초록 ▼

연구의 목적 및 내용
본 연구는 탈색효소의 고정화 공정을 바탕으로 염색폐수의 처리에 적합한 생물학적 청정공정을 개발하고, 차후 수처리 및 환경정화용 소재 분야에 적용가능성이 있는 기능성 소재를 개발한다. 이를 위하여, 1차년도는 수처리에 적용가능한 섬유고분자 담체의 효소 고정화를 위하여 다양한 섬유 및 표면제어 조건별로 담체를 제작하고, 효소 고정화를 위한 최적의 담체 활성 조건을 설정한다. 2차년도는 탈색효소의 고정화를 통한 염색 폐수의 처리조건을 개발하기 위하여 변수에 따른 최적의 효소 고정화 조건을 확입하고, 다양한 효소

연구의 목적 및 내용
본 연구는 탈색효소의 고정화 공정을 바탕으로 염색폐수의 처리에 적합한 생물학적 청정공정을 개발하고, 차후 수처리 및 환경정화용 소재 분야에 적용가능성이 있는 기능성 소재를 개발한다. 이를 위하여, 1차년도는 수처리에 적용가능한 섬유고분자 담체의 효소 고정화를 위하여 다양한 섬유 및 표면제어 조건별로 담체를 제작하고, 효소 고정화를 위한 최적의 담체 활성 조건을 설정한다. 2차년도는 탈색효소의 고정화를 통한 염색 폐수의 처리조건을 개발하기 위하여 변수에 따른 최적의 효소 고정화 조건을 확입하고, 다양한 효소의 활성도 및 안정성을 평가한다. 또한 고정화 효소 재사용에 의한 폐액 처리 효율을 평가하고, 개발된 기능성 소재의 수처리 필터로서의 성능을 평가한다.

연구결과
라카아제의 고정화 담체로 일반적인 PA 직물 및 PE/PP 복합섬유를 사용하였다. PA 직물을 담체로 사용시, 최적 가교 조건은 가교시의 pH 9.0, 용액의 온도 45℃, 가교제의 농도 10%(v/v), 가교시간 240분이다. PA 직물의 라카아제의 최적 고정화 조건은 pH 6.0, 고정화 온도 4℃, 라카아제 농도 35%, 고정화 시간 600분이다. 고정화된 효소는 자유 효소에 비해 pH 및 온도에서 우수한 안정성을 나타냈으며, 4°C에서 20일간 저장 시, 초기 활성의 약 30%, 10회 재사용 시 활성이 약 12% 유지되었다. 분광학적 분석 결과, GA 가교에 의해 아미드 결합의 C=O 신축진동의 흡수피크가 나타났으며, PA 직물의 가수분해에 의해 C-N 신축진동이 형성되었다. 또한 N-H 굽힙진동이 미처리와 비교시, 강도가 증가하였다. 표면관찰결과, PA 직물의 가수분해에 의한 표면변화는 크지 않았지만, 라카아제가 섬유 표면에 고정화됨에 따라 구상의 입자들이 표면에 부착됨을 확인하였다.

PE/PP 복합섬유를 사용시, GA를 효과적으로 가교시키기 위해 암모니아 플라즈마 처리하여 표면에 아민기를 도입하였다. 가교 최적 조건은 가교시의 pH 10.0, 용액의 온도 30℃, 가교제의 농도 20%(v/v), 가교시간 180분이며, 최적의 라카아제 고정화 조건은 pH 6.0, 고정화 온도 4℃, 라카아제 농도 25%, 고정화 시간 240분이다. 고정화된 효소는 자유 효소에 비해 pH 및 온도에서 우수한 안정성을 나타냈으며, 4°C에서 20일간 저장 시, 초기활성의 약 33%, 10회 재사용 시 활성이 약 40% 유지되었다. 라카아제가 고정화된 PE/PP 복합섬유의 탈색효율은 C.I. acid blue 62의 경우, pH 6.0, 온도 50℃, 300분동안 탈색시 효과가 가장 우수하였으며, C.I. acid blue 74염료의 경우, pH 5.0, 온도 50℃, 900분 이상 탈색시 효과가 가장 우수하였다.

연구결과의 활용계획
본 연구에서는 현재까지 국내에서 연구 및 보고된 바 없는 PE/PP 복합섬유에 관능기를 도입 후, 탈색 효소의 고정화 담체로서의 사용가능성을 평가하였다. 또한 고정화된 필터용 소재의 탈색효율을 평가함으로써, 수처리용 필터소재 개발에 관한 관련 데이터베이스를 구축하였다. 기술적으로 실제 필터로 사용되고 있는 PE/PP 복합섬유를 담체로 이용한 글루타알데하이드에 의한 효소 고정화 기술을 확립하고, 고정화 효소의 최적 조건을 도출하였다 산업적으로, 수처리 필터소재에 탈색 효소의 고정화 기술 개발로, 국내 염색폐수의 처리기술의 발전을 도모하고, 고정화 기술을 환경정화소재산업에 적용함으로서 관련산업의 활성화를 기대할 수 있다. 이를 통해 국내 섬유산업의 높은 기술력을 확보하고, 고부가가치 제품을 창출함으로써 수출이 증대되고 국가 경쟁력이 향상되리라 생각한다.

(출처 : 한글요약문 5p)

Abstract ▼

Purpose&contents
The purpose of this study is to develope of decolorization processing for the treatment of dyeing wastewater using enzyme immobilization techniques. In addition, biological cleaning process for new generation purification of water treatment system will be developed. Through this

Purpose&contents
The purpose of this study is to develope of decolorization processing for the treatment of dyeing wastewater using enzyme immobilization techniques. In addition, biological cleaning process for new generation purification of water treatment system will be developed. Through this study, technologies for water treatment using immobilized enzyme technology and new generation eco-textile can be developed.

Result
By enzymatic modification of PA woven, and plasma treated PE/PP nonwoven, the surface of both supports were generated larger number of amino groups due to the cleavage of its amide bonds. For successful modified PA woven, the optimal crosslinking conditions were found to be as follows: pH of 9.0, with 10% (v/v) of GA concentration, for 240 min at 45°C. The most favorable immobilization conditions were as follows: pH of 6.0, concentration of 35% (owf) of laccase for 600 min at 4°C. The pH and thermal stability of immobilized laccase were observed to show improvement under these optimum immobilization conditions. In addition, after 20 days of storage, the immobilized laccase was found to have retained approximately 30% of the initial activity. Furthermore, the immobilized laccase indicated the potential for reuse over ten cycles. The results of FT-IR demonstrated that chemical structures of PA woven were changed as multi-steps treatments. SEM analysis showed that the surface of PA woven was changed with improved roughness with immobilized enzymes clusters after laccase immobilization that demonstrate laccase was successfully immobilized onto modified PA woven. For successful modified PE/PP nonwoven, the optimal crosslinking conditions were found to be as follows: pH of 10.0, with 20% (v/v) of GA concentration, for 180 min at 30°C. The most favorable immobilization conditions were pH of 6.0, concentration of 25% (owf) of laccase for 240 min at 4°C. The pH and thermal stability of immobilized laccase were observed to show improvement under these optimum immobilization conditions.

In addition, after 20 days of storage, the immobilized laccase was found to have retained approximately 30% of the initial activity. Furthermore, the immobilized laccase indicated the potential for reuse over ten cycles. Decolorization efficiency of C. I. acid blue 62 and 74 were shown highly value at pH 6.0, 50°C for 300 min and pH 5.0, 50°C for 900 min, respectively.

Expected Contribution
This study provides synergy effect between textile industry and invironmental industry as introducing enzyme immobilization onto PE/PP nonwoven for the filter media. Through this, we can develop enzyme related industry, and can activate textile-fusion industry. Therefore, we can expect economical effects, higher technicians, and higher-qualified textiles in market and can contribute to improve international competitiveness on Korean textile industry. In addition, it will contribute to develop the research in the fields of enzyme immobilization, environmental textiles, and decolorization of dyeing wastewater.

(출처 : SUMMARY 6p)

목차 Contents

• 표지 ... 1목차 ... 3연구계획 요약문 ... 4연구결과 요약문 ... 5 한글요약문 ... 5 SUMMARY ... 6연구내용 및 결과 ... 7 1. 연구개발과제의 개요 ... 7 2. 국내외 기술개발 현황 ... 8 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 9 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 10 5. 연구결과의 활용계획 ... 10 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 11 7. 참고문헌 ... 11 8. 연구성과 ... 12 9. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 12 10. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 12 11. 기타사항 ... 12끝페이지 ... 12