The adsorption of sulfamethoxazole (SMX) onto a NaOH-activated pine wood-derived biochar was investigated via batch experiments and models. Surprisingly, the maximum adsorption capacity of activated biochar for SMX (397.29 mg/g) was superior than those of pristine biochars from various feedstock, but comparable to those of commercially available activated carbons. Elovich kinetic and Freundlich isotherm models revealed the best fitted ones for the adsorption of SMX onto the activated biochar indicating chemisorptive interaction occurred on surface of the activated biochar. In addition, the intraparticle diffusion limitation was thought to be the major barrier for the adsorption of SMX on the activated biochar. The main mechanisms for the activated biochar would include hydrophobic, π-π interactions and hydrogen bonding. This was consistent with the changes in physicochemical properties of the activated biochar (e.g., increase in sp2 and surface area, but decrease in the ratios of O/C and H/C).
Sivarajasekar, N.;Srileka, S.;Samson Arun Prasath, S.;Robinson, S.;Saravanan, K.
Carbon letters
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v.9
no.3
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pp.181-187
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2008
Batch sorption experiments were carried out for the removal of metylene blue from its aqueous solution using $H_3PO_4$ activated Acacia arabica carbon (AAC). The prepared activated carbon was characterized and was found as an effective adsorbent material. The operating variables studied were initial metylene blue concentration, AAC concentration and solution pH. AAC activated carbon posses a maximum sorption capacity for the range of initial dye concentrations studied (60~100 mg $L^{-1}$). The sorption kinetics were analyzed using reversible first order kinetics, second order, reversible first order, pseudo-first order, and pseudo-second order model. The sorption data tend to fit very well in pseudo-second order model for the entire sorption time. The average pseudo-second order rate constant, $K_{II}$ and regression coefficient value were determined to be 0.0174 mg $g^{-1}$$min^{-1}$ and 0.9977. The biosorption process also fit well to reversible I order kinetics with a regression coefficient of 0.9878.
Penicillin amidohydrolase was partially purified from the fermented broth of Bacillus megaterium, and was immobilized on nylon fiber. The surface area of nylon fiber was increased by roughening it with fine sand and activated by acid treatment. The free amino groups on the nylon fiber exposed by such treatment were then utilized to immobilize the penicillin amidase. Enzymatic properties of penicillin amidohydrolase immobilized on the nylon fiber by covalent bonding and cross linking with glutaraldehyde were studied and compared with those of soluble enzyme. The optimal pH and temperature profile of immobilized enzyme showed only slightly broader peaks, and the values of kinetic constants, $K_m$, $K_{ia}$, and $K_{ip}$, of the immobilized enzyme are only slightly greater than those of the soluble enzyme. These results suggest that the mass transfer effect on the reaction rate for the penicillin amidase immobilized on nylon fiber is not so significant as the enzyme immobilized on some other support material like bentonite. The experimental results of batch reaction agreed well with the results of computer simulation for both the immobilized and soluble enzyme systems, confirming the validity of the rate equation derived which was based on the combined double inhibition by two reaction products.
The adsorption of bisphenol A from an aqueous solution onto dried rice husk was investigated. Batch adsorption experiments were performed as a function of the pH, contact time, bisphenol A concentration, adsorbent dose and temperature. The concentration of Bisphenol A was measured by HPLC. The results showed that bisphenol A removal was highest at a solution pH value of 3, adsorbent dose of 4 g/L, and contact time of 75 min. The bisphenol A removal percentage decreased from 99.1 to 66.7%, when the bisphenol A concentration increased from 10 to 200 mg/L. The Langmuir isotherm and pseudo-second order kinetics provided the best fit for the experimental data. Thermodynamic parameters such as ${\Delta}G^0$, ${\Delta}H^0$ and ${\Delta}S^0$ were also evaluated and it was found that the sorption process was feasible, spontaneous and exothermic in nature. Overall, the studied absorbent can be used as an effective and low cost material to treat the industrial wastewater and aqueous solution containing phenolic compounds.
Zakia, Neena;Zulfikar, Muhammad A.;Amran, Muhammad B.
Advances in materials Research
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v.9
no.4
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pp.251-263
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2020
α-mangostin imprinted polymers have been synthesized by a non-covalent imprinting approach with α-mangostin as a template molecule. The α-mangostin molecularly imprinted polymers (MIPs) prepared by radical polymerization using methacrylic acid, ethlylene glycol dimethacrylate, benzoyl peroxide, and acetonitrile, as a monomer, crosslinker, initiator, and porogen, respectively. The template was removed by using methanol:acetic acid 90:10 (v/v). The physical characteristics of the polymers were investigated by Fourier Transform Infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), and thermogravimetric analysis (TGA). The rebinding studies were carried out by batch methods. The results exhibited that the MIPs was able to adsorb the α-mangostin at pH 2 and the contact time of 180 min. The kinetic adsorption data of α-mangostin performed the pseudo-second order model and followed the Langmuir isotherm model with the adsorption capacity of 16.19 mg·g-1. MIPs applied as a sorbent material in solid-phase extraction, namely molecularly imprinted solid-phase extraction (MISPE) and it shows the ability for enrichment and clean-up of α-mangostin from the complex matrix in medicinal herbal product and crude extract of mangosteen (Garcinia mangostana L.) pericarp. Both samples, respectively, which were spiked with α-mangostin gives recovery more than 90% after through by MISPE in all concentration ranges.
In this study, the use of waste food grade aluminium foil and mild steel as a sacrificial electrode in an electrocoagulation system was developed to remove reactive red 111 from wastewater. The effect of different parameters like pH, current density, electrode material, and different electrode configurations was investigated. Optimum operating conditions for maximum COD removal were determined as, 6 mA/㎠ current density and 30 min at 5 pH for aluminium foil and 7 pH for mild steel. Maximum COD reduction obtained at optimum conditions using monopolar 4 electrodes, monopolar 2 electrodes and bipolar electrode configuration were 96.5%, 89.3%, and 90.2% for Mild steel as a sacrificial electrode and 92.1%, 84.2%, and 88.6% for aluminium foil as a sacrificial electrode. The consumption of electrode and energy for both the electrodes of different configurations were calculated and compared. Using batch experimental data, a continuous-flow reactor was developed. Sludge analysis using Fourier Transform Infra-Red Spectroscopy (FTIR) analysis was done. Different adsorption kinetic models and isotherms were developed and it was found that pseudo second-order model and Langmuir isotherm fit best with the experimental data obtained.
The objective of the study, to develop adsorbent based purifier for removal of radiological and nuclear contaminants from contaminated water. In this regard, 3-aminopropyl silica functionalized with ethylenediamine tetraacetic acid (APS-EDTA) adsorbent prepared and characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR), Scanning Electron Microscopy (SEM) and X-ray Diffraction (XRD). Prepared APS-EDTA used for adsorptive studies of Cs(I), Co(II), Sr(II), Ni(II) and Cd(II) from contaminated water. The effect on adsorption of various parameters viz. contact time, initial concentration of metal ions and pH were also analyzed. The batch method has been employed using metal ions in solution from 1000-10000 ㎍/L, contact time 5-60 min., pH 4-10 and material quantities 50-200 mg at room temperature. The obtained adsorption data were used for drawing Freundlich and Langmuir isotherms model and both models were found suitable for explaining the metal ions adsorption on APS-EDTA. The adsorption data were followed pseudo second order reaction kinetics. The maximum adsorption capacity obtained 1.3037-1.4974 mg/g for above said metal ions. The results show that APS-EDTA have great potential to remove Cd(II), Co(II), Cs(I), Ni(II) and Sr(II) from aqueous solutions through chemisorption and physio-sorption.
In this study, the removal of Ciprofloxacin (CPX) from aqueous solutions was investigated by a new activated carbon adsorbent prepared from orange peel (ACOP) with chemical activation using ZnCl2. The physicochemical properties of orange peel activated carbon were characterized by proximate and ultimate analysis, scanning electron microscopy, BET surface area determination and Fourier transformation infrared spectroscopic studies. According to Brunauer-Emmett-Teller isotherm and non-local-density functional theory, the cumulative surface area, pore volume and pore size of ACOP were determined as 1193 m2 g-1, 0.83 cc g-1 and 12.7 Å, respectively. The effects of contact time, pH, temperature and ACOP dose on the batch adsorption of CPX were studied. Adsorption equilibrium data of CPX with ACOP were found to be compatible with both the Langmuir and Freundlich isotherms. CPX adsorption capacity of ACOP was calculated as 181.8 mg g-1 using Langmuir isotherm. The CPX adsorption kinetics were found to be harmonious with the pseudo-second-order kinetic model. Conclusively, ACOP can be assessable as an effective adsorbent for the removal of ciprofloxacin (CPX) from aqueous solutions.
Presence of hazardous dyes in water cause considerable risks to the human health and environment due to their potential toxicity and ecological disruptions. Therefore, in the present research, to suggest an alternative method for the retention of toxic Azocarmine G (ACG) dye from aqueous media, natural and H2SO4-modified acacia sawdust were performed for the first time as low-cost and efficient adsorbents. Based on batch experiments, it was determined that the best conditions for the developed dye retention process were an initial pH of 2.0 and an equilibrium time of 240 min. Analysis of the data using both pseudo-first order and pseudo-second order kinetic models showed that the retention of ACG onto the adsorbents predominantly occurred through chemical adsorption. Langmuir, Freundlich, and Dubinin-Radushkevich isotherm models were employed to provide insights into the interaction between the adsorbate and adsorbent and the mechanism of the adsorption process. Maximum monolayer adsorption capacities of natural and H2SO4-modified acacia sawdust were determined as 28.01 and 64.90 mg g-1, respectively by Langmuir isotherm model. Results of the study clearly indicated that the modification of acacia sawdust with H2SO4 leads to a substantial increase in the adsorption performance of anionic dyes.
Biophysicochemical processes in water environments and treatment systems have been great concerns of engineers and scientists for controlling the fate and transport of contaminants. These processes are practically formulated as mathematical models written in coupled differential equations. However, because these process-based mathematical models consist of a large number of model parameters, they are complicated in analytical or numerical computation. Users need to perform substantial trials and errors to achieve the best-fit simulation to measurements, relying on arbitrary selection of fitting parameters. Therefore, this study adopted a Bayesian calibration method to estimate best-fit model parameters in a systematic way and evaluated the applicability of the calibration method to biophysicochemical processes of water environments and treatment systems. The Bayesian calibration method was applied to the microbial growth-decay kinetics and flocculation kinetics, of which experimental data were obtained with batch kinetic experiments. The Bayesian calibration method was proven to be a reasonable, effective way for best-fit parameter estimation, demonstrating not only high-quality fitness, but also sensitivity of each parameter and correlation between different parameters. This state-of-the-art method will eventually help scientists and engineers to use complex process-based mathematical models consisting of various biophysicochemical processes.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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