Objective of this research was to evaluate optimal conditions of arsenic adsorption in water by zero-valent iron (ZVI). Batch experiment showed that adsorption of arsenic by ZVI followed a Langmuir isotherm model. The masses of As(V) adsorbed onto ZVI were increased as decreasing pH of the reacting solution (pH 3: 2.05, pH 5: 1.82, pH 7: 1.24, pH 9: 1.03 mg As/g $Fe^0$) and as increasing the temperature ($15^{\circ}C$ : 1.59, $25^{\circ}C$ : 1.81, 35 : $1.93^{\circ}C$ mg As/g $Fe^0$). The SEM and EDS (energy dispersive X-ray spectrometer) analysis of morphology and structure of ZVI before and after reacting with arsenic in water revealed that a relatively smooth and large surface of ZVI was transformed into a coarse and small surface particle after the reaction. The EDS spectra on the chemical composition of ZVI demonstrated that arsenic was incorporated into ZVI by adsorption mechanism. The XRD analysis also identified that the only peak for $Fe^0$ in the ZVI before the reaction and confirmed that $Fe^0$ was transformed into $Fe_2O_3$ and FeOOH, and As into $FeAsO_4{\cdot}2H_2O$.
Kim, Seong Hee;Lee, Woo Chun;Cho, Hyen Goo;Kim, Soon-Oh
Journal of the Mineralogical Society of Korea
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v.25
no.4
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pp.197-210
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2012
Hematite has been known to be the most stable form of various iron (oxyhydr)oxides in the surface environments. In this study, its properties as an adsorbent were examined and also adsorption of arsenic onto hematite was characterized as well. The specific surface area of hematite synthesized in our laboratory appeared to be $31.8g\;m^2/g$ and its point of zero salt effect, (PZSE) determined by potentiometric titration was observed 8.5. These features of hematite may contribute to high capacity of arsenic adsorption. From several adsorption experiments undertaken at the identical solution concentrations over pH 2~12, the adsorption of As(III) (arsenite) was greater than that of As(V) (arsenate). As of pH-dependent adsorption patterns, in addition, arsenite adsorption gradually increased until pH 9.2 and then sharply decreased with pH, whereas adsorption of arsenate was greatest at pH 2.0 and steadily decreased with the increasing pH from 2 to 12. The characteristics of these pH-dependent adsorption patterns might be caused by combined effects of the variation in the chemical speciation of arsenic and the surface charge of hematite. The experimental results on adsorption kinetics show that adsorption of both arsenic species onto hematite approached equilibrium within 20 h. Additionally, the pseudo-second-order model was evaluated to be the best fit for the adsorption kinetics of arsenic onto hematite, regardless of arsenic species, and the rate constant of As(V) adsorption was investigated to be larger than that of As(III).
In this research, equilibrium of adsorption and kinetics of As(V) removal were investigated. The coal mine drainage sludge(CMDS) was used as adsorbent. To find out the physical and chemical properties of CMDS, XRD (X-ray diffraction), XRF (X-ray fluorescence spectrometer) analysis were carried out. The CMDS was consist of 70% of goethite and 30% of calcite. From the results, an adsorption mechanism of As(V) with CMDS was dominated by iron oxides. Langmuir adsorption isotherm model was fitted well more than Freundlich isotherm adsorption model. Adsorption capacities of CMDS 1 was not different with CMDS 2 on aspect of amounts of arsenic adsorbed. The maximum adsorption amount of two CMDS were respectively 40.816, 39.682 mg/g. However, the kinetic of two CMDS was different. The kinetic was followed pseudo second order model than pseudo first order model. Concentrations of arsenic in all segments of the polymer in CMDS 2 does not have a constant value, but the rate was greater than the value of CMDS 1. Therefore, CMDS 2, which is containing polymer, is more effective for adsorbent to remove As(V).
Arsenic is a highly toxic element, and its contamination is widespread around the world. The natural materials with high selectivity and efficiency toward pollutants are important in wastewater treatment technology. In this study, the mesoporous synthetic hectorite was synthesized by facile hydrothermal crystallization of gels comprising silica, magnesium hydroxide, and lithium fluoride. Additionally, the naturally available clay was modified using zirconium at room temperature. Both synthetic and modified natural clays were employed in the removal of arsenate from aquatic environments. The materials were fully characterized by scanning electron microscope (SEM), X-ray diffraction (XRD), and Fourier transform-infrared (FT-IR) analyses. The synthesized materials were used to remove arsenic (V) under varied physicochemical conditions. Both materials, i.e., Zr-bentonite and Zr-hectorite, showed high percentage removal of arsenic (V) at lower pH, and the efficiency decreased in an alkaline medium. The equilibrium-state sorption data agrees well with the Langmuir and Freundlich adsorption isotherms, and the maximum sorption capacity is found to be 4.608 and 2.207 mg/g for Zr-bentonite and Zr-hectorite, respectively. The kinetic data fits well with the pseudo-second order kinetic model. Furthermore, the effect of the background electrolytes study indicated that arsenic (V) is specifically sorbed at the surface of these two nanocomposites. This study demonstrated that zirconium intercalated synthetic hectorite as well as zirconium modified natural clays are effective and efficient materials for the selective removal of arsenic (V) from aqueous medium.
Adsorption experiments for As(V) and As(III) onto the surfaces of aerobic Pseudomonas aeruginosa, which can be readily isolated from natural media, were conducted under nutrient-absent conditions. While a small amount of As(III) was adsorbed on the bacterial cell surfaces, As(V) was not effectively removed from the solution through adsorption. The result was likely due to the electrostatic repulsion between anionic compounds of aqueous As(V) and cell surfaces of f aeruginosa. However, the bacteria forming biofilm reduced a large amount of aqueous As(V) to As(III), which indicated that microorganisms in most oligotrophic, natural geologic settings can mediate the behavior of aqueous As. Biobarriers designed to remove the various heavy metals in contaminant plume may practically lead to the enhancement of toxicity and mobility of As.
This study provides an attempt to evaluate sanding wastes, generated from a chemical company as a reused adsorbent. Organic impurities in the raw sanding wastes were removed by calcination at $550^{\circ}C$. Aluminum was a major inorganic composition in the raw sanding wastes and increased from 29.09% to 52.73% after calcination. Dissolved concentrations of heavy metals from the calcined sample were below 0.3 mg/L in a stability test at pH 2. From the pH-edge adsorption experiments with the calcined sanding wastes, As (V) was found to follow an anionic-type adsorption. Adsorption isotherm obtained with variation of the dosage of the calcined sanding wastes was better described by Freundlich equation than Langmuir one. Freundlich constants of K and 1/n were 4.244 and 0.316, respectively. The As (V) adsorption capacity of calcined sanding wastes estimated from Langmuir isotherm was 13.25 mg/g. From this study, the calcined sample was identified as a good reusable adsorbent in the view point of stability and adsorption capacity on As (V).
In order to establish the design parameters of adsorption for arsenic compounds with hydrotalcite including chlorine ion, the basic properties of adsorption and desorption as well as the oxidation of As (III) were examined in batch tests. The maximum adsorption capacities of arsenite and arsenate were 6.2 mg-As(III)/g and 103 mg-As (V)/g, respectively. Although 80.4% of maximum desorption was shown in 20% NaOH solution, 5~10% of NaOH was recommended considering operating benefits, where the proper condition of the desorption was in the range of 73% to 80%. The most suitable desorption condition was in the combination of NaCl (10~20%) and NaOH (5~10%). Within 2 minutes, As (III) was easily oxidized to As (V) with 0.0001 N KMnO4, where the maximum oxidization ratio was shown to 98.9%.
This study described a synthesis of MF having a arsenic removal characteristics and the fundamental research was performed about the simultaneous removal system of both As(III) and As(V) ions with the composite nanofiber membrane (PMF) based on PVdF and MF materials for the water-treatment application. From the TEM analysis, the shape and structure of MF materials was investigated. The mechanical strength, pore-size, contact angle and water-flux analysis for the PMF was performed to investigate the possibility of utilizing as a water treatment membrane. From these results, the PMF11 showed the highest value of mechanical strength ($232.7kgf/cm^2$) and the pore-diameter of composite membrane was reduced by introducing the MF materials. In particular, their pore diameter decreased with an increase of iron oxide composition ratio. The water flux value of PMF was improved about 10 to 60% compared with that of neat PVdF nanofiber membranes. From the arsenic removal characterization of prepared MF materials and PMF, it was shown the simultaneous removal characteristics of both As(III) and (V) ions, and the MF01, in particular, showed the highest adsorption-removal rate of 93% As(III) and 68% As(V), respectively. From these results, prepared MF materials and PMF have shown a great potential to be utilized for the fundamental study to improve the functionality of water treatment membrane.
Kang, Eun Hye;Lee, Ka Jeong;Jo, Mi Ra;Yu, Hongsik;Son, Kwang Tae;Yoon, Minchul
Korean Journal of Fisheries and Aquatic Sciences
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v.54
no.4
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pp.561-567
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2021
The edible sargasso seaweed hijiki Sargassum fusiforme is known to have high concentration of arsenic, which is a threat to human health, particularly due to inorganic arsenic. In this study, various methods were used to remove inorganic arsenic from steamed hijiki concentrate. The highest concentration of arsenate [As(V)] in both raw and processed hijiki during steamed hijiki manufacturing process was within the range of 8.213-14.356 mg/kg, and it is a potential source of inorganic arsenic, which can result in re-contamination and cause environmental pollution. The removal efficiencies of the various removal methods were within the range of 57.3-83.4%, and 19.0% reduction was achieved using activated carbon and alginate bead. Further, activated carbon showed the best adsorption effect of inorganic arsenic. Therefore, we suggest that activated carbon is a suitable efficient method for removing inorganic arsenic and has low operational costs in field applicability.
Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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v.19
no.1
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pp.79-85
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2011
A study on characteristics for removal of arsenic ion using phosphorylated pine needles was performed. The surface condition of phosphorylated pine needles was confirmed by FT-IR, SEM(Scanning Electron Microscopy) and EDX(Energy Dispersive X-ray). The removal rate of arsenic ion was the highest as about 98% at pH 7. Most absorption for arsenic ion was also completed within 30min and decreased with time and pH of arsenic solution from 6.5 to 2.4.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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