This study was performed to evaluate the adsorption rate of phosphate corrosion inhibitor and reaction rate constant in drinking water distribution systems. The optimum concentration of corrosion inhibitor would vary depending on the quality of water, pipe materials, and condition of metal surfaces. The current adsorption study indicated that the residual phosphate concentration of the corrosion inhibitor decreased with the time as it adsorbed on the surface of pipe material. As time went by, the residual phosphate concentration became constant. It means that the formation of the corrosion protection film on metal surfaces is completed.
Iron oxide nanoparticles were incorporated to form composite microspheres of SiO2 and Fe2O3 for magnetic separation of the particles after adsorption or photochemical decomposition. Economic material, sodium silicate, was purified by ion exchange to prepare aqueous silicic acid solution, followed by mixing with iron oxide nanoparticles. Resulting aqueous dispersion was emulsified, and composite microspheres of SiO2 and Fe2O3 was formed from the emulsion droplets as micro-reactors during heating. Removal of methylene blue using the composite microspheres was performed by batch adsorption process. Synthesis of composite microspheres of silica containing Fe2O3 and TiO2 nanoparticles was also possible, the particles could be separated using magnets efficiently after removal of organic dye.
The layered double hydroxide with the insertion of chloride ions (LDH-Cl), which was synthesized by the co-precipitation method, was applied to investigate the fundamental aspects of the absorptive agent for phosphate removal from wastewater. The adsorption capacity was best described by the Langmuir-FreundIich isotherm, and the estimated isotherm parameters indicate that the LDH-CI capacity for the phosphate removal is much higher than that observed using a natural adsorbent material such iron oxide tailing. The kinetic experiment also showed that the LDH-Cl adsorption reaction rapidly at the adsorptive rate of 0.55 mg-P/g-LDH/min, implying that this adsorbent can be of use in the full-scale applications. The pH had a minimal effect on the LDH adsorption capacity in the range of 5 to 11, although the capacity dropped at the low pHs because of the change in LDH surface properties. Furthermore, other anions such as $Cl^-$ and $NO_3{^-}$ commonly found in the wastewater streams insignificantly affected the phosphate removal efficiencies, while $HCO_3{^-}$ ions had a negative effect on the LDH adsorption capacity due to its high selectivity. The phosphate removal experiment using the actual secondary effluent from a wastewater treatment plant showed the similar decrease in adsorption capacity, indicating that the bicarbonate ions in the wastewater were competing with phosphate for the adsorptive site in the surface of the LDH-Cl. Overall, the synthetic adsorbent material, LDH-Cl, can be a feasible alternative over other conventional chemical agents, since the LDH-Cl exhibits the high phosphate removal capacity with the low sensitivity to other environmental conditions.
In the present work, we have investigated the adsorption efficiency of carbon/iron oxide nanocomposite towards removal of hazardous brilliant green (BG) from aqueous solutions. Carbon/iron oxide nanocomposite was prepared by chemical precipitation and thermal treatment of carbon with ferric nitrate at $750^{\circ}C$. The resulting material was thoroughly characterized by TEM, XRD and TGA. The adsorption studies of BG onto nanocomposite were performed using kinetic and thermodynamic parameters. The adsorption kinetics shows that pseudo-second-order rate equation was fitted better than pseudo-first-order rate equation. The experimental data were analyzed by the Langmuir and Freundlich adsorption isotherms. Equilibrium data was fitted well to the Langmuir model with maximum monolayer adsorption capacity of 64.1 mg/g. The thermodynamic parameters were also deduced for the adsorption of BG onto nanocomposite and the adsorption was found to be spontaneous and endothermic.
The sapwood portion of fast-growing teak is mostly ignored due to its inferior quality. One of the possibilities for utilizing sapwood waste is to convert it into activated carbon that has good adsorption capabilities. The raw materials used in this research were sapwood of 14-year-old fast-growing teak sapwood (FTS) waste, which was taken from three trees from community forests in Wonosari, Gunungkidul, Yogyakarta Special Region. FTS waste was taken from the bottom of the tree up to a height of 1.3 m. The activation process is conducted with an activation temperature of 750℃, 850℃, and 950℃. The heating duration consists of three variations: 30 min, 60 min, and 90 min. The quality evaluation parameters of activated carbon include yield, moisture content, volatile matter content, ash content, fixed carbon content, adsorption capacity of benzene, adsorption capacity of methylene blue, and adsorption capacity of iodine. The results showed that the activated carbon produced had the following quality parameters: yield of 75.61%; moisture content of 1.27%; volatile matter content of 9.98%; ash content of 5.43%; fixed carbon content of 84.58%; benzene absorption capacity of 8.58%; methylene blue absorption capacity of 87.73 mg/g; and iodine adsorption capacity of 948.19 mg/g. It can be concluded that activated carbon from FTS waste has good iodine adsorption, which fulfilled the SNI 06-3730-1995 quality standard. Due to the iodine adsorption ability of FTS waste activated carbon, the conversion of FTS waste to activated carbon is categorized as a potential method to increase the value of this material.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.36
no.8
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pp.554-560
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2014
To investigate the applicability of montmorillonite to capping material for the remediation of contaminated marine sediment, adsorption characteristics of $PO{_4}{^{3-}}$ onto montmorillonite were studied in a batch system with respect to changes in contact time, initial concentration, pH, adsorbent dose amount, competing anions, adsorbent mixture, and seawater. Sorption equilibrium reached in 1 h at 50 mg/L but 3 h was required to reach sorption equilibrium at 300 mg/L. Freundlich model was more suitable to describe equilibrium sorption data than Langmuir model. The $PO{_4}{^{3-}}$ adsorption decreased as pH increased, due to the $PO{_4}{^{3-}}$ competition for favorable adsorption site with OH- at higher pH. The presence of anions such as nitrate, sulfate, and bicarbonate had no significant effect on the $PO{_4}{^{3-}}$ adsorption onto the montmorillonite. The use of the montmorillonite alone was more effective for the removal of the $PO{_4}{^{3-}}$ than mixing the montmorillonite with red mud and steel slag. The $PO{_4}{^{3-}}$ adsorption capacity of the montmorillonite was higher in seawater than deionized water, resulting from the presence of calcium ion in seawater. The water tank elution experiments showed that montmorillonite capping blocked well the elution of $PO{_4}{^{3-}}$, which was not measured up to 14 days. It was concluded that the montmirillonite has a potential capping material for the removal of the $PO{_4}{^{3-}}$ from the aqueous solutions.
In this study an optimization of the preparation conditions of activated carbon with a ternary metal ion material to treat $H_2S$, which is classified as a representative odor substance, was carried out. For a metal ion material for enhancing the adsorption performance of hydrogen sulfide, performance enhancement was confirmed by combining Li and Fe or a ternary combination (K, Li, Fe) based on KI, which is a substance promoting hydrogen sulfide adsorption performance. Also, it was determined by XRD analysis that the reaction of each active substance with $H_2S$ was because of binding. The adsorption performance increased more than 3 times with heat treatment of the adsorbent with nitrogen compared with heat treatment with air. The maximum adsorption constant ($q_m$) value of the optimum adsorbent was 97.07, which is 6 times higher than that of the existing K-based impregnated activated carbon. It was confirmed that the objective adsorption amount ($0.3g\;g^{-1}$) was secured by an equilibrium between the mass transfer rate and adsorption rate. From the results, it was confirmed that the performance improvement was noticeable even when activated carbon with a reagent grade activated carbon particle size was modified. It was confirmed that the adsorption performance exists at high relative humidity levels of 60 and 100%, and the optimized preparation can be applied to a wet process such as a scrubber downstream.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.22
no.5
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pp.1-6
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2021
Mercury, once released, is not destroyed but accumulates and circulates in the natural environment, causing serious harm to ecosystems and human health. In the United States, sulfur-impregnated activated carbon is being considered for the removal of vapor mercury from the flue gas of coal-fired power plants, which accounts for about 32 % of the anthropogenic emissions of mercury. In this study, a high-efficiency porous mercury adsorption material was developed to reduce the mercury vapor in the exhaust gas of coal combustion facilities, and the mercury adsorption characteristics of the material were investigated. As a result of the investigation of the vapor mercury adsorption capacity at 30℃, the silica nanotube MCM-41 was only about 35 % compared to the activated carbon Darco FGD commercially used for mercury adsorption, but it increased to 133 % when impregnated with 1.5 % sulfur. In addition, the furnace fly ash recovered from the waste copper regeneration process showed an efficiency of 523 %. Furthermore, the adsorption capacity was investigated at temperatures of 30 ℃, 80 ℃, and 120 ℃, and the best adsorption performance was found to be 80 ℃. MCM-41 is a silica nanotube that can be reused many times due to its rigid structure and has additional advantages, including no possibility of fire due to the formation of hot spots, which is a concern when using activated carbon.
In this study, a metal-organic framework (MOF) material $NH_2$-MIL-101(Fe) was synthesized using the solvothermal method, and characterized by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), UV-visible spectrophotometry, field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), transmission electron microscopy (TEM), and surface area measurements. The XRD pattern of the synthesized $NH_2$-MIL-101(Fe) was similar to the previously reported patterns of MIL-101 type materials, which indicated the successful synthesis of $NH_2$-MIL-101(Fe). The FT-IR spectrum showed the molecular structure and functional groups of the synthesized $NH_2$-MIL-101(Fe). The UV-visible absorbance spectrum indicated that the synthesized material could be activated as a photocatalyst under visible light irradiation. FE-SEM and TEM images showed the formation of hexagonal microspindle structures in the synthesized $NH_2$-MIL-101(Fe). Furthermore, the EDS spectrum indicated that the synthesized material consisted of Fe, N, O, and C elements. The synthesized $NH_2$-MIL-101(Fe) was then employed as an adsorbent and photocatalyst for the removal of Indigo carmine and Rhodamine B from aqueous solutions. The initial 30 min of adsorption for Indigo carmine and Rhodamine B without light irradiation achieved removal efficiencies of 83.6% and 70.7%, respectively. The removal efficiencies thereafter gradually increased with visible light irradiation for 180 min, and the overall removal efficiencies for Indigo carmine and Rhodamine B were 94.2% and 83.5%, respectively. These results indicate that the synthesized MOF material can be effectively applied as an adsorbent and photocatalyst for the removal of dyes.
In the present study, novel chitosan coated magnetic magnetite (Fe3O4) nanoparticles were successfully biosynthesized from mushroom, Agaricus campestris, extract. The obtained bio-nanocomposite material was used to investigate ultra-fast and highly efficient for removal of Ni2+ ions in a fixed-bed column. Chitosan was treated as polyelectrolyte complex with Fe3O4 nanoparticles and a Fungal Bio-Nanocomposite Material (FBNM) was derived. The FBNM was characterized by using X-Ray Diffractometer (XRD), Scanning Electron Microscopy-Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (SEM-EDS), Fourier Transform Infrared spectra (FTIR) and Thermogravimetric Analysis (TGA) techniques and under varied experimental conditions. The influence of some important operating conditions including pH, flow rate and initial Ni2+ concentration on the uptake of Ni2+ solution was also optimized using a synthetic water sample. A Central Composite Design (CCD) combined with Response Surface Modeling (RSM) was carried out to maximize Ni2+ removal using FBNM for adsorption process. A regression model was derived using CCD to predict the responses and analysis of variance (ANOVA) and lack of fit test was used to check model adequacy. It was observed that the quadratic model, which was controlled and proposed, was originated from experimental design data. The FBNM maximum adsorption capacity was determined as 59.8 mg g-1. Finally, developed method was applied to soft drinks to determine Ni2+ levels. Reusability of FBNM was tested, and the adsorption and desorption capacities were not affected after eight cycles. The paper suggests that the FBNM is a promising recyclable nanoadsorbent for the removal of Ni2+ from various soft drinks.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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