Cheon, Kyeong Ho;Choi, Jeong-Hak;Shin, Won Sik;Choi, Sang June
Journal of Environmental Science International
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v.23
no.9
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pp.1609-1618
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2014
In this study, as a fundamental study for the remediation of the radionuclides-contaminated soil, the adsorption of cobalt, strontium, and cesium on natural soil and kaolin were experimently investigated and adsorption characteristics were evaluated by using several adsorption kinetic and isotherm models. The pseudo-first-order kinetic model (PFOM), pseudo-second-order kinetic model (PSOM), one-site mass transfer model (OSMTM), and two compartment first-order kinetic model (TCFOKM) were used to evaluate the kinetic data and the pseudo-second-order kinetic model was the best with good correlation. The adsorption equilibria of cobalt, strontium, and cesium on natural soil were fitted successfully by Redlich-Peterson and Sips models. For kaolin, the adsorption equilibria of cobalt, strontium, and cesium were fitted well by Redlich-Peterson, Freundlich, and Sips models, respectively. The amount of adsorbed radionuclides on natural soil and kaolin was in the order of cesium > strontium > cobalt. It is considered that these results could be useful to predicting the adsorption behaviors of radionuclides such as cobalt, strontium, and cesium in soil environments.
Cobalt can be released into the natural environment as industrial waste from the alloying industry and as acid mine drainage, and it is also a radionuclide (60Co) that constitutes high-level radioactive waste. Smectite is a mineral that can be useful for adsorption and isolation of this element. In this study, Cheto-type montmorillonite (Cheto-MM), which is the source clays of The Clay Mineral Society (CMS) and already well-characterized, was used. The effect of the adsorption site affected by the presence of interlayer water on the adsorption of cobalt before and after dehydration by heating was evaluated and the adsorption mechanism of cobalt on Cheto-MM was studied by applying adsorption kinetics and adsorption isotherm models. The results showed that the adsorption characteristics changed with dehydration and subsequent shrinkage, and cobalt was found to be adsorbed at the edge of Cheto-MM for about 38% and adsorbed at the interlayer site for about 62%, suggesting that the cobalt adsorption of Cheto-MM is significantly influenced by the interlayer. By applying the adsorption kinetic models, the cobalt adsorption kinetics of Cheto-MM is explained by a pseudo-second-order model, and the concentration-dependent adsorption was best described by the Langmuir isotherm adsorption model. This study provides basic knowledge on the adsorption characteristic of cobalt on montmorillonite with different adsorption sites and is expected to be useful in predicting the adsorption behavior of smectite in high-level radioactive waste disposal sites in the future.
This study proposes the use of a cobalt-based Prussian blue analogue (Co-PBA; potassium cobalt hexacyanoferrate), as an adsorbent for the cost-effective recovery of aqueous ammonium ions. The characterization of Co-PBA involved various techniques, including Fourier-transform infrared spectroscopy, X-ray diffraction, scanning electron microscopy, nitrogen adsorption-desorption analysis, and zeta potential. The prepared Co-PBA reached an adsorption equilibrium for ammonium ions within approximately 480 min, which involved both surface adsorption and subsequent diffusion into the interior. The isotherm experiment revealed a maximum adsorption capacity of 37.29 mg/g, with the Langmuir model indicating a predominance of chemical monolayer adsorption. Furthermore, the material consistently demonstrated adsorption efficiency across a range of pH conditions. Notably, adsorption was observed even when competing cations were present. Co-PBA emerges as a readily synthesized adsorbent, underscoring its efficacy in ammonium removal and selectivity toward ammonium.
Park, Geun-Il;Lee, Jung-Won;Song, Kee-Chan;Kim, In-Tae;Kim, Kwang-Wook;Yang, Myung-Seung
Proceedings of the Korean Radioactive Waste Society Conference
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2003.11a
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pp.73-77
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2003
In order to predict the dynamic behaviors of uranium and cobalt in a fixed bed at various influent pH values of liquid waste, the adsorption system was regarded as multi-component adsorption between each ionic species in a solution. Langmuir isotherm parameters of each species were extracted by incorporating equilibrium data with the solution chemistry of uranium and cobalt using IAST. Prediction results were in good agreement with the experimental data, except for a high concentration and pH. Although there was some limitations in predicting the cobalt adsorption, this method may be useful in analyzing a complex adsorption system where various kinds of ionic species exist in a solution.
Metal-organic frameworks (MOFs) of cobalt gallate were synthesized and deposited on gold electrodes using self-assembly monolayers (SAMs) and hydrothermal processing. These MOF films exhibit strong adsorption capabilities for gaseous particulates, and the use of SAMs allows the synthesis and deposition processes to be completed in a single step. When cobalt gallate is mixed with SAMs, a coordination bond is formed between the cobalt ion and the carboxylate or hydroxyl groups of the SAMs, particularly under hydrothermal conditions. Additionally, the quartz crystal microbalance (QCM) gas sensor accurately measures the number of particulates adsorbed on the MOF films in real-time. Thus, the QCM gas sensor is a valuable tool for quantitatively measuring gases, such as SO2, NO2, and CO2. Furthermore, the QCM MOF film gas sensor was more effective for gas adsorption than the MOF particles alone and allowed the accurate modeling of gas adsorption. Moreover, the QCM MOF films accurately detect the adsorption-desorption mechanisms of SO2 and NO2, which exist as gaseous particulate matter, at specific gas concentrations.
Chitosan was modified by gamma radiation-induced grafting with maleic acid and then used for the removal of cobalt ions from aqueous solutions. Chitosan-g-maleic acid was characterized by Fourier Transform infrared spectroscopy (FT-IR). The effect of the dose (1-5 kGy) and monomer concentration (0.3-1.3%, m/v) on the grafting ratio was examined. The adsorption kinetics and isotherms were also investigated. The results showed that the optimal dose for grafting was 2 kGy. When monomer concentration was within the range of 0.3-1.3% (m/v), the grafting ratio increased almost linearly. For the adsorption of cobalt ions by chitosan-g-maleic acid beads, the pseudo second-order kinetic model ($R^2=0.99$) and Temkin isotherm model ($R^2=0.96$) were able to fit the experimental data reasonably well. The equilibrium adsorption capacity of cobalt ions increased from 2.00 mg/g to 2.78 mg/g after chitosan modification.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.31
no.11
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pp.941-946
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2009
Two types of synthetic zeolites, commercially used (Z-WK) and synthesized by coal fly ash (Z-C1), and raw coal fly ash(F-C1) were examined for its kinetics and adsorption capacities of cobalt. Experimental data are fitted with kinetic models, Lagergen $1^{st}$ and $2^{nd}$ order models, and four types of adsorption isotherm models, Langmuir, Freundlich, Redlich-Peterson, and Koble-Corrigan. Synthesized zeolite (Z-C1) which had 1.51 of Si/Al ratio was synthesized by raw coal fly ash from a thermal power plant. Adsorption capacities with three types of adsorbents, Z-WK, Z-C1, and F-C1, were in the order of Z-C1 (94.15 mg/g) > F-C1 (92.94 mg/g) > Z-WK (88.56mg/g). The adsorption kinetics of Z-WK and Z-C1 with cobalt could be accurately described by a pseudo-second-order rate equation. The adsorption isotherms of Z-WK and Z-C1 with cobalt were well fitted by the Langmuir and Redlich-Peterson equation. Z-C1 will be used to remove cobalt in water as a more efficient absorbent.
ZrO2 gel was prepared under pH 10 alkaline condition by sol-gel process and was investigated as a function of calcination temperature and effect of calcination temperature on cobalt adsorption capacity. The ZrO2 powder prepared by sol-gel process was calcined at 600, 800, 1000, 1200, 140$0^{\circ}C$ and analyzed by X-ray diffractometry. SEM specific surface area by BET nitrogen adsorption FT-IR and TG-DTA technique. It was shown that cobalt adsorption capacity of ZrO2 prepared under pH 10 alkaline condition and then calcined at $600^{\circ}C$ in high temperature was determined to be larger than that of ZrO2 at various calcination temperature. The specific surface area of ZrO2 calcined at $600^{\circ}C$ was 24.03m2/g and cobalt adsorption capacity at 25$0^{\circ}C$ high-temperature water was 0.16m-eq/g.
Geun-IL Park;Jung-Won Lee;Kee-Chan Song;In-Tae Kim;Kwang-Wook Kim;Myung-Seung Yang
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.1
no.1
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pp.81-92
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2003
In order to predict the dynamic behaviors of uranium and cobalt in a fixed bed at various influent pH values of liquid waste, the adsorption system is regarded as a multi-component adsorption between each ionic species in the solution. Langmuir isotherm parameters of each species were extracted by incorporating equilibrium data with the solution chemistry of the uranium and cobalt using IAST. Prediction results were in good agreement with the experimental data, except for a high concentration and pH. Although there was some limitations in predicting the cobalt adsorption, this method may be useful in analyzing a complex adsorption system where various kinds of ionic species exist in a solution.
The improper management of radioactive waste or accidents caused by natural disasters can result in the release of radioactive materials into the surrounding environment, potentially leading to soil and groundwater contamination by radionuclides. In this study, adsorption-desorption behaviors of the radionuclides (cobalt and strontium) in natural soil, montmorillonite, Mn-PILC, Fe-PILC, and fishbone were investigated. Several models were used to predict adsorption isotherms of radionuclides on various absorbents. Adsorption isotherms of cobalt and strontium in several adsorbents were examined at pH 5.5. The amount of sorbed cobalt and strontium were represented fishbone > natural soil > Mn-PILC > Fe-PILC > montmorillonite and natural soil > Mn-PILC > fishbone > Fe-PILC > montmorillonite, respectively. Adsorption datas were fitted with several models such as Freundlich, Langmuir, Sips, Redlich-Peterson, Khan, and Generalized model. The results of curve fitting showed R2> 0.98 in all of adsorption models, except Sr2+ adsorption onto montmorillonite. For modified clays (Mn-PILC, Fe-PILC), it is suggested that, unlike natural soils and fish bones, there are not only single adsorption mechanisms but also adsorption mechanisms based on chemical adsorption and surface charge. In the case of fish bones, due to the relatively higher adsorption capacity than modified clays and its characteristic of significant desorption, it is expected more suitable for the removal of radionuclides in aquatic environments than for the immobilization of radionuclides in soil.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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