Hakimabadi, Seyfollah Gilak;Ahmadpour, Ali;Mosavian, Mohammad T. Hamed;Bastami, Tahereh Rohani
Advances in environmental research
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제4권2호
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pp.69-81
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2015
A new magnetite-silica core/shell nanocomposite ($Fe_3O4@nSiO_2@mSiO_2$) was synthesized and functionalized with trimethylchlorosilane (TMCS). The prepared nanocomposite was used for the removal of diesel oil from aqueous media. The characterization of magnetite-silica nanocomposite was studied by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared (FTIR), transmission electron microscopy (TEM), surface area measurement, and vibrating sample magnetization (VSM). Results have shown that the desired structure was obtained and surface modification was successfully carried out. FTIR analysis has confirmed the presence of TMCS on the surface of magnetite silica nanocomposites. The low- angle XRD pattern of nanocomposites indicated the mesoscopic structure of silica shell. Furthermore, TEM results have shown the core/shell structure with porous silica shell. Adsorption kinetic studies indicated that the nanocomposite was able to remove 80% of the oil contaminant during 2 h and fit well with the pseudo-second order model. Equilibrium studies at room temperature showed that the experimental data fitted well with Freundlich isotherm. The magnetic property of nanocomposite facilitated the separation of solid phase from aqueous solution.
Wastewater from textile industries is a major cause of water pollution in most developing countries. In order to address the issues of water pollution and high cost for treatment processes, the use of an inexpensive and environmentally benign adsorbents has been studied. The objective was to find a better alternative to the conventional methods. Lemon grass waste (ash) collected from a lemon grass stream distillation subunit in Bhutan was tested for dye removal from aqueous solutions. The study investigated the removal of methylene blue using the following operational parameters: initial concentration (100-600 mg/L), contact time, adsorbent dose (0.1-0.55 gm/100 mL), and pH (3-10). It was found that the percentage removal of dye increased with a decrease of the initial concentration and increased contact time and dose of adsorbent. The basic pH solution of dye showed better adsorption capacity as compared to the acidic dye solution. Langmuir and Freundlich adsorption isotherms were fitted to the data well. Data fitted better to Lagergren pseudo 2nd order kinetics than a 1st order kinetic model. Surface morphology was also examined via scanning electron microscopy. An elemental analysis was also carried out and the chemical composition and functional groups were analyzed using energy dispersive X-ray spectroscopy and Fourier transform infrared spectroscopy techniques, respectively. The obtained results indicate that lemon grass ash could be employed as a low cost alternative to commercial activated carbon in wastewater treatment for the removal of dyes.
The aim of this study is to assess the applicability of sericite in wastewater treatment particularly the removal of two important heavy metal toxic ions viz., Cu(II) and Pb(II) from aqueous solutions. The batch type experiments showed that sericite is found to be one of useful natural sorbent for the removal of these two cations from aqueous solutions and it is also to be observed that with the increase in sorptive concentration amount of metal uptake increases and the concentration dependence data obtained are fitted well for the Langmuir adsorption isotherm rather than Freundlich adsorption model. Further, the Langmuir monolayer adsorption capacity is found to be $1.674\;mg\;g^{-1}$ for Cu(II) and $4.697\;mg\;g^{-1}$ for Pb(II). Kinetic studies enabled, an apparent equilibria can be achieved between soild/solution interface within ca 10 mins for Cu(II) and ca 90 mins for Pb(II). Moreover, the removal behavior of sericite for these two metal ions is greatly influenced by solution pH.
Adsorption features of $Cd^{2+}$ on waste tire particles have been investigated for the purpose of enhanced wastes recycling along with the development of an economic process for wastewater treatment. The isoelectric point of waste tire particles was found to be ca. pH 7 and the adsorbed amount of $Cd^{2+}$ was increased with pH under experimental conditions. The variation of the adsorption behavior of $Cd^{2+}$ with pH was well explained by the change of the electrokinetic potential of waste tire particles according to the pH. Adsorption of $Cd^{2+}$ was observed to reach its equilibrium within 45 minutes after the adsorption started under experimental conditions and followed the Freundlich model well. Kinetic analysis showed that the adsorption reaction of $Cd^{2+}$ was second order and thermodynamic estimation substantiated the endothermic behavior of $Cd^{2+}$ adsorption. As the amount of adsorbent increased, more adsorption of $Cd^{2+}$ was accomplished and the adsorption capacity of adsorbent was found to be enhanced by its pre-treatment with NaOH. Also, the adsorption of adsorbate was promoted as the ionic strength of wastewater was increased.
The adsorption features of fluoride ion on the oyster shell have been investigated for the purpose of the employment of waste oyster shell as an adsorbent for the treatment of fluoride ion-containing wastewater. The major component of oyster shell was examined to be Ca with minor components of Na, Si, Mg, Al, and Fe. As the initial concentration of fluoride ion was raised, its absorbed amount was enhanced at equilibrium, however, the adsorption ratio of fluoride ion compared with its initial concentration was shown to be decreased. Also, adsorption of fluoride ion onto the oyster shell resulted in the formation of $CaF_2$ in the morphological structure of adsorbent. Kinetic analysis showed that the adsorption reaction of fluoride ion generally followed a second order reaction with decreasing rate constant with the initial concentration of adsorbate. Freundlich model agreed well with the adsorption behavior of fluoride ion at equilibrium and the adsorption reaction of fluoride ion was examined to be endothermic. Several thermodynamic parameters for the adsorption reaction were calculated based on thermodynamic equations and the activation energy for the adsorption of fluoride ion onto oyster shell was estimated to be ca. 13.589 kJ/mole.
The large quantity of green cull bananas has the potential of being used industrially and, thereby, to improve banana economics and eliminate the large environmental problem presented by banana waste. Wastewaters from textile, cosmetics, printing, dying, food colouring, and paper-making industries are polluted by dyes. The adsorption of basic dye by waste banana pith was investigated by varying dye concentrations, adsorbent dose, particle size and agitation rate. The adsorption capacity was found to be maximum value of removal by using 0.1 g of sorbent with particle size 1mm at mixing speed 200 rpm for initial concentration 25 mg/l to reach value of approximate 89%. The Langmuir, Temkin and Freundlich adsorption models were used for mathematical description of the adsorption equilibrium and it was found that experimental data fitted very well to these models except Langmuir model. Adsorption of dye was applied on (pseudo-first and pseudo-second-order kinetics), and the experimental data was more fitted to pseudo second order. The results of this study showed that banana pith could be employed as effective and low-cost materials for the removal of dyes from aqueous solutions.
In this study, zeolite (Z-C1) was synthesized using a fusion/hydrothermal method from coal fly ash. The morphological structures of Z-C1 were confirmed to be highly crystalline with a cubic crystal structure. Exchange capacities of $Ca^{2+}$ and $Mg^{2+}$ ions in a single and a mixed solution reached equilibrium within 120 min. The exchange kinetics of these ions were well predicted by the pseudo-second-order rate equation. The exchange isotherms of the $Ca^{2+}$ and $Mg^{2+}$ ions matched the Langmuir isotherm better than the Freundlich isotherm. The maximum cation exchange capacities ($q_m$) obtained by the Langmuir isotherm model were 2.11 mmol/g (84.52 mg/L) and 1.13 mmol/g (27.39 mg/L) for the $Ca^{2+}$ and $Mg^{2+}$ ions, respectively.
The objective of the study, to develop adsorbent based purifier for removal of radiological and nuclear contaminants from contaminated water. In this regard, 3-aminopropyl silica functionalized with ethylenediamine tetraacetic acid (APS-EDTA) adsorbent prepared and characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR), Scanning Electron Microscopy (SEM) and X-ray Diffraction (XRD). Prepared APS-EDTA used for adsorptive studies of Cs(I), Co(II), Sr(II), Ni(II) and Cd(II) from contaminated water. The effect on adsorption of various parameters viz. contact time, initial concentration of metal ions and pH were also analyzed. The batch method has been employed using metal ions in solution from 1000-10000 ㎍/L, contact time 5-60 min., pH 4-10 and material quantities 50-200 mg at room temperature. The obtained adsorption data were used for drawing Freundlich and Langmuir isotherms model and both models were found suitable for explaining the metal ions adsorption on APS-EDTA. The adsorption data were followed pseudo second order reaction kinetics. The maximum adsorption capacity obtained 1.3037-1.4974 mg/g for above said metal ions. The results show that APS-EDTA have great potential to remove Cd(II), Co(II), Cs(I), Ni(II) and Sr(II) from aqueous solutions through chemisorption and physio-sorption.
In this study, the removal of Ciprofloxacin (CPX) from aqueous solutions was investigated by a new activated carbon adsorbent prepared from orange peel (ACOP) with chemical activation using ZnCl2. The physicochemical properties of orange peel activated carbon were characterized by proximate and ultimate analysis, scanning electron microscopy, BET surface area determination and Fourier transformation infrared spectroscopic studies. According to Brunauer-Emmett-Teller isotherm and non-local-density functional theory, the cumulative surface area, pore volume and pore size of ACOP were determined as 1193 m2 g-1, 0.83 cc g-1 and 12.7 Å, respectively. The effects of contact time, pH, temperature and ACOP dose on the batch adsorption of CPX were studied. Adsorption equilibrium data of CPX with ACOP were found to be compatible with both the Langmuir and Freundlich isotherms. CPX adsorption capacity of ACOP was calculated as 181.8 mg g-1 using Langmuir isotherm. The CPX adsorption kinetics were found to be harmonious with the pseudo-second-order kinetic model. Conclusively, ACOP can be assessable as an effective adsorbent for the removal of ciprofloxacin (CPX) from aqueous solutions.
Presence of hazardous dyes in water cause considerable risks to the human health and environment due to their potential toxicity and ecological disruptions. Therefore, in the present research, to suggest an alternative method for the retention of toxic Azocarmine G (ACG) dye from aqueous media, natural and H2SO4-modified acacia sawdust were performed for the first time as low-cost and efficient adsorbents. Based on batch experiments, it was determined that the best conditions for the developed dye retention process were an initial pH of 2.0 and an equilibrium time of 240 min. Analysis of the data using both pseudo-first order and pseudo-second order kinetic models showed that the retention of ACG onto the adsorbents predominantly occurred through chemical adsorption. Langmuir, Freundlich, and Dubinin-Radushkevich isotherm models were employed to provide insights into the interaction between the adsorbate and adsorbent and the mechanism of the adsorption process. Maximum monolayer adsorption capacities of natural and H2SO4-modified acacia sawdust were determined as 28.01 and 64.90 mg g-1, respectively by Langmuir isotherm model. Results of the study clearly indicated that the modification of acacia sawdust with H2SO4 leads to a substantial increase in the adsorption performance of anionic dyes.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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