Zeolite material having XRD peaks of Na-A zeolite in the 2θ range of 7.18 to 34.18 can be synthesized from the waste catalyst using a fusion/hydrothermal method. The adsorption rate of Mn ions by a commercial Na-A zeolite and the synthesized zeolitic material increased as the adsorption temperature increased in the range of 10 ~ 40℃. The adsorption of Mn ion were very rapid in the first 30 min and then reached to the equilibrium state after approximately 60 min. The adsorption kinetics of Mn ions by the commercial Na-A zeolite and the zeolitic material were found to be well fitted to the pseudo-2nd order kinetic model. Equilibrium data by the commercial Na-A zeolite and the zeolitic material fit the Langmuir, Koble-Corrigan, and Redlich-Peterson isotherm models well rather than Freundlich isotherm model. The removal capacity of the Mn ions by the commercial Na-A zeolite and the zeolitic material obtained from the Langmuir model was 135.2 mg/g and 128.9 mg/g at 30℃, respectively. The adsorption capacity of Mn ions by the synthesized zeolitic material was almost similar to that of commercial Na-A zeolite. The synthesized zeolitic material could be applied as an economically feasible commercial adsorbent.
Adsorption and heterogeneous electro-Fenton process using iron-loaded ZSM-5 nano-zeolite were investigated for the removal of Tetracycline (TC) from wastewater. The nano-zeolite was synthesized hydrothermally and modified through impregnation. The zeolite was characterized by XRD, FT-IR, FE-SEM, N2 adsorption-desorption, and NH3-TPD techniques. The equilibrium data were best represented by the Freundlich isotherm. The pseudo-second-order kinetic model was the most accurate model for the adsorption of TC on the modified nano-zeolite. The effect of parameters such as pH of solution and current density were investigated for the heterogeneous electro-Fenton process. The results showed that the current density of 150 mA and pH of 3 led to the highest TC removal (90.35%) at 50 min. The nano-zeolite showed the appropriate reusability. Furthermore, the developed kinetic model was in good agreement with the removal data of TC through the electro-Fenton process.
This study intended to measure the desorption and adsorption EMC of four years old Peeled ginseng, Unpeeled ginseng and Taegeuk ginseng under various conditions$20^{\circ}C$, $30^{\circ}C$, $40^{\circ}C$, $50^{\circ}C$) and five levels of relative humidity from 31% to 88%) by the static method. Four widely used EMC models were selected and evaluated. Also the empirical model was evaluated. The results are summarized as follows ; 1) EMC difference between ginseng size was not found but found between ginseng species. EMC difference between Peeled ginseng and Unpeeled ginseng was not found. EMC of Peeled ginseng and Unpeeled ginseng was higher than that of Taegeuk ginseng. 2) The hysteresis, which is difference between desorption and adsorption EMC, was found. Desorption EMC was higher than adsorption EMC. The hysteresis at the same temperature decreased as relative humidity increase. The difference of hysteresis between Peeled ginseng and Unpeeled ginseng was not large and the hysteresis of Taegeuk ginseng was smaller than those of other species. 3) Among the selected models, Henderson model was the best to predict the adsorption EMC of White ginseng(Peeled and Unpeeled ginseng), and Oswin model was the best to predict the desorption EMC of White ginseng and the desorption and adsorption EMC of Taegeuk ginseng. The models are as follows ; (a) White ginseng(Peeled and Unpeeled ginseng) ${\circ}$ Desorption EMC(Oswin model) : $$M=(0.1272-0.0007420T){\cdot}[RH/(1-RH)]^{(0.4164+0.001368T)}$$${\circ}$ Adsorption(Henderson model) : $$1-RH={\exp}[-0.0003480T_k\;{M_o}^{0.9231}]$$ (b) Taegeuk ginseng ${\circ}$ Desorption EMC(Oswin model) : $$M=(0.1051-0.0008439T)[RH/(1-RH)]^{(0.4553+0.003425T)}$$${\circ}$ Adsorption EMC(Oswin model) : $$M=(0.08247-0.0007559T){\cdot}[RH/(1-RH)]^{(0.5760+0.005540T)}$$ 4) The developed empirical models could predict the desorption and adsorption EMC for White and Taegeuk ginseng more precisely than selected models. The empirical models are as follows ; (a) White ginseng(Peeled and Unpeeled ginseng) ${\circ}$ Desorption EMC : $$M=0.124-0.000647T-0.216RH+0.373RH^2$$${\circ}$ Adsorption EMC : $$M=0.0879-0.000663T-0.197RH+0.399RH^2$$. (b) Taegeuk ginseng ${\circ}$ Desorption EMC : $$M=0.159-0.000728T-0.429RH+0.565RH^2$$${\circ}$ Adsorption EMC : $$M=0.123-0.000662T-0.384RH+0.555RH^2$$.
본 연구에서는 활성탄을 사용하여 coomassi brilliant blue G (CBBG)염료를 흡착하는데 필요한 흡착평형과 흡착동역학 및 열역학 파라미터들에 대하여 조사하였다. 등온흡착평형관계로 부터 Langmuir 식과 Freundlich 식의 분리계수를 평가하여 활성탄에 의한 CBBG의 흡착조작이 유효한 처리방법이 될 수 있음을 알았고, Dubinin-Radushkevich 식으로부터 흡착공정이 물리흡착공정임을 알았다. 흡착공정에 대한 동력학적 해석을 통해 흡착반응은 유사이차반응속도식이 유사일차반응속 도식에 비해 일치도가 높은 것으로 나타났으며, 입자내확산이 흡착공정의 지배단계임을 알았다. 유사이차반응속도식을 적용한 열역학적 해석을 통해 평가된 엔탈피 변화값(406.12 kJ/mol)으로부터 흡착공정이 흡열반응으로 진행됨을 알았다. 또한 엔트로피 변화값(1.66 kJ/mol K)은 흡착공정의 무질서도가 증가한다는 것을 나타내었다. 온도가 올라갈수록 자유에너지 값이 감소하는 경향을 보인 것은 활성탄에 대한 CBBG의 흡착반응은 온도가 올라갈수록 자발성이 높아지는 것으로 판단되었다.
제올라이트에 대한 수용액으로부터 brilliant green의 흡착 평형과 동역학 및 열역학 파라미터들을 다양한 초기농도(10-30 mg/L), 접촉시간(1-24 h) 및 흡착온도(298-318 K)를 변수로 하여 회분식 실험을 통하여 연구하였다. 흡착평형 값들은 Langmuir, Freundlich 및 Dubinin-Radushkevich 식으로 해석하였다. 그 결과는 Langmuir 식과 Freundlich 식에 잘 맞았으며, 평가된 Langmuir 무차원 분리계수 값($R_L=0.041{\sim}0.057$)와 Freundlich 상수값(1/n=0.30~0.47)은 제올라이트에 의한 brilliant green의 흡착이 효과적인 공정이 될 수 있음을 나타냈다. Dubinin-Radushkevich 식에 의해 평가된 흡착 에너지값(1.564~1.857 kJ/mol)은 물리흡착에 해당하였다. Brilliant green의 흡착 동력학은 유사이차반응속도식에 잘 맞았으며, 입자내 확산식에 잘 따랐다. 흡착 특성을 평가하기 위하여 주로 활성화에너지, Gibbs 자유에너지, 엔탈피 및 엔트로피와 같은 열역학 파라미터가 계산되었다. Gibbs 자유에너지-10.3~-11.4 kJ/mol), 엔탈피(49.48 kJ/mol) 및 활성화에너지(27.05 kJ/mol)는 흡착이 자발적이고, 흡열 및 물리흡착 공정임을 나타냈다.
A $TiO_2$ films in dye-sensitized solar cells was fabricated using $TiO_2$ colloidal sol prepared from titanium iso-propoxide used as a starting material by applying the sol-gel method. It was characterized by particle size analyzer, XRD, FE-SEM, and BET analysis. The adsorption isotherms of dye molecule on $TiO_2$ films were obtained at three different temperatures (30, 45, $60^{\circ}C$) and at three different pH (3, 5, 7). The adsorption kinetics of dye molecule on $TiO_2$ films were obtained at three different temperatures (30, 45, $60^{\circ}C$. The adsorption experimental data were correlated with Langmuir isotherm model and pseudo-second-order model. Also the isosteric enthalpies of dye adsorption were calculated by the Clausius-Clapeyron equation. In addition, the adsorption energy distribution functions which describe heterogeneous characteristics of nanocrystalline $TiO_2$ film surface were calculated by using the generalized nonlinear regularization method. We found that efficient adsorption of N719 dye from aqueous solution onto $TiO_2$ films can be successfully achieved by dye adsorption conditions and morphology of $TiO_2$ films.
The general objective of the present study was to investigate the potential application of the UV spectroscopic method for determination of the polymeric additives present in papermaking fibrous stock solutions. The study also intended to establish the surface-chemical retention model associated with the adsorption kinetics of additives on fiber surfaces. Polyamide epichlorohydrin (PAE) wet strength resin and imidazolinium quaternary (IZQ) softening agents were selected to evaluate the analytical method. Concentrations of PAE and IZQ in solution were proportional to the UV absorption at 314 and 400 nm, respectively. The time-dependent behavior of polymeric additives obeyed a mono-molecular layer adsorption as characterized in Langmuir-type expression. The kinetic modeling for polymeric adsorption on fiber surfaces was based on a concept that polymeric adsorption on fiber surfaces has two distinguishable stages including initial dynamic adsorption phase and the final near-equilibrium state. The simulation model predicted not only the real-time additive adsorption behavior for polymeric additives at high accuracy once the kinetic parameters were determined, but showed a good agreement with the experimental data. The spectroscopic method examined on the PAE and IZQ adsorption study could potentially be considered as an effective tool for the wet-end retention control as applied to the paper industry.
The adsorption equilibrium data for the binary gas mixture system from the pure gas adsorption data of carbon dioxide and ethylene on ZSM-5 prepared were predicted. The binary gas mixture adsorption data have been examined against predicted values by two models-the vacancy solution model(VSM) and the statistical thermodynamic model(STM), using parameters obtained from the single component isotherm. The binary gas mixture data for the carbon dioxide-ethylene system were obtained for cation exchanged forms of ZSM-5 for the gas phase carbon dioxide mole fraction of 0.752 at $37^{\circ}C$ and 1 atm. The experimental adsorption phase diagrams were obtained for carbon dioxide-ethylene on sodium form ZSM-5 synthesized. The single component adsorption isotherms for carbon dioxide and ethylene were also obtained for this zeolite. The single component data were used to obtain parameters derived in two models. These parameters were, in turn, used to predict the binary mixture isotherms for this zeolite. Both the vacancy solution and the statistical thermodynamic models give satisfactory predictions of adsorption phase diagrams for the binary gas mixtures of carbon dioxide and ethylene on sodium exchanged ZSM-5. Also the correlation between the experimental data and the predicted values is generally in good agreement. The system appears to show ideal behavior with a relatively constant separation factor. The slight increase in adsorption capacity with an increase in ionic radius is due, in part, to the higher polarizability associated with larger cations.
Hugo D. Garcia;Rigoberto Tovar;Carlos J. Duran;Virginia Hernandez;Ma. R. Moreno;Ma. A. Perez
Advances in environmental research
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제12권1호
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pp.17-40
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2023
This article presents studies of the adsorption process in a continuous system of fluoride solutions at a concentration of 30 mg/L using a bone char packed in fixed-bed columns, as well as regeneration studies in the same system using HNO3, HCl and NaOH at 0.01, 0.1 and 1 M. The Thomas Model, Artificial Neural Networks (ANNs), Numerical Integration and Mass Transfer Zone were used for the modeling of asyemmetrical breakthrough curves obtained from the fluoride adsorption on bone char. The maximum adsorption capacity of the breakthrough curves was estimated, and various design parameters of the columns were obtained for the different operating conditions. Results showed that an improvement in the modeling capabilities of the Thomas model can be obtained using ANNs. Moreover, ANNs are useful for determining reasonable and accurate design parameters of packed-bed adsorption columns. This modeling approach can be useful for the process system engineering of dynamic adsorption systems involved in the field of water treatment and purification. It is important to highlight that the obtained results indicate that, when using HCl or HNO3 at a concentration of 0.1 M, a large number of adsorption-desorption cycles are obtained and, therefore, the highest values of adsorption capacity, which leads to a reduction in operation costs.
본 연구에서는 제올라이트를 PVA에 고정화시켜 새로운 흡착제인 PVA-Zeolite 비드를 제조하고, XRD 및 SEM 분석을 통해 제조한 PVA-Zeolite 비드는 내부에 제올라이트가 잘 고정화된 다공성 구조를 가지고 있는 것을 확인할 수 있었다. 제조한 흡착제에 의한 Cs 이온과 Sr 이온에 대한 흡착특성을 살펴보기 위하여 pH의 영향, 흡착속도, 흡착등온을 검토하였다. Sr 및 Cs 이온에 대한 평형흡착시간은 약 540 min으로 나타났으며, 흡착속도는 유사 1차 속도식 보다는 유사 2차 속도식에 더 잘 부합하였다. 흡착평형 실험결과는 Langmuir 등온식에 잘 적용되었으며, Langmuir 등온식으로부터 구한 Sr 이온과 Cs 이온의 최대 흡착량은 각각 52.08 mg/g와 58.14 mg/g이었다. PVA-Zeolite 비드에 의한 Sr 이온과 Cs 이온의 흡착공정은 외부물질전달단계는 매우 빠르게 이루어지며, 내부입자확산에 의한 흡착반응은 느리게 진행되어 내부입자확산 단계가 흡착속도 결정단계인 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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