Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.28
no.4
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pp.384-388
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2006
The adsorption ability of polar and toxic substance was greatly enhanced by treating activated carbon with acid solution and impregnating iron, copper, or silver by using in 0.1 M $FeSO_4{\cdot}7H_2O,\;CuSO_4{\cdot}5H_2O,\;AgNO_3$ 300 mL per activated carbon 50 g. Physical and chemical properties of the metal impregnated activated carbons were measured using specific surface area, pore volume and size distribution, scanning eletron microscope(SEM), adsorption isotherm. When activated carbon was treated with acid, the quantity of impregnated metal increased about 1.3 times since the micropores were converted to mesopores or macropores. Both the physical absorption by micropores and chemical absorption by metal ions could be achieved simultaneously with the metal impregnated activated carbon because the capacity of micro pores did not change even after metal ions were impregnated.
A powder form of aluminum (hydr)oxides is not suitable in wastewater treatment/filtration systems because of low hydraulic conductivity and large sludge production. In this study, aluminum (hydr)oxide-coated sand (AOCS) was used to remove phosphate from aqueous solution. The properties of AOCS were analyzed using a scanning electron microscopy (SEM) combined with an energy dispersive X-ray spectrometer (EDS) and an X-ray diffractometer (XRD). Kinetic batch, equilibrium batch, and closed-loop column experiments were performed to examine the adsorption of phosphate to AOCS. The XRD pattern indicated that the powder form of aluminum (hydr)oxides coated on AOCS was similar to a low crystalline boehmite. Kinetic batch experiments demonstrated that P adsorption to AOCS reached equilibrium after 24 h of reaction time. The kinetic sorption data were described well by the pseudo second-order kinetic sorption model, which determined the amount of P adsorbed at equilibrium ($q_e$ = 0.118 mg/g) and the pseudo second-order velocity constant (k = 0.0036 g/mg/h) at initial P concentration of 25 mg/L. The equilibrium batch data were fitted well to the Freundlich isotherm model, which quantified the distribution coefficient ($K_F$ = 0.083 L/g), and the Freundlich constant (1/n = 0.339). The closed-loop column experiments showed that the phosphate removal percent decreased from 89.1 to 41.9% with increasing initial pH from 4.82 to 9.53. The adsorption capacity determined from the closed-loop experiment was 0.239 mg/g at initial pH 7.0, which is about two times greater than that ($q_e$ = 0.118 mg/g) from the kinetic batch experiment at the same condition.
Vasudevan, M.;Ajithkumar, P.S.;Singh, R.P.;Natarajan, N.
Environmental Engineering Research
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v.21
no.2
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pp.152-163
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2016
Present study investigates the potential of cassava peel and rubber tree bark for the removal of Cr (VI) from aqueous solution. Removal efficiency of more than 99% was obtained during the kinetic adsorption experiments with dosage of 3.5 g/L for cassava peel and 8 g/L for rubber tree bark. By comparing popular isotherm models and kinetic models for evaluating the kinetics of mass transfer, it was observed that Redlich-Peterson model and Langmuir model fitted well ($R^2$ > 0.99) resulting in maximum adsorption capacity as 79.37 mg/g and 43.86 mg/g for cassava peel and rubber tree bark respectively. Validation of pseudo-second order model and Elovich model indicated the possibility of chemisorption being the rate limiting step. The multi-linearity in the diffusion model was further addressed using multi-sites models (two-site series interface (TSSI) and two-site parallel interface (TSPI) models). Considering the influence of interface properties on the kinetic nature of sorption, TSSI model resulted in low mass transfer rate (5% for cassava peel and 10% for rubber tree bark) compared to TSPI model. The study highlights the employability of two-site sorption model for simultaneous representation of different stages of kinetic sorption for finding the rate-limiting process, compared to the separate equilibrium and kinetic modeling attempts.
This study compared the adsorption characteristics of heavy metal ions by crab shell, treated crab shell with 2N-HCl, treated crab shell with 4%-NaOH, chitin and chitosan.Using crushed crab shell, the heavy metal ions removal rates of $Cd^{2+}$ and $Zn^{2+}$ were about 70-80% in 45minutes, but the removal rates of $Cu^{2+}$, $Cr^{6+}$ and $Pb^{2+}$ was less than 10%, 10% and 30%, respectively. For the by-products crab shell by 2N-HCl treatment, it was shown that the removal rates of $Cu^{2+}$ and $Pb^{2+}$ were about 70-80% in 45minutes reaction. But, some problems were observed, that the contained protein in crab shell was changed into gel in the mixing solution after a few hours. For the by-products of crab shell by 4%-NaOH treatment, the removal rates of Pb and Zn were about 90% in 45 minutes, and those of capacity of chitin and chitosan powder was better than those of the other by-products. The more adding to the adsorbent dosages increased the removal rates, and the adsorption reaction was rapidly occurred in a few minute. Using 1.0 wt% chitin powder, the heavy metal removal rates were ordered $Cu^{2+}$(94%) > $Zn^{2+}$(89%) > $Cd^{2+}$(88%) > $Pb^{2+}$(77%) > $Cr^{6+}$(58%) in 45 minutes. Using 1.0 wt% chitosan powder, the heavy metal removal rates were ordered $Cu^{2+}$(99%) > $Pb^{2+}$(96%) > $Cd^{2+}$(79%) > $Zn^{2+}$(71%) > $Cr${6+}$(46%) in 45minutes. The degree of degree of deacetylation by prepared chitosan was 91%.The Freundlich adsorption isotherm of $Cu^{2+}$, $Cd^{2+}$ and $Zn^{2+}$, when it was applied to 1.0 wt% chitosan powder in minutes, can be acceptable very strictly. The equation constant (1/n) for $Cu^{2+}$, $Cd^{2+}$ and $Zn^{2+}$ were 0.54 0.41 and 0.23 respectively.
Gibbs' adsorption isotherms are studied to assay the structural effects of ethylene oxide (EO) and propylene oxide (PO) moieties on the molecular area and the interfacial tension behavior of molecules at the interface. Several industrial alcohols and isomerically pure alcohols, which have a general stucture of C4H9O(EO)m(PO)nH, are examined for their cosurfactant properties. They are high molecular weight alcohols and more surface active than the cosurfactants usually used. Results show that the number and the sequence of EO and PO units significantly affect the molecular areas and the interfacial tension (IFT) behavior of these molecules at the water/oil interface. The following conclusions are drawn from the result: 1) PO is more efficient in lowering the IFT and less effective in adsorption than EO. 2) For molecules having the same molecular weight but different structures, smaller molecules are more efficient in lowering the IFT. 3) When more EO, PO, or both units are added to the same hydrophobe, the molecule become bigger and more efficient in lowering the IFT.
We report a novel method to synthesize nanocomposites composed of titania nanoparticles and phosphotungstate ions with various composition ratios ranging from W/Ti = 12/10 to 12/500 by inducing the electrostatic interaction between the positively charged protonated titania sol-particles and the negatively charged phosphotungstate anions to flocculate and precipitate. The precipitates showed varied features depending on the composition. The precipitate from the tungsten-richest W/Ti = 12/10 reaction is amorphous in its powder X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), and Raman spectroscopy data. This material shows the Type II adsorption characteristics in its N2-adsorption isotherm, but with quite low surface area of 34 m2/g. To the contrary, the precipitates from the titanium-richer reactions (W/Ti = 12/50- 12/500) are composed of anatase nanoparticles of 2-6 nm by XRD, TEM and Raman and show the Type I adsorption characteristics. The surface area linearly increases with the titanium content from 131 m2/g for W/ Ti = 12/50 to 228 m2/g for 12/500. The precipitate from the reaction with the intermediate composition W/Ti = 12/20 is composed of anatase nanoparticles and does not have any pore accessible to N2. With the wide variety of the physical properties of the precipitates, the present method can be a novel, viable means to tailor synthesis of nanocomposite materials. A formation mechanism of the precipitates is based on the electrostatic interactions between the titania nanoparticles and phosphotungstate ions.
In this study, PU-LMO was made by immobilization of LMO on urethane foam (PU) with using an EVA as a binder. PU-LMO was characterized by using X-Ray Diffractometer (XRD) and Scanning Electron Microscopy (SEM). The optimal ratio of EVA/LMO for preparation of PU-LMO was 0.26 gEVA/gLMO. The adsorption of lithium ions by PU-LMO was found to follow the pseudo-second-order kinetic model. The equilibrium data fitted well with Langmuir isotherm model and the maximum removal capacity of lithium ions was 17.09 mg/g. The PU-LMO was found to have a remarkably high selectivity of lithium ions and high adsorption capacity because the distribution coefficient ($K_d$) of lithium ion was higher than those of other metal ions.
Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition
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v.30
no.2
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pp.344-349
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2001
The removal of chlorine from aqueous solutions on dried Chlorella vulgaris(DCV) and green tea powder(GTP) were investigated as a function of contact time, pH and initial chlorine concentration. Removal by DCV and GTP reached equilibrium after 3hrs and 0.5hr, respectively. Optimum removal pH values of DCV and GTP were determined as above 10. Both Langmuir and Freundlich adsorption models were suitable for describing the short-term removal of chlorine by DCV and GTP. According to Langmuir adsorption isotherms the maximum removal capacity of DCV (2.75mg $Cl_2/mg$) was nearly two times greater than those of GTP (1.53mg $Cl_2/mg$) and activated carbon (1.47mg $Cl_2/mg$). These results suggested that Chlorella vulgaris biomass might potentially be used as an alternative to traditional water treatment materials for removal of residual chlorine in drinking water or process waste-water.
First of all, Fe or/and Mn immobilized granular activated carbons (Fe-GAC, Mn-GAC, (Fe, Mn)-GAC) were synthesized and tested to remove arsenate (As(V)). The results in batch test indicated that Fe-GAC removed As(V) effectively, even though the surface area of Fe-GAC was reduced largely. Moreover, adsorption isotherm test indicated that the experimental data fit well with Langmuir model and the maximum adsorption capacity ($q_{max}$) of Fe-GAC for As(V) was $3.49mg\;g^{-1}$, which was higher than GAC ($2.24mg\;g^{-1}$). In column test, the simulated water, which consisted of As(V), Fe(III), Mn(II) and Ca(II) in tap water, was used. Fe-GAC column with 1 hr of pre-washing time treated As(V) effectively while GAC column removed Fe(III) better than Fe-GAC column. Moreover, the increasing pre-washing time from 1 to 9 hour in Fe-GAC column enhanced Fe(III) removal with little negative impact of As(V) removal. Mostly, the column filled with Fe-GAC and GAC (i.e. the mass ratio of Fe-GAC:GAC = 2:8) showed the higher treatability of both As(V) and Fe(III), even it operated with 1 hr pre-washing time.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.16
no.5
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pp.179-189
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2008
The performance of Lean NOx Trap (LNT) based on the catalysts of Pt/K/Ba/$\gamma-Al_2O_3$ with proprietary washcoat formulation is studied using a bench flow reactor system. To investigate the effect of temperature and gas hourly space velocity (GHSV) on the nitrogen oxides (NOx) trapping capacity as well as NOx breakthrough time and final ratio of $NO_2$ to NO of LNT, series of adsorption isotherms are carried out with simulated exhaust gases of the lean burn engines. Since typical operation of LNT requires periodic regeneration with a short rich excursion, where the stored or trapped NOx is released and subsequently reduced to $N_2$, the effect of the duration of lean and rich phase and type of reductants on the NOx conversion is investigated. NOx storage capacity and breakthrough time obtained from adsorption isotherms shows a volcano-type dependence on the temperature with a maximum NOx storage capacity occurring $350^{\circ}C$ and with a maximum breakthrough time occurring $400^{\circ}C$ at all GHSVs investigated in this study. Also, maximum ratio of $NO_2$ to NO is obtained at $400^{\circ}C$ with a GHSV of $75,000\;hr^{-1}$ Lean/rich cycle of 100 s lean and 5 s rich used with a concentration of 1.33% of $H_2$ and 4% of CO in the rich phase is found to be optimum at operating temperature of $350^{\circ}C$ and a GHSV of $50,000\;hr^{-1}$.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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