생물계면활성제를 이용한 Phenanthrene의 생물학적 처리

신경희(Kyung-Hee Shin),김경웅(Kyoung-Woong Kim) 대한자원환경지질학회 2003 자원환경지질 Vol.36 No.5

본 연구에서는 생물계면활성제와 비이온계 계면활성제 용액의 pH 변화가 phenanthrene 의용해도증가에미치는 영향을 수용액 시스템에서 조사하고자 하였으며, PAHs-분해균주가 phenanthrene 을 분해할 경우 이러한 용해도의 변 화가 분해균주의 활성과 전체 분해율에 주는 영향을 파악하고자 하였다. 생물계면활성제 rhamnolipid 와비이온계합 성계면활성제 Tween 80 의 phenanthrene에 대한 solubilization capacity를 조사하기위한회분식실험의결과 MSR (Molar Solubilization Ratio)은 각각 0.0425 0.1449 로 나타났으며, 생물계면활성제 첨가로 인한 phenanthrene solubilization 기작이 평형에 도달하기 위한 시간은 24 시간 정도로 나타났다. 임계마이셀 농도의 약 4.3 배에 해당하는 240 ppm 의 생물계면활성제를 첨가하였을 경우, 증류수만을 첨가하였을 경우 용해도보다 약 9 배이상 phenanthrene의 용해도가 증가하였다. 또한, 생물계면활성제의 pH 변화가 phenanthrene solubility 에 주는 영향을 살펴본 결과, 가장 높은 용해도를 나타낸 pH 는 240 ppm 과 2000 ppm 의 생물계면활성제를 첨가한 경우 모두 pH 범위 4.5-5.5 로나타났다. 이는 rhamnolipid 의 친수성 부분의 음전하 세기가 pH 에 따라 달라지는 현상에 기인한 것으로 보여진다. 생물계면활성제가 존재하지 않는 조건에서, pH 의변화가 phenanthrene 분해균주인 CRE7 의 생장률과 분해능에 주는 영향을 조사한 결과, 최대 비성장률은 pH 6 에서 나타났지만, pH5-7 범위에서 크게 변화하지 않았다 . 이러한 비성장률의 차이가 분해능에 미치는 영향을 확인한 결과, 높은 비성장률은 결과적으로 높은 분해율을 나타내는 것으로 보여졌다. 생물계면활성제를 첨가한 경우, 생물계면활성제를 첨가하지 않은 실험결과에 비교해 볼 때 , pH 4 를 제외하고 전체적으로 비성장률이 증가한경향을 보였으며, 전체 분해율도 증가하는 추세를 나타내었다. 생물계면활성제의 첨가로 인해 pH 5 에서의 비성장률은 첨가하지 않았을 경우에 비해 약 1.5 배 증가하였으며, 이는 생물계면활성제가 phenanthrene의 용해도를 pH 5 에서 약 5 배이상 증가시킨 것과 비교하여 볼 때, 그 증가폭이 적다고 할 수 있다. 이러한 결과는 생물계면활성제의 첨가로 인해 마이셀 구조안으로 용해되어진 phenanthrene 의 경우 분해균주의 접근이 용이하지 않아 분해되기 어렵다는 것을 말해주며, pH에 따라 나타나는 서로 다른 구조의 phenanthrene-rhamnolipid의 집합체는 생물학적 이용도 또한 달라질 수 있음을 의미한다. This study was carried out 1) to investigate the pH effect on solubilization of phenanthrene by iosurfactant in aque-ous system and 2) to evaluate the pH effect on the biodegradation rate of phenanthrene in the presence and the absence of the biosurfactant by phenanthrene degraders. Tween 80, which is a chemically synthesized surfactant, showed greater solubilizing capacity than rhamnolipid. The solubilization capacity can be expressed as a MSR(molar solubilization ratio=moles of organic compounds solubilized per mole of surfactant). The calculated MSR of Tween 80 and rhamnolipid were 0.1449 and 0.0425 respectively. The kinetic study of phenanthrene solubilization by rhamno-lipid showed that solubilization mechanism could reach equilibrium within 24 hours. Addition of 240 ppm rhamno-lipid solution, which concentration is 4.3 times of Critical Micelle Concentration(CMC), caused 9 times solubility enhancement compared to water solubility. The highest solubilities were detected around a pH range of 4.5-5.5. Changes in apparent solubility with the changes in pH are possibly related to the fact that the rhamnolipid, an anionic surfactant, can form different structures depending on the pH. Two biodegradation experiments were performed in the absence and the presence of rhamnolipid, with the cell growth investigated using a spread plate method. The specific growth rates at pH 6 and 7 were higher than at the other pH, and the HPLC analysis data, for the total phenanthrene loss, confirmed the trends in the μ(specific growth rate) values. In presence of rhamnolipid, maximum μ values shifted from around pH 5 which showed maximum enhancement of solubility in the abiotic experiment, compared to the μ values obtained without the biosurfactant. In this study, the increase in the observed specific grow rate(1.44 times) was not as high as the increase in solubilization(5 times). This was supported by the fact all the solubilized phenanthrene is not bioavailable to microorganisms.

트리글리세라이드를 이용한 N-아실 글리신의 합성 및 물성

신혜린(Hye-Rin Shin),박예원(Ye-Won Park),정노희(Noh-Hee Jeong) 한국유화학회 2017 한국응용과학기술학회지 Vol.34 No.4

Amino acid based surfactants as protein-surfactants is eco-friendly compound. So, amino acid based surfactants is expected as next generation surfactants. Amino acid based surfactants has high biodegradability, low toxicity and surface active properties. In this experiment, amino acid based surfactants, cocoyl glycine, was synthesized by glycine and triglyceride such as coconut oil and palm oil. And it was tested the surface tension, emulsifying properties, foam stability and HLB value. The synthesized surfactants was confirmed by FT-IR. Surface tension of surfactants synthesized by coconut oil on diluted aqueous solutions of surfactants was 31.2 dyne/cm at 1.0 × 10 -4 mol/L. Surface tension of surfactants synthesized by palm oil on the diluted aqueous solutions of surfactants was 42.1 dyne/cm at 3.2 x 10 -5 mol/L. Foam stability measured the foam height as time passed. Initial foam height of surfactants synthesized by coconut oil is 14.5 cm, and 10.7 cm after five minutes. Initial foam height of surfactants synthesized by palm oil is 3.0 cm, and 2.8 cm after five minutes. Foam height of surfactants synthesized by coconut oil was higher than surfactants synthesized by palm oil. But foam stability of surfactants synthesized by palm oil was better than surfactants synthesized by coconut oil. The emulsifying properties of synthesized surfactants are observed in benzene and soybean oil and emulsifying properties in organic solvent is better than in soybean oil. 단백질 계면활성제로서의 아미노산 계면활성제는 친환경적인 화합물이다. 따라서 아미노산계 계면활성제는 차세대 계면활성제로 기대된다. 아미노산계 계면활성제는 높은 생분해성, 낮은 독성 및 표면 활성 특성을 갖는다. 이 실험에서 아미노산 기반의 계면활성제인 cocoyl glycine은 코코넛 오일과 팜오일과 같은 트리글리세라이드와 글리신에 의해 합성되었다. 그리고 이것은 표면 장력, 유화 특성, 거품 안정성 및 HLB 값을 측정하였다. 합성된 계면활성제는 FT-IR에 의해 확인되었다. 희석된 계면활성제 수용액에서 코코넛 오일로 합성된 계면활성제의 표면 장력은 1.0 × 10 -4 mol/L에서 31.2 dyne/cm 이었 다. 희석된 계면활성제의 수용액에서 팜 오일에 의해 합성된 계면활성제의 표면 장력은 3.2 x 10 -5 mol/L에서 42.1 dyne/cm 이었다. 기포 안정성은 시간 경과에 따라 기포 높이를 측정했다. 코코넛 오일로 합성된 계면활성제의 초기 기포 높이는 14.5cm이고 5분 후 10.7cm였다. 팜 오일에 의해 합성 된 계면활성제의 초기 기포 높이는 3.0 cm이고, 5 분 후에 2.8 cm이다. 코코넛 오일로 합성한 계면 활성제의 기포 높이는 팜 오일로 합성한 계면 활성제보다 높았다. 그러나 팜 오일로 합성한 계면활성제의 기포 안정성은 코코넛 오일로 합성한 계면활성제보다 우수하였다. 합성된 계면활성제의 유화 특성은 벤젠과 콩기름에서 관찰되며 유기 용매에서의 유화 성질이 콩기름에서보다 우수하다.

계면활성제용액-경유 간 계면장력과 용해도 상관관계 연구

정승우(Seung Woo Jeong),허정현(Jeong Hyun Hur) 大韓環境工學會 2013 대한환경공학회지 Vol.35 No.1

토양정화를 위한 토양 세정 및 세척 공정에서 계면활성제 선택 기준과 가장 중요한 설계인자는 오염물질의 용해도이다. 계면활성제의 오염물질 용해도는 오염물질과 평형상태를 만든 후 Dichrolomethane을 이용한 추출, 증발, 농축 등의 전처리과정을 거쳐야 한다. 따라서 계면활성제 용액 내 유류 오염 물질의 용해도 분석은 많은 시간과 재료를 필요로 한다. 계면장력은 계면활성제용액과 유류오염물질 사이에 유지되는 힘을 지칭하는 것으로 용해도와 밀접한 관계를 가진다. 본 연구는 계면활성제용액과 경유 간 계면장력과 용해도를 측정하여 계면장력과 용해도간 상관관계를 정립하므로 신속한 계면 장력 측정을 통한 용해도를 가늠할 수 있는 방안을 제시하였다. 계면장력과 유류용해도간 상관관계를 평가한 결과 두 특성은 기하급수적인 반비례관계를 보였다. 즉, 계면장력이 5 dyne/cm 이상조건에서 경유의 용해도는 크게 차이를 보이지 않다가 1 dyne/cm 이하에서 경유의 용해도는 급격하게 증가하였다. 앞으로 계면활성제용액 간 계면장력을 우선적으로 측정해 본다면 토양정화에 적합한 계면활성제 종류 및 농도를 매우 신속하고 효율적으로 선택할 수 있을 것으로 판단된다. Solubility of oil contaminants in surfactant solutions plays an important role in selecting a suitable surfactant type for soil remediation. Solubility measurement procedures consist of making an equilibrium between surfactant solution and oil, solvent extraction using dichloromethane, and condensation for gas chromatography analysis. Solubility measurement requires time consumption and lots of materials. Interfacial tension is the contracting force between two immiscible liquids, surfactant solution and oil, and also closely related to solubility of oil. This study established a relationship between the interfacial tension and solubility of diesel fuel in surfactant solution and suggested a quick method to estimate solubility of oil in a surfactant solution by measuring its interfacial tension. The results of this study showed that the solubility of diesel fuel in surfactant solution was exponentially increased by decreasing the interfacial tension between two immiscible liquids. The solubility of diesel fuel was significantly increased under the interfacial tension conditions below 1 dyne/cm, while the solubility change was not apparent under the interfacial tension conditions beyond 5 dyne/cm. Interfacial tension measurements may allow us to quickly select an efficient surfactant and its concentration for soil remediation.

원유로 심하게 오염된 쿠웨이트 토양 정화를 위한 비이온 계면활성제의 토양세척법 적용

허효진,이민희,Heo, Hyojin,Lee, Minhee 대한자원환경지질학회 2015 자원환경지질 Vol.48 No.6

원유로 심각하게 오염된 쿠웨이트 토양에 대하여 대표적인 비이온계면활성제 용액을 이용한 토양세척법의 적용 가능성을 규명하기 위해, 다양한 세척조건에서 배치실험을 실시하였다. 쿠웨이트 지역의 증발된 원유소호(oil pond) 주변에서 채취한 토양의 평균 TPH농도는 223,754 mg/kg으로, 기존의 토양세정/세척 연구에서는 거의 적용되지 않았던 오염이 매우 심한 쿠웨이트 토양과, 유류나 유기오염물에 대하여 토양세척 효과가 높은 것으로 보고된 비이온계면활성제 9종(Tween 계열 4종, Tergitol 계열 4종, TritonX-100)을 사용하였다. 먼저 각 계면활성제 용액의 농도에 따른 원유의 용해도를 측정하기 위한 배치실험을 실시하였고, 높은 원유 용해도를 나타낸 세 종류의 계면활성제를 이용하여 토양세척 실험을 실시하였다. 사용된 계면활성제 중에서 TritonX-100이 5% 농도에서 67%의 가장 높은 원유 제거율을 나타냈지만, 1회 세척만으로는 정화목표(TPH 농도: 10,000 mg/kg)에 도달하지 않아 연속세척 실험을 실시하였다. 세 종류의 계면활성제에 대하여 2% 계면활성제 용액을 이용한 연속세척 실험 결과, 세척 횟수가 증가할수록 원유의 제거율이 증가하였고, 5회 연속세척 후 96% 이상의 제거율을 나타내며 제거목표에 도달하였다. 연속세척 실험 후 토양에 잔류하는 계면활성제의 탈착능력을 측정하기 위해 앞서 실시한 연속세척 실험과 동일한 방법을 이용하여 실리카 비드와 오염 토양을 TritonX-100 2% 계면활성제 용액으로 5회 세척한 경우, 각각 7.8%와 19.6%의 계면활성제가 흡착되어 비드와 토양 내에 잔류하였다. 계면활성제가 흡착된 비드와 토양을 증류수를 이용해 동일한 세척방법으로 추가 물세척을 실시한 결과, 비드에 잔류하는 계면활성제는 0.2%로, 토양에 잔류하는 계면활성제는 4.3%로 감소하여 흡착된 대부분의 계면활성제가 추가 물세척에 의해 탈착됨을 알 수 있었다. 본 실험의 결과로부터 TritonX-100, Tergitol S-15-7, Tergitol S-15-9 계면활성제를 이용한 토양세척법이 유류 오염이 매우 심한 원유오염 토양(TPH 농도 200,000 mg/kg 이상)을 정화하는데 효과적으로 적용될 수 있음을 입증하였다. Batch experiments were performed to determine the feasibility of the surfactant-enhanced soil washing process at various washing conditions for the Kuwait soil seriously contaminated with the crude oil. The soil was sampled at a dried oil pond in Kuwait and its average TPH concentration was 223,754 mg/kg, which was too high to apply the conventional remediation process. Nine commercialized non-ionic surfactants were used for the batch experiment to measure the surfactant solubility for the crude oil because it was reported that they have worked for the soil remediation. Among them, three surfactants having high crude oil solubility were used for the soil washing experiment. From the result of batch experiment, 5% TritonX-100 washing solution showed the highest TPH removal efficiency (67%) for the crude oil contaminated soil. However, because the residual TPH concentration in the washed soil was still higher than the clean-up level in Kuwait (10,000 mg/kg), the repeated soil washing was performed. After five washings with 2% surfactant solution, the cumulative TPH removal efficiency was higher than 96% and the residual TPH concentration in the soil went down below the clean-up level. To measure the desorption capacity of TritonX-100 remained in the soil after the soil washing, the silica beads and the soil were washed five times with 2% TritonX-100 surfactant solution and then they were washed again with distilled water to detach the surfactant adsorbed on beads or soil. After five washings with surfactant solution, 7.8% and 19.6% of the surfactant was adsorbed on beads and soil, respectively. When additionally washed with distilled water, most of the residual surfactant were detached from beads and only 4.3% of surfactant was remained in soil. From the results, it was investigated that the surfactant-enhanced soil washing process with TritonX-100, Tergitol S-15-7, and Tergitol S-15-9 has a great capability for the remediation of the Kuwait soil seriously contaminated by crude oil (more than 220,000 mg/kg).

양이온성 계면활성제 거품 지속성 증진방법 연구

김홍열(Hong Yeol Kim),정승우(Seung Woo Jeong) 大韓環境工學會 2012 대한환경공학회지 Vol.34 No.11

계면활성제 거품(foam)을 아예 형성하지 못하거나 foam 지속도가 매우 낮은 양이온성 계면활성제의 foam 지속성을 높이는 방법에 대해 연구하였다. 음이온성 계면활성제를 보조제로 첨가하는 방법, 콜로이드를 혼합하는 방법, 수용성 수지인 폴리비닐알콜을 첨가하는 방법 등 다양한 시도를 평가하였다. 각 5% 양이온성 계면활성제 용액의 foam 지속도를 평가한 결과, Cationic starch (CA-ST)는 foam이 전혀 발생되지 않았지만, Methyl triethanol ammonium methyl sulfate distearyl ester (CEQ90)의 foam 지속시간은 평균 46초, Cetyl trimethyl ammonium chloride (CM29)는 평균 31초로서 매우 낮았다. 음이온성 계면활성제 Sodium dodecyl sulfate (SDS) 첨가는 양이온성 계면활성제의 종류에 따라 지속도가 매우 다르게 나타났다. Cationic starch (CA-ST)의 foam 지속도는 매우 크게 증가된 반면 CEQ90와 CM29는 오히려 감소되었다. 콜로이드(SiO₂, kaolin) 혼합이 양이온성 계면활성제 foam 지속도에 미치는 영향을 평가한 결과, CA-ST는 콜로이드 혼합시 foam이 전혀 발생되지 않았고, CEQ90과 CM29는 콜로이드를 주입하였을 경우 주입을 하지 않았을 때보다 지속도가 높아졌다. 수용성수지인 polyvinyl alcohol (PVA)첨가가 양이온성 계면활성제 foam 지속도에 미치는 영향을 평가한 결과, CA-ST는 PVA혼합에서도 foam이 전혀 발생 되지 않았지만, CEQ90과 CM29는 PVA의 농도가 높을수록 foam 지속도가 증가하였다. 양이온성 계면활성제에 음이온성 계면활성제 SDS와 콜로이드를 동시에 첨가한 결과 콜로이드보다 음이온성 계면활성제에 의해 양이온성 계면활성제 foam 지속도가 결정 되었다. 음이온성 계면활성제 SDS와 PVA를 동시에 첨가하여 평가한 결과 PVA보다 역시 음이온성 계면활성제에 의해 양이온성 계면활성제의 foam 지속도가 결정되었다. Foam을 전혀 형성하지 못했던 양이온성 계면활성제인 CA-ST는 음이온성 계면활성제 SDS 0.14%, PVA 2.5% 첨가 조건에서 foam 지속시간이 평균 8,780초로 획기적으로 증가하였고 타 양이온성 계면활성제 CEQ90 보다 약 8배 이상의 지속시간을 보여주었다. 본 연구결과 foam이 형성되지 않거나 지속시간이 매우 짧은 양이온성 계면활성제는 음이온성 계면활성제를 첨가할 경우 foam형성에 도움을 받을 수 있고 colloid 및 PVA 등의 보조를 통해 양이온성 계면활성제의 지속도를 혁신적으로 증가시킬 수 있는 것으로 확인되었다. 그리고 양이온 계면활성제의 foam 지속도는 음이온성 계면활성제의 첨가농도에 의해 가장 큰 영향을 받는 것으로 보인다. This study tried to find a suitable method for enhancing the foam stability of cationic surfactants that normally generate less foam or no foam. Several trials were made to enhance the foam stability: addition of anionic surfactant, colloids and polymer. Cationic starch (CA-ST) did not form foam at all, while the foam stability of two other cationic surfactant also showed low levels; methyl triethanol ammonium methyl sulfate distearyl ester (CEQ90) for 46 sec. and Cetyl trimethyl ammonium chloride (CM29) for 31 seconds. Foam stability of cationic surfactants were significantly affected by addition of anionic surfactant, sodium dodecyl sulfate (SDS). Foam stability of CA-ST was significantly enhanced by addition of SDS, while those of CEQ90 and CM29 were decreased. Addition of colloids (SiO₂, kaolin) and polyvinyl alcohol (PVA) enhanced foam stabilities of CEQ90 and CM29. However, CA-ST did not form foam even in the presence of colloids or PVA. Effect of simultaneous addition of colloids and anionic surfactant on foam stability of cationic surfactant showed that foam stability of cationic surfactant was more influenced by addition of anionic surfactant than colloids. Effect of simultaneous addition of PVA and anionic surfactant on the foam stability of cationic surfactant also showed that presence of anionic surfactant significantly affect the foam stability of cationic surfactant. Foam stability of CA-ST was greatly increased to 8,780 seconds by addition of SDS 0.14% and PVA 2.5%. The foam stability of CA-ST was 8 times higher than CEQ 90. This study suggested that cationic surfactants not forming foam can generate foam by addition of anionic surfactant and its stability can be additionally increased by addition of colloids and PVA. The study results showed that enhancement in foam stability of cationic surfactant was prominently affected by the concentration of anionic surfactant added.

양이온-비이온 혼합계면활성제의 첨가가 영가철을 이용한 TCE환원에 미치는 영향

신민철,최현덕,양중석,백기태,Shin, Min-Chul,Choi, Hyun-Dock,Yang, Jung-Seok,Baek, Ki-Tae 한국지하수토양환경학회 2007 지하수토양환경 Vol.12 No.6

Trichloroethylene (TCE) is a representative dense non-aqueous phase liquid (DNAPL) and has contaminated substance environments including soil and groundwater due to leakage and careless. DNPAL, has been treated by surfactant-enhanced aquifer remediation (SEAR). After application of SEAR, groundwater contains still surfactant as well as little amount of residual TCE. Permeable reactive barrier using zero-valent iron (ZW) is a very effective technology to treat the residual TCE in groundwater. In this study, the effect of the residual surfactant on the reductive dechlorination of residual TCE was investigated using ZVI. Mixed surfactant composed of nonioinic surfactant and cationic surfactant was used as a residual surfactant because of toxicity and enhancement of dechlorination rate. Structure of surfactant affected significantly the decrhlorination rate of TCE. Mixed surfactant system with relatively short polyethylene oxide (PEO) chain in nonionic surfactant, cationic surfactant did not affect TCE dechlorination rate. However, mixed surfactant system with relatively long PEO chain in nonionic surfactant shows that TCE dechlorination rate was significantly dependent on fraction of cationic surfactant and HLB of nonionic surfactant. Cationic surfactant with trimethyl ammonium group enhanced reductive dechlorination rate compared to that surfactant with pyridinium group. 트리클로로에틸렌(trichloroethyele, TCE)는 지하 환경으로 누출되었을 경우 대표적인 고밀도 불용성 유체(dense non aqueous phase liquids, DNAPLs)를 형성하여 토양과 지하수를 오염시키며, 계면활성제를 이용한 SEAR(Surfactant-enhanced aquifer remediation) 공법으로 처리를 하여도 소량이 계면활성제와 함께 지하수에 존재한다. 본 연구에서는 SEAR공법으로 처리 후 잔존하는 TCE가 계면활성제와 함께 존재할 때, 영가철(zero valent iron, ZVI)로 이루어진 투수성 반응벽체(PRB)에서의 TCE 거동을 조사하였다. 특히 계면활성제의 독성과 반응속도의 영향을 고려하여 양이온과 비이온 혼합 계면활성제의 영향을 중점적으로 다루었다. 혼합 계면활성제를 사용할 경우 ZVI를 이용한 TCE의 분해는 계면활성제의 구조에 따라 상당히 다른 경향을 보였다. TCE의 제거율을 살펴보면 비이온 계면활성제의 친수성기인 polyoxyethylene(POE) 사슬이 짧을 경우 양이온 계면활성제와 상관없이 거의 일정하였고, 상대적으로 긴 POE사슬일 경우 양이온 계면활성제의 종류와 첨가량에 따라 차이가 발생하였다. 친수성기가 트리메틸암모늄 (trimethylammonium)인 양이온 계면활성제가 피리디늄(pyridinium)를 가지는 양이온 계면활성제보다 더 높은 TCE 제거율을 보였다. 이러한 연구결과는 SEAR 후처리를 위해 PRB 적용시 잔존하는 계면활성제의 영향을 살펴보았으며 실제 현장적용의 중요한 자료로 이용될 수 있을 것으로 사료된다.

계면경계조건이 매입된 이동최소제곱 차분법을 이용한 계면경계문제 해석

윤영철 한국전산구조공학회 2019 한국전산구조공학회논문집 Vol.32 No.4

복합재료의 열전달 문제는 일반적으로 만족시켜야 하는 보존방정식과 경계조건 외에 추가적으로 만족시켜야 하는 계면경계조건의 존재로 인해 새로운 수치기법의 개발에 어려움이 있다. 계면경계조건이 미분방정식의 해에 불연속성을 유발시키기 때문에 이것을 적절하게 처리할 수 있는 특수한 함수의 도입이 필요하며, 이산화를 통한 계 방정식의 구성도 쉽지 않다. 본 논문에서는 계면경계의 불연속성을 모사하는 특수함수를 포함하면서 계면경계조건을 항상 만족시킬 수 있도록 계면경계식 자체를 매입한 미분근사식을 제안하고, 불연속 재료상수를 갖는 열전달 문제를 무요소 강형식으로 이산화한 이동최소제곱 차분법을 제시한다. 개발된 수치기법은 기존의 수치기법들과 달리 수치적분과 계면경계조건을 만족시키기 위한 별도의 구속 방정식이 필요없으며, 빠르고 정확하게 이종재료 열전달 문제의 수치해를 구해준다. 개발된 수치기법으로 다양한 복합재료 열전달 문제를 해석하고 오차의 수렴률을 조사한 결과, 높은 정확성과 계산 효율성을 갖는다는 것을 확인할 수 있었으며, 특히, 계면경계가 기하학적 특이성을 나타내는 문제에서도 우수한 성능을 발휘하는 것을 보였다. The heat conduction problem with discontinuous material coefficients generally consists of the conservative equation, boundary condition, and interface condition, which should be additionally satisfied in the solution procedure. This feature often makes the development of new numerical schemes difficult as it induces a layered singularity in the solution fields; thus, a special approximation is required to capture the singular behavior. In addition to the approximation, the construction of a total system of equations is challenging. In this study, a wedge function is devised for enriching the approximation, and the interface condition itself is embedded in the moving least squares(MLS) derivative approximation to consistently satisfy the interface condition. The heat conduction problem is then discretized in a strong form using the developed derivative approximation, which is named as the interface immersed MLS difference method. This method is able to efficiently provide a numerical solution for such interface problems avoiding both numerical quadrature as well as extra difference equations related to the interface condition enforcement. Numerical experiments proved that the developed numerical method was highly accurate and computationally efficient at solving the heat conduction problem with interfacial jump as well as the problem with a geometrically induced interfacial singularity.

토양에 흡착된 계면활성제가 유기오염물 제거에 미치는 영향

고석오,유희찬 한국지하수토양환경학회 1999 지하수토양환경 Vol.4 No.2

난분해성 유기물로 오염된 토양/지하수의 복원을 위하여 계면활성제를 이용 시 토양에 흡착된 계면활성제가 미치는 영향을 평가하기 위하여 소수성 유기물의 흡수현상을 시험하였다. 흡착된 계면활성제에 대한 유기오염물의 흡수계수($K_ss$)는 평형상태에서의 계면활성제 흡착곡선과 밀접한 관계를 이루었다. 즉, 낮은 농도의 흡착에 대한 $K_ss$는 가장 큰 값을 보였고 흡착량이 증가할수록 감소하는 경향을 보였다. SDS에 대한 $K_ss$값은 미셀분배계수($K_mic$) 보다 컸으며 Tween 80에 대해서는 가장 낮은 흡착농도에서의 $K_ss$값을 제외하고 모든 농도 범위에서 $K_{mic}$ 보다 큰 값을 보였다. 유기오염물의 분배계수 또한 계면활성제의 주입량에 따라 변하며 주입되는 계면활성제 농도가 증가할수록 증가하며 일정 농도 이상의 계면활성제 농도에서 감소하기 시작하였다. 이러한 결과는 미셀과 흡착된 상태의 계면활성제 사이에서 오염물 흡수를 위한 상호경쟁에 기인되는 것으로 판단된다. 결론적으로 토양에의 계면활성제 흡착은 유기오염물의 지체현상을 증가시키는 역할을 하여 계면활성제를 이용한 유기오염물 제거 시 저해영향을 미치므로 각 오염부지의 특성별로 유기오염물의 분포를 계면활성제 주입량의 함수로써 평가하는 단계가 선행되어야 한다.다. Partitioning of two hydrophobic organic compounds (HOCs), phenanthrene and naphthalene, to kaolinite and sorbed surfactants was studied to evaluate the feasibility of surfactant-enhanced remediation (SER) of contaminated subsurface systems. Sorbed surfactant partition coefficients. $K_ss$, showed a strong dependence on the surfactant sorption isotherms at low sorbed surfactant levels $K_ss$ values were at their highest and then decreased with increasing surfactant sorption densities. $K_ss$ values for SDS were always larger than corresponding $K_mic$values. For Tween 80, however. $K_ss$ values $K_mic$ were higher than $K_mic$ values only at the lower sorbed surfactant densities. HOC distribution between immobile and mobile phases varied with surfactant dose distribution coefficients increased initially with increasing surfactant concentrations and then decreased at higher doses. This observation shows directly the competition between sorbed and micellar surfactants for HOC partitioning. Overall results of this study demonstrate that surfactant sorption to the solid phase can lead to increases in HOC retardation in some SER applications. Therefore, before an SER process is selected, appropriate consideration of surfactant sorption and HOC partitioning to immobile versus mobile phases pertinent to a specific subsurface system must be contemplated.

계면활성제가 모발 염모제의 산성 염료에 미치는 영향

김란(Ran Kim),장미화(Mi Haw Chang) 한국디자인문화학회 2015 한국디자인문화학회지 Vol.21 No.2

국내시장에서 국산제품보다 외국 브랜드 염모제의 판매량이 더 높아 현실적으로 화학적 염모제를 사용할 수밖에 없는 상황이다. 이 상황에서 모발 염모제 제형화시 화학 성분 함유량을 낮게 낮추고, 여러 가지 화학 첨가물을 최소화하는 것이 필요하다. 또한 유해 성분 사용을 금지하고, 염색성을 향상시키는 방법을 연구해서 모발 염모제의 안정성을 높이는 것이 바람직하다고 생각한다. 본 연구는 밀링형 산성 염료 중에서 Disazo계 산성염료인 C.I. Acid Red 114을 선정한 후 모발 염모제인 산성 염모제를 제형화 하려고 한다. 산성 염모제를 제형화 시킬 때 다양한 첨가물이 들어가는데 그 중에서 계면활성제에 대한 효과를 검토하고자 한다. 가장 우선적으로 산성 염료로 모발 염모제 제형화시 사용된 염료의 최대흡수파장 λmax과 구조를 확인하기 위해서 FT-IR분석, UV-Vis 흡수스펙트럼 분석을 해보았다. FT-IR분석에 의해 염료의 구조를 확인 하였으며 용매로는 benzyl alcohol (C6H5CH2OH)를 사용하였다. 계면활성제의 종류에는 양이온 계면활성제, 음이온 계면활성제, 비이온 계면활성제를 첨가하여 모발의 염색성을 검토하였다. 실험 결과 산성 염료에서는 양이온 계면활성제가 염색성이 우수하였다. 또한 양이온 계면활성제를 농도 별로 염색을 실시하여 농도가 0.15%∼0.2% 첨가하였을 때 가장 염색성이 우수함을 알았다. 산성 염료는 염료분자가 커서 모발 깊숙이 침투하지 못하고 모발 표면에 흡착하여 세정 견뢰도가 낮아서 여러 가지 계면활성제를 가지고 세정 견뢰도를 실험한 결과 양이온 계면활성제가 다른 계면활성제 보다 우수하였다. 그 이유는 양이온 계면활성제가 염료와 반응하여 모발의 표면에 염착되어 모발과의 염착력을 증가시키고 모발과 염료간의 이온 결합력을 증가시키기 때문이라고 추측할 수 있다. Because foreign brands hair dyes outsell domestic products in the domestic market. so we cannot help using chemical hair dyes. Therefore, when hair dyes is formulated, it is required that content of chemical composition lower its content and minimize many chemical additives. Also, harmful ingredients are prevented and it is desirable that stability of hair dyes become high through improving dyeing property. In the present study, the milling acid dyes, such as C.I. Acid Red 114 was chosen to approach the appropriate conditions for Acid Dyes. When surfactants was added in the bath, the uptake of C.I. Acid Red 114 was increased dramatically. the surfactant was used as a cationic surfactant, an anionic surfactant, a noninoic surfactant. The chemical structures of dyestuffs were characterized by UV and FT-IR analysis. The maximum absorption wavelength determined by the UV-visible spectrum were 620㎚ for the respective dyestuff of C.I. Acid Red 114. Dyeing is a cationic surfactant was the most effective. As the concentration of cationic surfactant increased from 0.15% up to 0.2% the dye adsorption. Acid dyes low in washing fastness of the dye molecule cursor, as a result of the washing fastness test with a surfactant, the cationic surfactant is a high fastness. The behaviour is explained by the cationic surfactant access to the hair surface in advance of the dye molecules which then improve affinity of the dye molecules in hair surface.

수용액에서 Sodium hyaluronate와 Alkanediyl-bis(dimethylalkylammonium bromide) 계면활성제의 회합성질에 관한 연구

안범수(Beom-Shu Ahn) 한국응용과학기술학회 (구.한국유화학회) 2021 한국응용과학기술학회지 Vol.38 No.4

수용액에서 Sodium hyaluronate(NaHA)와 Alkanediyl-bis(dimethylalkylammonium bromide) 계면활성제의 회합성질에 관한 연구를 계면활성제의 화학적 구조와 관련하여 조사하였다. 계면장력을 측정한 결과 특정 농도에서 최소값(C min )을 나타내는 포물선 모양의 그래프를 보여주었다. 이 최소 농도 이상에서 계면장력의 증가는 공기와 물의 접촉면에서 NaHA사슬과 이합체 계면활성제들로 이루어진 집합체의 형성과 관계있다고 생각된다. NaHA와 계면활성제의 착물결합체에서 하나의 NaHA 음전하에 대한 계면활성제의 양전하 비율을 보면 약간 양전하가 우세하나, 전체적으로 전하의 균형은 크게 벗어나지 않았다. NaHA/이합체 계면활성제의 착물결합체에서 계면활성제 농도와 점성도의 관계가 비 선형성을 나타내는 것은 계면활성제의 화학적 구조와 관계되기 때문이다. 이 비 선형성은 착물체의 성장에 따른 크기 증가와 C min 농도 이상에서의 수축 현상과 밀접하게 관련된다고 볼 수 있다. A study on the associative properties of sodium hyaluronate (NaHA) and Alkane-bis (dimethylalkylammonium bromide) surfactants in aqueous solution was investigated in relation to the chemical structure of surfactants. As a result of measuring the interfacial tension, a parabolic graph showing the minimum value (c min ) at a specific concentration was shown. Above this minimum concentration the increase in interfacial tension is thought to be related to the formation of aggregates of NaHA chains and dimeric surfactants. The plot of viscosity vs surfactant concentration shows a slight maxium at c min and a viscosity decrease at high surfactant concentrations. Viscosity nonlinear behavior is related to the size increase due to the complex growth and to the size shrinkage following from the interaction with electrolyte ions and free micelles. The results of surface tension measurements show a broad region of surface tension decrease, indicating the NaHA-surfactant interaction. The increase in surface tension above c min may be related to the adsorption of clusters, consisting of free NaHA chains and dimeric surfactant. The strong adsorption of surfactant is observed at high concentrations.