In this study, zirconium fumarate of metal-organic framework (MOF-801) was solvothermally synthesized at 130 ℃ and characterized through powder X-ray diffraction (PXRD) analyses and porosity measurements from N2 sorption isotherms at 77 K. The ability of MOF-801 to act as an adsorbent for the phosphate removal from aqueous solutions at 25 ℃ was investigated. The phosphate removal efficiency (PRE) obtained by 0.05 g/L adsorbent dose at an initial phosphate concentration of 60 ppm after 3 h was 72.47%, whereas at 5 and 20 ppm, the PRE was determined to be 100% and 89.88%, respectively, after 30 min for the same adsorbent dose. Brunauer-Emmett-Teller (BET) surface area and pore volume of the bare MOF-801 sample were 478.25 ㎡/g and 0.52 ㎤/g, respectively, whereas after phosphate adsorption (at an initial concentration of 60 ppm, 3 h), the BET surface area and pore volume were reduced to 331.66 ㎡/g and 0.39 ㎤/g, respectively. The experimental data of kinetic (measured at initial concentrations of 5, 20 and 60 ppm) and isotherm measurements followed the pseudo-second-order kinetic equation and the Freundlich isotherm model, respectively. This study demonstrates that MOF-801 is a promising material for the removal of phosphate from aqueous solutions.
Cylindrical shape extrudates of calcium silicate hydrate (CSH) were prepared using different percentages of polyvinyl alcohol (PVA) / sodium alginate (SA) mixtures as binders and an aqueous solution containing 6% $H_3BO_3$ and 3% $CaCl_2$ was used as a cross linking agent. As the quantity of alginate increases, the phosphate removal efficiency and capacity were decreased. Among four different extrudate samples, the sample prepared by 8% PVA + 2% SA showed the highest phosphate removal efficiency (59.59%) and capacity (29.97 mg/g) at an initial phosphate concentration of 100 ppm and 2.0 g/L adsorbent dosage. Effects of the adsorbent dosage, contact time and initial phosphate concentration on the sample were further studied. The removal efficiency and capacity obtained by a 4.0 g/L adsorbent dose at an initial phosphate concentration of 100 ppm in 3 h were 79.38% and 19.96 mg/g, respectively. The experimental data of kinetic and isotherm measurements followed the pseudo-second-order kinetic equation and Langmuir isotherm model, respectively. These results suggested that the phosphate removal was processed via a chemisorption and a monolayer coverage of phosphate anions was on the CSH surface. The maximum adsorption capacity ($q_{max}$) was calculated as 23.87 mg/g from Langmuir isotherm model.
Carboxylated multi-wall carbon nanotubes (MWCNTs-COOH) have been used as efficient adsorbents for the removal of picric acid from aqueous solutions under stirring and ultrasound conditions. Batch experiments were conducted to study the influence of the different parameters such as pH, amount of adsorbents, contact time and concentration of picric acid on the adsorption process. The kinetic data were fitted with pseudo-first order, pseudo-second-order, Elovich and intra-particle diffusion models. The kinetic studies were well described by the pseudo-second-order kinetic model for both methods. In addition, the adsorption isotherms of picric acid from aqueous solutions on the MWCNTs were investigated using six two-parameter models (Langmuir, Freundlich, Tempkin, Halsey, Harkins-Jura, Fowler-Guggenheim), four three-parameter models (Redlich-Peterson, Khan, Radke-Prausnitz, and Toth), two four-parameter equations (Fritz-Schlunder and Baudu) and one five-parameter equation (Fritz-Schlunder). Three error analysis methods, correlation coefficient, chi-square test and average relative errors, were applied to determine the best fit isotherm. The error analysis showed that the models with more than two parameters better described the picric acid sorption data compared to the two-parameter models. In particular, the Baudu equation provided the best model for the picric acid sorption data for both methods.
Fathy, Nady A.;Girgis, Badie S.;Khalil, Lila B.;Farah, Joseph Y.
Carbon letters
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제11권3호
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pp.224-234
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2010
Four activated carbons were produced by two-stage process as followings; semi-carbonization of indigenous biomass waste, i.e. cotton stalks, followed by chemical activation with KOH under various activation temperatures and chemical ratios of KOH to semi-carbonized cotton stalks (CCS). The surface area, total pore volume and average pore diameter were evaluated by $N_2$-adsorption at 77 K. The surface morphology and oxygen functional groups were determined by SEM and FTIR, respectively. Batch equilibrium and kinetic studies were carried out by using a basic dye, methylene blue as a probe molecule to evaluate the adsorption capacity and mechanism over the produced carbons. The obtained activated carbon (CCS-1K800) exhibited highly microporous structure with high surface area of 950 $m^2/g$, total pore volume of 0.423 $cm^3/g$ and average pore diameter of 17.8 ${\AA}$. The isotherm data fitted well to the Langmuir isotherm with monolayer adsorption capacity of 222 mg/g for CCS-1K800. The kinetic data obtained at different concentrations were analyzed using a pseudo-first-order, pseudo-second-order and intraparticle diffusion equations. The pseudo-second-order model fitted better for kinetic removal of MB dye. The results indicate that such laboratory carbons could be employed as low cost alternative to commercial carbons in wastewater treatment.
A kinetic study for nitrate removal by anion exchange resin was performed using continuous column reactors. Kinetic approach from the packed bed showed the reaction rate constant k$_1$ was 0.07~0.17 $\ell$/mgㆍhr and maximum exchange quantity q$_{o}$ was 27.75~31.81 mg/g. The results from the continuous column well agreed with that from the batch reactor. An economic analysis of the water treatment plant by anion exchange resin with a regenerating system was performed to design plant and process. Based on the treatment of 20 mg/$\ell$ nitrate-contained wastewater of 10,000 gallons per day to 2 mg/$\ell$, total capital cost and total annual cost are estimated to be 836 million wons and 211 million wons, respectively.y.
Journal of Korean Society for Atmospheric Environment
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제18권E3호
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pp.165-174
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2002
A dual -column biofilter system with two different composts was used to investigate the macro-kinetics of dim-ethyl disulfide (DMDS) degradation. The biofilter columns were filled with compost mixtures up to one meter, The gas How rate and DMDS concentration to the biofilters were varied to study their effect on the removal characteris-tics of DMDS. It was found that the biodegradation of DMDS was governed by zero-order reaction -limited macro-kinetics for inlet DMDS concentrations between 10 and 55 ppmv. The overall average zero-order kinetic coeffi-cient for DMDS removal by compost was 0.50 ($\pm$0.1) ppm/sec for both compost mixtures studied. Variations in individual kinetic coefficients were observed due to varying environmental conditions, such as pH and temperature. The kinetic coefficients determined are specific to the system discussed in this work. During high acidity conditions in the filter beds, methyl mercaptan (MM) was observed in the gas samples collected. Appearance of MM was pro-bably due to decreased microbial activity in the lower portions of the biofilter. Considering the neutral pH range required and the presence of methyl mercaptan, it is likely that the microorganisms present in the biofilters used in this research are similar to the T. thioparus (strain E6) species.
Waste glass disposal causes environmental problems in the cities. To find a suitable green environmental solution for this problem low cost adsorbent in this study was prepared from waste glass. An effective new green adsorbent was synthesized by hydrothermal treatment of waste glass (WG), followed by acidic activation of its surface by HCl (WGP). The prepared adsorbent was characterized by scanning electron microscopy (SEM), X-ray fluorescence (XRF), X-ray diffraction (XRD), and BET surface measurement. The developed adsorbent was used for the removal of heavy metals (Cd, Cu, Fe, Pb and Zn) from well water. Batch experiments were conducted to test the ability of the prepared adsorbent for the removal of Cd, Cu, Fe, Pb and Zn from well water. The experiments of the heavy metals adsorption by adsorbent (WGP) were performed at different metal ion concentrations, solution pH, adsorbent dosage and contact time. The Langmuir and Freundlich adsorption isotherms and kinetic models were used to verify the adsorption performance. The results indicated high removal efficiencies (99-100%) for all the studied heavy metals at pH 7 at constant contact time of 2 h. The data obtained from adsorption isotherms of metal ions at different time fitted well to linear form of the Langmuir sorption equation, and pseudo-second-order kinetic model. Application of the resulted conditions on well water demonstrated that the modified waste glass adsorbent successfully adsorbed heavy metals (Cd, Cu, Fe, Pb and Zn) from well water.
PAHs로 오염된 토양을 슬러리 생물반응기로 처리할 경우, 재순환수와 계면활성제 첨가가 PAHs 제거율에 미치는 영향을 살펴보고자 하였다. 대부분 실험결과에서 1차 반응모델이 0차 반응모델보다 phenanthren과 pyrene의 제거율을 설명하는데 높은 상관계수를 나타냈다. 재순환수 및 CMC(critical micelle concentration)이상으로 계면활성제를 첨가한 실험에서 첨가하지 않은 경우 보다 phenanthrene과 pyrene의 제거율이 향상되었다.
Globalization, industrialization, mining, and uncontrolled population growth have fostered a shortage of potable water. Therefore, it has become imperative to understand an effective and reasonable water purification technique. A renewed interest in electrocoagulation (EC) has been spurred by the search for reliable, cost-effective, water-treatment processes. This paper has elucidated a technical approach for getting rid of heavy metals and total suspended solids (TSS) from synthetic water using an aluminum electrode. The effect of operational parameters, such as current density, inter-electrode distance, operating time, and pH, were studied and evaluated for maximum efficiency. This study corroborates the correlation between current density and removal efficiency. Neutral pH and a low electrode gap have been found to aid the efficacy of the EC setup. The outcome indicates that a maximum TSS removal efficiency of 76.6% occurred at a current density of $5.3mA/cm^2$ during a contact time of 30 min. In the case of heavy metals remediation, 40 min of process time exhibited extremely reduced rates of 99%, 59.2%, and 82.1%, for Cu, Cr, and Zn, respectively. Moreover, kinetic study has also demonstrated that pollutants removal follows first-and second-order model with current density and EC time being dependent.
Khan, Muhammad Ali;Khan, Muhammad Imran;Zafar, Shagufta
Membrane and Water Treatment
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제8권3호
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pp.259-277
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2017
Adsorption is a widely used technique for the removal of dyes from wastewaters by variety of adsorbents. In this work, the main focus is on the potential assessment of anion exchange membrane for the removal of different dyes using batch system and investigation of experimental data by applying various kinetic and thermodynamic models. The removal of anionic dyes i.e., Eosin-B, Eriochrome Black-T and Congo Red by anion exchange membrane BII from aqueous solution was carried out and effect of various parameters such as contact time, membrane dosage, temperature and ionic strength on the percentage removal of anionic dyes was studied. The experimental data was assessed by kinetic models namely pseudo-first-order, pseudo-second-order, Elovich liquid film diffusion, Bangham and the modified Freundlich models equation have been used to analyze the experimental data. These results indicate that the adsorption of these anionic dyes on BII follows pseudo-second-order kinetics with maximum values of regression coefficient (0.992-0.998) for all the systems. The adsorption of dyes was more suitable to be controlled by a liquid film diffusion mechanism. The adsorptive removal of dye Eosin-B and Eriochrome Black-T were decreased with temperature and thermodynamic parameters such as free energy (${\Delta}G^o$), enthalpy (${\Delta}H^o$) and entropy (${\Delta}S^o$) for adsorption of dyes on membrane BII were calculated at 298 K, 308 K and 318 K. The values of enthalpy and entropy were negative for EB and EBT representing that the adsorption of these dyes on BII is physiosorptive and exothermic in nature. Whereas the positive values of enthalpy and entropy for CR adsorption on BII, indicating that its adsorption is endothermic and spontaneous in nature. It is evident from this study that anion exchange membrane has shown good potential for the removal of dyes from aqueous solution and it can be used as adsorbent for dues removal on commercial levels.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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