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클로로페놀의 생화학적 분해를 위한 분해효소(chlorophenol monooxygenase) 소단위체의 대량발현조건 최적화
이소라 ( Christina S. Kang ),류송정 ( Song Jung Ryu ),김한승 ( Han S. Kim ) 한국폐기물자원순환학회 2014 젊은 연구자 학술연구발표회 Vol.13 No.0
In this study, the feasibility of enzymatic bioremediation of 4-chlorophenol was examined using the TC-FDM of Arthrobacter chloropheno1ieus A6. Here we report the cloning, overexpress ion, and purification of the reductase component from the gene cphB (AAN08757) of A. chlorophenolicus A6, which is a putative chlorophenol monooxygenase small subunit. The gene cphB was cloned into vector pET-24a with or without GB1 and GST solubility/affinity tags, and 3 different strains of Escherichia coli (BL21 (DE3), BL21-CodonPlus® (DE3)-RIL, and Tuner (DE3)) were transformed with these recombinant genes. The expression conditions for soluble form enzymes were optimized by varying incubation time, temperature, and concentration of inducer (isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside). In addition, the soluble enzymes were purified by GST affinity chromatography, and the protein yield was analyzed with the Bradford protein assay using bovine serum albumin as a standard. The results of this study are expected to establish the basis of the use of TC-FDM in enzymatic bioremediation of phenol-contaminated geoenvironment.
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류송정,이소라,김한승,Ryu, Song-Jung,Kang, Christina S.,Kim, Han S. 한국지하수토양환경학회 2014 지하수토양환경 Vol.19 No.3
Arthrobacter chlorophenolicus A6 possesses several monooxygenases (CphC-I, CphC-II, and CphB) that can catalyze the transformation of 4-chlorophenol (4-CP) to hydroxylated intermediates in the initial steps of substrate metabolism. The corresponding genes of the monooxygenases were cloned, and the competent cells were transformed with these recombinant plasmids. Although CphC-II and CphB were expressed as insoluble forms, CphC-I was successfully expressed as a soluble form and isolated by purification. The specific activity of the purified CphC-I was analyzed by using 4-CP, 4-chlorocatechol (4-CC), and catechol (CAT) as substrates. The specific activities for 4-CP, 4-CC, and CAT were determined to be 0.312 U/mg, 0.462 U/mg, 0.246 U/mg, respectively. The results of this study indicated that CphC-I is able to catalyze the degradation of 4-CC and CAT in addition to 4-CP, which is a primary substrate. This research is expected to provide the fundamental information for the development of an eco-friendly biochemical degradation of aromatic hydrocarbons.
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전해추출을 이용한 도금공정 폐액으로부터의 고순도 구리회수
김민수 ( Minsoo Kim ),한상혁 ( Sanghyuk Han ),전지웅 ( Jiwoong Jeon ),박성윤 ( Sungyoon Park ),임예지 ( Yejee Lim ),유지민 ( Jimin Yu ),진사우 ( Siyu Chen ),우상운 ( Sangwoon Woo ),김한승 ( Han S. Kim ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2019 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2019 No.-
전자산업의 지속적인 성장에 따라 금속재료 사용량과 이를 가공하는 과정에서 생성되는 폐액의 양이 증가하고 있다. 이 중 구리는 알루미늄에 이어 두 번째로 수요가 많으나 한정된 자원이므로 회수와 재활용의 필요성이 증대되고 있다. 특히, 전자기기에 사용되는 구리는 99.99%(4N) 이상의 고순도이고 이와 같은 고순도 구리는 전해추출을 이용하여 회수할 수 있다. 본 연구에서는 실제 도금공정에서 발생하는 폐액에서 전해추출 반응을 이용하여 고순도 구리를 회수하고 이를 최적화하는 운전 인자를 도출하였다. 전해추출은 1.5L 부피 아크릴 재질의 회분식 반응기를 사용하여 이루어졌다. 연구 대상 시료는 도금공정에서 발생한 황산동 폐액과 질산동 폐액을 사용하였다. 전해추출 음극판은 스테인리스 스틸 재질을, 양극판은 티타늄 재질에 이리듐과 루테늄을 표면코팅하여 제작하였다. 폐액의 금속 함량과 회수된 구리의 순도 분석은 inductively coupled plasma-mass spectrometry를 사용해 Cu, Al, Fe 등 30개 금속원소를 측정하여 확인하였다. 황산동 폐액에는 부유물질이 236mg/L 존재하였다. 여과 후 회수속도가 12% 증가하였고 구리가 전착된 전극판 표면이 보다 균질하여졌다. 구리회수율과 순도는 각각 99.98%, 99.99%로 확인되었다. 질산동 폐액은 산성도가 너무 강하여 전해추출이 거의 이루어지지 않았다. 따라서, 질산동 폐액을 2배로 희석한 후 전해추출을 수행한 결과 구리는 효과적으로 회수되었고 회수율과 회수된 구리의 순도는 각각 99.95%, 99.85%이었다. 전해추출법을 이용한 도금폐수의 고순도 구리 회수에 있어 불순물과 용액의 산성도가 주요한 영향인자인 것으로 확인되었다. 또한, 균질한 표현의 박막형태로 회수하기 위한 주요 영향 인자는 반응시간, 전류밀도, 온도, 첨가제의 종류로 나타났다. 본 연구 결과는 전해추출을 이용한 도금공정 폐액으로부터의 고순도 구리 회수 공정 개발에 기여할 것으로 기대된다.
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민형식,양인호,정상조,김한승,Min, Hyeong-Sik,Yang, In-Ho,Jeon, Sang-Jo,Kim, Han-S. 한국지하수토양환경학회 2009 지하수토양환경 Vol.14 No.5
본 연구에서는 lab-scale의 열탈착 장치를 설계 및 제작하고 실제 유류오염 토양을 대상으로 다양한 운전조건에 따른 오염토양정화성능을 비교하였다. 대상 토양은 군부대로 사용되던 부지 내 유류저장소 부근 고농도 오염토로 선정하였고, 10 L 용적의 원통형 batch 형태의 직접 가열식 열탈착기를 사용하여 초기 TPH 농도 4476 ppm의 고농도 오염 토양시료를 다양한 운전조건에서 열탈착하여 처리효율 분석을 수행하였다. 열중량 분석을 통해 열탈착 실험에서 대상 오염물질을 제거하기 위한 토양 시료의 평균 가열온도는 $200-300^{\circ}C$가 적합한 것으로 확인하였다. Batch 형식의 운전을 통한 처리효율 분석 결과 토양 내 오염물질을 90% 이상 제거하기 위해서는 약 $200^{\circ}C$에서는 10분, 약 $300^{\circ}C$에서는 5분 이상의 처리 시간이 요구되었다. 함수율이 높고 덩어리진 토양일수록 처리효율, 특히 고분자 오염물질의 처리효율이 크게 감소함을 보였다. 따라서 풍건을 통하여 오염토양 내 수분을 저하시킨 후 분쇄 처리하여 열탈착기에 주입하는 것이 효과적이라 판단된다. 또한 처리 전 토양과 처리 후 토양의 물리화학적 특성 비교한 결과 고온에 의해 증발된 수분함량을 제외하고 나머지 특성들은 거의 변화가 없어 실제 복원현장에서 오염토양을 열탈착 공정을 이용하여 오염물질을 제거한 후 추가적인 후처리 과정 없이 처리토양을 원래 위치에 복원하는 것이 가능함을 확인하였다. 본 연구결과는 현장운전에서 오염물질의 제거 효율을 극대화하기위한 인자 결정 및 검증을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다. A field soil highly contaminated with petroleum hydrocarbons (JP-8 and diesel fuels) was employed for its remediation by a lab-scale thermal desorption process. The soil was collected in the vicinity of an underground storage tank in a closed military base and its contamination level was as high as 4,476 ppm as total petroleum hydrocarbon (TPH). A lab scale directly-heated low temperature thermal desorption (LTTD) system of 10-L capacity was developed and operated for the thermal treatment of TPH contaminated soils in this study. The desired operation temperature was found to be approximately $200-300^{\circ}C$ from the thermal gravimetric analysis of the contaminated field soils. The removal efficiencies higher than 90% were achieved by the LTTD treatment at $200^{\circ}C$ for 10 min as well as at $300^{\circ}C$ for 5 min. As the water content in the soils increased and therefore they were likely to be present as lumps, the removal efficiency noticeably decreased, indicating that a pre-treatment such as field drying should be required. The analysis of physical and chemical properties of soils before and after the LTTD treatment demonstrated that no significant changes occurred during the thermal treatment, supporting no needs for additional post-treatments for the soils treated by LTTD. The results presented in this study are expected to provide useful information for the field application and verification of LTTD for the highly contaminated geo-environment.
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세정제에 의한 복합오염토양으로부터의 중질유 및 중금속 탈착 특성
윤성미,김길란,임희준,김한승,Yun, Sung Mi,Kim, Gil Ran,Lim, Hee Jun,Kim, Han S. 한국지하수토양환경학회 2014 지하수토양환경 Vol.19 No.3
In this study washing efficiency and desorption isotherms for heavy petroleum oil (HPO), Zn, and Pb bound to complex contaminated soils were examined using various soil flushing agents. Sodium dodecyl sulfate (SDS), methanol, ethylene diamine tetraacetic acid (EDTA), and citric acid were selected as soil flushing agents. 3% (w/v) and 4% SDS showed the highest removal efficiency for HPO, but the difference was not statistically significant (p > 0.05). Thus, 3% SDS was chosen as the best soil flushing agent for HPO. In the case of heavy metals, 0.1-M EDTA showed the highest removal efficiencies. But 0.05-M citric acid was selected due to its economic and eco-friendly strengths. The desorption isotherms obtained using Freundlich and Langmuir models indicated that the maximum desorption characteristics ($K_F$ and $Q_{max}$) of HPO with 4% SDS and 90% methanol and heavy metals with 0.1-M EDTA and 0.1-M citric acid, respectively, were markedly lower than in other cases. In addition, when 4% SDS and 90% methanol were used for HPO in the range of $C_e$ higher than 600 mg/L, and when 0.1M citric acid and 0.1M EDTA were used for Zn and Pb in the range of $C_e$ higher than 300 and 100 mg/L, respectively, the distribution constant converged to certain levels. Thus, constant values of $K_U$ and $K_L$ were determined. It was found that these constants represent the maximum desorption capacity and they can be used as distribution coefficients of desorption equilibrium for the flushing agents. The results of this study provided fundamental information for the selection of the best agents as well as for the process design and operation of soil washing/soil flushing of complex contaminated soils.
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