Waste sludge may be used to recovery wastewater contaminated with heavy metals. The waste sludge is an inexpensive readily available source of biomass for biosorption with metal-bearing wastewater. The biosorption of heavy metals such as Pb(II), Cu(II), Cr(II), and Cd(II) onto waste sludge was investigated in batch experiments and waste sludge loaded heavy metals was separated by dissolved air flotation. The biosorption equibria of heavy metals could be described by Langmuir and Freundich isotherms. The adsorption capacity for waste sludge was in the sequence of Pb(II)>Cr(II)>Cu(II)>Cd(II). The system attained equilibrium about 20 min. The Langmuir and Freundlich adsorption model effectively described the biosorption equilibrium of Cu(II) and Cr(II) ions on waste sludge. Maximum adsorption capacity of Cu(II) and Cr(II) were 196.08 and 158.73 mg/g, respectively. Solid-liquid separation efficiencies were kept above $95\%$ on waste sludge loaded heavy metals, and were decreased with pH increasing.
The moisture sorption isotherms of vacuum-dried edible green alga (Capsosiphon fulvescens) powders were determined at 25, 35, and $45^{\circ}C$ and water activity ($a_w$) in the range of 0.11~0.94. An inversion effect of temperature was found at high water activity (>0.75). Various mathematical models were fitted to the experimental data, and Brunauer, Emmett, and Teller model was found to be the most suitable model describing the relationship between equilibrium moisture content and water activity (<0.45). Henderson model could also provide excellent agreement between the experimental and predicted values despite of the intersection point. Net isosteric heat of adsorption decreased from 15.77 to 9.08 kJ/mol with an increase in equilibrium moisture content from 0.055 to $0.090kg\;H_2O/kg$ solids. The isokinetic temperature ($T_{\beta}$) was 434.79 K, at which all the adsorption reactions took place at the same rate. The enthalpy-entropy compensation suggested that the mechanism of the adsorption process was shown to be enthalpy-driven.
Dave, Shailesh R.;Dave, Vaishali A.;Tipre, Devayani R.
Advances in environmental research
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v.1
no.3
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pp.223-236
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2012
Biosorption of methylene blue (MB) from aqueous solution was studied with respect to the point of zero charge of coconut husk, dye concentration, particle size, pH, temperature, as well as adsorbent and NaCl concentration using coconut husk biomass. Amongst Langmuir and Freundlich adsorption isotherms studied, Langmuir adsorption isotherm showed better agreement. Pseudo second order kinetics model was found to be more suitable for data presentation as compared to pseudo first order kinetics model. Also, involvement of diffusion process was studied using intraparticle diffusion, external mass transfer and Boyd kinetic model. Involvement of intraparticle diffusion model was found to be more relevant (prominent) as compared to external mass transfer (in) for methylene blue biosorption by the coconut husk. Moreover, thermodynamic properties of MB biosorption by coconut husk were studied. Desorption of methylene blue from biomass was studied with different desorbing agents, and the highest desorption achieved was as low as 7.18% with acetone, which indicate stable immobilization. Under the experimental conditions MB sorption was not significantly affected by pH, temperature and adsorbent concentration but low sorption was observed at higher NaCl concentrations.
Hydrogen isotopes (i.e. deuterium and tritium) are supplied to the tokamak in the International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) fuel cycle. One important part of the ITER fuel cycle is the recycling of unused fuel back to the tokamak, as almost 99 % of fuel is unburned during fusion reaction. For this, cryogenic distillation has been used in the isotope separation system (ISS) of ITER, but this technique tends to be energy-intensive and to have low selectivity (typically below 1.5 at 24 K). Recently, efficient isotope separation by porous materials has been reported in the so-called quantum sieving process. Hence, in this study, hydrogen isotope adsorption behavior is studied using chemically stable ZIF-11. At low temperature (40 K ~ 70 K), the adsorption increases and the sorption hysteresis becomes stronger as the temperature increases to 70K. Molar ratio of deuterium to hydrogen based on the isotherms shows the highest (max. 14) ratio at 50 K, confirming the possibility of use as a potential isotope separation material.
Journal of Korean Society of Water Science and Technology
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v.26
no.6
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pp.125-132
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2018
We studied a simple approach for synthesis of mesoporous Y(M-Y) from commercial zeolite Y precursors by treating of NaOH with $CH_3(CH_2)_{15}N(Br)(CH_3)_3$ as template. The physicochemical properties of the mesoporous zeolites Y were then analyzed using XRD, nitrogen full-isotherms at 77 K, SEM and TEM. The nitrogen adsorption-desorption analysis showed that surface area and pore diameter of synthesized mesoporous zeolite Y(M-Y) were $1072m^2/g$ and ~3.3 nm, respectively. And M-Y was applied for the removal of $Mn^{2+}$ and $Fe^{2+}$ from aqueous solution. This material, which introduces mesoporosity with zeolite Y character, displayed a superior adsorption capacity than commercial zeolite Y when used as an adsorbent for the removal of $Mn^{2+}$ and $Fe^{2+}$.
In the present research, Ficus religiosa Bark (FRB) is used as an adsorbent for the removal of heavy metal Cr (VI) ions. This Ficus religiosa Bark was characterized by Scanning Electron Microscope, Fourier transform infrared Spectroscopy, Thermo Gravimetric Analyzer and the results showed that activated adsorbent have high adsorption capacity and withstand even in high temperature. Batch and Continuous experiments were conducted to determine the effect of various parameters such as pH, contact time, adsorbent dose and initial metal concentration. The biosorption followed pseudo first order kinetic model. The adsorption isotherms of Cr (VI) on Ficus religiosa fitted well with the Temkin model. In Batch study, maximum biosorption capacity of Cr (VI) was found to be 37.97 mg g-1 (at optimal pH of 2, adsorbent dosage of 0.3 grams and concentration of Cr (VI) is100 mg L-1). The Continuous mode of study shows that 97% of Cr (VI) ion removal at a flow rate of 15 ml min-1. From the results, selected Ficus religiosa Bark has the higher adsorption capacity for the removal of Cr (VI) ions from wastewater.
Isotherms, kinetics and thermodynamic properties for adsorption of Brilliant Green(BG), Quinoline Yellow(QY) dyes by activated carbon were carried out using variables such as dose of adsorbent, pH, initial concentration, contact time, temperature and competitive. BG showed the highest adsorption rate of 92.4% at pH 11, and QY was adsorbed at 90.9% at pH 3. BG was in good agreement with the Freundlich isothermal model, and QY was well matched with Langmuir model. The separation coefficients of isotherm model indicated that these dyes could be effectively treated by activated carbon. Estimated adsorption energy by Temkin isotherm model indicated that the adsorption of BG and QY by activated carbon is a physical adsorption. The kinetic experimental results showed that the pseudo second order model had a better fit than the pseudo first order model with a smaller in the equilibrium adsorption amount. It was confirmed that surface diffusion was a rate controlling step by the intraparticle diffusion model. The activation energy and enthalpy change of the adsorption process indicated that the adsorption process was a relatively easy endothermic reaction. The entropy change indicated that the disorder of the adsorption system increased as the adsorption of BG and QY dyes to activated carbon proceeded. Gibbs free energy was found that the adsorption reaction became more spontaneous with increasing temperature. As a result of competitive adsorption of the mixed solution, it was found that QY was disturbed by BG and the adsorption reduced.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.22
no.7
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pp.1319-1330
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2000
Activated carbons prepared by chemical activation of organic waste sludges with $ZnCl_2$ and $K_2S$ have been studied in terms of their pore development and adsorptivity. Pore development of the carbons prepared from organic waste sludges was characterized by the nitrogen adsorption at 77K. The $ZnCl_2$-activated carbon produced by chemical activation with zinc chloride exhibited type I isotherm characteristics according to the BDDT classification, suggesting the presence of micropores formed by activation process. The isotherms of the commercial powdered activated carbon and $K_2S$-activated carbon reveal a hysteresis similar to that of type IV in BDDT classification, indicating the formation of mesopores. This result implies that the major pores of $K_2S$-activated carbon are composed of meso and micropores, and a macropores are minor. The adsorptive capacities of metal on the $K_2S$-activated carbon prepared from organic waste sludges were found to be superior to those on a commercial granular activated carbon. The Langmuir and Freundlich isotherms yield a fairly good fit to the adsorption data, indicating a monolayer adsorption of metals onto $K_2S$-activated carbon. The adsorptive capacity of the $K_2S$-activated carbon was superior to $ZnCl_2$-activated carbon for $PO_4$-P, and vice versa for $NO_3$-N. From the results of the studies reported here, it can be concluded that activated carbons with adsorptivity superior to commercial granular activated carbons can be produced from organic waste sludge using a two-step carbonization/activation procedure with zinc chloride or potassium sulfide as the activating agents.
The amount of hydrogen adsorbed in arrays of single walled carbon nanotubes (SWNTs) was studied as a function of nanotube diameter and distance between the nearest-neighbor nanotubes on square arrangements using a grand canonical Monte Carlo simulation. The influence of the geometry of a triangle array with the same diameters and distances was also studied. Hydrogen-carbon and hydrogen-hydrogen interactions were modeled with Lennard-Jones potentials for short range interactions and electrostatic interactions were added for hydrogen-hydrogen pairs to consider quantum contributions at low temperatures. At 194.5 K, Type I isotherms for large-diameter SWNTs and Type IV isotherms without hysteresis between adsorption and desorption processes for wider tube separations were observed. At 200 bars, the gravimetric hydrogen storage capacity of the SWNTs was reached or exceeded the US Department of Energy (DOE) target, but the volumetric capacity was about 70% of the DOE target. At 77 K, a two-step adsorption was observed, corresponding to a monolayer formation step followed by a condensation step. Hydrogen was adsorbed first to the inner surface of the nanotubes, then to the outer surface, intratubular space and the interstitial channels between the nanotube bundles. The simulation indicated that SWNTs of various diameters and distances in a wide range of configurations exceeded the DOE gravimetric and volumetric targets at under 1 bar.
Cho, Hyen-Goo;Johnston Cliff T.;Gnanasiri S. Premachandra G.S.
Journal of the Mineralogical Society of Korea
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v.19
no.4
s.50
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pp.247-258
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2006
The characteristics of phosphate adsorption on kaolinite was studied by batch adsorption experiments. The phosphorous contents was measured using UV spectrometer with 820 nm wavelength. The experiment with changing reaction time revealed that fast P adsorption occurred within $0{\sim}12$ hour, whereas slow adsorption reaction began after 12 hour. The adsorption percentage depended on kaolinite amount in phosphate solution. Rotary-shaker enhanced the adsorption percentage up to $11{\sim}15%$. The phosphorous adsorption appears to be insensitive to change in the ionic strength of KCl between 0.01 M and 0.1 M. From this result, we can conclude that phosphate was adsorbed on kaolinite as inner-sphere complexes. However, the ionic strength increased to 1.0 M, adsorption decreased. It suggests that phosphate may be adsorbed as outer-sphere complexes. Phosphate adsorption decreased with increasing pH value, but it is not distinct. The adsorption isotherms were well fitted with the Langmuir equation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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