In this study, the adsorption of $Cu^{2+}$ and $Cd^{2+}$ from aqueous solution on the biochar derived from used coffee grounds at different pyrolysis temperatures has been investigated as a potential low-cost treatment method for heavy metal-containing waters. Three biochar samples prepared by heating coffee sludge at temperature of $300^{\circ}C$ (B300), $500^{\circ}C$ (B500), and $700^{\circ}C$ (B700) were tested for the adsorption capacity and kinetics of Cd and Cu. Also the influencing factor of heavy metal removal by ion exchange in terms of cation exchange capacity (CEC) of each biochar was measured. Adsorption of Ca and Cu by biochar produced at higher pyrolysis temperature showed higher adsorption capacity but the optimal pyrolysis temperature based on performance and economy was known as $500^{\circ}C$. Sorption of Cu and Cd by biochar followed a Langmuir model at pH 6~6.5, attributing mainly to surface sorption. The biochar was more effective in Cu and Cd sorption than activated carbon (AC), with BC 500 being the most effective, which indicates that sorption of Cd and Cu by coffee sludge biochar is partly influenced by chemical sorption on surface functional group as well as physical sorption.
Su-Chak Ryu;Dong-Hun Lee;Jae-Hoon Jeong;Sung-Kwang Jo
Korean Journal of Materials Research
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v.34
no.6
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pp.261-266
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2024
Although most strains of escherichia coli (E. coli) are harmless, some serotypes can cause serious food poisoning in humans. It is very difficult to eliminate E. coli from our lives. Here we show that E. coli can be eliminated by hydroxyapatite (HAp). Because HAp has a positive charge, the material and E. coli are attracted through electrostatic interactions. Additionally, because the surface of HAp is porous, it enters the pores of the HAp surface removing them from the environment. The amount of adsorption was observed to increase over time, and the zeta potential value of the material tended to be similar to that of E. coli. This phenomenon is thought to have zeta potential similar to that of E. coli as it is adsorbed onto the HAp surface over time. E. coli stained with crystal violet was spread on a glass slide and HAp porous sol powder was dropped to remove the E. coli. We expect that this analysis will open a new direction for antibacterial materials.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.35
no.7
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pp.525-531
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2013
In an effort to find a solution to the eutrophication of major Korean rivers, a method to utilize multi-purpose filtration pond was investigated. As literature showed that oyster shell is known to be the most adequate for the removal of dissolved phosphorus in Korean rivers, batch and column experiments were performed using oyster shell as an adsorbent in this study. The results of the batch experiment showed that the removal of dissolved phosphorus from river water through adsorption as a way of preventing algal growth was not practical. The results obtained from the column experiment, however, suggested that oyster shell may be utilized as an adsorbent under limited conditions. Based on the results of the experiments a methodology was proposed to remove algae from river water through the use of multi-purpose filtration pond. This method involves mechanically removing the accumulated algae cake from the surface of the artificial stream in the pond towards the condensing part located at the lower reach of the stream, where particles gather before the final removal. In addition, employment of oyster shell as an adsorbent in the condensing part allows prevention of phosphorus released from the dead algae re-entering the river water.
Environmental Sciences Bulletin of The Korean Environmental Sciences Society
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v.10
no.S_2
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pp.79-88
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2001
Humic acids react with chlorine to produce Trihalomethanes(THMs), known as carcinogens, during disinfection, the last stage in water purification. Currently, the removal of organic humic acids is considered the best approach to solve the problem of THM formation. Accordingly, the current study examined the adsorption of organic compounds of humic acids onto an inorganic carrier prepared from oyster shell waste. The adsorbent used was activated oyster shell powder(HAP) and silver ion-exchanged oyster shell powder(HAP-Ag), with CaCO$_3$ as the control. The adsorbates were phthalic acid, chelidamic acid, catechol, dodecylpyridinium chloride(DP), and 2-ethyl phenol(2-EP). The adsorption experiments were carried out in a batch shaker at $25^{\circ}C$ for 15 hours. The equilibrium concentration of the adsorbate solution was analyzed using a UV spectrophotometer and the data fitted to the Langmuir isotherm model. Since the solution pH values were found to be greater than the pKa values of the organic compounds used as adsorbates, the compounds apparently existed in ionic form. The adsorptive affinities of the organic acid and phenolic compounds varied depending on the interaction of electrostatic forces, ion exchange, and chelation. More carboxylic acids and catechol, rather than DP and 2-EP, were adsorbed onto HAP and HAP-Ag. HAP and HAP-Ag exhibited a greater adsorptive affinity for the organic compounds than CaCO$_3$, used as the control.
Shoot waste refers to the parts of trees that are not yet optimally utilized. In this study, we aimed to utilize shoot waste of fast-growing teak (FGT) extracted from the community forest in Wonosari, Gunungkidul, Yogyakarta Special Region, Indonesia by converting it into charcoal, followed by further conversion into activated carbon. This study was conducted with two treatment factors of the activation process, including thermal treatment (750℃, 850℃, and 950℃) and heating period (30, 60, and 90 min), to determine the best condition for the activation process. Our results indicated a significantly effect of the interaction between thermal treatment and heating period on the moisture content, volatile matter content, ash content, fixed carbon content, and adsorption properties of the produced activated carbon. The highest iodine adsorption capacity of activated carbon is 1,102.57 mg/g, which was produced by thermal treatment at 750℃ and heating period of 30 min. This result fulfilled the Indonesian National Standard (SNI 06-3730-1995 quality standard). Furthermore, the quality parameters of the produced activated carbon include: moisture content of 6.13%; volatile matter content of 17.27%; ash content 5.24%; fixed carbon content of 77.49%; benzene removal efficiency of 8.43%; and methylene blue adsorption capacity of 69.66 mg/g. Based on this study, we concluded that shoot waste of FGT could be classified as a prospective material for developing activated carbon for industrial application.
Cost effective clay adsorptive microfiltration membranes were synthesized to remove Cr (III) from high polluted water. Raw and calcined bentonite were mixed in order to decrease the shrinkage and also increase the porosity; then, 20 wt% of carbonate was added and the samples, named B (without carbonate) and B-Ca20 (with 20 wt% calcium carbonate) were uniaxially pressed and after sufficient drying, fired at $1100^{\circ}C$ for 3 hours. Then, physical and mechanical properties of the samples, their phase analyses and microstructure and also their ability for Cr(III) removal from high polluted water (including 1000 ppm Cr (III) ions) were studied. Results showed that the addition of calcium carbonate lead the porosity to increase to 33.5% while contrary to organic pore formers like starch, due to the formation of wollastonite, the mechanical strength not only didn't collapse but also improved to 36.77 MPa. Besides, sample B-Ca20, due to the presence of wollastonite and anorthite, could remove 99.97% of Cr (III) ions. Hence, a very economic and cost effective combination of membrane filtration and adsorption technology was achieved for water treatment which made microfiltration membranes act even better than nanofiltration ones without using any adsorptive nano particles.
An alternative method to remove and recover heavy metals is biosorption based on metal-sequestering properties of natural or biological origin. In this study, the effects of factors such as temperature, pH, initial concentration of lead, and initial amount of biomass on biosorption of lead using Aureobasdium pullulans were investigated. A. pullulans has an excellent selectivity to remove lead than other heavy metals such as cadmium, chromium, nickel in pure and mixed solution. The optimum temperature of biosorption with A. pullulans was $40^{\circ}C$ and the amount of removal increased at high pH. The higher initial lead concentration or the lower cell dry weight, the higher amount of lead was adsorbed. The adsorption isotherm of lead was accorded with Freundlich model. The adsorption capacity and initial adsorption rate of living A. pullulans were about twice higher than that of dead one.
A new process was developed to degrade PVA(polyvinyl alcohol) in desize wastewater. Two symbiotic bacteria of Pseudomonas strain G5Y and PW were immobilized on the media by adsorption. A natural zeolite was chosen as the best media considering cell adhesion capacity, sedimentation rate, and material cost. PVA and COD removal efficiencies of this system for synthetic wastewater were 84% and 85% at the retention time of 6 hr, when the volumetric loading rate was PVA 8g/L·day and COD 8g/L·day, and cell density was 19,775 mg/L. In case of desire wastewater, they were 78% and 72% at the retention time of 6 hr, respectively, when the volumetric loading rate was PVA 8g/L·day and COD 13.2g/L·day, and cell density was 32,899mg/L. In case of desize wastewater, PVA and COD removal efficiencies were lower than synthetic wastewater, but cell density of the desize wastewater was lower than that of the synthetic wastewater, because there were insufficiency of necessary nutrition and variety of desize materials in the desize wastewater. A pilot test was successfully performed showing 88% and 82%, PVA and COD removal efficiencies at the retention time of 24 hr, when volumetric loading rate were 4.7 PVA g/L·day and COD 6.9g/L·day, and cell density was 12,,324 mg/L.
The removal of Cd(II) and Cu(II) from aqueous solution by an agricultural solid waste biomass prepared from Moringa oleifera bark (MOB) was investigated. The biosorbent was characterized by Fourier transform infrared spectroscopy and elemental analysis. Furthermore, the effect of initial pH, contact time, biosorbent dosage, initial metal ion concentration and temperature on the biosorption of Cd(II) and Cu(II) were studied using the batch sorption technique. Kinetic studies indicated that the biosorption process of the metal ions followed the pseudo-second order model. The biosorption data was analyzed by the Langmuir, Freundlich, Dubinin-Radushkevich, and Temkin isotherm models. Based on the Langmuir isotherm, the maximum biosorption capacities for Cd(II) and Cu(II) onto MOB were 39.41 and 36.59 mg/g at 323 K, respectively. The thermodynamic parameters, Gibbs free energy (${\Delta}G^o$), enthalpy (${\Delta}H^o$), and entropy (${\Delta}S^o$) changes, were also calculated, and the values indicated that the biosorption process was endothermic, spontaneous and feasible in the temperature range of 303-323 K. It was concluded that MOB powder can be used as an effective, low cost, and environmentally friendly biosorbent for the removal of Cd(II) and Cu(II) ions from aqueous solution.
The purpose of this study is to improve the stream water quality by the experimental hybrid constructed wetland system. It consisted of the water layer, sand bed planted reeds, irises and roses, gravel bed, yellow-soil media bed and a flow shifter (FS) which can reverse top and bottom flow in the middle of the wetland. The organic compounds and nitrogen removal efficiencies varied with the seasons, namely temperature change. In summer, the mean efficiencies of COD and TN in the outflow from this wetland system were 63.4 and 48.0% and shown the highest, respectively, whereas, the suspended solids and phosphorus removal efficiencies seemed to be less affected by temperature. As a result of inspecting the decreasing trend of pollutants, nitrification-denitrification in the wetland was the major removal mechanism for nitrogen, the nitrogen reduction was especially enhanced by the application of a FS in the wetland, and phosphorus reduction was mainly occurred as a consequence of adsorption of the yellow-soil media.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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