In this study, oxidation of As (III) as well as removal of total arsenic by adsorbents coated with single oxides or multi-oxides (Fe (III), Mn (IV), Al (III)) was investigated. In addition, multi-functional properties of adsorbents coated with multi-oxides were evaluated. Finally, application of activated carbon impregnated with Fe or Mn-oxides on the treatment of As (III) or As (V) was studied. As (V) adsorption results with adsorbents containing Fe and Al shows that adsorbents containing Fe show a greater removal of As (V) at pH 4 than at pH 7. In contrast adsorbents containing Al shows a favorable removal of As (V) at pH 7 than at pH 4. In case of iron sand, it has a negligible adsorption capacity for As (V) although it contains 217.9 g-Fe/kg-adsorbent, Oxidation result shows that manganese coated sand (MCS) has the greatest As (III) oxidation capacity among all metal oxides at pH 4. Oxidation efficiency of As (III) by IMCS (iron and manganese coated sand) was less than that by MCS. However the total removed amount of arsenic by IMCS was greater than that by MCS.
Sorption characteristics of arsenic on furnace slag were investigated to remove arsenic from groundwater using furnace slag, which is industrial waste generated from steel company. Adsorption isotherm experiments and kinetic sorption experiments were performed and the chemical characteristics of supernatants from these experiments were analyzed. Results showed that all supernatants were alkaline (above pH 9) and the highest ion concentration in the solution was found with calcium (30~50 mg/L). Results of adsorption isotherms were more adequately described by the Freundlich model than Langmuir model. From adsorption isotherms experiments, it was noted that the adsorption amount of As(V) was 87% higher than that of As(III). Results of kinetic sorption experiments were more properly fitted by pseudo second order (PSO) model than pseudo first order model. Equilibrium adsorption amount ($q_e$) and relaxation time ($t_r$) calculated from PSO model increased with initial concentration of arsenic. Equilibrium adsorption amount of As(V) was higher than that of As(III) and relaxation time of As(V) was shorter than that of As(III). Adsorption isotherm results could be predicted by kinetic adsorption results, since equilibrium adsorption amount calculated through PSO model generally agreed with equilibrium adsorption amount measured from adsorption isotherm.
The present study investigates treatment methods for removal of arsenic from wastewater. The granular activated carbon (GAC) with the coating of iron chloride ($FeCl_3$) was used for the treatment of a low concentration of arsenic from wastewater. Batch experiments were performed to investigate the synthesis of Fe-GAC (Iron coated granular activated carbon), effects of pH, adsorption kinetics and the Langmuir model. The synthesized Fe-GAC with 0.1 M $FeCl_3$ shows best removal efficiency. Adsorption studies were carried out in the optimum pH range of 4-6 for arsenic removal. The Fe-GAC showed promising results by removing 99.4% of arsenic. In the adsorption isotherm studies, the observed data fitted well with the Langmuir models. In continuous column study showed that As(V) could be removed to below 0.25 mg/L within 1,020 pore volume. Our results suggest that the surface modified granular activated carbon treated with $FeCl_3$ for effective removal of arsenic from wastewater.
Magnetic biochar produced from pyrolysis of dairy cattle manure was used to develop an effective sorbent for arsenic purification from aqueous solution. Biomass and magnetized biomass were pyrolyzed in a tube furnace with 10 ℃/min heating rate at 450 ℃ under nitrogen flow of 100 cm3/min for 2 h. Biochars were characterized by SEM-EDX, BET, XDR, FTIR, TGA, zeta potential analysis. The resultant biochar and magnetic biochar were opposed to 50-100-500 ppm As(V) laden aqueous solution. Adsorption experiments were performed by using ASTM 4646-03 batch method. The effects of concentration, pH, temperature and stirring rate on adsorption were evaluated. As(V) was successfully removed from aqueous solution by magnetic biochar due to its highly porous structure, high aromaticity and polarity. The results suggest dairy cattle manure pyrolysis is a promising route for managing animal manure and producing a cost effective biosorbent for efficient immobilization of arsenic in aqueous solutions.
Arsenic at abandoned mine sites has adversely affected human health in Korea. In this study, the feasibility of using cationic surfactant-modified activated carbon (MAC) to remove As(V) was evaluated in terms of adsorption kinetics, adsorption isotherms, and column experiments. The adsorption of As(V) onto MAC was satisfactorily simulated by the pseudo-second-order kinetics model and Langmuir isotherm model. In column experiments, the breakthrough point of AC was 28 bed volumes (BV), while that of MAC increased to 300 BV. The modification of AC using cationic surfactant increased the sorption rate and sorption capacity with regard to As(V). As a result, MAC is a promising adsorbent for treating As(V) in aqueous streams.
Kim, Soon-Oh;Lee, Woo-Chun;Jeong, Hyeon-Su;Cho, Hyen-Goo
Journal of the Mineralogical Society of Korea
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v.22
no.3
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pp.177-189
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2009
Iron (oxyhydr)oxides commonly form as secondary minerals of high reactivity and large surface area resulting from alteration and weathering of primary minerals, and they are efficient sorbents for inorganic and organic contaminants. Accordingly, they have a great potential in industrial applications and are also of substantial interest in environmental sciences. Goethite (${\alpha}$-FeOOH) is one of the most ubiquitous and stable forms of iron (oxyhydr)oxides in terrestrial soils, sediments, and ore deposits, as well as a common weathering product in rocks of all types. This study focused on adsorption reaction as a main mechanism in scavenging arsenic using goethite. Goethite was synthesized in the laboratory to get high purity, and a variety of mineralogical and physicochemical features of goethite were measured and related to adsorption characteristics of arsenic. To compare differences in adsorption reactions between arsenic species, in addition, a variety of experiments to acquire adsorption isotherm, adsorption edges, and adsorption kinetics were accomplished. The point of zero charge (PZC) of the laboratory-synthesized goethite was measured to be 7.6, which value seems to be relatively higher, compared to those of other iron (oxyhydr)oxides. Its specific surface area appeared to be $29.2\;m^2/g$ and it is relatively smaller than those of other (oxyhydr)oxides. As a result, it was speculated that goethite shows a smaller adsorption capacity. It is likely that the affinity of goethite is much more larger for As(III) (arsenite) than for As(V) (arsenate), because As(III) was observed to be much more adsorbed on goethite than As(V) in equivalent pH conditions. When the adsorption of each arsenic species onto goethite was characterized in various of pH, the adsorption of As(III) was largest in neutral pH range (7.0~9.0) and decreased in both acidic and alkaline pH conditions. In the case of As(V), the adsorption appeared to be highest in the lowest pH condition, and then decreased with an increase of pH. This peculiarity of arsenic adsorption onto goethite might be caused by macroscopic electrostatic interactions due to variation in chemical speciation of arsenic and surface charge of goethite, and also it is significantly affected by change in pH. Parabolic diffusion model was adequate to effectively evaluate arsenic adsorption on goethite, and the regression results show that the kinetic constant of As(V) is larger than that of As(III).
Lee, Kyo Suk;Shim, Ho Young;Lee, Dong Sung;Chung, Doug Young
Korean Journal of Soil Science and Fertilizer
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v.48
no.2
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pp.73-80
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2015
Arsenic which is found in several different chemical forms and oxidation states and causes acute and chronic adverse health effects is a toxic trace element widely distributed in soils and aquifers from both geologic and anthropogenic sources. Arsenic which has a mysterious ability to change color, behavior, reactivity, and toxicity has diverse chemical behavior in the natural environment. Arsenic which has stronger ability to readily change oxidation state than nitrogen and phosphorus due to a consequence of the electronic configuration of its valence orbitals with partially filled states capable of both electron donation and acceptance although the electronegativity of arsenic is greater than that of nitrogen and similar to that of phosphorus. Arsenate (V) is the thermodynamically stable form of As under aerobic condition and interacts strongly with solid matrix. However, it has been known that adsorption and oxidation reactions of arsenite (III) which is more soluble and mobile than As(V) in soils are two important factors affecting the fate and transport of arsenic in the environment. That is, the movement of As in soils and aquifers is highly dependent on the adsorption-desorption reactions in the solid phase. This article, however, focuses primarily on understanding the fate and speciation of As in soils and what fate arsenic will have after it is incorporated into soils.
Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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2004.11a
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pp.199-203
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2004
Fibrous arsenic (As) adsorbent was synthesized by loading zirconium (Zr) on fibrous phosphoric adsorbent that was directly synthesized by radiation-induced graft polymerization of 2-hydroxyethyl methacrylate phosphoric acid on polyethylene-coated polypropylene nonwoven fabric. Zirconium reacted with phosphoric acid grafted in the polyethylene layer. Zirconium density of the resulting adsorbent was 4.1 mmol/g. The breakthrough curve of As(V) adsorption was independent of the flow rate up to $1300\;h^{-1}$ in space velocity. The total capacity of As(V) was 2.0 mmol/g-adsorbent at pH of 2. The adsorbed Zr(IV) could be evaluated by 0.4 M sodium hydroxide solution because negligible Zr(IV) could be found in the eluted solution.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.31
no.8
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pp.619-626
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2009
The objective of this study was to evaluate the efficiency of Fe and Mn oxides coated granular activated carbons (FMOCGs) for the removal of arsenite and arsenate by oxidation and adsorption mechanisms using surface characterization and batch adsorption experiments. Within four manufactured adsorbents, Fe and Mn contents of FMOCG-1 was the highest (178.12 mg Fe/g and 11.25 mg Mn/g). In kinetic results, As(III) was removed by oxidation and adsorption with FMOCGs. Removal of arsenic by FMOCGs increased as pH value of the solution decreased. The adsorption isotherm results were well fitted with Langmuir isotherm. Adsorption amount of As(V) onto FMOCGs was higher than that of As(III) and the maximum adsorption capacities of FMOCGs for As(III) and As(V) were 1.38~8.44 mg/g and 2.91~9.63 mg/g, respectively.
Arsenic contamination in soil and groundwater has recently been one of the most serious environmental concerns. This arsenic contamination can be originated from natural or anthropogenic sources. It has been well known that arsenic behavior in geo-environmental is controlled by various oxides or hydroxides, such as those of iron, manganese, and aluminum, and clay minerals. Among those, particularly, iron (oxy)hydroxides are the most effective scavengers for arsenic. For this reason, this study characterized arsenic adsorption of magnetite which is a kind of iron oxide in nature. The physicochemcial features of the magnetite were investigated to evaluate adsorption of arsenite [As(III)] and arsenate [As(V)] onto magnetite. In addition to experiments on adsorption equilibria, kinetic experiments were also conducted. The point of zero charge (PZC) and specific surface area of the laboratory-synthesized magnetite used as an arsenic adsorbent were measured 6.56 and $16.6\;g/m^2$, which values seem to be relatively smaller than those of the other iron (oxy)hydroxides. From the results of equilibria experiments, arsenite was much more adsorbed onto magnetite than arsenate, indicating the affinity of arsenite on magnetite is larger than arsenate. Arsenite and arsenate showed adsorption maxima at pHs 7 and 2, respectively. In particular, adsorption of arsenate decreased with increase in pH as a result of electrical repulsion caused by anionic arsenate and negatively-charged surface of magnetite. These results indicate that the surface charge of magnetite and the chemical speciation of arsenic should be considered as the most crucial factors in controlling arsenic. The results of kinetic experiments show that arsenate was adsorbed more quickly than arsenite and adsorption of arsenic was investigated to be mostly completed within the duration of 4 hours, regardless of chemical speciation of arsenic. When the results of kinetic experiments were fitted to a variety of kinetic models proposed so far, power function and elovich model were evaluated to be the most suitable ones which can simulate adsorption kinetics of two kinds of arsenic species onto magnetite.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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