메탄을 탄소원 및 에너지원으로 이용하는 메탄산화균은 물질대사과정 중에 다량의 세포외 고분자물질인 Extracellular polymeric substances(EPS)를 생성하는데, EPS는 카르복실기와 같은 표면흡착 기능을 가지고 있어 생체흡착제로 사용이 가능하다. 따라서 본 연구에서는 메탄산화세균을 이용하여 중금속인 Cd의 흡착성능을 파악하여 활성슬러지의 흡착능과 비교하고, EPS 농도별, pH별 흡착량의 변화를 실험한 후 Freundlich 흡착모델식에 적용하여 흡착공정의 기본적인 설계인자를 도출하고자 하였다. 실험에 사용한 메탄산화세균은 매립지 복토층 상부 토양에서 분리하여 실험실에서 대량으로 배양하였으며, EPS 생성을 위해 메탄을 Head space의 20%를 주입하고 $30^{\circ}C$, 150rpm에서 질소원이 부족한 조건으로 48hr 동안 배양하였다. Cd의 흡착실험은 용액의 pH를 3에서 8까지 변화를 주면서 활성슬러지와 메탄산화세균의 시간별 흡착능을 측정하였다. 또한 중금속의 농도별 흡착능을 측정하여 흡착평형 상수를 파악하였으며, 중금속 흡착 전, 후 미생물의 SEM 촬영, FT-IR 분석, 전자현미분석(EPMA)을 통하여 무기성분 분석 및 표면관찰을 수행하였다. 실험결과 메탄산화세균에 의해 생성된 EPS 물질은 중금속에 대한 강한 결합능력이 있으며, Cd에 대한 최고 흡착능은 26mg Cd(Ⅱ)/g VSS의 값을 보였다. 이러한 미생물의 EPS의 흡착능은 pH와 칼슘이온의 영향을 많이 받았으며, 메탄산화세균의 FT-IR 분석결과 EPS에는 sulfate ester, pyruvate 등과 같은 작용기와 amino sugar, carboxyl 작용기들이 많이 존재하여 활성슬러지에 비해 중금속의 흡착능이 높은 것으로 사료되었다.X>${\mu}_{max,A}$는 최대암모니아 섭취률을 이용하여 구한 결과 $0.65d^{-1}$로 나타났다.EX>$60%{\sim}87%$가 수심 10m 이내에 분포하였고, 녹조강과 남조강이 우점하는 하절기에는 5m 이내에 주로 분포하였다. 취수탑 지점의 수심이 연중 $25{\sim}35m$를 유지하는 H호의 경우 간헐식 폭기장치를 가동하는 기간은 물론 그 외 기간에도 취수구의 심도를 표층 10m 이하로 유지 할 경우 전체 조류 유입량을 60% 이상 저감할 수 있을 것으로 조사되었다.심볼 및 색채 디자인 등의 작업이 수반되어야 하며, 이들을 고려한 인터넷용 GIS기본도를 신규 제작한다. 상습침수지구와 관련된 각종 GIS데이타와 각 기관이 보유하고 있는 공공정보 가운데 공간정보와 연계되어야 하는 자료를 인터넷 GIS를 이용하여 효율적으로 관리하기 위해서는 단계별 구축전략이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 인터넷 GIS를 이용하여 상습침수구역관련 정보를 검색, 처리 및 분석할 수 있는 상습침수 구역 종합정보화 시스템을 구축토록 하였다.N, 항목에서 보 상류가 높게 나타났으나, 철거되지 않은 검전보나 안양대교보에 비해 그 차이가 크지 않은 것으로 나타났다.의 기상변화가 자발성 기흉 발생에 영향을 미친다고 추론할 수 있었다. 향후 본 연구에서 추론된 기상변화와 기흉 발생과의 인과관계를 확인하고 좀 더 구체화하기 위한 연구가 필요할 것이다.게 이루어질 수 있을 것으로 기대된다.는 초과수익률이 상승하지만, 이후로는 감소하므로, 반전거래전략을 활용하는 경우 주식투자기간은 24개월이하의 중단기가 적합함을 발견하였다. 이상의 행태적 측면과 투자성과측면의 실증결과를 통하여 한국주식시장에 있어서 시장수익률을 평균적으로 초과할 수 있는 거래
메탄을 탄소원 및 에너지원으로 이용하는 메탄산화균은 물질대사과정 중에 다량의 세포외 고분자물질인 Extracellular polymeric substances(EPS)를 생성하는데, EPS는 카르복실기와 같은 표면흡착 기능을 가지고 있어 생체흡착제로 사용이 가능하다. 따라서 본 연구에서는 메탄산화세균을 이용하여 중금속인 Cd의 흡착성능을 파악하여 활성슬러지의 흡착능과 비교하고, EPS 농도별, pH별 흡착량의 변화를 실험한 후 Freundlich 흡착모델식에 적용하여 흡착공정의 기본적인 설계인자를 도출하고자 하였다. 실험에 사용한 메탄산화세균은 매립지 복토층 상부 토양에서 분리하여 실험실에서 대량으로 배양하였으며, EPS 생성을 위해 메탄을 Head space의 20%를 주입하고 $30^{\circ}C$, 150rpm에서 질소원이 부족한 조건으로 48hr 동안 배양하였다. Cd의 흡착실험은 용액의 pH를 3에서 8까지 변화를 주면서 활성슬러지와 메탄산화세균의 시간별 흡착능을 측정하였다. 또한 중금속의 농도별 흡착능을 측정하여 흡착평형 상수를 파악하였으며, 중금속 흡착 전, 후 미생물의 SEM 촬영, FT-IR 분석, 전자현미분석(EPMA)을 통하여 무기성분 분석 및 표면관찰을 수행하였다. 실험결과 메탄산화세균에 의해 생성된 EPS 물질은 중금속에 대한 강한 결합능력이 있으며, Cd에 대한 최고 흡착능은 26mg Cd(Ⅱ)/g VSS의 값을 보였다. 이러한 미생물의 EPS의 흡착능은 pH와 칼슘이온의 영향을 많이 받았으며, 메탄산화세균의 FT-IR 분석결과 EPS에는 sulfate ester, pyruvate 등과 같은 작용기와 amino sugar, carboxyl 작용기들이 많이 존재하여 활성슬러지에 비해 중금속의 흡착능이 높은 것으로 사료되었다.X>${\mu}_{max,A}$는 최대암모니아 섭취률을 이용하여 구한 결과 $0.65d^{-1}$로 나타났다.EX>$60%{\sim}87%$가 수심 10m 이내에 분포하였고, 녹조강과 남조강이 우점하는 하절기에는 5m 이내에 주로 분포하였다. 취수탑 지점의 수심이 연중 $25{\sim}35m$를 유지하는 H호의 경우 간헐식 폭기장치를 가동하는 기간은 물론 그 외 기간에도 취수구의 심도를 표층 10m 이하로 유지 할 경우 전체 조류 유입량을 60% 이상 저감할 수 있을 것으로 조사되었다.심볼 및 색채 디자인 등의 작업이 수반되어야 하며, 이들을 고려한 인터넷용 GIS기본도를 신규 제작한다. 상습침수지구와 관련된 각종 GIS데이타와 각 기관이 보유하고 있는 공공정보 가운데 공간정보와 연계되어야 하는 자료를 인터넷 GIS를 이용하여 효율적으로 관리하기 위해서는 단계별 구축전략이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 인터넷 GIS를 이용하여 상습침수구역관련 정보를 검색, 처리 및 분석할 수 있는 상습침수 구역 종합정보화 시스템을 구축토록 하였다.N, 항목에서 보 상류가 높게 나타났으나, 철거되지 않은 검전보나 안양대교보에 비해 그 차이가 크지 않은 것으로 나타났다.의 기상변화가 자발성 기흉 발생에 영향을 미친다고 추론할 수 있었다. 향후 본 연구에서 추론된 기상변화와 기흉 발생과의 인과관계를 확인하고 좀 더 구체화하기 위한 연구가 필요할 것이다.게 이루어질 수 있을 것으로 기대된다.는 초과수익률이 상승하지만, 이후로는 감소하므로, 반전거래전략을 활용하는 경우 주식투자기간은 24개월이하의 중단기가 적합함을 발견하였다. 이상의 행태적 측면과 투자성과측면의 실증결과를 통하여 한국주식시장에 있어서 시장수익률을 평균적으로 초과할 수 있는 거래
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 메탄산화세균을 이용하여 중금속인 Cd의 흡착성능을 파악하여 활성슬러지의 흡착능과 비교하고, EPS 농도별, pH별 흡착량의 변화를 실험한 후 Freundlich와 Langmuir 흡착모델식에 적용하여 흡착공정의 기본적인 설계인자를 도출하고자 하였다.
제안 방법
메탄산화세균에서 EPS를 생성하기 위하여 연속식으로 운전되고 있는 유동상 메탄산화균 반응조로부터 미생물 혼합액을 일부 채취하여 3, 000rpm으로 원심분리시켜 메탄산화균을 분리하였다. 메탄산화균에서 EPS 를 최대한 생성하기 위하여 350mL 반응조에 원심분리 된 메탄산화균을 질소와 인 및 미량영양물질이 함유된 합성폐수 200mL에 넣고 실리콘 마개로 반응조 입구를 봉한 후 주사기를 사용하여 메탄가스를 상부 150mL의 공간에 20%(부피 비)를 넣었다.
혼합액을 일부 채취하여 3, 000rpm으로 원심분리시켜 메탄산화균을 분리하였다. 메탄산화균에서 EPS 를 최대한 생성하기 위하여 350mL 반응조에 원심분리 된 메탄산화균을 질소와 인 및 미량영양물질이 함유된 합성폐수 200mL에 넣고 실리콘 마개로 반응조 입구를 봉한 후 주사기를 사용하여 메탄가스를 상부 150mL의 공간에 20%(부피 비)를 넣었다. 이후 파라필름으로 밀봉한 후 28°C 진탕 배양기에서 교반하면서 일주일간 배양하였다.
이후 파라필름으로 밀봉한 후 28°C 진탕 배양기에서 교반하면서 일주일간 배양하였다. 메탄가스는 소모정도를 살펴가며 2~3시간 마다 부피 비 20%로 새로 주입하였으며, 2~3 일에 한번씩 합성폐수를 전량 교체하였다. 최종적으로 배양된 메탄산화세균을 원심분리기에서 3, 000rpm으로 분리하였으며, 이렇게 분리된 메탄산화세균을 중금속 제거 실험에 사용하였다.
달리하여 주입하고 용액을 부어 전체 양을 200mL로 했다. 메탄산화세균의 중금속 제거 능력과 비교하기 위해 일반 활성슬러지를 동일한 조건으로 실험하였고 Blank로는 증류수(pH 4)를 사용하였다. 중금속은 Cd 표준액(1, 000ppm standard solution, SHOWA)을 사용하여 모든 플라스크에 20ppm의 동일한 농도로 주입하고 메탄가스를 20%로(메탄:산소=1:1) 주입하여 28C 진탕 배양기에서 교반해주었다.
중금속은 Cd 표준액(1, 000ppm standard solution, SHOWA)을 사용하여 모든 플라스크에 20ppm의 동일한 농도로 주입하고 메탄가스를 20%로(메탄:산소=1:1) 주입하여 28C 진탕 배양기에서 교반해주었다. 중금속 측정을 위해 초기에는 15분, 후반에는 30분 간격으로 측정하였으며, 2시간의 실험이 종료된 후 원심분리기를 이용하여 메탄산화 세균과 활성슬러지를 분리하여 -50C에서 동결건조(TFD5505, ilshin lab. Korea) 시켰다.
용액 내 존재하는 중금속 농도를 측정하기 위해서 샘플링한 상등액 10mL를 GF/C filter(Whatman)로 거른 후 질산으로 전처리하고 ICP(Inductively Coupled Plasma, 모델명)를 사용하여 분석하였다. 실험 시작과 종료 시의 메탄산화세균과 용액 내의 polysaccharide 함량은 Dubois Method를 사용하여 490nm에서 흡광도를 즉정하였다.
실험 시작과 종료 시의 메탄산화세균과 용액 내의 polysaccharide 함량은 Dubois Method를 사용하여 490nm에서 흡광도를 즉정하였다. 또한 동결건조한 미생물은 EDX가 장착된 SEM을 이용하여 사진촬영을 하였다.
이론/모형
질산으로 전처리하고 ICP(Inductively Coupled Plasma, 모델명)를 사용하여 분석하였다. 실험 시작과 종료 시의 메탄산화세균과 용액 내의 polysaccharide 함량은 Dubois Method를 사용하여 490nm에서 흡광도를 즉정하였다. 또한 동결건조한 미생물은 EDX가 장착된 SEM을 이용하여 사진촬영을 하였다.
매우 중요한 일이다. 생체흡착의 흡착평형을 해석하는데 사용되는 흡착등온식이 여러 가지 있으나 본 연구에서는 흡착평형을 해석하는데 일반적으로 사용되는 Freundlich 흡착등온식을 적용하였다 . Freundlich 흡착등온식은 다음 식 (1)과 같이 평형상태에서의 중금속이온의 농도(Ce)와 흡착제에 흡착된 금속이온의 흡착량(桃) 사이의 상관관계를 나타내고 있다.
성능/효과
2mg/L로 감소(24%)하였으나 이후에는 변화가 없는 것을 관찰할 수 있다. 따라서 메탄산화세균은 활성슬러지에 비해 카드뮴의 제거율이 3배 이상 높았으며, 45분 내에 평형에 도달하는 것을 알 수 있다. Cd 제거 실험에서 EPS를 측정한 결과 메탄산화 세균에서는 46.
따라서 메탄산화세균은 활성슬러지에 비해 카드뮴의 제거율이 3배 이상 높았으며, 45분 내에 평형에 도달하는 것을 알 수 있다. Cd 제거 실험에서 EPS를 측정한 결과 메탄산화 세균에서는 46.7mg/g으로 활성슬러지의 EPS 함량인 23.1mg/g의 2배로 측정되었으며, 따라서 메탄산화 세균이 활성슬러지에 비해 카드뮴의 제거효율이 높은 것은 EPS의 흡착능 때문으로 판단된다.
2에는 메탄산화세균과 활성슬러지의 Cd의 흡착량 및 제거속도를 비교하여 나타내었다. 활성슬러지에 비해 메탄산화세균의 Cd 흡착량이 상당히 높은 것을 알 수 있으며, 활성슬러지의 Cd 흡착량은 15분 후 2.7mg/g이었으나 이후에도 흡착량은 평균 2.8mg/g으로 일정한 값을 보였다. 메탄산화세균의 Cd 흡착량은 15 분 후 12.
8mg/g으로 일정한 값을 보였다. 메탄산화세균의 Cd 흡착량은 15 분 후 12.4mg/g으로 활성슬러지에 비해 약 5배 정도 높았으며, 시간의 경과에 따라 흡착량은 꾸준히 증가하여 1hr 후 20.9mg/g, 2hr 후 25.0mg/g의 흡착량을 보였다.
각각의 미생물은 수산기에 해당하는 3436 cm-1 부근의 흡수띠를 비롯하여 1660cm-1, 1546cm-1, 1076cm-1, 2929cm-1 부근에서 강한 흡수띠를 나타내고 있다. 3436cm-1는 OH기에 의한 것으로 AS보다 메탄산화세균에 alcoh이이 높게 나타났으며, 기타 1041, 1076cm-1 의 흡수띠는 알코올 화합물(alcoholic compounds)의 C-O기에 의한 것으로 나타났다. 2929cm-1 는 alkane의 C-H stretching이 며 , 1388cm-1 는 -CH3기 (메 칠기) 이 고, 510'650cm-1 는 -COOH (카르복실기)의 변형인 것으로 나타났다.
Wang 등(1998)은 폐수나 슬러지의 용존유기물질에 존재하는 카르복실기 그룹들이 양이온 중금속을 활발하게 흡수한다고 발표하였다. 활성슬러지와 메탄산화세균의 FT-IR 스펙트럼을 비교해 본 결과 모든 작용기에서 메탄산화세균의 흡수세기가 높았으며, 특히 메탄산화세균에서는 카르복실기가 높은 흡수스펙트럼을 나타내었다.
5의 (a)는 중금속인 Cd 이온에 접촉하기 (2) 전의 메탄산화세균 사진이며, 사진 (b)는 카드뮴이온 10mg/L에 접촉한 후의 메탄산화세균의 Fe-SEM 사진으로서 카드뮴이 미생물 표면에 침적되어 있는 것을 육안으로 알 수 있다. 또한, Cd이온에 접촉한 후의 메탄산화세균의 성분함량을 살펴보면 기존 탄소, 산소, 황 성분 이외에 Cd 성분이 4.22% 함유되는 것으로 측정되었다.
후속연구
(Kapoor 등, 1999) 본 실험에서도 실험 초기에 중금속의 흡착이 급속히 진행되었으며, 메탄산화세균 자체보다 메탄산화세균의 대사산물인 EPS에 의한 중금속의 흡착속도가 더 높은 것으로 파악되었다. 따라서 메탄산화세균에 의해 생성된 EPS는 중금속에 대한 좋은 흡착특성을 가지고 있어 폐수내에 존재하는 Cd의 처리에 효과적으로 이용될 수 있을 것으로 사료되었다.
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