Zonoozi, M. Hasani;Moghaddam, M.R. Alavi;Maknoon, R.
Membrane and Water Treatment
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v.5
no.4
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pp.281-293
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2014
The present work aimed to study the decolorization kinetics and characteristics of a selected azo dye under the influence of two key operational parameters including hydraulic retention time (HRT) and solid retention time (SRT). The decolorization efficiency and the two important criteria of k and normalized k (k/MLSS) were evaluated in lab-scale membrane sequencing batch reactors (MSBRs) at various HRTs of 48, 24 and 16 h (with constant SRT) and in addition, at various SRTs of infinity, 40 and 10 d (with constant HRT). According to the obtained results, both zero and first-order kinetics were properly fitted the decolorization profiles of the selected azo dye in all of the applied HRTs and SRTs. Increase of both HRT and SRT positively affected the decolorization efficiency. More MLSS concentrations corresponded to the lower HRTs and the higher SRTs resulted in higher decolorization rate constants (k). However, the effect of reducing the HRT was not compensated by increase of the MLSS concentration in order to reach higher decolorization efficiency. In addition, increase of the decolorization efficiency, as a consequence of the higher MLSS concentrations at longer SRTs, was restrained by decrease of the time-limited decolorization capability of biomass (represented by normalized k). Evaluation of both k and normalized k is suggested in order to have a more precise study on the decolorization kinetics and characteristics.
The degradation of Rhodamine B (RhB) in water was investigated in laboratory-scale experiments, using five advanced oxidation Processes (AOPs) $UV/H_2O_2$, lenten, photo-lenten, $UV/TiO_2,\;UV/TiO_2/H_2O_2$. The photodegradation experiments were carried out in a fluidized bed photoreactor equipped with an immersed 32 W UV-C lamp as light source. initial decolorization rate and COD removal efficiency were evaluated and compared. The results obtained showed that the initial decolorization rate constant was quite different for each oxidation process. The relative order of decolorization was: photo-fenton > $UV/TiO_2/H_2O_2$ > fenton > $UV/H_2O_2$ > $UV/TiO_2$ > UV > $H_2O_2$. The relative order of COD removal was different from decolorization: photo-fenten ${\fallingdotseq}$$UV/TiO_2/H_2O_2\;>\;UV/TiO_2\;>\;fenton\;>\;UV/H_2O_2$. The Photo-lenten and $UV/TiO_2/H_2O_2$ processes seem to be appropriate for decolorization and COD removal of dye wastewater.
A newly isolated Rhodopseudomonas palustris P4 could decolorize various synthetic dyes containing different chromogenic groups such as azo linkage (Crocein Orange G, New Coccine, Chromotrope FB, Congo Red, Remazol Black B), anthraquinone Reactive blue 2, or indigo Indigo Carmine. Among them, the degradation rate of Black B was studied in detial. Degradation of Black B followed the Arrhenius equation in 25 - $40^{\circ}C$ with an activation energy of 7.79 kcal/mol. Optimum pH was 8. Glucose in the range of 5 - 50g/l did not affect the Black B decolorization. When Black B increased from 25 mg/l to 2000 mg/l, decolorization activity increased almost linearly but the extent of decolorization was constant at about 86% irrespective of dye concentration. Analyses by HPLC revealed that the Black B molecules were partially degraded and some chromogenic intermediates were produced. These results indicate that Rps. palustris P4 has an outstanding capability to degrade various dyes.
In this study, the reductive decolorization of three acid and basic dyes using modified zero-valent iron (i.e., acid-washed iron (Aw/Fe) and palladium coated iron (Pd/Fe)) at various pH conditions (pH 3~5) was experimentally investigated and the decolorization characteristics were evaluated by analyzing the absorbance spectra and reaction kinetics. In the case of acid dyes such as methyl orange and eriochrome black T, color removal efficiencies increased as initial pH of the dye solution decreased. However, the color removal of methylene blue, a basic dye, was not affected much by the initial pH and more than 70% of color was removed within 10 min. During the decolorization reaction, the absorbance of methyl orange (${\lambda}_{max}=464nm$) and eriochrome black T (${\lambda}_{max}=528nm$) decreased in the visible range but increased in the UV range. The absorbance of methylene blue (${\lambda}_{max}=664nm$) also decreased gradually in the visible range. Pseudo-zero order, pseudo-first order, and pseudo-second order kinetic models were used to analyze the reaction kinetics. The pseudo-second order kinetic model was found to be the best with good correlation. The decolorization reaction rate constants ($k_2$) of methylene blue were relatively higher than those of methyl orange and eriochrome black T. The reaction rate constants of methyl orange and eriochrome black T increased with a decrease in the initial pH.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.29
no.6
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pp.662-669
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2007
The effect of advanced oxidation processes such as $O_3$, $UV/TiO_2$, $O_3/UV$ and $O_3/UV/TiO_2$ on decolorization and COD removal of Rhodamine B(RhB) wastewater were considered. The results showed that the higher the $O_3$ concentration was, the higher the decolorization observed and the optimum $TiO_2$ dosage was 0.4 g/L in $UV/TiO_2$ and $O_3/UV/TiO_2$ process. $O_3/UV$ process showed the higher initial decolorization rate constant and the shorter termination time for decolorization than those of the $O_3$ process. The decolorization rate constants in various systems followed the order of $O_3/UV/TiO_2>O_3/UV>O_3{\gg}UV/TiO_2$. The decolorization rate of the RhB solution in every processes was more rapid than the mineralization rate identified by COD removal. The latter took longer time for further oxidation. The COD removal rate constants in four systems followed the order of $O_3/UV/TiO_2>O_3/UV>UV/TiO_2{\geqq}O_3$. Among four processes, combined photocatalysis and ozonation$(O_3/UV/TiO_2)$ was the most prospective process for removing color and COD such as dye wastewater.
As an ozone contactor, we newly adopted HJLR (High-performance Jet Loop Reactor) for the decolorization of Reactive black 5 and the mineralization of oxalic acid, which has been applied exclusively in biological wastewater treatments and well-known for high oxygen transfer characteristics. The ozonation efficiency for organic removals and ozone utilization depending on the mass transfer rate were compared to those of Stirred bubble column reactor, which was controlled by varing energy input in the HJLR and Stirred bubble column reactor. The results were as follows; first, the decolorization rate of Reactive black 5 in the HJLR reactor was nearly proportional to the increasing $k_La$. When the $k_La$ was increased by 25 % from $13.0hr^{-1}$ to $16.4hr^{-1}$, 30 % of the k' (apparent reaction rate constant) was increased from 0.1966 to $0.2665min^{-1}$ (Stirred bubble column; from 0.1790 to $0.2564min^{-1}$). Ozone transfer was found to be a rate-determining step in decolorizing Reactive black 5, which was supported by that no residual ozone was detected in all of the experiments. Second, the mineralization of oxalic acid was not always proportional to the increasing $k_La$ in the RJLR reactor. The rate-determining step for this reaction was OH(OH radical) production with ozone transfer, because residual ozone was always detected during the ozonation of oxalic acid in contrast with Reactive black 5. This result indicates that the increase of $k_La$ in the HJLR reactor is beneficial only when there are in ozone transfer limited regions. In addition, regardless of $k_La$, the mineralization of oxalic acid was nearly accomplished within 60 minutes. It was interpreted as that the longer staying of residual ozone by whirling liquid in the HJLR reactor contributed to an high ozone utilization(83-94%), producing more OR radicals.
Functional relationships of carotenoid destruction and nonenzymatic browning during red pepper drying were established by the dynamic test using the moisture-temperature-quality history curve in actual drying experiments. The dependence of the rate constants on temperature and moisture content was established and analysed assuming that carotenoid destruction and nonenzymatic browning are the first order and the zero order reaction, respectively. Carotenoid destruction rate constant was high at high moisture and high temperature, and had a minimum value at some intermediate moisture content. As dependence of rate constant on temperature, activation energy of carotenoid decolorization ranged from 7.7 to 27.4 kcal/mol, showing higher value at higher moisture content. Nonenzymatic browning showed higher rate at higher temperature and higher moisture content. Activation energy of browning was in the range of 7.5-20.2 kcal/mol with higher value at higher moisture level.
The photocatalytic oxidation of Rhodamine B(RhB) was studied using photocatalytic reactor filled with module of quartz tube. Module of quartz tube consisted of small quartz tube (inner diameter, 1.5 mm; outer diameter, 3 mm) bundle coated with powder $TiO_2$ and uncoated large quartz tube (inner diameter, 20 mm; outer diameter, 22 mm). Two 30 W germicidal lamp was used as the light source and the reactor volume was 0.5 l. The effects of parameters such as the coating materials and numbers, initial concentration, $H_{2}O_2$ dose and metal deposition (Ag, Pt and Fe) and simultaneous application of $H_{2}O_2$ and metal deposition. The results showed that the initial reaction constant of quartz module coated with powder $TiO_2$ was higher 1.4 time than that of the $TiO_2$ sol and optimum coating number is twice. In order to increase reaction rate, simultaneous application of photocatalytic and photo-fenton reaction using Fe coating and dose $H_{2}O_2$ dose increased reaction rate largely.
A heterogeneous $Bi_2S_3/TiO_2$ composite catalyst was synthesized via a green ultrasonic-assisted method and characterized by XRD, SEM, EDX, TEM analysis. The results clearly show that the $TiO_2$ particles were homogenously coated with $Bi_2S_3$ particles, indicating that $Bi_2S_3$ particle agglomeration was effectively inhibited after the introduction of anatase $TiO_2$. The Texbrite BA-L (TBA) degradation rate constant for $Bi_2S_3/TiO_2$ composites reached $8.27{\times}10^{-3}min^{-1}$ under visible light, much higher than the corresponding value of $1.04{\times}10^{-3}min^{-1}$ for $TiO_2$. The quantities of generated hydroxyl radicals can be analyzed by DPCI degradation, which shows that under visible light irradiation, more electron-hole pairs can be generated. Finally, the possible mechanism for the generation of reactive oxygen species under visible-light irradiation was proposed as well. Our result shows the significant potential of $Bi_2S_3$-semiconductor-based $TiO_2$ hybrid materials as catalysts under visible light for the degradation of industry dye effluent substances.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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