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<화공생물공학실험> 단일구의 침강속도

화공생물공학실험 결과 보고서실험 제목6. 단일구의 침강 속도실험 일자2023.10.04실험 조 및 조원학과화공생물공학과학번이름1. 결과쇠구슬골프공유리구슬질량(g)110.145.62421.079직경(cm)2.994.232.52부피(cm^3)13.99639.62968.3792밀도(g/cm^3)7.86651.15132.5156[표1]. 실험에 사용된 구 물성wt%점도[cP]밀도[g/cm^3]글리세린30%2.1851.07070물100%0.8980.99688[표2]. 25°Ｃ에서 액체 물성[그림1]. 실험 setting 좌측:물/우측:글리세린골프공쇠구슬유리구슬1차4.690.551.252차4.40.511.273차4.130.511.29평균4.40670.52331.27[표3]. 물에서 구가 떨어지는데 걸린 시간(s)골프공쇠구슬유리구슬1차7.520.61.392차7.690.591.343차7.670.591.34평균7.62670.59331.3567[표4]. 글리세린에서 구가 떨어지는데 걸린 시간(s)구의 종류평균 침강속도(cm/s)골프공물21.322글리세린13.112쇠구슬물191.095글리세린168.549유리구슬물78.740글리세린73.708[표5]. 실험적으로 구한 구의 침강속도 (낙하거리 1M)N _{Re} = {D _{p} u _{t} rho} over {mu}C _{D} = {4} over {3} ( {gD _{p}} over {u _{t}^{2}} )( {rho _{p} - rho} over {rho} )를 통해 레이놀즈 수와 항력계수를 구한다.1) 물에서의 항력계수물의 점도=0.898 cP = 0.00898g/cm?s물의 밀도=0.99688g/cm^3D_p(cm/s)u_t(cm/s)N _{Re,prho_p (g/cm^3)C_D골프공4.2321.32210012.323031.15132.2356쇠구슬2.99191.09563428.88237.86650.7401유리구슬2.5278.74022027.3622.51560.8091[표5]. 물에서의 항력계수D_p(cm/s)u_t(cm/s)N _{Re,prho_p (g/cm^3)C_D골프공4.2313.1126157.0951.15134.9799쇠구슬2.99168.54955945.33977.86650.9477유리구슬2.5273.70820619.67012.51560.92342) 글리세린에서의 항력계수[표6]. 글리세린에서의 항력계수실험값으로 구한 모든N _{Re,p가 1,000과 200,000사이에 있으므로 이론적인C_D 값은 0.445이다. 하지만 위 표를 통해 실험으로 구한C_D값과 이론적인C_D값이 차이가 남을 알 수 있다.2. 고찰2-1. 계산과정[표7]. 글리세린 밀도 [표8]. 물의 밀도와 점도[표8]을 통해 25°Ｃ(77°F)에서 물의 밀도와 점도를 구할 수 있다. 내삽을 이용한 계산과정은 다음과 같다.- 점도 :(80-77):(x-0.862)=(80-70):(0.982-0.862)```` RARROW````x=0.898[cP]- 밀도 :(80-77):(x-62.22)=10:(62.30-62.22)`````` RARROW`````x=62.244 [lb/ft^3]2-2. 오차원인구가 수직으로 떨어지지 않고 벽에 부딪히며 떨어지는 경우들이 있었다. 어떤 구는 간섭침강, 어떤 구는 자유침강함으로써 침강속도에 차이가 발생했을 것이다. 간섭침강은 외부의 요인에 의해 영향을 받기 때문에 일반적인 이론식을 적용할 수 없으므로 이론과 오차가 발생했을 것이다. 또, 글리세린 희석액에 부유물들이 떠다녀서 공이 아니라 부유물을 인식해 측정 오류가 나는 경우가 많았다. 부유물을 제거하고 실험을 함으로써 실험의 정확성을 높일 수 있을 것이다. 다음으로, 완전한 구라고 가정은 했지만 실험에 사용된 구들은 완전한 구가 아니었다. 골프공의 표면은 울퉁불퉁하기 때문에 지름 측정에 있어서 오차가 생겼을 수 있다.구가 너무 크면 column의 벽에 닿아 간섭침강하게 되는 문제가 발생하고, 구의 크기가 너무 작으면 detector가 구의 침강을 인식하지 못하는 문제가 발생한다. 따라서 향후 실험에서는 표면이 매끈한 적절한 지름의 구를 이용해 실험을 하면 오차율이 감소할 것으로 예상된다.3. 참고 문헌1) 화공생물공학과 교수진, “화공생물공학실험”, 동국대학교 화공생물공학과, 2023, pp. 27-29

공학/기술| 2023.11.14| 5페이지| 2,500원| 조회(201)

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<화공생물공학실험> 광촉매 이용 반응속도 상수 측정

화공생물공학실험 결과 보고서실험 제목광촉매 이용 반응속도 상수 측정실험 일자2023.09.27실험 조 및 조원학과화공생물공학과학번이름1. 결과1) 실험 결과파장 온도 투과율 흡광도[그림1]. 흡광도 측정 결과시간(min)흡광도02.355102.136201.930301.707401.468501.320601.211[표1]. 자외선 조사 시간에 따른 흡광도 [그림2]. 시간에 따른 흡광도2) 흡광도에 따른 농도 환산책에 주어진 참고자료인 다음 그래프를 보면 다음과 같다.[그림3]. Methylene blue UV=vis absorbance (at 663nm)y=흡광도, x=메틸렌블루의 농도 [ppm]이며 y=0.2208x-0.0343을 만족한다.얻어진 흡광도 값을 y에 대입하여 메틸렌블루의 농도 [ppm]을 얻을 수 있다.실험을 통해 얻은 흡광도 값을 농도로 환산하면, 다음과 같다.1 ppm = 1mg overL times 1mmol over 319.85mg = mM over 319.85시간(min)흡광도농도[ppm]농도[mM]02.35510.82110.03383102.1369.82930.03073201.9308.89630.02781301.7077.88630.02465401.4686.80390.02127501.3206.13360.01918601.2115.63990.01763[표2]. 흡광도에 따른 농도 환산3) 반응 차수 결정① 0차반응메틸렌블루의 농도[mM]를 [A]라 했을 때 0차반응의 적분 속도식은[A]_t = [A]_0 - kt이므로 그래프를 그리면 다음과 같다.[그림4]. 0차 반응 그래프t _{{1} over {2}} = {[A_0 ] }over 2k = 0.03383 over 2times0.0003 = 56.38330차 반응이라고 가정했을 때 추세선은 y = -0.0003x + 0.0334, R²값은 0.9896이다. 따라서 반응속도 상수 k는 0.0003이며, 반감기는 min 이다.②1차반응메틸렌블루의 농도[mM]를 [A]라 했을 때 1차반응의 적분 속도식은ln[A]_t - ln[A]_0 = -kt이므로 그래프를 그리면 다음과 같다.시간(min)농도[mM]ln(C_A /C_A0 )00.033830100.03073-0.0961200.02781-0.1960300.02465-0.3166400.02127-0.4641500.01918-0.5675600.01763-0.6517[표3].ln(C_A /C_A0 )계산 [그림5]. 1차반응 그래프1차 반응이라고 가정했을 때 추세선은 y = -0.0113x + 0.0118, R² 값은 0.9956이다. 따라서 반응속도 상수 k는 0.0113이며, 반감기는t _ {1 over 2} = 0.693 overk = 0.693 over 0.0113 = 61.3274 min 이다.③2차반응메틸렌블루의 농도[mM]를 [A]라 했을 때 1차반응의 적분 속도식은1/[A]_t - 1/[A]_0 = kt이므로 그래프를 그리면 다음과 같다.시간(min)농도[mM]1 overC_A - 1 over C_A000.033830100.030732.9819200.027816.3987300.0246511.0084400.0212717.455500.0191822.5781600.0176327.1619[표4].1 overC_A - 1 over C_A0계산 [그림6]. 2차반응 그래프2차 반응이라고 가정했을 때 추세선은 y = 0.4705x - 1.6024, R²값은 = 0.9879이다. 따라서 반응속도 상수 k는 0.4705이며, 반감기는t_{1over2} = 1 over {k [A_0 ] } = 1 over {0.4705 times0.03383 } = 62.8259min이다.④ 반응차수 결정0차반응1차반응2차반응시간에 따른 농도식y = -0.0003x + 0.0334y = -0.0113x + 0.0118y = 0.4705x - 1.6024k0.0003M BULLETmin^-10.0113min^-10.4705M^-1 min^-1R²0.98960.99560.9879y절편0.03340.0118- 1.6024t _{{1} over {2}} (min)56.383361.327462.8259선형 회귀분석법 중 적분법을 이용하여 반응차수를 구한다. 먼저, 상관계수 R²값을 비교하여 반응차수를 결정할 수 있다. R²값이 1에 가까울수록 직선에 가깝다는 뜻이며 1차반응이라고 가정했을 때의 R²값이 0.9956로 가장 1에 가깝게 나왔다. 다음으로 y절편을 통해 반응차수를 결정할 수 있다. y절편이 0에 가까워야 하며 1차반응이라고 가정했을 때의 y절편이 0.0118로 0에 가장 가깝다. 따라서 1차반응이라고 가정했을 때의 타당성이 가장 높다고 볼 수 있다.2. 고찰2-1. 실험결과 분석이번 실험에서는 TiO2 광촉매를 이용한 유기물 분해 반응을 통해 얻은 미지 시료의 농도를 통해 반응속도 상수와 반응 차수를 구해 보았다.이 실험의 반응은 1차 반응이며 반응속도 상수 k = 0.0113min^-1를 얻었고, 상관계수도 0.9956로, 0.99이상으로 높은 정확성을 보이는 값이 구해졌다. 그리고 본 실험은 시간이 지남에 따라 광분해 반응이 진행되므로 흡광도 값이 감소하는 양상을 나타내야 한다. [표1]에서 볼 수 있듯이 실험 결과도 이론과 같이 흡광도가 감소하고 있으므로 전체적으로 실험이 잘 이루어졌음을 알 수 있다.2-2. 고찰1) TiO2 입자의 크기TiO2 입자의 크기의 증가는 비표면적과 연관되어 분해율에 영향을 미친다. 입자 크기가 커지면 비표면적은 감소하고, 유기물과 반응할 수 있는 접촉 면적이 감소하므로 분해율이 작아진다.2) 분산 속도분산 속도를 증가시킬수록 반응물인 methylene blue와 광촉매인 TiO2의 접촉 기회가 증가하므로 methylene blue solution의 분해속도가 증가한다.

공학/기술| 2023.11.14| 5페이지| 3,000원| 조회(213)

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<화공생물공학실험> 고분자 용해도 파라미터 측정

화공생물공학실험 결과 보고서실험 제목고분자 용해도 파라미터 측정실험 일자2023.11.01실험 조 및 조원학과화공생물공학과학번이름1. 결과실험에 사용된 시약은 PMMA, Acetophenone, Acetonitrile, Acetone, Ethyl acetate이다.실험실에 있던 원액 시약과 3g/dl의 PMMA가 들어있던 시약을 이용하여 PMMA 용액을 제조하는 과정은 다음과 같다.PMMA (g)Acetophenone (ml)3g/dl의 PMMA가 들어있던 시약 (ml)05001100 over350 over 3250 over 3100 over33050[표1]. 시약제조 계산과정Acetonitrile, Acetone, Ethyl acetate도 동일한 과정으로 시약을 제조했다.PMMA 함량(g)부피(ml)농도(g/dl)1511.9607842523.8461543535.660377[표2]. 시약 농도1) 유출시간 (단위 : 초)AP1회2회3회ave034.1134.7334.5734.47147.2247.5147.1847.30262.1061.9062.2862.09379.0379.2979.1379.15[표3]. Acetophenone의 유출시간EA1회2회3회ave013.0412.9913.1813.07115.4115.2915.3715.36218.7018.5818.4718.58322.2922.7122.4522.48[표4]. Ethyl acetate의 유출시간AN1회2회3회ave012.1611.9112.0812.05113.2413.8113.4713.51215.0214.9314.7914.91317.2417.3617.1617.25[표5]. Acetonitrile의 유출시간AC1회2회3회ave011.6711.4711.3911.51113.2313.0113.4113.22215.3415.4015.2715.34318.5518.6018.4918.55[표6]. Acetone의 유출시간2) 점도 계산상대점도 =t overt_0비점도(mu_sp = mu_i) = 상대점도 ?1환원점도(mu_i over c ) =비점도 over 농도[g/dl]상대점도비점도환원점도11.3843450.3843450.19601621.820580.820580.21335132.3169161.3169160.232655[표7]. Acetophenone의 점도상대점도비점도환원점도11.1817480.1817480.09269221.4340490.4340490.11285331.7093560.7093560.12532[표8]. Ethyl acetate의 점도상대점도비점도환원점도11.0888160.0888160.04529621.2351970.2351970.06115131.4177630.4177630.073805[표9]. Acetonitrile의 점도상대점도비점도환원점도11.1336760.1336760.06817521.3144820.3144820.08176531.5895460.5895460.104153[표10]. Acetone의 점도고유점도는 Huggins식을 이용하여 구한다.mu_i over c = [mu]+k_H [mu]^2 c[그림1]. Acetophenone의 고유점도 그래프[그림2]. Ethyl acetate의 고유점도 그래프[그림3]. Acetonitrile의 고유점도 그래프[그림4]. Acetone의 고유점도 그래프APEAANAC고유점도17.7588.47383.94764.7033R^20.99820.98460.99710.9773[표11]. 용매에 따른 고유점도와R^2값R^2값이 0.97이상 0.999이하로 1에 가까운 값이 얻어졌다. 따라서 실험의 정확도는 높다고 할 수 있다.3) 용해도 파라미터여러 가지 용매에서 측정한 고유점도를 용매의 용해성 파라미터에 대해 도시했을 때 고유점도가 최대치를 나타내는 값에 해당되는 용매의 파라미터가 곧 고분자의 용해도 파라미터가 된다. 용해도 파라미터는 다음과 같이 나타낼 수 있다.delta ^{2} = delta _{d}^{2} + delta _{p}^{2} + delta _{h}^{2}delta_ddelta_pdelta_hdeltaAP19.68.63.721.72119EA15.85.37.218.15406AN15.3186.124.39877AC15.510.4719.93514[표12]. 용매에 따른 용해도 파라미터 문헌값용해도 파라미터delta를 오름차순으로 정리하고 고유점도에 대해 그래프를 그리면 다음과 같다.[그림5]. 용해도 파라미터에 따른 고유점도 그래프고유점도가 최대치를 나타내는 값에 해당하는 용매의 파라미터가 고분자의 용해도 파라미터이므로 17.758의 고유점도를 가지는 Acetophenone의 용해도 파라미터인 21.72119가 고분자의 용해도 파라미터가 된다.2. 고찰1) 실험결과 분석delta_ddelta_pdelta_hdeltaPMMA18.610.57.522.6375[표13]. PMMA 용해도 파라미터 문헌값실험으로 얻어진 용해도 파라미터는 21.72119, 문헌값은 22.6375이다. 따라서 오차율은 다음과 같다.{22.6375-21.72119 } over { 22.6375} times 100 = 4.048%따라서 이 실험의 정확도는 높다고 볼 수 있다.이는 분산력, 극성, 수소결합의 기여를 고려하지 않은 계산 결과로, 이것들을 고려하여 계산하면 다음과 같다.(delta_d1 -delta_d2 )^2(delta_p1 -delta_p2 )^2( delta _{h1} - delta _{h2} ) ^{2}deltaAP13.6114.4419.05EA7.8427.040.0934.97AN10.8956.251.9669.1AC9.610.010.259.87[표14]. 용매와 고분자 간의 용해성 파라미터Acetonitrile > Ethyl acetate > Acetophnone > Acetone 순으로 크기가 작은 것을 확인할 수 있다.2) 오차원인점도는 압력, 농도, 온도, 용매의 종류 등에 영향을 받는다. 실험실의 환경을 완벽하게 통제할 수 없었기 때문에 점도가 영향을 받아 오차가 생겼을 것이라 추측한다. 또한, 용매의 종류를 바꿀 때 마다 아세톤으로 세척 후 건조시켜야 하는데 모세관이 좁아 건조시키기에 어려움이 있었다. 불완전한 세척과 건조 또한 오차의 원인이 될 수 있다.이번 실험에서는 Acetonitrile, Ethyl acetate, Acetophnone, Acetone으로 총 4종류의 용매를 사용하였는데, 더 많은 종류의 용매를 사용한다면 실험의 정확성을 높일 수 있을 것이다.3. 참고 문헌1) 화공생물공학과 교수진, “화공생물공학실험”, 동국대학교 화공생물공학과, 2023, pp. 19-212) Joseph S.R. Wheeler, Stuart W. Reynolds, Steven Lancaster, Veronica Sanchez Romanguera, Stephen G. Yeates, Polymer degradation during continuous ink-jet printing, Polymer Degradation and Stability, Volume 105, 2014, Pages 116-121,

공학/기술| 2023.11.14| 8페이지| 2,500원| 조회(143)

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<화공생물공학실험> 점도평균분자량측정

화공생물공학실험 결과 보고서실험 제목점도평균분자량 측정실험 일자2023.10.25실험 조 및 조원학과화공생물공학과학번이름1. 결과samplePEG 함량(g)부피(ml)무게농도(g/dl)water050012.552.54.76223.553.56.54234.554.58.25745.555.59.909[표1]. PEG 농도표1차2차3차평균water20.9519.8419.9620.25124.0923.8723.9123.96226.502.4526.7826.24328.5627.5628.0128.04429.0529.4429.2129.23[표2]. 유출시간보다 정확하게 시간을 측정하기 위해서 실험과정을 영상으로 찍어 시료가 etched line을 지나는 순간을 기록해 유출시간을 측정했다.[그림1]. 모세관 점도계를 이용한 실험과정 영상 캡쳐본1) 점도 계산상대점도 =t overt_0비점도(mu_sp = mu_i) = 상대점도 ?1환원점도(mu_i over c ) =비점도 over 농도[g/dl]상대점도비점도환원점도11.18320.18320.038521.29580.29580.045231.38470.38470.046641.44350.44350.0448[표3]. 점도고유점도는 Huggins식을 이용하여 구한다.mu_i over c = [mu]+k_H [mu]^2 c[그림2]. 고유점도 그래프추세선은 y = 0.0012x + 0.0349, R²은 0.5464이므로 고유점도는 y절편값인 0.0349이다.2) 점도평균분자량 계산Mark-Houwink식 :[ mu]=K {bar{M _{V}^{a}}}참고문헌 3에 따르면, 25°Ｃ에서 PEG solution의 K=1.56 times 10^-3,alpha = 0.5 이다.K와alpha를 위 식에 대입해서 점도평균분자량을 구하면 500.4972가 나온다.2. 고찰1) [표1] 무게농도 계산과정sample 1 :{2.5g} over {52.5ml} TIMES{1ml} over {0.01dl} =4.762g/dlsample 2 :{3.5g} over {53.5ml} TIMES{1ml} over {0.01dl} =6.542g/dlsample 3 :{4.5g} over {54.5ml} TIMES{1ml} over {0.01dl} =8.257g/dlsample 4 :{5.5g} over {55.5ml} TIMES{1ml} over {0.01dl} =9.909g/dl2) 고찰고유점도는 PEG의 밀도와 관련이 있으며, PEG 분자의 질량 및 구조에 따라 변화한다. 고유점도 값이 낮을수록 PEG 분자의 질량이 크고 부피가 커짐을 시사한다. 또한 점도평균분자량은 PEG 분자의 평균 질량을 나타내며, 높은 점도평균분자량 값은 PEG의 분자량 분포가 넓다는 것을 의미한다.3. 참고 문헌1) 화공생물공학과 교수진, “화공생물공학실험”, 동국대학교 화공생물공학과, 2023, pp. 13-172) JOEL R. FRIED, “Polymer science and technology”, 3rd ed.,Prentice Hall, pp.140-1433) Chibowski S, Paszkiewicz M. Studies of Some Properties and the Structure of Polyethylene Glycol (PEG) Macromolecules Adsorbed on a TiO2 Surface. Adsorption Science & Technology. 2001;19(5):397-407. doi:10.1260/026*************

공학/기술| 2023.11.14| 4페이지| 2,500원| 조회(241)

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<화공생물공학실험> DPPH

화공생물공학실험 결과 보고서실험 제목DPPH실험 일자2023.10.18실험 조 및 조원학과화공생물공학과학번이름1. 결과[그림1]. 실험 data[표1]. 실험 data1) 흡광도 그래프[그림2]. 농도에 따른 흡광도Naringin을 제외한 나머지에서는 물질의 농도가 증가할수록 흡광도가 감소하는 추세를 확인할 수 있다.2) 라디칼 소거 활성능※ 라디칼 소거 활성능 = [ ( A control ? A sample)/ A control ] x 100A control : 시료를 첨가하지 않은 대조군의 흡광도A sample : 시료를 첨가한 반응군의 흡광도농도Gallic acidL-ascorbic acidNaringinTocopherol6.2566.499372646.039215756.79012356.0178655412.569.67795948.705882443.827160514.62153272583.521539153.803921647.839506225.19981195092.304475162.901960854.243827234.931828910096.570472679.215686349.922839567.51292920097.448766285.176470653.009259396.7089798[표2]. 농도에 따른 라디칼 소거 활성능[그림3]. 농도에 따른 라디칼 소거 활성능실험 결과를 종합하여 볼 때, 각 시료의 항산화 능력은 다양하게 나타났다. Tocopherol은 DPPH 라디칼을 효과적으로 중화시키는 데 뛰어난 능력을 보여주었다. 이러한 결과는 Tocopherol이 강력한 항산화 물질로 알려진 것과 일치한다.Gallic acid 또한 상당한 항산화 능력을 나타냈으며, L-ascorbic acid는 중간 정도의 항산화 능력을 갖고 있음을 보여준다. 이러한 결과는 이러한 화합물이 자유 라디칼을 중화시키는 데 효과적인 항산화 물질임을 확인한다.반면에 Naringin은 DPPH 라디칼과의 상호작용에서 음의 변화를 나타내어 항산화 능력이 낮은 것으로 나타났다. 이러한 결과는 Naringin이 다른 시료에 비해 상대적으로 제한적인 항산화 능력을 가질 수 있음을 시사한다.2. 고찰1) 연속희석 계산과정종류200uM100uM50uM25uM12.5uM6.25uMG(G1)0.5mL(G2)G1 0.25mL+에탄올 0.25mL(G3)G2 0.25mL+에탄올 0.25mL(G4)G3 0.25mL+에탄올 0.25mL(G5)G4 0.25mL+에탄올 0.25mL(G6)G5 0.25mL+에탄올 0.25mLL(L1)0.5mL(L2)L1 0.25mL+증류수 0.25mL(L3)L2 0.25mL+증류수 0.25mL(L4)L3 0.25mL+증류수 0.25mL(L5)L4 0.25mL+증류수 0.25mL(L6)L5 0.25mL+증류수 0.25mLN(N1)0.5mL(N2)N1 0.25mL+에탄올 0.25mL(N3)N2 0.25mL+에탄올 0.25mL(N4)N3 0.25mL+에탄올 0.25mL(N5)N4 0.25mL+에탄올 0.25mL(N6)N5 0.25mL+에탄올 0.25mLT(T1)0.5mL(T2)T1 0.25mL+에탄올 0.25mL(T3)T2 0.25mL+에탄올 0.25mL(T4)T3 0.25mL+에탄올 0.25mL(T5)T4 0.25mL+에탄올 0.25mL(T6)T5 0.25mL+에탄올 0.25mL2) 고찰실험에서 사용되는 흡광도 파장 517nm에서는 보라색은 감지하고 노란색은 감지하지 못하여 흡광도 값(OD)을 얻을 수 있다.보라색의 DPPH가 항산화물질에 의해 라디칼이 제거되는 반응이 일어나면 노란색으로 변하므로 효과가 뛰어난 시료에서는 작은 흡광도 값을, 효과가 떨어지는 시료에서는 큰 흡광도 값을 갖는다.이번 실험에서 아스코르브산이 대조군으로 사용됐는데, 아스코르브산은 강력한 항산화 작용을 가지고 있으며 자유라디칼을 중화시키는데 효과적이기 때문이다.3. 참고 문헌1) 화공생물공학과 교수진, “화공생물공학실험”, 동국대학교 화공생물공학과, 2023, pp. 10-112) kaur, S., Mohamed Yacoob, S. A., Venktraman, A., Nagarajan, Y., Vasudevan, S., & Punniyamoorthy, B. (2019). Proximate composition and in vitro antioxidant properties of Rhizophora mucronata plant part extract. Asian Journal of Green Chemistry, 3(3), 345-352. doi: 10.22034/ajgc.2018.143172.1091

공학/기술| 2023.11.14| 5페이지| 2,500원| 조회(303)

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