The rapid development of some industries generates a huge amount of useless biowastes. Recently, biosorption, which can use biowastes as biosorbents, has attracted attention as an environmentally friendly method for the removal of ionic pollutants from wastewaters. For this reason, many researchers have investigated the biosorption capacities of various biowastes. In this study, fermentation waste (Escherichia coli) was used as a biosorbent for the removal of various organic and inorganic pollutants: i.e., cationic dye (methylene blue (MB)), anionic dye (Reactive Red 4 (RR4)), cationic metal (cadmium (II)), and anionic metal (arsenic (V)). The uptake of the cationic pollutants by the biosorbent increased as solution pH was increased. The RR4 uptake increased with a decrease in solution pH. In the case of the anionic metal (As (V)), it was not well removed in the range of pH 2-7. To examine adsorption rates and mechanisms, kinetic and isotherm experiments were conducted, and various kinetic and isotherm models were used to fit the experimental data. The maximum adsorption capacities of MB and RR4 were predicted to be 231.3 mg/g and 257.6 mg/g, respectively. In conclusion, fermentation waste (E. coli) is a cheap and abundant resource for the manufacture of effective biosorbents capable of removing both cationic and anionic (in) organic pollutants from wastewaters.

현대문명은 많은 의약품 및 식료품을 발효공정을 통해 생산하고 있다. 이 과정에서 다량의 발효균체 폐기물이 발생되는데 이는 매립, 소각, 해양투기와 같은 다양한 방법들로 처리되고 있다. 그러나 처리방법 중 가장 큰 비중을 차지하던 해양투기가 런던협약으로 인해 전 세계적으로 금지됨으로 우리나라뿐만 아니라 전 세계적으로 발효균체 폐기물 처리에 대한 새로운 해결방안이 도출해야 하는 상황에 직면하였다. 발효 폐기물 처리에 효과적인 방법으로 최근 대두되고 있는 것이 발생한 폐기물들을 흡착소재로 사용하여 적용하는 생체흡착 기술이다. 생체흡착 기술은 일반적으로 버려지는 죽은 생물들이나 자연에서 발생하는 부산물들을 그대로 이용하여 폐기물 처리비가 들지 않는 경제적인 장점이 있다. 그러나 지금까지의 생체흡착연구는 대부분 특정 금속에 결합력이 우수한 천연바이오매스를 선발하는데 그쳤다. 본 연구에서는 그보다 더 나아가 흡착 가능성을 보인 천연바이오매스의 적절한 개질을 통해 상용화 되어 있는 이온교환수지 보다 더 뛰어난 흡착제를 제조하였다. 그리고 이렇게 만들어진 흡착제를 특정 금속이 아닌 다양한 산업에서 발생되는 중금속, 희귀금속 및 비철금속 등에 대한 각각의 흡착 성능을 보았으며, 현장 적용을 위한 온도 및 다른 이온들의 저해 현상 등을 조사하였다. 본 연구는 기존 연구에서 루테늄 회수에 효과적인 성능을 보였던 발효 폐기물(C.glutamicum)을 polyethylenimine(PEI)로 개질을 통해 만든 흡착제를 이용하였다. 이 흡착제는 기존 이온 교환 수지보다 10배 이상의 고성능을 가진 것으로 조사 되었다. 실험 대상은 Cd(II), Cr(VI), As(V), Mn(VII), ClO4-, PO42- 등 환경에 피해를 주는 물질들과 Au(I)와 같은 경제적 가치가 높아 회수해야 하는 회수해야 하는 희귀금속에 대한 흡착성능을 다각적으로 평가하였다. Cd(II)과 같은 양이온 중금속은 흡착제 특성상 흡착성능이 좋지 않은 것으로 조사되었으며 Cr(VI), Mn(VII)은 흡착 기작이 단순 흡착 기작뿐만 아니라 산화-환원과 같은 복합 기작 제거 형태를 보여주었다. As(V), ClO4-, PO42- 는 기존 흡착제의 성능과 비교하였을 때 매우 좋은 효능을 가지는 것을 보여주었다. 한, 대부분의 이온들이 sulfate 및 chloride에 저해를 받았으며, 온도의 효과는 미미한 것으로 조사되었다. 회수대상인 Au(I) 경우 qmax 값은 103.18 mg/g (Langmuir model)으로 실험되었으며 다른 흡착제보다 우수한 성능을 보임을 확인하였다.

This research investigated the feasibility of rice husk (RH) as a biosorbent for the removal of anions from aqueoussolution. RH-g-GMA-Am biosorbent, which possesses anionic exchangeable function, was prepared through graftpolymerization of glycidyl methacrylate (GMA) in the presence of N,N'-methylene-bis-acrylamide as a cross-linker usingpotassium peroxydisulphate as a redox initiator and subsequent amination reaction using ethylenediamine (EDA),diethylenetriamine (DETA), dimethylamine (DMA) and trimethylamine (TMA) as a amine source. Fourier transforminfrared (FTIR) and scanning electron microscopy (SEM) analysis as well as the sorption capacity for anions verifiedthe presence of grafted GMA polymers and amine groups on the RH surface. The zero point of surface potential ofaminated RH-g-GMA-Am sorbent was 6.4, which facilitated the sorption of anions on the positively charged sorbent atpH<6.4. The sorption capacity of RH-g-GMA-Am depending on the amination chemicals increased in the order:DETA≥EDA>DMA>TMA, i.e., primary amine>secondary amine>tertiary amine. The sorption selectivity of RH-g-GMA-Am sorbent aminated with DETA and EDA in the presence of equimolar anions and at pH 4.7 increased in theorder: SO4>PO4>NO3>F. Furthermore, their sorption capacities for PO4 were much higher than those of commercialanion-exchange resins. The results obtained suggest that the RH-g-GMA-Am biosorbent prepared by the GMA graftcopolymerization and subsequent amination can be used as an effective anion-exchanger comparable to commercial anion-exchange resins.

This research investigated the feasibility of rice husk as a biosorbent for the removal of heavy metals from aqueous solutions. The carboxyl groups were chemically bound to the surface of the rice husk by graft polymerization of acrylic acid using potassium peroxydisulphate as a redox initiator. The Pb sorption capacity and FT-IR spectra confirmed the presence of carboxyl groups on the structural units of the acrylic acid-grafted rice husk (RH-g-AA). The sorption selectivity of the RH-g-AA for cations under competition with each other was high in the following order: Pb > Cu > Cd ≥ Fe > Mn > Zn > Ni > Mg > K > Cr > Ca. Sorption equilibrium of Pb on RH-g-AA was better described by the Fruendlich isotherm model than the Langmuir isotherm model. The sorption energy obtained from D-R model was 13.13 kJ/mol indicating an ion-exchange process as the primary sorption mechanism. Sorption kinetic data fitted with the pseudosecond- order kinetic model and indicated that both external and intraparticle diffusion took part in sorption processes. The RH-g-AA sorbent could be regenerated for more than 5 times by the washing process with 0.1 M HCl without a serious lowering the sorption capacity.