나 중금속을 지속적으로, 더 많이 제거할 수 있다는 특징이 있으며, 또한 이를 통해 양이온성 중금속 이외에도 비양이온성 중금속의 제거도 가능하다는 장점이 있다 [1,7]. 그러나 미생물을 이용한 최근 중금속 제거 연구에 따르면, 황산염환원균은 고농도의 중금속이 존재할 경우 환원력이 감소되는 한계 점을 노출하였다 [8-10].
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참고문헌 (21)

  1. Lim, D. I. (2007) Natural background level analysis of heavy metal concentration in korean coastal sediments. Ocean and Polar Research 29: 379-389. 

  2. Kim, I. B. (2001) Biosorption process for removing heavy metals in aqueous solution (II). J. Korean Soc. Environ. Administration 7: 77-85. 

  3. Muyzer, G. and A. J. M. Stams (2008) The ecology and biotechnology of sulphate-reducing bacteria. Nat. Rev. Microbiol. 6: 441-454. 

  4. Mohan, D. (2007) Arsenic removal from water/wastewater using adsorbents-a critical review. J. Hazardous Mater. 142: 1-53. 

  5. Abernathy, C. O. (1999) Arsenic: Health effects, mechanisms of actions, and research issues. Environ. Health Perspectives 107: 593-597. 

  6. Bae, O. N. (2006) Potential risk to human health by arsenic and its metabolite. J. Environ. Toxicol. 21: 1-11. 

  7. Shim, S. K. (2000) Adsorption properties of heavy metal elements using zeolite. Analytical Sci. Technol. 13: 96-100. 

  8. Utgikar, V. P., S. M. Harmon, N. Chaudhary, H. H. Tabak, R. Goving, and J. R. Haines (2002) Inhibition of sulphate-reducing bacteria by metal sulphide formation in bioremediation of acid mine drainage. Environ. Toxicol. 17: 40-48. 

  9. Hao, O. J., L. Huang, J. M. Chen, and R. L. Buglass (1994) Effects of metal additions on sulphate reduction activity in wastewaters. Toxicol. Environ. Chem. 46: 197-212. 

  10. Cabrera, G. (2006) Toxic effects of dissolved heavy metals on Desulfovibrio vulgaris and Desulfovibrio sp. strains. J. Hazerdous Mater. 135: 40-46. 

  11. Lee, S. H. (2008) Simultaneous removal of ammonium and nitrate by natural zeolite and bacteria. Korean Chem. Eng. Res. 46: 971-976. 

  12. Ali, A. A. H. and R. El-Bishtawi (1997) Removal of lead and nickel ions using zeolite tuff. J. Chem. Tech. Biotechnol. 69: 27-34. 

  13. Kim, S. J., K. W. Park, and B. K. Hur (2000) Characteristics of linoleic acid production by marine fungi in sea water media. Korean J. Biotechnol. Bioeng. 15: 195-200. 

  14. Kim, S. H. (2009) Biosorption of Pb and Cd by indigenous bacteria isolated from soil contaminated with oil and heavy metal. Econ. Environ. Geol. 42: 427-434. 

  15. Gavrilescu, M. (2004) Removal of heavy metals from environment by biosorption. Eng. Life Sci. 4: 219-232. 

  16. Erdem, E., N. Karapinar, and R. Domat (2004) The removal of heavy metal cations by natural zeolites. J. Colloid and Interface Sci. 280: 309-314. 

  17. Elizalde-Gonzalez, M. P., J. Mattusch, W. D. Einicke, and R. Wennrich (2001) Sorption on natural solids for removal. Chem. Eng. J. 81: 187-195. 

  18. Li, S. J., T. H. Chen, and Y. F. Zhou (2012) Effect of Zn (II) on microbial activity in anaerobic acid mine drainage treatment system with biomass as carbon source. Environ. Sci. 33: 293-298. 

  19. Chen, W. T., H. G. Zhang, D. G. Luo, and Y. H. Chen (2014) Research on treating acid wastewater containing heavy metals by sulfate-reducing bacteria. International Conference on Materials Environmental Engineering, 112-115. 

  20. Zhang, C., F. Wen, and Y. Cao (2011) Progress in research of corrosion and protection by sulfate-reducing bacteria. Procedure Environ. Sci. 10: 1177-1182. 

  21. Ismail, M., N. N. Noor, N. Yahaya, A. Abdullah, R. M. Rasol, and A. S. A. Rashid (2014) The effect of pH and temperature on corrosion of steel subject to sulphate-reducing bacteria. J. Environ. Sci. Technol. 7: 209-217. 

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