신갈나무와 굴참나무 수간류, 임내우의 pH, 전기전도도 및 음이온 변화

김민식,서문원,츠지오 에자키,전근우,Kim, Min-Sik,Seomun, Won,EZAKI, Tsugio,Chun, Kun-Woo 강원대학교 산림과학연구소 2000 Journal of Forest Science Vol.16 No.-

강원대학교 산림과학대학에서는 부속연습림의 주요 활엽수종인 신갈나무와 굴참나무의 pH, 전기전도도 및 음이온 농도를 1996년부터 측정하고 있으며, 1998년까지의 결과는 다음과 같다. 1. 임외우의 pH범위는 4.47~6.55, 평균값은 5.39였으며, 신갈나무와 굴참나무 임내우의 pH범위는 각각 4.07~6.25, 4.34~6.57, 평균값은 5.45와 5.62로 수종간의 차이는 크게 나타나지 않았다. 또한 신갈나무 수간류의 pH 범위는 4.08~6.13. 평균 5.17 였으며, 굴참나무 수간류의 pH 범위는 3.62~6.11, 평균 4.68로 임외우의 pH에 반듯이 비례하지는 않았다. 그러나 봄철이 낮고 상대적으로 여름과 가을철에는 높은 계절적 차이를 발견할 수 있었다. 2. 임외우의 EC범위는 $3.0{\sim}62.6{\mu}s/cm$로 평균값은 $18.8{\mu}s/cm$였으며, 신갈나무와 굴참나무 임내우의 EC범위는 각각 $5.4{\sim}85.0{\mu}s/cm$, $5.0{\sim}253.0{\mu}s/cm$. 평균값은 $25.1{\mu}s/cm$와 $31.2{\mu}s/cm$였다. 또한 신갈나무와 굴참나무 수간류의 EC범위는 각각 $9.5{\sim}500{\mu}s/cm$, $11.5{\sim}534.5{\mu}s/cm$로 평균값은 $81.8{\mu}s/cm$, $80.2{\mu}s/cm$였다. 즉 임외우의 EC는 계절에 상관없이 $20{\sim}30{\mu}s/cm$범위에서 일정한 값을 나타냈으나, 수간류의 EC는 3월~4월에 두 수종 모두 $100{\mu}s/cm$이상을, 그리고 여름철에는 $30{\mu}s/cm$ 내외의 값을 나타내었나, 10월과 11월에 다시 높아지는 계절에 따른 차이가 명확히 나타났다. 3. 임외우와 임내우의 $Cl^-$, $NO_3{^-}$ 및 $SO_4{^{2-}}$ 농도는 0~15ppm였으나, $PO_4{^{2-}}$농도는 임외우가 0.57ppm과 0.23ppm 2차례, 신갈나무에서 0.08ppm 1차례, 굴참나무에서 0.14ppm, 0.12ppm 및 1.19ppm으로 3차례가 각각 검출되었을 뿐이다. 또한 수간류의 $Cl^-$, $NO_3{^-}$, $SO_4{^{2-}}$ 및 $PO_4{^{2-}}$ 농도는 전체적으로 임외우보다 높게 나타났으며, 계절적인 차이가 뚜렷하였다. 그러나 $PO_4{^{2-}}$농도의 경우, 임외우와 임내우에서는 거의 발생하지 않았으나 신갈나무와 굴참나무에서 각각 0.08~31.99ppm, 0.06~12.28ppm, 평균값은 각각 3.22ppm, 1.93ppm으로 나타났다. The pH, EC and anion of stemflow in Quercus mongolica and Q. variabilis were surveyed and analyzed in order to examine the relationship between watershed conservation function and flood control function of forest in quality and quantity in the Experiment Forests. College of Forest Sciences, Kangwon National University. The results were as follows: 1. pH values of rainfall ranged from 4.47 to 6.55(average: 5.39), and pH values of throughfall ranged from 4.07 to 6.25(average 5.45) for Q. mongolica and from 4.34 to 6.57(average : 5.62) for Q. variabilis, and thus pH values were not different between these two species. Also, pH values of stemflow from Q. mongolica ranged from 4.08 to 6.13(average 5.17) and those of stemflow from Q. variabilis ranged from 3.62 to 6.11(average : 4.68), and pH values of rainfall gave little influence on pH values of stemflow. But, pH values of stemflow in Q. mongolica and Q. variabilis appeard significantly lower in spring and than those in summer and autumn. 2. EC of rainfall was $3.0{\sim}62.6{\mu}s/cm$(average: $18.8{\mu}s/cm$), and EC of throughfall was $5.4{\sim}85.0{\mu}s/cm$(average : $25.1{\mu}s/cm$) for Q. mongolica and $5.0{\sim}253.0{\mu}s/cm$(average : $31.2{\mu}s/cm$) for Q. variabilis. Also, EC of stemflow from Q. mongolica ranged from 9.5 to $500.0{\mu}s/cm$(average : $81.8{\mu}s/cm$) and that of stemflow from Q. variabilis ranged from 11.5 to $534.5{\mu}s/cm$(average : $80.2{\mu}s/cm$). Seasonal EC of rainfall had little variation in the range of 20 to $30{\mu}s/cm$: EC of stemflow showed more than $100{\mu}s/cm$ from March to April and about $30{\mu}s/cm$ in summer period. Seasonal EC of stemflow varied so much and appeared high again from October to November. 3. $Cl^-$, $NO_3{^-}$ and $SO_4{^{2- }}$ concentrations of rainfall and throughfall were from 1 to 15ppm. and $PO_4{^{2- }}$ concentrations showed 0.57ppm and 0.23ppm in rainfall, 0.08ppm in Q. mongolica and 0.14ppm, 0.12ppm and 1.19ppm in Q. variabilis. Also, $Cl^-$, $NO_3{^-}$ and $SO_4{^{2-}}$ concentrations of stemflow were relatively higher than rainfall, and showed differences among seasons. $PO_4{^{2-}}$ concentration of rainfall and throughfall were not possible to observe, but $PO_4{^{2-}}$ concentrations of stemflow ranged from 0.08 to 31.99ppm(average : 3.22ppm) for Q. mongolica and that of stemflow ranged from 0.06 to 12.28ppm(average : 1.93ppm) for Q. variabilis.

생태양식에서 미꾸리 치어에 대한 pH, 암모니아 및 아질산의 급성독성

이영식 ( Young-sik Lee ),손상규 ( Sang-gyu Sohn ),한형균 ( Hyung-gyun Han ),이주용 ( Joo-yong Lee ),강언종 ( Eon-jong Kang ),정정조 ( Cheong-jo Cheong ) 한국환경기술학회 2014 한국환경기술학회지 Vol.15 No.5

미꾸리의 생태양식에서 미꾸리 치어(Misgurnus anguillicaudatus)의 급성독성에 미치는 pH, 암모니아 및 아질산 농도에 대하여 검토하였다. 미꾸리 치어는 pH 9.50에서 폐사율이 10%였으며, pH 9.93에서는 12 시간 이내에 100%가 폐사하였다. pH 4.5에서는 4일 이내에 25%가 폐사하였다. 암모니아의 농도가 192.86 ㎎/L(pH: 7.45) 이하에서는 폐사는 없었지만, 암모니아의 농도가 401.14, 565.71 ㎎/L에서 노출시간이 8일에서 각각 10, 20%가 폐사하였다. pH 8.60에서는 암모니아의 농도가 25.05 ㎎/L에는 4일 노출시켰을 때 7.7%가 폐사하였으며, 암모니아의 농도가 35.78 ㎎/L에서는 실험 4일에 미꾸리가 100% 폐사하였다. NO₂^-의 농도가 33.35 mg/L 이하에서 폐사는 없었으며, 46.29 ㎎/L에서는 3일 노출시켰을 경우 30%가 폐사하였다. 그리고 NH₃, NO₂^-에 대한 96hr-LC₅₀은 2.89와 590.06 mg/L로 나타났다. To establish techniques for culturing loaches in paddy fields, we investigated the acute toxicity for pH, ammonia, and nitrite on loach (Misgurnus anguillicaudatus). At a pH of 9.50, loach mortality was 10% for the entire duration of the experiment (10 days); however, at a pH of 9.93, 100% mortality was experienced within 12 h of exposure. At a pH of 4.5, there was 25% mortality, after 4 days of exposure. No loach mortality was observed at an ammonia concentration of 192.86 mg/L and a pH of 7.45 for the entire duration of the experiment. At ammonia concentrations of 401.14 and 565.71 mg/L, there was 10% and 20% mortality, respectively, after 8 days of exposure. At an ammonia concentration of 25.05 mg/L and pH of 8.60, there was 7.7% mortality after 4 days of exposure. Mortality was 100% after 4 days of exposure with 35.78 mg/L ammonia at pH 8.60. No loach mortality was observed at NO₂^- concentrations <33.35 mg/L. At an NO₂^- concentration of 46.29 mg/L, there was 30% mortality after 3 days of exposure. The 96-h LC₅₀ values for NH₃ and NO₂^- were 2.89 and 590.06 mg/L, respectively.

광미와 오염토양 내 중금속 용출특성에 미치는 pH영향: 청양과 서보중석광산

이평구(Pyeong-koo Lee),(Min-ju Kang),(Sung-won Park),(Seung-jun Youm) 대한자원환경지질학회 2003 자원환경지질 Vol.36 No.6

Laboratory leaching experiment study carried out to estimate a extent of heavy metals that could be leached out when acid rain(pH 5.0-3.0) and strong acidic solution(pH 2.5-1.0) reacted with tailings and contaminated soils from abandoned metal mines. In slightly to moderately acid conditions(pH 5.0-3.0), As, Pb and Zn dissolutions became significantly increased with decreased pH in tailing, while dissolution of these elements was very limited in contaminated soil. These results suggested that moderately acid rainwater leaches Pb, As and Zn from the tailings, while these elements would remain fixed in contaminated soil. In the pH range of 2.5-1.0(strongly acid condition), Zn, Cd and Cu concentrations of leachate rapidly increased with decreased pH in contaminated soil, while Pb, As and Co dissolutions became importantly increased in tailings. The experimental solubility of Zn, Cd and Cu was very low even at very low pH values(up to pH 1), except for CY4(Cheongyang mine). These can result from an incomplete dissolution or the presence of less soluble mineral phases. So, the solubility of heavy metals depends not only on the pH values of leachate but also on the speciation of metals associated with contaminated soils and tailings. The relative mobility of each element within tailings at the pH 5.0-3.0 of the reaction solution was in the order of Pb>Zn>Cd>Co?Cu>As. In case of pH 2.5-1.0 of the reaction solution, the relative mobility of each element within contaminated soils and tailings were in the order of Zn>Cd>Cu>>Co>Pb?As for contaminated soils, and Pb>>Zn>Cd>As>Co>Cu for tailings. The obtained results could be useful for assessing the environmental effects and setting up the restoration plan in the areas. 용출실험 연구는 서보 및 청양광산의 광미와 오염토양이 산성비(pH 5.0∼3.0) 또는 강한 산성용액(pH 2.5∼1.0)과 반 응하였을 때 용출될 수 있는 중금속의 함량을 예측하기 위하여 실시되었다. pH 5.0∼3.0인 용액에서, pH가 낮아질수록 광미 내 비소, 납, 아연의 용해도는 많이 증가하였다. 반면에 토양에서의 중금속의 용해도는 매우 제한적이었다. 이와 같 은 결과로부터 산성비에 의하여 광미 내 납, 비소, 아연은 용출되나, 토양 내 이들 원소들은 고정되어 있음을 알 수 있 다. pH 2.5∼1.0인 강한 산성과 반응시에는 pH가 낮아질수록 오염된 토양 내 아연, 카드뮴, 구리의 농도가 급격히 증가 하는 반면, 광미 내에서는 납, 비소, 코발트의 용해도가 매우 증가한다. 한편, CY4(청양광산)를 제외한 광미 내 아연, 카 드뮴 및 구리의 용해도는 매우 낮은 pH(약 pH 1)에서 조차 낮은 용해도를 보여준다. 이것은 불완전 용해 또는 불용성 의 광물상의 존재에 기인한다. 따라서 중금속의 용해도는 반응 용액의 pH뿐만 아니라 광미 및 오염토양 내 존재하는 금 속의 존재형태에 영향을 받음을 알 수 있다. 반응용액의 pH가 5.0∼3.0인 경우, 광미에 함유된 원소들 간의 상대적인 이 동도는 Pb>Zn>Cd>Co?Cu>As이었다. 반응용액의 pH가 2.5∼1.0 사이인 경우, 금속원소들의 상대적인 이동도는 오염 토양의 경우 Zn>Cd>Cu≫Co>Pb?As이고, 광미로부터는 Pb≫Zn>Cd>As>Co>Cu이었다. 이러한 연구결과들은 이 지 역에서 광산 폐기물의 환경적 영향에 대한 평가를 가능하게 하고, 복원 계획에 대한 유용한 자료로 사용될 수 있다.

2상 혐기성 소화에서 음식물쓰레기의 고온 가용화 전처리 pH 영향

이원수(Won-Soo Lee),강영준(Young-Jun Kang),서규태(Gyu-Tae Seo) 대한환경공학회 2016 대한환경공학회지 Vol.38 No.8

본 연구는 음식물쓰레기의 2상 혐기성 소화에서 메탄가스 발생량을 높이기 위해 고온 가용화 전처리시 pH를 7.00 ± 0.50으로 조정하여 대조군과 비교하였다. pH에 따른 가용화 효율 회분식(Batch) 실험에서 pH가 4.20 ± 0.40 (pH를 조절하지 않은 것)에서부터 7.00 ± 0.50, 12.00 ± 0.50으로 증가시킴에 따라 가용화 효율도 각각 26.2, 47.1, 55.6%로 높게 나타났다. 그러나 pH를 7.00 ± 0.50에서 12.00 ± 0.50으로 증가시켰을 때 가용화 효율은 8.5%증가로 큰 차이가 없었다. 실험실규모 2상 혐기성 소화시스템은 가용화 조건에서 pH를 조절하지 않은 Run1 (pH 4.20 ± 0.40)과 pH를 7.00 ± 0.50으로 조절한 Run2로 나누어 운전되었다. pH 7.00 ± 0.50의 가용화에 의해 Run2시스템에서 전반적으로 높은 SCOD 및 TVFA농도가 측정되었다. 산생성조에서 TVFA농도는 18.4 g/L로 Run1보다 1.8배 높은 결과를 나타내었다. 그 결과 메탄생성조에서 메탄가스 발생량은 0.333 L/gVS로 Run1의 0.282 L/gVS과 비교하여 18% 향상되었다. The study on pH control at the themophilic solubilization (pretreatment process) was investigated in order to improve the methane gas production of two phase anaerobic digestion of food waste. From a batch experiment, it was observed that the solubilization efficiency was increased from 26.2% to 47.1% and 55.6% by the pH increament from 4.20 ± 0.40 (without pH control) to 7.00 ± 0.50, and 12.00 ± 0.50, respectively. However there was immaterial increase (8.5%) in solubilization efficiency when the pH was increased from 7.00 ± 0.50 to 12.00 ± 0.50. The two phase anaerobic digestion system was operated for laboratory scale experiment under the solubilization condition of pH 4.20 ± 0.40 (Run1) and 7.00 ± 0.50 (Run2). Higher soluble chemical oxygen demand (SCOD) and total volatile fatty acid (TVFA) concentration were observed in Run2 throughout the system resulted by the solubilization effect at the pH 7.00 ± 0.50. The TVFA concentration in acidogenic reactor was 18.4 g/L which was 1.8 times higher than the result of Run1. Consequently the methane gas production was enhanced to 0.333 L/g VS in the methanogenic reactor, which is 18% higher than the result (0.282 L/g VS) of Run1.

재유 제조 과정에 관한 융복합 연구

최유담(Choi, Yoo Dam) 한국전시산업융합연구원 2016 한국과학예술융합학회 Vol.25 No.-

재유는 일반 유약과 달리 복잡하고, 까다로운 제조과정을 거쳐서 만들어진다. 먼저 재를 제조하기 위해서는 4개월에서 6개월 이상의 수비공정이 필요하다. 더욱이 수목이 서식하는 지역, 사용되어진 수목 부위에 따라 성분차이가 발생하는데, 그 성분차이에 따라 제조기간과 제조공정이 바뀌게 된다. 이렇게 복잡하고 긴 과정이 생기게 된 건 재가 천연재료라는 이유도 있지만, 아직까지 재의 특성을 정리한 데이터베이스가 구축 되지 않았기 때문이다. 재유의 안정적인 생산을 위해서라도 먼저 재에 대한 연구가 필요한 시점이라고 생각한다. 재유에 대한 연구 중 가장 먼저 선행 되어야할 부분은 재의 수비공정이라고 본다. 재유를 제조하는 과정에서 가장 기본적이면서도 중요한 과정이 재의 수비과정이기 때문이다. 하지만 일반적으로 재유를 제조할 때, 재와 혼합해서 사용하는 재료와 그 혼합된 데이터에만 관심을 두는 경우가 많다. 가장 쉽게 지나치는 과정 역시 재의 수비 과정이라는 것이다. 하지만 잘못된 수비과정은 잘못 만들어진 유약 데이터처럼 전혀 다른 결과물을 만들어 낸다. 수비는 보통 체가름을 하여 재 속의 불순물을 제거하고, 반복적으로 물을 갈아 주면서 알칼리 성분을 중성으로 만드는 과정을 말하는데, 중성으로 변하는 과정에서 재의 성분변화가 나타난다. pH-13에서 pH-7로 변화되면서 재의 알칼리 성분 제거로 인해 성분변화가 생겨나는 것이다. 그렇기 때문에 재유를 제조할때 마다, 동일한 pH값의 재를 사용하지 않으면, 같은 재유 데이터라도 종류가 다른 유약이 제조 될 수밖에 없으며, 예상한 결과물과 다른 결과물이 만들어질 확률이 그만큼 높아 질 수밖에 없다. 이러한 문제점을 인지하고 본 연구에서는 도자기 예술분야와 재료학 분야의 다학제적인 접근 방법을 통해, 재의 특성을 알아보고, 재와 관련된 실험을 통하여 결과를 도출하려 하였다. 먼저 16종의 수목을 재유 수비전과 수비후로 나누어 성분분석을 하고, pH가 변화 되는 과정을 관찰하기로 했다. 성분분석은 알칼리 성분을 제거하지 않은 pH-13의 재와 알칼리 성분을 제거한 pH-7의 재를 가지고 수비 전후에 발생한 성분변화와, 그 재를 가지고 유약으로 제조했을 때 나타나는 그 성분들의 역할에 대하여 알아보았다. 그리고 pH-13에서 pH-7로 내리는 과정에 공급되는 물의 양과 변화되는 pH값의 상관관계를 알아보기 위하여, 물의 양과 pH값을 그래프로 나타내며 관찰 하였다. 연구 한 결과, 수목재 16종 모두 수종에 따라 성분이 각각 달랐으며, pH-7로 만들기 위해 수비 과정에서 사용되는 물의 양이 재의 성분에 따라 달랐다. 수비과정에서 수목의 종류와 관계없이 가장 많이 제거된 알칼리 성분은 K2O였으며, CaO성분은 알칼리 성분임에도 불구하고 거의 영향을 받지 않았다. CaO성분과 K2O성분이 적은 수목은 수비과정에서 pH값의 변화가 적었지만, 이들 성분이 많이 함유된 수목은 수비과정에서 pH값이 오르락 내리락을 반복하며, 불안정한 형태를 보였다. 수비과정에서 나타난 재의 성분 변화와 특성에 대해 알아본 이 연구는 재유 수비공정에서 참고 할 수 있는 기초적인 자료로서, 수비과정의 부주의로 발생하는 재유의 가변적인 결과물을 막아주고, 재유데이터를 안정적으로 유지시켜주는 역할을 할 것으로 기대한다. Unlike general glazes, ash glaze is created from a complicated and demanding manufacturing process. First, the manufacturing of the ash requires a elutriation process of four months to over six months. Furthermore, the difference in properties depending on the tree parts and the areas where the trees grow changes the manufacturing time frame and process. Such a complicated and long process arises from the fact that ash is a natural material, but also because a database that organizes the characteristics of the ash has yet to be established. It seems that research on ash is first required for the stable production of ash glaze. The first research on ash glaze that must be conducted is the area concerning the elutriation process of ash. The elutriation of the ash is the most basic and important process. However, generally when manufacturing ash glaze, researchers often take interest in the material used for mixing with ash and the mixed data. The most easily overlooked process is the process of ash elutriation. However, an incorrect elutriation process creates a totally different result just as does incorrectly created glaze data. Elutriation refers to the process of turning the alkali properties into neutral properties by removing impurities in the ash by sieve separation and repeatedly replacing the water, which causes the properties of the ash to change during this process of neutralization. As the properties change from pH-13 to pH-7, the removal of the alkali properties in the ash changes the properties of the ash. Thus, if the pH value of the ash differs, everytime a different type of glaze is manufactured, even if the ash glaze data is the same, and inevitably the probability of creating a totally different result differing from previous results is high. Recognizing this problem, the present study inquires into the characteristics of ash through a multidisciplinary approach involving both ceramic arts and material research and draws out a result through tests regarding ash. First, the properties of 16 different species of trees were analyzed before and after elutriation, and the process of change in pH was observed. Property analysis involved examining change in properties occurring before and after elutriation by using pH-13 ash without its alkali properties removed and pH-7 ash with its alkali properties removed, and the roles of the properties during the production of glaze using those ashes were also examined. Furthermore, in order to find out the correlation between changing pH values and the amount of water supplied during the process of decreasing the pH from pH-13 to pH-7, the amount of water and pH values were expressed in graphs for observation. The study finding showed that ingredients were different in all the 16 species of trees and the amount of water used in the elutriation process for making water have a pH of 7 depended on ingredients of ash. In the elutriation process, K2O was the most removed alkali ingredient, regardless of the kinds of trees and CaO was hardly influenced, even though it is an alkali ingredient too. The trees with a low content of CaO and K2O showed little changes in pH value in the elutriation process, but those with a high content of CaO and K2O showed unstable patterns due to the repeated rise and fall in pH value. This study provides basic data helpful in the ash glaze elutriation process by examining changes in ash ingredients and characteristics in the elutriation process. In conclusion, it is anticipated that this study would help in preventing variable results of ash glaze caused by carelessness in the elutriation process and maintaining ash glaze data stably.

의사독성농도 (C_PT) 개념을 도입한 활성슬러지 공정 pH 저해 모델 개발

고주형,장원호,임정훈,우혜진,김창원,Ko, Joo-Hyung,Jang, Won-Ho,Im, Jeong-Hoon,Woo, Hae-Jin,Kim, Chang-Won 대한환경공학회 2000 대한환경공학회지 Vol.22 No.11

산성 혹은 염기성 pH가 활성슬러지 공정에 미치는 저해 작용은 비경쟁적 저해 동력학(noncompetitive inhibition kinetics)을 따르는 것으로 알려져 있으나, pH를 저해 물질의 농도항으로 정량화하기 어렵기 때문에 실질적으로 비경쟁적 저해 동력학식(noncompetitive inhibition kinetic equation)으로 해석하기 어렵다. 따라서 pH에 의한 저해 작용을 기술하는 경험식들이 여러 연구자들에 의해 개발되어 왔는데, 이들은 주로 산성 조건에 대해서만 적용 가능한 것들이다. 본 연구에서는 의사독성농도(pseudo toxic concentration, $C_{PT}$) 개념을 이용하여 pH가 활성슬러지 공정에 미치는 저해 영향을 정량화하는 기법을 개발하였고, 기존에 알려진 모델들과 비교하였다. 그 결과 $C_{PT}$ 개념을 이용한 모델은 넓은 범위의 pH에 대해 최대비성장속도(${\mu}_{max}$)의 감소를 비교적 정확하게 예측할 수 있었고, 같은 동력학식을 이용하여 산성 조건뿐만 아니라 염기성 조건에 대해서도 적용 가능한 것으로 나타났다. 또한 저해계수(inhibition coefficient. $K_I$)의 추정이 간단하다는 장점이 있다. It has been reported that the inhibition effect of pH on activated sludge follows noncompetitive inhibition kinetics. However. the noncompetitive inhibition kinetic equation can not be directly applied to pH inhibition because of the difficulty in quantification of pH in terms of inhibitor concentration. So, many empirical equations have been developed to describe the pH inhibition effect especially for acidic condition. In this research. the pseudo toxic concentration ($C_{PT}$) concept model to quantify pH inhibition effect on activated sludge was proposed and compared to other existing models. The $C_{PT}$ concept model can explain the reduction of the maximum specific growth rate (${\mu}_{max}$) caused by the pH inhibition more accurately than any other models, at a wide range of pH. The only model parameter. $K_I$ can be easily estimated by Lineweaver-Burk linearization method.

pH-sensitive swelling and release behaviors of anionic hydrogels for intelligent drug delivery system

Kim, Bumsang,Shin, Youngchan Wiley Subscription Services, Inc., A Wiley Company 2007 Journal of applied polymer science Vol.105 No.6

<P>The pH-sensitive swelling and release behaviors of the anionic P(MAA-co-EGMA) hydrogels were investigated as a biological on–off switch for the design of an intelligent drug delivery system triggered by external pH changes. There was a drastic change of the equilibrium weight swelling ratio of P(MAA-co-EGMA) hydrogels at a pH of around 5, which is the pK<SUB>a</SUB> of poly (methacrylic acid) (PMAA). At a pH below 5, the hydrogels were in a relatively collapsed state but at a pH higher than 5, the hydrogels swelled to a high degree. When the molecular weight of the pendent poly(ethylene glycol) (PEG) of the P(MAA-co-EGMA) increased, the swelling ratio decreased at a pH higher than 5. The pK<SUB>a</SUB> values of the P(MAA-co-EGMA) hydrogels moved to a higher pH range as the pendent PEG molecular weight increased. When the feed concentration of the crosslinker of the hydrogel increased the swelling ratio of the P(MAA-co-EGMA) hydrogels decreased at a pH higher than 5. In release experiments using Rhodamine B (Rh-B) as a model solute, the P(MAA-co-EGMA) hydrogels showed a pH-sensitive release behavior. At low pH (pH 4.0) a small amount of Rh-B was released while at high pH (pH 6.0) a relatively large amount of Rh-B was released from the hydrogels. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 2007</P>

Development of a continuous electrolytic system with an ion exchange membrane for pH-control with only one discharge of electrolytic solution and its characteristics

Kwang-Wook Kim,In-Tae Kim,Geun-IL Park,Eil-Hee Lee 한국방사성폐기물학회 2005 방사성폐기물학회지 Vol.3 No.4

본 논문에서는 불필요한 용액의 발생이 없이 전해 반응계로 주입되는 용액을 오직 pH 만 조절시켜 배출시키기 위한 연속식 이온교환막 전해 시스템을 개발하였다. 여기서는 전해 반응기 앞에 한 pH-조정조를 두고 대상 용액을 pH-조정조로 주입하면서 pH-조정조의 용액의 일부를 이온 교환막에 따라 음극방 또는 양극방으로 거처 다시 pH-조정조로 순환하게 하며, pH-조정조의 용액의 일부를 상대극 방으로 통과시킴으로써 pH가 조절되어 배출되게 하였다. 양이온 교환막을 사용하는 경우 음극방을 거치는 용액을 pH-조정조로 순환하게 하고, 음이온 교환막을 사용하는 경우 양극방을 거치는 용액을 pH-조정조로 순환하게 함으로서 배출되는 용액을 효과적으로 산성용액 또는 알카리용액으로 만들 수 있었다. 이러한 전해반응기에서 pH 조절 과정은 음극과 양극 사이에 전압 차가 형성될 시, 이온교환막을 통한 용액 중 이온의 전기이동 현상에 의해 유발되는 음극방과 양극방에서 용액의 전하 비 평형 현상과 이에 따른 물의 전해 분해과정에 의해 설명되었다. In order to produce only a pH-controlled solution without discharging any unwanted solution, this work has developed a continuous electrolytic system with a pH-adjustment reservoir being placed before an ion exchange membrane-equipped electrolyzer, where as a target solution was fed into the pH-adjustment reservoir, some portion of the solution in the pH-adjustment reservoir was circulated through the cathodic or anodic chamber of the electrolyzer depending on the type of the ion exchange membrane used, and some other portion of the solution in the pH-adjustment reservoir was discharged from the electrolytic system through the other counter chamber with its pH being controlled. The internal circulation of the pH-adjustment reservoir solution through the anodic chamber in the case of using a cation exchange membrane and that through the cathodic chamber in the case of using an anion exchange membrane could make the solution discharged from the other counter chamber effectively acidic and basic, respectively. The phenomena of the pH being controlled in the system could be explained by the electro-migration of the ion species in the solution through the ion exchange membrane under a cell potential difference between anode and cathode and its consequently-occurring non-charge equilibriums and electrolytic water- split reactions in the anodic and cathodic chambers.

Dextran- <i>b</i> -poly( <i>L</i> -histidine) copolymer nanoparticles for ph-responsive drug delivery to tumor cells

Hwang, Jong-ho,Choi, Cheol Woong,Kim, Hyung-Wook,Kim, Do Hyung,Kwak, Tae Won,Lee, Hye Myeong,Kim, Cy hyun,Chung, Chung Wook,Jeong, Young-II,Kang, Dae Hwan Dove Medical Press 2013 International journal of nanomedicine Vol.8 No.-

<P><B>Purpose</B></P><P>Nanoparticles based on stimuli-sensitive drug delivery have been extensively investigated for tumor targeting. Among them, pH-responsive drug targeting using pH-sensitive polymers has attracted attention because solid tumors have an acidic environment. A dextran-<I>b</I>-poly(<I>L</I>-histidine) (DexPHS) copolymer was synthesized and pH-responsive nanoparticles were fabricated for drug targeting.</P><P><B>Methods and results</B></P><P>A DexPHS block copolymer was synthesized by attaching the reductive end of dextran to the amine groups of poly(L-histidine). pH-responsive nanoparticles incorporating doxorubicin were fabricated and studied in HuCC-T1 cholangiocarcinoma cells. Synthesis of DexPHS was confirmed by 1H nuclear magnetic resonance spectroscopy, with specific peaks of dextran and PHS observed at 2–5 ppm and 7.4–9.0 ppm, respectively. DexPHS nanoparticles showed changes in particle size with pH sensitivity, ie, the size of the nanoparticles increased at an acidic pH and decreased at a basic pH. DexPHS block copolymer nanoparticles incorporating doxorubicin were prepared using the nanoprecipitation dialysis method. The doxorubicin release rate was increased at acidic pH compared with basic pH, indicating that DexPHS nanoparticles have pH-sensitive properties and that drug release can be controlled by variations in pH. The antitumor activity of DexPHS nanoparticles incorporating doxorubicin were studied using HuCC-T1 cholangiocarcinoma cells. Viability was decreased in cells treated with nanoparticles at acidic pH, whereas cell viability in response to treatment with doxorubicin did not vary according to changes of pH.</P><P><B>Conclusion</B></P><P>Our results indicated that DexPHS polymeric micelles are promising candidates for antitumor drug targeting.</P>

단백질약물의 경구투여용 전달체로 사용하기 위한 P(AA-co-GelMA) 수화젤 입자의 합성 및 평가

오지환,김범상 한국고분자학회 2024 폴리머 Vol.48 No.4

천연 젤라틴에 메타아크릴레이트 그룹을 첨가하여 아크릴산(AA)과 중합할 수 있는 메타이크릴레이티드 젤라틴을 공중합하고 이를 이용하여 현탁중합을 통해 pH 감응성 및 점막부착성 수화젤 입자를 합성하였다. 우수한 분산성을 가진 수화젤 입자를 제조하기 위한 조건을 찾기 위하여 분산안정제의 농도, 분산매의 양, 그리고 교반속도 등합성조건이 수화젤 입자의 크기와 분산성에 미치는 영향을 조사한 결과, 분산안정제의 농도, 분산매의 양, 그리고교반속도가 증가할수록 입자의 분산성이 향상되는 것을 알 수 있었다. 합성된 P(AA-co-GelMA) 수화젤 입자는 pH5를 기준으로 5 보다 낮은 pH에서는 작은 팽윤비를, 5보다 높은 pH에서는 큰 팽윤비를 보여주었고 수화젤 내 AA함량이 증가할수록 5보다 높은 pH에서 수화젤의 팽윤비가 더 많이 증가하였다. 또한 P(AA-co-GelMA) 수화젤 입자는 pH 감응성 방출거동을 보여주었는데, 수화젤 입자에 탑재된 FITC-dextran의 방출량을 pH 2.6과 pH 7.0에서비교한 결과, pH 7.0에서의 방출량이 많았으며, 수화젤 내 AA 함량이 감소함에 따라 두 pH 사이에서 방출량의 차이가 감소하는 것을 볼 수 있었다. pH-Responsive and mucoadhesive hydrogel particles using acrylic acid (AA) and gelatin were synthesized viafree-radical suspension polymerization. The methacrylate groups were introduced into native gelatin to make methacrylatedgelatin (GelMA) capable of polymerizing with AA. In order to determine the optimal synthesis conditions for producingthe well-dispersed hydrogel particles, the effects of various reaction conditions such as concentration of dispersionstabilizer, amount of continuous medium, and stirring speed on the size and dispersibility of hydrogel particles wereinvestigated. When the stabilizer concentration, amount of continuous medium, and stirring speed increased, the dispersibilityof particles was improved. The pH-sensitive swelling and release behaviors of P(AA-co-GelMA) hydrogel particleswere also investigated according to various composition of AA and gelatin in the hydrogels. P(AA-co-GelMA)hydrogel particles showed low swelling ratio at a pH less than 5 but high swelling ratio at a pH greater than 5, and theswelling ratio of the hydrogel increased at a pH above 5 with AA content in the hydrogel. The P(AA-co-GelMA) hydrogelparticles also presented a pH-responsive release behavior. The difference in the released amount of FITC-dextran fromthe hydrogel particles between pH 2.6 and pH 7.0 decreased, when the AA content in the hydrogel decreased.