Padmini., E.;Kalavathy, M. Helen;Lima Rose, Miranda
Carbon letters
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제9권2호
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pp.97-104
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2008
In the present study Sisal fiber obtained from the leaves of Agave sisalana has been chosen to validate its viability as an adsorbent for the removal of Nickel from aqueous solutions. The material was also surface modified and its effect on adsorption of Nickel was also studied. Agave sisalana fiber was found to be a cheap and effective adsorbent doing away with the need to activate the material therby reducing processing cost. The equilibrium studies indicated that the adsorption capacity of raw fiber and the surface modified fiber was 8.66 and 9.77 mg/g respectively with the Langmuir isotherm describing the adsorption phenomena better than the Freundlich and Temkin isotherm. The adsorption was found to be exothermic from the thermodynamic studies and the kinetics showed that the adsorption phenomena were second order.
The removal property of Cu and Zn ions by chemical precipitation and adsorption using zeolite(Z-C1) prepared from coal fly ash(CFA) were evaluated in this study. Adsorption kinetic and equilibrium mechanisms described to analyze parameters and correlation factors with Lagergen $1^{st}$ and $2^{nd}$ order model and Langmuir and Freundlich model. Analysis of adsorption kinetics data revealed that the pseudo $2^{nd}$ order kinetics mechanism was predominant. The equilibrium data in pH 3 - 5 were able to be fitted well to a Langmuir model, by which the maximum adsorption capacities($q_{max}$) were determined at 124.9 - 140.1 mg $Cu^{2+}/g$ and 153.2 - 166.9 mg $Zn^{2+}/g$, respectively. We found that Z-C1 has a potential application as absorbents in metal ion recovery with low pH.
The adsorption of the Chchory particles on Cu(II), Pb(II) and Cd(II) ions were examined by measurements of the adsorption percentage under various condition of temperature, pH, times, heavy metal concentration. Each of 100ml sample solution of Cu(II), Pb(II) and Cd(II) ions mixed with 2g of the Cichory under stirring in shaking water bath for minutes. The solutions were then filtered and pretreatmented according to water pollution official test methods. The concentrations of Cu(II), Pb(II) and Cd(II) ions in the solution were determined by the atomic adsorption spectrophotometer. As a results, the most effective pH of the adsorption of Cu(II), Pb(II) and Cd(II) was 9. With increasing the concentration of heavy metals the amount of adsorption on Cichory was increased. The adsorption equilibrium of Pb(II) and Cd(II) ions were reached to equilibrium by shaking for about 40 minutes. The absorptivities were 85%, 75% respectively.
This study investigated the adsorption characteristics of nickel, zinc and cadmium ions from the aqueous solution onto the alginate bead. Adsorption equilibrium capacities of the heavy metal ions increased with increasing initial pH of the solution. The adsorption equilibrium isotherm of the heavy metal ions was well represented by Langmuir equation. The magnitude of adsorption capacity of the heavy metal ions onto alginate bead was the order of cadmium > zinc > nickel. Kinetic parameters were measured in a batch adsorber to analyze the adsorption rates of the heavy metal ions. The internal diffusion coefficient of the heavy metal ions in the intraparticle were determined by comparing the experimental concentration curves with those predicted from the surface diffusion model (SDM) and pore diffusion model (PDM). The internal diffusion of the heavy metal ions in the intraparticles was explained by PDM.
입상활성탄을 사용하여 new fuchsin 염료를 흡착하는데 필요한 흡착등온선과 흡착동역학 및 열역학 파라미터들에 대하여 조사하였다. 흡착평형은 Langmuir 흡착등온식이 가장 잘 맞았으며, 등온흡착평형관계로부터 Langmuir 식과 Freundlich 식의 분리계수를 평가한 결과, 분리계수값이 각각 $R_L$ = 0.023, 1/n=0.198로 입상활성탄에 의한 new fuchsin 염료의 흡착조작이 유효한 처리방법이 될 수 있음을 알았다. Dubinin-Radushkevich 식으로 구한 흡착에너지값(E = 0.002 kJ/mol)과 Temkin 식으로부터 구한 흡착열상수값(B = 1.920 J/mol)으로부터 흡착공정이 물리흡착공정임을 알았다. 흡착공정에 대한 동력학적 해석을 통해 흡착반응은 유사이차반응속도식이 유사일차반응속도식과 비교하여 일치도가 높은 것으로 나타났으며, 입자 내 확산이 흡착공정의 지배단계이었다. 열역학적 해석을 통해 평가된 엔탈피 변화값(92.49 kJ/mol)과 활성화에너지값(11.79 kJ/mol)으로부터 흡착공정이 흡열반응으로 진행되었다. 또한, 엔트로피 변화값이 313.7 J/mol K로 흡착공정의 무질서도가 증가하였다. 온도가 올라갈수록 자유에너지값이 감소하는 것은 활성탄에 대한 new fuchsin 염료의 흡착반응은 온도가 올라갈수록 자발성이 높아지는 것으로 판단되었다.
야자계 입상활성탄에 대한 Brilliant Green의 흡착 평형과 동역학 및 열역학 파라미터들을 다양한 초기농도($300{\sim}500mg\;L^{-1}$), 접촉시간(1 ~ 12 h) 및 흡착온도(303 ~ 323 K)를 변수로 하여 회분식 실험을 통하여 연구하였다. 흡착평형 값들은 Langmuir, Freundlich, Temkin, Harkins-Jura 및 Elovich 식으로 해석하였다. 그 결과는 Langmuir 식에 가장 잘 맞았으며, 평가된 Langmuir 무차원 분리계수 값($R_L=0.018{\sim}0.040$)과 Freundlich 상수값(1/n = 0.176 ~ 0.206)은 활성탄에 의한 Brilliant Green의 흡착이 효과적인 공정임을 보여주었다. Temkin 식에 의해 평가된 흡착열 관련상수($B=12.43{\sim}17.15J\;mol^{-1}$)는 물리흡착에 해당하였다. Harkins-Jura 식에 의한 등온선 매개변수($A_{HJ}$)는 온도가 증가할수록 이종 기공 분포도 증가함을 나타내었고, Elovich 식에 의한 최대흡착용량은 실험값보다 매우 적은 것으로 나타났다. 흡착공정은 유사이차반응속도식에 더 잘 맞았으며, 흡착과정은 입자내 확산이 율속단계였다. 입자내 확산속도 상수는 초기 농도가 커질수록 염료의 운동이 활발해졌기 때문에 증가하였다. 그리고 초기농도가 커질수록 경계층의 영향이 커졌다. Gibbs 자유에너지($-3.46{\sim}-11.35kJ\;mol^{-1}$), 엔탈피($18.63kJ\;mol^{-1}$) 및 활성화에너지($26.28kJ\;mol^{-1}$)는 흡착공정이 자발적이고, 흡열 및 물리흡착임을 나타냈다.
석탄계 입상 활성탄(CGAC)에 의한 acid black 1 (AB1) 염료의 평형, 동력학 및 열역학적 특성을 초기농도, 접촉 시간, 온도 및 pH 를 흡착변수로 하여 조사하였다. 활성탄에 의한 AB1의 흡착반응은 산성에서는 활성탄의 표면(H+)과 AB1이 가지고 있는 sulfite ion (SO3-), nitrite ion (NO2-) 사이의 정전기적 인력에 의해 일어났고, 최고 흡착률은 pH 3에서 97.7%였다. AB1의 등온 데이터는 Freundlich 등온식에 가장 잘 맞았으며, 계산된 분리계수(1/n) 값으로부터 활성탄에 의한 AB1의 흡착이 효과적인 처리과정이 될 수 있음을 알았다. Temkin 식의 흡착열 관련상수의 값은 물리 흡착 공정(< 20 J mol-1)임을 나타냈다. 동역학 실험에서는 유사 2차 모델이 유사 1차 모델보다 더 일관성이 있었으며 추정된 평형 흡착량은 오차 백분율의 9.73% 이내에서 잘 일치하였다. 입자내 확산이 흡착 과정에서 속도 조절 단계였다. 활성화 에너지와 엔탈피 변화값으로부터 흡착반응이 물리흡착으로 진행되는 흡열반응임을 확인하였다. 엔트로피 변화는 활성탄 표면에서 AB1의 흡착이 일어나는 동안 고-액 계면에서 활발한 반응에 의해 엔트로피가 증가하는 것으로 나타났다. 자유에너지 변화는 온도증가와 함께 흡착반응의 자발성이 더 커지는 것을 나타냈다.
Dyes are widely used in various industries including textile, cosmetic, paper, plastics, rubber, and coating, and their discharge into waterways causes serious environmental and health problems. Four different carbon nanostructures, graphene oxide, oxidized multi-walled carbon nanotubes, activated carbon and multi-walled carbon nanotubes, were used as adsorbents for the removal of Nile Blue A (NBA) dye from aqueous solution. The four carbon nanostructures were characterized by scanning electron microscope and X-ray diffractometer. The effects of various parameters were investigated. Kinetic adsorption data were analyzed using the first-order model and the pseudo-second-order model. The regression results showed that the adsorption kinetics were more accurately represented by the pseudo-second-order model. The equilibrium data for the aqueous solutions were fitted to Langmuir and Freundlich isotherms, and the equilibrium adsorption of NBA was best described by the Langmuir isotherm model. This is the first research on the removal of dye using four carbon nanostructures adsorbents.
Mango shell (MS) and mango shell activated carbon (MSAC) was used to adsorb crude oil from water at various experimental conditions. The MSAC was prepared by carbonization at $450^{\circ}C$ and chemical activation using strong $H_3PO_4$ acid. The adsorbents were characterized with Fourier Transform Infrared spectroscopy. Investigations carried out included the effects of parametric variations of different adsorbate dose, adsorbent dose, time, temperature, pH and mixing speed on the adsorption of crude oil. The equilibrium isotherm for the adsorption process was determined using Langmuir, Freundlich, Temkin and Dubinin Radushkevich isotherm models. Temkin isotherm was found to fit the equilibrium data reasonably well than others. The result demonstrated that MSAC was more effective for crude oil adsorption than raw mango shell. Optimum conditions were also presented. The enhanced effect from activation was justified statistically using Analysis of Variance and Bonferroni-Holm Posthoc significance test. The pseudo first order kinetics gave a better fit for crude oil adsorption with both MS and MSAC.
Eosin yellow는 유용한 염료나 색소로 사용되지만 유해한 독성을 가진 물질이다. 본 연구에서는 활성탄을 사용하여 eosin yellow를 흡착하는데 필요한 흡착평형과 흡착동역학에 대하여 pH, 초기농도, 접촉시간 등을 변수로 하여 조사하였다. 등온흡착평형관계를 검토한 결과 평가된 Langmuir 상수값, $R_L$=0.067-0.083과 Freundlich 상수값 $\frac{1}{n}=0.237-0.267$로부터 활성탄에 의한 eosin yellow의 흡착조작이 적절한 처리방법이 될 수 있음을 알았고, Temkin 상수값, B=1.868-2.855 J/mol과 Dubinin-Radushkevich 식 상수값, E=5.345-5.735 kJ/mol로부터 흡착공정이 물리흡착공정임을 알았다. 흡착공정에 대한 동력학적 해석을 통해 반응속도식의 적용결과는 유사이차반응속도식이 유사일차반응속도식에 비해 일치도가 높은 것으로 나타났으며, 입자내확산식에 의해 흡착공정은 경계층확산과 입자내확산의 2단계로 진행되는 것을 알았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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