Kim, HaeWon;Lim, Jeong-Muk;Oh, Sae-Gang;Kamala-Kannan, Seralathan;Cho, Min;Oh, Byung-Taek
Journal of Soil and Groundwater Environment
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v.20
no.2
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pp.22-31
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2015
In the present study, surface of laccase producing Ceriporia lacerata was modified using 4-bromobutyryl chloride and polyethylenimine. The modified biomass was freeze dried and utilized as a biosorbent for the removal of Ni(II) from aqueous solution. The physicochemical properties of the biosorbent were analyzed using scanning electron microscopy and Fourier transform infrared spectroscopy. Batch experiments were carried out as a function of contact time (0-60 min), pH (2 to 8), adsorbent dosage (25-150 mg), and initial Ni(II) concentration (25-125 mg/L). The results indicate that surface modified biosorbent effectively adsorbed (9.5 mg/0.1 g biomass) Ni(II) present in the solution. The equilibrium adsorption data were modeled with different kinetic and isotherm models. The Ni(II) adsorption followed pseudo-first-order kinetics (R2 = 0.998) and Langmuir isotherm (R2 = 0.994) model. Hydroxyl and carbonyl functional groups present in biomass play a major role in the adsorption of Ni(II). The adsorbed Ni(II) from the biosorbent was successfully desorbed (85%) by 1M HCl. The results of the study indicate that the surface modified C. lacerate biomass could be used for the treatment of Ni(II) contaminated ground waters.
The removal of Cd(II) and Cu(II) from aqueous solution by an agricultural solid waste biomass prepared from Moringa oleifera bark (MOB) was investigated. The biosorbent was characterized by Fourier transform infrared spectroscopy and elemental analysis. Furthermore, the effect of initial pH, contact time, biosorbent dosage, initial metal ion concentration and temperature on the biosorption of Cd(II) and Cu(II) were studied using the batch sorption technique. Kinetic studies indicated that the biosorption process of the metal ions followed the pseudo-second order model. The biosorption data was analyzed by the Langmuir, Freundlich, Dubinin-Radushkevich, and Temkin isotherm models. Based on the Langmuir isotherm, the maximum biosorption capacities for Cd(II) and Cu(II) onto MOB were 39.41 and 36.59 mg/g at 323 K, respectively. The thermodynamic parameters, Gibbs free energy (${\Delta}G^o$), enthalpy (${\Delta}H^o$), and entropy (${\Delta}S^o$) changes, were also calculated, and the values indicated that the biosorption process was endothermic, spontaneous and feasible in the temperature range of 303-323 K. It was concluded that MOB powder can be used as an effective, low cost, and environmentally friendly biosorbent for the removal of Cd(II) and Cu(II) ions from aqueous solution.
last few decades. In this study, the lyophilized cells of Pleurotus eryngii (mushroom) were used as an inexpensive biosorbent for Cd(II) and Pb(II) removal from aqueous solutions. The effect of various physicochemical factors on Cd(II) and Pb(II) biosorption such as pH (2.0-7.0), initial metal concentration ($0.0-300mg\;L^{-1}$), temperature, fungal biomass and contact time (0-120 min) were studied. Optimum pH for removal of Cd(II) and Pb(II) was 6.0, and the contact time was 45 min at room temperature. The nature of biosorbent and metal ion interaction was evaluated by Infrared (IR) spectroscopic technique. IR analysis of mushroom biomass revealed the presence of amino, carboxyl, hydroxyl and methyl groups, which are responsible for biosorption of Cd(II) and Pb(II). The maximum adsorption capacities of P. eryngii for Pb(II) and Cd(II) calculated using Langmuir adsorption isotherm were 82.0 and $16.13mg\;g^{-1}$, respectively. The adsorption isotherms for two biosorbed heavy metals were fitted well with Freundlich isotherm as well as Langmuir model with correlation coefficient ($r^2$>0.99). Thus, this study indicated that the P. eryngii is an efficient biosorbent for the removal of Cd(II) and Pb(II) from aqueous solutions.
The biosorption of methylene blue (MB) from aqueous solution was investigated using dried Rhodotorula glutinis as the biosorbent. The effects of pH, initial dye concentration, biosorbent dosage, and kinetic studies were determined to obtain valuable information for biosorption. Results indicated that most of the adsorbed MB bound within 30 minutes of contact and the MB adsorption capacity increased from 21.1 to 101.8 mg/g with the initial MB concentration increased from 50 to 300 mg/L. Additionally, the MB adsorption capacity gradually increased from pH 4.0 to 9.0, reaching its peak at an initial pH of 9.0. As the biomass load was increased from 0.25 to 4.0 g/L, the MB removal efficiency increased from 14.1 to 84.5%. The Langmuir model provided the best fit throughout the concentration range, and the maximum adsorption capacity (qmax) and Langmuir constant (b) were determined to be 135.14 mg/g and 0.026 l/mg, respectively. Furthermore, the biosorbent process of R. glutinis was found to follow pseudo-second-order kinetics and the calculated qeq,cal value showed good agreement with the experimental qeq value. Overall, the biosorption of MB by R. glutinis can be characterized as a monolayer, single site type phenomenon, and the rate-limiting step was determined to be the chemical reaction between the adsorbent and the adsorbate.
Nosair El Yakoubi;Mounia Ennami;Naouar Ben Ali;Zineb Nejjar El Ansari;Mohammed L'bachir EL KBIACH;Loubna Bounab;Brahim El Bouzdoudi
Membrane and Water Treatment
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v.15
no.2
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pp.89-98
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2024
The ability of Zizyphus lotus stem powder (ZLSP) to remove Pb (II) and Cd (II) ions from an aqueous solution was evaluated. The present phenomenon of biosorption was revealed to depend on pH, biosorbent dosage, temperature, initial ionic concentration, time of contact and biosorbent's particle size. The sorption process was exothermic (∆H°<0), and showing a strong Pb(II)/Cd(II)-ZLSP affinity (∆S°>0). Gibbs free energy data (∆G°<0, and decreases as temperature increase) reveals that the process studied is characterized by its feasibility and spontaneous nature. The best fits of the equilibrium data were obtained by the Temkin model and the Langmuir model. The maximum Pb(II)/Cd(II)-ZLSP biosorption capacities were 33.02 mg/g for Pb (II) and 20.73 mg/g for Cd (II). The pseudo-second order model was the most appropriate for fitting the kinetic data. The characterization of the biochemical groups essentially involved in the sorption phenomenon was made possible by FTIR spectral analysis. The capacity of ZLSP as an effective and ecofriendly biosorbent is confirmed through this study.
Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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v.16
no.2
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pp.38-46
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2008
Many researchers have reported that many biopolymers making up cell walls of the microorganisms display an ion-exchange property and play a major role in the sorption of the metal ions. Such polymers derived from microbial biomass are potentially useful as biosorbent materials for recovery various metal ions in industrial applications. although synthetic polymers such as ion-exchange resins and chelating resins have been widely used as commercial sorbents. In this study, valuable and commercial biopolymers for metal removal will be introduced.
In the present work, Arthrobacter sp. 25, a lead-tolerant bacterium, was assayed to remove lead(II) from aqueous solution. The biosorption process was optimized by response surface methodology (RSM) based on the Box-Behnken design. The relationships between dependent and independent variables were quantitatively determined by second-order polynomial equation and 3D response surface plots. The biosorption mechanism was explored by characterization of the biosorbent before and after biosorption using atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy, X-ray diffraction, and Fourier transform infrared spectroscopy. The results showed that the maximum adsorption capacity of 9.6 mg/g was obtained at the initial lead ion concentration of 108.79 mg/l, pH value of 5.75, and biosorbent dosage of 9.9 g/l (fresh weight), which was close to the theoretically expected value of 9.88 mg/g. Arthrobacter sp. 25 is an ellipsoidal-shaped bacterium covered with extracellular polymeric substances. The biosorption mechanism involved physical adsorption and microprecipitation as well as ion exchange, and functional groups such as phosphoryl, hydroxyl, amino, amide, carbonyl, and phosphate groups played vital roles in adsorption. The results indicate that Arthrobacter sp. 25 may be potentially used as a biosorbent for low-concentration lead(II) removal from wastewater.
In this study, we evaluated the methylene blue (MB) adsorption potential of non-treated and UV-C pretreated bacterial biomass from aqueous solution. The UV-C pretreatment denature the biomass and has increased overall functional groups when compared to non-treated biomass. The biosorbent was exposed to various pH, biomass dose, and contact time. The results showed that the dried and UV-C pretreated biomass effectively removed MB within 30 min. Dried and UV-C pretreated biomass of Bacillus pseudomycoides JH 2-2 showed a adsorption of 858.2 and 1072.4 mg/g at optimum conditions (pH: 9.0, contact time: 30 min, biomass dose: 1 g/L). Similarly, dried and UV-C pretreated biomass of Citrobacter freundii JH 11-2 showed an adsorption 868.3 and 954 mg/g at optimum conditions (pH: 9.0, contact time: 10 min, biomass dose: 1.5 g/L). The changes in the functional groups of UV-C pretreated biomass could be responsible for enhanced adsorption of MB. The results obtained have shown that non-treated and UV-C pretreated biomass has a high adsorption capacity for MB dye and can be used as a low-cost biosorbent in wastewater treatments.
Many industries, such as textiles, chemical refineries, leather, plastics and paper, use different dyes in various process steps. At the same time, these industrial sectors are responsible for discharging contaminants that are harmful and toxic to humans and microorganisms by introducing synthetic dyes into wastewater. Of these dyes, methylene blue dye, which is classified as basic dyes, is accepted as a model dye. For this reason, methylene blue dye was selected in the study and its removal from the water was studied. In this study, two efficient biosorbents were developed from chitosan and sunflower waste, an agro-industrial waste and modified using iron nanoparticles. The biosorption efficiency was evaluated for methylene blue (MB) dye removal from aqueous solution under various parameters such as treating agent, solution pH, biosorbent dosage, contact time, initial dye concentration and temperature. We investigated the kinetic properties of dye removal from water for Chitosan-Sunflower (CS), Chitosan-Sunflower-Nanoiron (CSN). When the wavelength of MB dye was spectrophotometrically scanned, the maximum absorbance was determined as 660 nm. For the core shell biosorbents we obtained, we found that the optimum time for removal of MB from wastewater was 60 min. The pH of the best pH was determined as 5 in the studied pH. The most suitable temperature for the experiment was determined as 30℃. SEM-EDAX, TEM, XRD, and FTIR techniques were used to characterize biosorbents produced and modified in the experimental stage and to monitor the change of biosorbent after dye removal. The interactions of the paint with the surface used for removal were explained by these techniques. It was calculated that 80% of CS and 88% of CSN removed MB in optimum conditions. Also, the absorption of MB dye onto the surface was investigated by Langmiur and Frendlinch isotherms and it was determined from the results that the removal was more compatible with Langmiur isotherm.
BACKGROUND: Heavy-metal pollution represents an important environmental problem due to the toxic effects of metals, and their accumulation throughout the food chain leads to serious ecological and health problems. METHODS AND RESULTS: Optimum conditions in continuous-flow stirred tank reactor (CSTR) and packedbed column contactor (PBCC) using brown seaweed biosorbent were investigated. Under optimum conditions from both lab-scale biosorbent systems, removal efficiency of copper (Cu) in a large-scale PBCC system was investigated. Removal capacity of Cu using brown seaweed biosorbent in a lab-scale CSTR system was higher than that in a lab-scale PBCC system. On the other hand, over 48 L/day of flow rate in Cu solution, removal efficiency of Cu in a lab-scale PBCC system was higher than that in a lab-scale CSTR system. Optimum flow rate of Cu was 24 L/day, optimum Cu solution concentration was 100 mg/L. Removal capacity of Cu at different stages was higher in the order of double column biosorption system > single column biosorption system. Under different heavy metals, removal capacities of heavy metal were higher in the order of Pb > Cr > Ni > Mn ${\geq}$ Cu ${\geq}$ Cd ${\fallingdotseq}$ Zn ${\geq}$ Co. Removal capacity of Cu was 138 L in a large-scale PBCC system. Removal capacity of Cu a large-scale PBCC system was similar with in a lab-scale PBCC system. CONCLUSION(s): Therefore, PBCC system using brown seaweed biosorbent was suitable for treating heavy metal wastewater.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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