Titanium mesoporous materials have received increasing attention as a new photocatalyst in the field for photocatalytic degradation of organic compounds. The photocatalytic degradation of chlorothalonil by mesoporous titanium oxo-phoswhate (Ti-MCM) was investigated in aqueous suspension for comparison with $TiO_2$, (Degussa, P25) using as an effective photocatalyst of organic pollutants. Mesoporous form of titanium Phosphate has been prepared by reaction of sulfuric acid and titanium isopropoxide in the presence or n-hexadecyltrimethylammonium bromide. The XRD patterns of Ti-MCM are hexagonal phases with d-spacings of 4.1 nm. Its adsorption isotherm for chlorothalonil reached at reaction equilibrium within 60 min under dark condition with 28% degradation efficiency. The degradation ratio of chlorothalonil after 9 hours under the UV radiation condition (254 nm) exhibited 100% by Ti-MCM and 88% by $TiO_2$. However, these degradation kinetics in static state showed a slow tendency compared to that of stirred state because of a low contact between titanium matrices and chlorothalonil. Also, degradation efficiency of chlorothalonil was increased with decreasing initial concentration and with increasing pH of solution. As results of this study, it was clear that mesoporous titanium oxo-phosphate with high surface area and crystallinity could be used to photo- catalytic degradation of various organic pollutants.
It is important to assess the effects of ionic strength and type of anions when studying the adsorption of heavy metals on zeolite because the background salt may complex with heavy metals and compete for adsorption sites. This experiment was carried out to determine the effect of ionic strength and anion species($Cl^-$, $SO^{2-}\;_4$, and $ClO^-\;_4$) on heavy metal adsorption. Heavy metal adsorption by zeolite from solutions in the range of 10 to 50ppm was studied in the presence of NaCl, $Na_2SO_4$ and $NaClO_4$, with different concentrations. The ionic strength ranged from 0.01 to 1.00. Adsorption of heavy metal cations could be described by the Freundlich isotherm equation. Increasing the ionic strength of equilibrium solutions, the amounts of heavy metal adsorbed on the zeolite surfaces decreased in all three of the anion systems. This fact could be attributed to the competition of background salt cation and the decrease in initial activity of heavy metal cations. In the presence of Cl anion, less adsorption resulted than in the presence of $SO_4$ or $ClO_4$ anions of the same ionic strength, indicating the presence of uncharged and negatively charged complexes of heavy metal with Cl ligands.
Hong, Woong-Gil;Hwang, Kyung-Jun;Jeong, Gyeong-Won;Yoon, Soon-Do;Shim, Wang Geun
Applied Chemistry for Engineering
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v.31
no.2
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pp.179-186
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2020
In this study, chitosan/zeolite composites were prepared by using basalt-based zeolite impregnated with aqueous chitosan solution for the adsorptive separation of CO2. The prepared composites were characterized by scanning electron microscopy (SEM), Fourier-transform infrared (FT-IR) spectroscopy, thermogravimetric analysis (TGA), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and nitrogen adsorption analysis. In addition, the adsorption equilibrium isotherms for CO2 and N2 were measured at 298 K using a volumetric adsorption system, and the results were analyzed by applying adsorption isotherm equations (Langmuir, Freundlich, and Sips) and energy distribution function. It was found that CO2 adsorption capacities were well correlated with the structural characteristics of chitosan and zeolite, and the ratio of elements [N/C, Al/(Si + Al)] formed on the surface of the composite. Moreover, the CO2/N2 adsorption selectivity was calculated under the mixture conditions of 15 V : 85 V, 50 V : 50 V, and 85 V : 15 V using the Langmuir equation and the ideal adsorption solution theory (IAST).
Basic studies have been conducted regarding the attempt of the utilization of waste Undaria pinnatifida as an adsorbent for the adsorption treatment of lead-containing wastewater. Undaria pinnatifida was found to be chiefly composed of hyo-carbonaceous compounds and have a fairly high specific surface area, which suggesting the possibility of its application as a Potential adsorbent. The electrokinetic Potential of Undaria pinnatifida particles was observed to be negatively highest at around pH 8 and the fact that its electrokinetic potentials are negative at the whole pH range supported it might be an efficient adsorbent especially for cationic adsorbates. Under the experimental conditions, $Pb^{2+}$ was found to mostly adsorb onto Undaria pinnatifida within a few minutes and reach the equilibrium in adsorption within ca. 30 minutes. The adsorption of $Pb^{2+}$ was exothermic and explained well by e Freundlich model. Acidic pretreatment of Undaria pinnatifida enhanced its adsorption capacity for $Pb^{2+}$ , however, the reverse was observed for alkaline pretreatment. The formation of organometallic complex between $Pb^{2+}$ and some functional groups on the surface of Undaria pinnatifida was considered to be one of the main drives for adsorption. Finally the adsorbability of$ Pb^{2+}$ was examined to be rather affected by several solution features such as the coexistence of other adsorbate, the variation of ionic strength, and the concentration of complexing agent.
The adsorption of Acid Fuchsin (AF) on granular activated carbon (GAC) was investigated for isothermal adsorption and kinetics and thermodynamic parameters by experimenting with the initial concentration, contact time, temperature, and pH of the dye as adsorption parameters. In the pH effect experiment, the adsorption of AF on activated carbon showed a bathtub type with increased adsorption at pH 3 and 11. The adsorption equilibrium data of AF fit well with the Freundlich isotherm model, and the calculated separation factor (1/n) value was found in which activated carbon can effectively remove AF. The pseudo-second-order kinetic model fits well within 7.88% of the error percent in the adsorption process. According to Weber and Morris's model plot, it was divided into two straight lines. The intraparticle diffusion rate was slow because the stage 2 (intraparticle diffusion) slope was smaller than that of stage 1 (boundary layer diffusion). Therefore, it was confirmed that the intraparticle diffusion was a rate-controlling step. The activation energy of AF (13.00 kJ mol-1) corresponded to the physical adsorption process (5 - 40 kJ mol-1). The free energy change of the AF adsorption by activated carbon showed negative values at 298-318 K. As the spontaneity increased with increasing temperature. The adsorption of AF was an endothermic reaction (ΔH = 22.65 kJ mol-1).
In this study, we investigated the adsorption characteristics of methyl orange (MO), an anionic dye, on ginkgo shell-based activated carbon (AC). For this purpose, ACs (GS-1, GS-2, and GS-4) with different textural properties were prepared using ginkgo shells and potassium hydroxide (KOH), a representative chemical activating agent. The correlation between the textural characteristics of AC prepared and the mixing ratio of KOH was investigated using nitrogen adsorption/desorption isotherms. The MO adsorption equilibrium experiment on the prepared ACs was conducted under different pH (pH 3~11) and temperature (298~318 K) conditions, and the results were investigated by Langmuir, Freundlich, Sips and temperature-dependent Sips equations. The feasibility of the MO adsorption treatment process of the prepared AC was also investigated using the dimensionless Langmuir separation factor. The heterogeneous adsorption properties of MO for the prepared AC examined using the adsorption energy distribution function (AED) were closely related to the system temperature and textural characteristics of AC. The kinetic results of the batch adsorption performed at different temperatures can be satisfactorily explained by the homogeneous surface diffusion model (HSDM), which takes into account the external mass transfer, intraparticle diffusion, and active site adsorption. The relationship between the activation energy value obtained by the Arrhenius plot and the adsorption energy distribution function value was also investigated. In addition, the adsorption process mechanism of MO on the prepared AC was evaluated using Biot number.
The adsorption equilibria of nitrogen on a region of nanoporous carbonaceous adsorbent with local molecular orientation (LMO) were calculated by grand canonical Monte Carlo simulation at 77.16 K. Regions of LMO of identical size were arranged on a regular lattice with uniform spacing. Microporosity was predominately introduced to the model by removing successive out-of-plane domains from the regions of LMO and tilting pores were generated by tilting the basic structure units. This pore structure is a more realistic model than slit-shaped pores for studying adsorption in nanoporous carbon adsorbents. Their porosities, surface areas, and pore size distributions according to constrained nonlinear optimization were also reported. The adsorption in slit shaped pores was also reported for reference. In the slit shaped pores, a clear hysteresis loop was observed in pores of greater than 5 times the nitrogen molecule size, and in capillary condensation and reverse condensation, evaporation occurred immediately at one pressure. In the LMO pore model, three series of local condensations at the basal slip plane, armchair slip plane and interconnected channel were observed during adsorption at pore sizes greater than about 6 times the nitrogen molecular size. In the hysteresis loop, on the other hand, evaporation occurred at one or two pressures during desorption.
Eosin Y is used a colorant and dye but eosin Y is harmful toxic substance. In this study, the adsorption characteristics of granular activated carbon have been investigated for the adsorption of eosin dye dissolved in water. The effects of initial dye concentration, contact time, pH and temperature on adsorption of eosin by a fixed amount of activated carbon have been studied in batch adsorber and fixed bed. The adsorptivity of activated carbon for eosin Y were largely improved by pH control. When the pH was 3 in the sample, the eosin Y could be removed 99% of initial concentration (10 mg/L). The adsorption equilibrium data are successfully fitted to the Freundlich isotherm equation in the temperature range from 293 to 333 K. The estimated values of k and ${\beta}$ are 19.56-134.62, 0.442-0.678, respectively. The effects of the operation conditions of the fixed bed on the breakthrough curve were investigated. When the inlet eosin Y concentration is increased from 10 to 30 mg/L, the corresponding adsorption breaktime appears to decrease from 470 to 268 min at bed height of 3 cm and a constant flow rate of 2 g/min. When the initial eosin Y flow rate is increased from 1 to 3 g/min, the corresponding adsorption breaktime appears to decrease from 272 to 140 min at bed height of 3 cm and inlet concentration of 10 mg/L. Also, breaktime increased with increasing bed height at flow rate of 2 g/min and inlet concentration of 10 mg/L. And length of adsorption zone showed similar patterns.
This study examines the effect of submergence on phosphorus adsorption characteristics in Gangseo(paddy soil), Yesan(non-cultivated soil), and Jungdong soil(upland soil). The soils were submerged with glucose sol'n at $28^{\circ}C$ for 17 days. After the submergence, the phosphorus adsorption was conducted at three temperatures(5, 25 and $45^{\circ}C$). The phosphorus adsorption maximum($X_m$) and the equilibrium constant(K) were obtained by Langmuir adsorption isotherm, and the heat of adsorption(${\Delta}H$) was calculated by van't Hoff's equiation. Results obtained are as follows ; 1. The amounts of adsorbed P were increased with temperature, but the effects of temperature on rate of P adsorption were very small in all three soils. 2. By submergence, $X_m$ were increased from 500mg P/kg to 850mg P/kg in Gangseo soil, from 1,850mg P/kg to 3,300mg P/kg in Yesan soil, and from 310mg P/kg to 670mg P/kg in Jungdong soil. But the effects of temperature on $X_m$ were very small in all three soils. 3. Submergence decreased K for Gangseo and Yesan soils, but increased for Jungdong soil. Whereas K were increased with temperature in all three soils. 4. By submergence, ${\Delta}H$ for Gangseo soil was greatly increased (from 2.2 Kcal/mole to 3.5 Kcal/mole), whereas that for Yesan soil changed little (from 5.7 Kcal/mole to 5.5 Kcal/mole). It was 4.4 Kcal/mole in submerged Jungdong soil.
Park, Chang-Jin;Kim, Dong-Kuk;Ok, Yong-Sik;Ryu, Kyung-Ryul;Lee, Ju-Young;Zhang, Yong-Seon;Yang, Jae-E
Applied Biological Chemistry
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v.47
no.3
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pp.344-350
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2004
This study was conducted to develop and assess the applicability of mixed-bed ion exchange resin capsules for water quality monitoring in small agricultural watershed. Recoveries of resin capsules for inorganic N and P ranged from 96 to 102%. The net activation energies and pseudo-thermodynamic parameters, such as ${\Delta}G^{o\ddag},\;{\Delta}H^{o\ddag},\;and\;{\Delta}S^{o\ddag}$ for ion adsorption by resin capsules, exhibited relatively low values, indicating the process might be governed by chemical reactions such as diffusion. However, those values increased with temperature coinciding with the theory. The reaction reached pseudo-equilibrium within 24 hours for $NH_4-N\;and\;NO_3-N$, and only 8 hours for $PO_4-P$, respectively. The selectivity of resin capsules were in the order of $NO_3\;^-\;>\;NH_4\;^+\;>\;PO_4\;^{3-}$, coinciding with that of encapsulated Amberlite IRN-150 resin. At the initial state of equilibrium, the resin adsorption quantity was linearly proportional to the mass of ions in the streams, but the rate of movement leveled off, following Langmuir-type sorption isotherm. The overall results demonstrated that the resin capsule system was suitable for water quality monitoring in small agricultural watershed, judging from the reaction mechanism(s) of the resin capsule and the significance of model in field calibration.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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