영가철(ZVI)를 사용하는 투수성 반응벽체(PRB, Permeable reactive barrier)는 TCE(Trichloroethylene)와 같은 난분해성 유기물질이 포함된 지하수를 처리하는데 사용될 수 있다. 여기서 ZVI(Zero-valent iron)가 Ferric iron으로 산화되면서 TCE를 ethene으로 환원시킨다. Ferric iron으로 변화된 iron은 환원과정을 통해 Ferrous iron으로 다시 재생을 시켜야 PRB의 처리수명을 연장시킬 수 있다. Ferric iron을 Ferrous iron으로 환원시키기 위해서 철환원 박테리아(IRB, Iron-reducing bacteria)를 이용한다. 이번 연구에서는 IRB가 Ferric iron을 환원시키기 위해서 Ferric iron을 용해를 한다는 concept으로 실험을 해보았다. 실험은 증류수(DI water, De-ionized water), DI-water에 배지를 포함한 용액, 그리고 DI-water에 배지 및 IRB가 포함된 용액, 이 3가지 조건으로 수행했다. 실험결과 $Fe^{3+}$의 용해가 IRB가 포함된 용액, 배지가 포함된 용액, 증류수 순으로 잘 되는 것으로 나타났다.
영가철(ZVI)를 사용하는 투수성 반응벽체(PRB, Permeable reactive barrier)는 TCE(Trichloroethylene)와 같은 난분해성 유기물질이 포함된 지하수를 처리하는데 사용될 수 있다. 여기서 ZVI(Zero-valent iron)가 Ferric iron으로 산화되면서 TCE를 ethene으로 환원시킨다. Ferric iron으로 변화된 iron은 환원과정을 통해 Ferrous iron으로 다시 재생을 시켜야 PRB의 처리수명을 연장시킬 수 있다. Ferric iron을 Ferrous iron으로 환원시키기 위해서 철환원 박테리아(IRB, Iron-reducing bacteria)를 이용한다. 이번 연구에서는 IRB가 Ferric iron을 환원시키기 위해서 Ferric iron을 용해를 한다는 concept으로 실험을 해보았다. 실험은 증류수(DI water, De-ionized water), DI-water에 배지를 포함한 용액, 그리고 DI-water에 배지 및 IRB가 포함된 용액, 이 3가지 조건으로 수행했다. 실험결과 $Fe^{3+}$의 용해가 IRB가 포함된 용액, 배지가 포함된 용액, 증류수 순으로 잘 되는 것으로 나타났다.
Permeable reactive barriers containing Zero-valent iron (ZVI) are used to purify ground-water contaminants. One of the representative contaminant is trichloroethylene (TCE). ZVI can act as a reducing agent of TCE. When ZVI is oxidized to Ferric iron, TCE reduced to Ethene, which is non-harmful matte...
Permeable reactive barriers containing Zero-valent iron (ZVI) are used to purify ground-water contaminants. One of the representative contaminant is trichloroethylene (TCE). ZVI can act as a reducing agent of TCE. When ZVI is oxidized to Ferric iron, TCE reduced to Ethene, which is non-harmful matter. As a ZVI becomes ferric iron, the reducing effect decreases and iron becomes unavailable. So, constant reduction of TCE requires the regular supply of reducing agent. So, we use Iron-reducing bacteria(IRB) to extend the TCE degrading ability. We perform three experiment DI water, DI water with medium, and DI water with medium and IRB. By the experiment we try to found the dissolve ability.
Permeable reactive barriers containing Zero-valent iron (ZVI) are used to purify ground-water contaminants. One of the representative contaminant is trichloroethylene (TCE). ZVI can act as a reducing agent of TCE. When ZVI is oxidized to Ferric iron, TCE reduced to Ethene, which is non-harmful matter. As a ZVI becomes ferric iron, the reducing effect decreases and iron becomes unavailable. So, constant reduction of TCE requires the regular supply of reducing agent. So, we use Iron-reducing bacteria(IRB) to extend the TCE degrading ability. We perform three experiment DI water, DI water with medium, and DI water with medium and IRB. By the experiment we try to found the dissolve ability.
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문제 정의
IRB가 Ferric iron을 어떤 경로로 환원을 하는지는 정확하게 밝혀지지 않았다. 본 연구에서는 철의 용해가 Ferric iron의 환원에 중요한 영향을 끼칠 것이라 보고, IRB가 철의 용해에 어떻게 영향을 미치는지는 물론, 다른 여러 가지 요인들이 철 용해에 어떤 영향을 미치는가의 연구에 초점을 맞추었다. 이 연구에서는 증류수(DI water, De-ionized water), DI-water에 배지를 포함한 용액, 그리고 DI-water 에 배지 및 IRB가 포함된 용액으로 3가지 조건으로 실험을 수행했다.
제안 방법
IRB의 군집형성 개체수(Colony Forming Unit, CFU)를 측정하기 위해서 Profile-1 Reagent Kit을 분석시료로 사용하여 ATP Bioluminescence Assay를 이용하여 분석하였다. ATP Bioluminescence Assay를 이용하여 상대흡광 개체수(Relative Luminescence Unit, RLU)의 값을 측정한 후, 변환식을 통해 이를 CFU 값을 산출하였다.
이 때 UV의 파장은 562 nm로 맞추어 측정하였다. Ferric iron의 농도는 Total iron 농도에서 Ferrous iron 농도만큼의 차이를 계산하여 측정했다.
Vial의 철을 분석하기 위해 Ferrozine Method를 통해 철이 포함된 용액을 발색시켜서 철의 농도를 측정하였다. Ferrozine Method를 통해서는 용액상의 Ferrous iron의 농도와 Total iron(Ferric iron + Ferrous iron) 농도를 구분해서 분석했다. Ferrozine Method로 발색시킨 용액은 UV-VIS spectrophotometer(HACH 2010; U.
IRB의 군집형성 개체수(Colony Forming Unit, CFU)를 측정하기 위해서 Profile-1 Reagent Kit을 분석시료로 사용하여 ATP Bioluminescence Assay를 이용하여 분석하였다. ATP Bioluminescence Assay를 이용하여 상대흡광 개체수(Relative Luminescence Unit, RLU)의 값을 측정한 후, 변환식을 통해 이를 CFU 값을 산출하였다.
실험은 증류수(DI water, De-ionized water), DI-water에 배지를 포함한 용액, 그리고 DI-water에 배지 및 IRB가 포함된 용액 등 세 가지 조건으로 나누어 수행하였다. Ferric irond은 Goetite (FeOOH)를 사용하였다.
본 연구에서는 철의 용해가 Ferric iron의 환원에 중요한 영향을 끼칠 것이라 보고, IRB가 철의 용해에 어떻게 영향을 미치는지는 물론, 다른 여러 가지 요인들이 철 용해에 어떤 영향을 미치는가의 연구에 초점을 맞추었다. 이 연구에서는 증류수(DI water, De-ionized water), DI-water에 배지를 포함한 용액, 그리고 DI-water 에 배지 및 IRB가 포함된 용액으로 3가지 조건으로 실험을 수행했다.
대상 데이터
실험은 증류수(DI water, De-ionized water), DI-water에 배지를 포함한 용액, 그리고 DI-water에 배지 및 IRB가 포함된 용액 등 세 가지 조건으로 나누어 수행하였다. Ferric irond은 Goetite (FeOOH)를 사용하였다. Goetite 0.
살균은 Auto Clave에서 121℃, 15min에서 고온 및 고압 조건으로 멸균시켰다. 본 연구에서 사용된 IRB는 Shewanella algae BrY로서 American Type Culture Collection(ATCC)에서 분양받았다. 분양 받은 IRB를 tube에 넣고 증류수와 tryptic soy broth와 함께 섞어준 후, 28℃, 150 rpm, aerobic condition으로 약 11시간 동안 배양하여 증식했다.
이론/모형
Vial의 철을 분석하기 위해 Ferrozine Method를 통해 철이 포함된 용액을 발색시켜서 철의 농도를 측정하였다. Ferrozine Method를 통해서는 용액상의 Ferrous iron의 농도와 Total iron(Ferric iron + Ferrous iron) 농도를 구분해서 분석했다.
성능/효과
Ferric iron의 용해도, 즉 Iron total 농도와 Ferrous iron의 농도 차이는 시간이 지남에 따라 점점 늘어나는 경향을 보여주었고, 또한 실험 조건에 따라서 그 차이가 커지는 것을 확인할 수 있었다. 실험 (a)에 해당하는 증류수의 용해도는 거의 영향이 없는 것으로 나타났다.
Ferrous iron의 용해도는 3가지 실험 모두에서 조건에 관계없이 용해되지 않는 것으로 나타났다. 이는 Goetite 자체가 Ferric iron으로만 이루어져 Ferrous iron 성분을 거의 포함하지 않기 때문인 것으로 판단된다.
실험 (c), 즉, IRB와 배지를 포함한 증류수의 Fe3+의 농도가 가장 높은 것으로 나타났는데, 이는 IRB가 철을 용해시키는데 특정 역할을 했던 것으로 판단된다. IRB가 Ferric iron을 고체상태가 아닌 액체상태로 변환시킨 후 환원시킬 수도 있다는 가능성을 확인하였다.
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