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OH radical 을 이용한 미생물 불활성화 연구

OH radical 을 이용한 미생물 불활성화 연구. 윤 제 용. 서울대학교 응용화학부. 소독 이란 ?. 병원성 미생물로부터 감염력을 상실시켜 수요자를 병원성 미생물에 의한 질병으로부터 보호하는 것. 소독 기술 응용 분야. 먹는물 ; 정수장 , 생수공장. 하수 폐수 , 재이용수 의 소독 ; 규제 강화. 식품 ; 유류 제품 생산 및 보관 , 각종 식품생산 공정. 집단 급식 ; 학교 , 회사 등. 병원 및 보건 ; 감염방지. 정밀화학 공정 ; 미생물 제거.

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OH radical 을 이용한 미생물 불활성화 연구

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Presentation Transcript

  1. OH radical을 이용한 미생물 불활성화 연구 윤 제 용 서울대학교 응용화학부

  2. 소독 이란? 병원성 미생물로부터 감염력을 상실시켜 수요자를 병원성 미생물에 의한 질병으로부터 보호하는 것 소독 기술 응용 분야 먹는물 ; 정수장, 생수공장 하수 폐수, 재이용수 의 소독 ; 규제 강화 식품; 유류 제품 생산 및 보관, 각종 식품생산 공정 집단 급식; 학교, 회사 등 병원 및 보건 ; 감염방지 정밀화학 공정; 미생물 제거 생화학적 테러; 탄저균

  3. Chlorine HOCl, OCl- Chloramines NH2Cl Ozone O3 ClO2 Chlorine Dioxide Permangnate KMnO4 Ozone/Peroxide O3 + H2O2 Ultraviolet UV 자외선 일반 소독제 종류

  4. 고도 산화 반응이란? 생성을 통한 산화 반응의 응용 Electrochemical oxidation High voltage corona discharge

  5. 오 존 분해 메커니즘 소독 메커니즘

  6. 높은 pH 에서 오존의 빠른 감소에도 불구하고 빠른 미생물 불활성화 일어남 오존에 의한 미생물의 불활성화 Time course of Bacillus Inactivation The changes of ozone residual pH 5.6 pH 7.1 pH 8.2

  7. pH 8.2 pH 7.1 pH 5.6 Distilled water (without t-BuOH) Without t-BuOH Direct reaction (O3) + Indirect reaction ( ) pH effect 높은 pH에서 빠른 불활성화 Delayed Chick-Watson model

  8. pH 8.2 pH 7.1 pH 5.6 Distilled water (with t-BuOH) Without t-BuOH Direct reaction (O3) pH effect pH에 따른 차이 없음 과량의 t-BuOH과의 반응에 의해 생성된 OH 라디칼이 모두 scavenging 됨

  9. Containing Humic acid condition Distilled water Rct = 4.25x10-7 Humic acid Rct = 5.54 x10-5 100배 많은 의 생성 More Rapid inactivation (compared with distilled water) 

  10. OH radical is most powerful than other disinfectant Ozone, OH radical CT 산화제별 CT 비교 ( for 2 log removal)

  11. Photocatalytic oxidation ( TiO2 ) Which species are responsible for inactivation? (ROS : reactive oxidant species) First step Conduction band Valence band

  12. Effect of TiO2 concentration on E.coli inactivation E.coli inactivation pCBA degradation • 농도의 증가에 따라 빠른 불활성화 • 뚜렸한 lag phase의 존재

  13. OH 라디칼의발생량과E.coli의불활성화의상관관계 Linearity 농도 2 log 불활성화 의 발생량이 많을수록 빠른 불활성화

  14. The role of ; scavenger 사용 t-BuOH : free 전부, surface 일부 scavenging (Kim & Choi, 2002) MeOH : 및 hole scavenging ( El-morsi et al. 2000 ) Surface Free 기타 ROS ( , )

  15. CO2, H2O Fe(II) Fe(III) Cycle H2O2 OH• Oxidation products OrganicsRH Organic intermediate Radical species hv/Ferrioxlate/H2O2 system 기본 Fenton oxidation반응 체계

  16. Solar/ferrioxalate 시스템이란? ferrioxalate(철과 oxalate의 착물)의 높은 광효율을 이용하여 태양광 활용을 극대화 시킨 광팬톤 공정의 새로운 형태 hv/Ferrioxlate system Reaction Scheme 특징 넓은파장 영역의 빛 이용가능 (태양광 이용가능, 550nm) 광 이용 효율 증가 (몰흡광도가 탁월함 ) 중성 pH 적용 가능 과산화수소 공급 불필요 (과산화수소 없는 팬톤 공정) Reductive degradation 가능 (E0(CO2/CO2-•) = 1.9V)

  17. 0 mM H2O2 0.2 mM H2O2 1 mM H2O2 2 mM H2O2 2 mM H2O2 (t-BuOH) 0 30 60 90 120 Time (min) (1) OH 에 의한 반응 중성 pH에서 E. coli inactivation ( with H2O2 ) [Fe3+]=0.1mM pH : 5.8~6.5 , [Oxalate]0=5mM (2) H2O2농도가 0.5mM이하인 경우 : H2O2농도가 높을수록 빠른 미생물의 불활성화 (3) H2O2농도가 0.5mM이상인 경우 : H2O2농도에 무관한 반응

  18. (1) OH 에 의한 반응 중성 pH에서 E. coli inactivation ( without H2O2 ) O2 sparging Air sparging [Fe3+]=0.1mM pH : 5.8~6.5 , [Oxalate]0=5mM (2) 반응에 의해 H2O2가 생성되고 생성된 H2O2에 의해 미생물의 불활성화

  19. 철 고정형 펜톤 반응 Mechanism azo bond breaking/ring hydroxylation

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