Jong Hyuk Jeon;Hong In Kim;Jin Young Lee;Rajesh Kumar Jyothi
Resources Recycling
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v.31
no.6
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pp.25-35
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2022
The adsorption/desorption behavior and separation conditions of vanadium and tungsten ions were investigated using a gel-type anion-exchange resin. In the adsorption experiment with the initial acidity of the solution, the adsorption rate of vanadium was remarkably low in strong acids and bases. Additionally, the adsorption rate of tungsten was low in a strong base. An increase in the reaction temperature increased the adsorption reaction rate and maximum adsorption. The effect of tungsten on the maximum adsorption was minimal. The adsorption isotherms of vanadium and tungsten on the ion-exchange resin were suitable for the Langmuir adsorption isotherms of both the ions. For tungsten, the adsorption isotherms of vanadium and tungsten were polyoxometalate. Both ion-exchange resins were simulated using similar quadratic reaction rate models. Vanadium was desorbed in the aqueous solutions of HCl or NaOH, the desorption characteristics of vanadium and tungsten depended on the desorption solution, and tungsten was desorbed in the aqueous solution of NaOH. It was possible to separate the two ions using the desorption process. The desorption reaction reached equilibrium within 30 min, and more than 90% recovery was possible.
Mojiri, Amin;Hui, Wang;Arshad, Ahmad Kamil;Ridzuan, Ahmad Ruslan Mohd;Hamid, Nor Hayati Abdul;Farraji, Hossein;Gholami, Ali;Vakili, Amir Hossein
Advances in environmental research
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v.6
no.3
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pp.173-187
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2017
Heavy metals, such as vanadium, are some of the most toxic types of water contaminants. In this study, vanadium was removed using a new composite adsorbent called BAZLSC. The impacts of pH and initial concentration of vanadium(V) on the elimination effectiveness of this metal by using BAZLSC were investigated in the first step of the study. Vanadium removal increased as pH increased to 3-3.5, and initial concentration increased to 60-70 mg/L. The removal efficiency then decreased. Central composite design and response surface methodology were employed to examine experimental data. Initial concentration of V ($mg.L^{-1}$), pH, and dosage of adsorbent (g/L) were the independent factors. Based on RSM, the removal effectiveness of vanadium was 86.36% at the optimum of initial concentration (52.69 mg/L), pH (3.49), and adsorbent dosage (1.71 g/L). Also adsorption isotherm investigations displayed that the Freundlich isotherm could explain vanadium adsorption by BAZLSC better than the Langmuir isotherm. Beside them, desorption studies showed sorption was slightly diminished after six continuous cycles.
Vanadium and tungsten can be obtained by separating/recovering the leaching solution from a spent SCR DeNOX catalyst using the soda roasting-water leaching process. Therefore, in this study, the adsorption/desorption mechanism of vanadium and tungsten in an ion-exchange column was investigated using Lewatit MonoPlus MP 600, a strong basic anion exchange resin. The operating conditions for the separation of vanadium and tungsten in the ion-exchange column was intended to present. By conducting a continuous adsorption experiment in a pH 8.5 solution, the adsorption capacity of vanadium and tungsten was found to be 44.75 and 64.92 mg/(g of resin), respectively, which showed that the adsorption capacity of tungsten was larger than that of vanadium because of the difference in ion charge. Vanadium has a higher affinity for MP 600 than tungsten. Consequently, as the vanadium-containing solution is eluted through the ion exchange resin onto which tungsten is adsorbed, the adsorbed tungsten is exchanged with vanadium and desorbed. A continuous experiment was performed with a solution of vanadium and tungsten prepared at the same concentration as the spent SCR DeNOX catalyst leachate. The adsorption capacity of vanadium was found to be 48.72 mg/(g of resin) and 80% of the supplied vanadium was adsorbed; in contrast, almost no tungsten was adsorbed. Therefore, vanadium and tungsten were separated effectively. The ion exchange resin was treated with 2 M HCl at 15 mL/h, and 97.7% of the vanadium(99% purity) could be desorbed. After desorption, NH4Cl was added to precipitate ammonium polyvanadate at 90℃ and recover 93% of the vanadium.
Aminated PONF-9-GMA ion exchange fabrics were synthesized by radiation induced graft copolymerization. Hybrid ion exchange fabrics combined with aminated PONF-g-GMA fabrics and anionic ion exchange resin were also fabricated by hot melt adhesion method and then their adsorption properties were investigated. Ion exchange capacity of the hybrid ion exchange fabrics was higher than ion exchange fabric and was lower than bead resin. The maximum value was 4.18 meq/g. Adsorption breakthrough time for vanadium of the hybrid ion exchange fabric was 550 min, which was faster than bead resin but slower than fibrous ion exchanger. The Breakthrough time of the hybrid ion exchange fabrics gets longer with increasing pH. The initial breakthrough time occurred around 400 min with increasing vanadium concentration.
Jeon, Jong Hyuk;Kim, Young Hun;Hwang, In Sung;Lee, Jin Young;Kim, Joon Soo;Han, Choon
Resources Recycling
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v.22
no.1
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pp.55-63
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2013
Considering considerable contents of vanadium and tungsten in spent SCR DeNOx catalysts, separation and recovery of those metals are required. In this respect, commercial anion exchange resin (MP600) was employed to recover vanadium from the synthetic solution of ammonium metavanadate. Experimental results indicated that vanadium exist as anion under the acidic condition (pH 2 ~ 6) and adsorbed on the resin. Although the adsorption rate was increased with temperature, the maximum amount of adsorption was not affected by temperature. Desorption took place under either strong acidic (less than pH 1) or strong caustic (higher than pH 13) condition. However, desorption seldom took place under moderate conditions (pH 3~11). Furthermore, adsorption equilibrium results agreed well with Freundlich isotherm and pseudo-second-order reactions. And, adsorption energy was evaluated using Dubinin-Radushkevich and Temkin isotherm.
Vanadium-incorporated aluminophosphate molecular sieve $VO^{2+}-SAPO-5$ was studied by electron spin resonance (ESR) and electron spin echo modulation (ESEM) spectroscopies to determine the vanadium structure and interaction with various adsorbate molecules. It was found that the main species at low concentration of vanadium is a monomeric vanadium units in square pyramidal or distorted octahedral coordination, both in oxidation state (IV) for the calcined hydrated material and in oxidation state (V) for the calcined material. After calcinations in $O_2$ and exposure to moisture, only species A is observed with reduced intensities. It is suggested as a $VO(H_2O)_3^{2+}$ complex coordinated to two framework oxygen bonded aluminum. When calcined, hydrated $VO^{2+}-}SAPO-5$ is dehydrated at elevated temperature, a species loses its water ligands and transforms to $VO^{2+}$ ions coordinated to two framework oxygens (species B). Species B reduces its intensity, significantly after treatment with $O_2\;at\;600^{\circ}C$ for 5 h, thus suggesting oxidation of $V^{4+}\;to\;V^{5+}$. When dehydrated $VO^{2+}-SAPO-5$ contacts with $D_2O$ at room temperature, the EPR signal of species A is observed. Thus species assumed as a $VO^{2+}(O_f)_2(D_2O)_3$, by considering two framework oxygens. Adsorption of deuterated ethanol, propanol on dehydrated $VO^{2+}_{-}SAPO-5$ result in another new vanadium species E and F, respectively, which are identified as a $VO^{2+}-(CH_3CH_2OD)_3,\;VO^{2+}-(CH_3CH_2CH_2OD)_2$ complex. When deuterated benzene is adsorbed on dehydrated $VO^{2+}-SAPO-5$, another new vanadium species G, identified as a $VO^{2+}-(C_6D_6)$ is observed. Possible coordination geometries of these various complexes are discussed.
To increase the capacity of hydrogen adsorption, transition metals were adopted as catalyst. The PAN-based CNFs involving transition metal were obtained by electrospinning method and heat treatment. To study the surface of carbon fibers, SEM analysis was conducted. The mass of transition metals were spreaded or covered among CNFs. XRD and EDX analysis were used to confirm transition metals on the surface of carbon fibers. Volumetric method was used for studying the capacity of hydrogen adsorption on the carbon fibers involving transition metals. In this study. vanadium has the best characteristics among chromium, titanium, and copper for hydrogen adsorption.
Vanadium-incorporated aluminophosphate microporous molecular sieve VH-SAPO-42 has been studied by electron spin resonance(ESR) and electron spin-echo modulation (ESEM) spectroscopies to determine the vanadium location and interaction with various adsorbate molecules. The results are interpreted in terms of V(IV) ion location and coordination geometry. Assynthesized VH-SAPO-42 contains only vanadyl species with distorted octahedral or trigonal bipyramidal coordination. Vanadium incorporated into H-SAPO-42 occupied extra-framework site. After calcinations in $O_2$ and exposure to moisture, only species A is observed with reduced intensities. Species A is identified as a $VO(H_2O)_2^{2+}$ complex coordinated to three framework oxygen atoms bonded to aluminum. When hydrated VH-SAPO-42 is dehydrated at elevated temperature by calcination, species A loses its water ligand and transforms to $VO^{2+}$ ions coordinated to three framework oxygens (species B). Species B reduces its intensities significantly after treatment with $O_2$ at high temperature, thus suggesting oxidation of $V^{4+}$ to $V^{5+}$. When dehydrated VH-SAPO-42 makes contact with $D_2O$ at room temperature, the ESR signal of species A is regained. The species is assumed as a $VO(O_f)_3(D_2O)_2$ by considering three framework oxygens. Adsorption of deuterated methanol on dehydrated VH-SAPO-42 results in another new vanadium species D, which is identified as a $VO(CD_3OH)_2$ complex. When deuterated ethylene is adsorbed on dehydrated VH-SAPO-42, another new vanadium species E identified as a $VO(C_2D_4)^{2+}$, is observed. Possible coordination geometries of these various complexes are discussed.
In this study, factors affecting the adsorption reaction for the separation/recovery of V and W using Lewatit monoplus MP 600, a strong basic anion exchange resin, from the leachate obtained through the soda roasting-water leaching process from the spent SCR DeNOX catalyst investigated and the adsorption mechanism was discussed based on the results. In the case of the mixed solution of V and W, both ions showed a high adsorption ratio at pH 2-6, but the adsorption of W was greatly reduced at pH 8. In the adsorption isothermal experiment, both V and W were fitted well at the Langmuir adsorption isotherm, and the reaction kinetics were fitted well at pseudo-second-order. As a result of conducting an adsorption experiment by adjusting the pH with H2SO4 to remove Si, which inhibits the adsorption of V and W from the leachate, the lowest W adsorption ratio was shown at pH 8.5. Desorption of W was hardly achieved in strongly acidic solutions, and desorption of V was well performed in both strongly acidic and strongly basic solutions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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