Janghee Lee;Seungsoo Jang;Min-Jae Lee;Woo-Sung Cho;Joo Yeon Kim;Sangsoo Han;Sung Gyun Shin;Sun Young Lee;Dae Hyuk Jang;Miyong Yun;Song Hyun Kim
Journal of Radiation Protection and Research
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v.48
no.4
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pp.175-183
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2023
Background: Recently, biological adsorbents have been developed for removing radionuclides from radioactive liquid waste due to their high selectivity, eco-friendliness, and renewability. However, since they can be damaged by radiation in radioactive waste, a method for estimating the bio-adsorbent performance as a time should consider the radiation damages in terms of their renewability. This paper aims to develop a simulation method that applies a deep learning technique to rapidly and accurately estimate the adsorption performance of bio-adsorbents when inserted into liquid radioactive waste. Materials and Methods: A model that describes various interactions between a bio-adsorbent and liquid has been constructed using numerical methods to estimate the adsorption capacity of the bio-adsorbent. To generate datasets for machine learning, Monte Carlo N-Particle (MCNP) simulations were conducted while considering radioactive concentrations in the adsorbent column. Results and Discussion: Compared with the result of the conventional method, the proposed method indicates that the accuracy is in good agreement, within 0.99% and 0.06% for the R2 score and mean absolute percentage error, respectively. Furthermore, the estimation speed is improved by over 30 times. Conclusion: Note that an artificial neural network can rapidly and accurately estimate the survival rate of a bio-adsorbent from radiation ionization compared with the MCNP simulation and can determine if the bio-adsorbents are reusable.
Kaniyappan, Vidhya;Rathinasamy, Regina Mary;Manivanan, Job Gopinath
Mass Spectrometry Letters
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v.13
no.4
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pp.166-176
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2022
Banana peels are also widely used as bio-adsorbent in the removal of chemicals contaminants and heavy metals from water and soil. GC-MS plays an essential role in the phytochemical analysis and chemo taxonomic studies of medicinal plants containing biologically active components. Intrinsically, with the use of the flame ionization detector and the electron capture detector which have very high sensitivities, Gas chromatography can quantitatively determine materials present at very low concentrations and most important application is in pollution studies. In the present study banana peels were used as bio-adsorbent to remediate the heavy metal contaminated water taken from three different stations located around the industrial belts of Ranipet, Tamilnadu, India. The AAS analysis of the samples shows a decrement of chromium concentration of 98.93%, 96.16% and 96.5% in Station 1, 2 and 3 respectively which proves the efficiency of the powdered peels of Musa paradisiaca. The GC-MS analysis of the control and treated peels of Musa paradisiaca reveals the presence of phytochemicals like Acetic Acid, 1-Methylethyl Ester, DL-Glyceraldehyde Dimer, N-Hexadecanoic Acid, 3-Decyn-2-Ol, 26-Hydroxy, Cholesterol, Ergost-25-Ene-3,5,6,12-Tetrol, (3.Beta.,5.Alpha.,6.Beta.,12.Beta.)-, 1-Methylene-2b-Hydroxymethyl-3, and 3-Dimethyl-4b-(3-Methylbut-2-Enyl)-Cyclohexane in the control banana peels. The banana peels which were used for the treatment reveals the changes and alteration of the phytochemicals. It is concluded that the alteration in phytochemicals of the experimental banana peels were due to adsorption of chromium heavy metal from the sample.
Kim, Keun-Han;Lee, Nam-Hee;Paik, In-Kyu;Park, Jae-Hyung;Yang, Jae-Kyu
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.32
no.5
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pp.417-426
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2010
In this study, ten different bio-adsorbents were prepared by immobilization of vegetable tannins such as mimosa(Catechol Tannin) and chestnut(Pyrogallol Tannin) on the collagen matrix which was derived from during leather manufacturing processing. Removal efficiency of Cu(II), Cd(II), Zn(II), Pb(II), Cr(III) by each bio-adsorbent in synthetic wastewater was evaluated by a laboratory-scale batch reactor at different reaction conditions. When mimosa was used as a vegetable tannin, the penetration efficiency of mimosa into the inner bundle of fiber depended on the dose of the naphthalene condensated penetrant; 3% ${\geq}$ 1.5% > 0%. For all bio-adsorbents, removal of heavy metal ions was not observed below pH 3.0 but was rapidly increased between pH 3.0 and 6.0, showing near complete removal of all heavy metal ions except Zn(II) above pH 6.0. Removal of Cr(III) was quite similar for all bio-adsorbents while removal of Cu(II), Zn(II) and Pb(II) was higher by bio-adsorbents immobilized with chestnut than that by mimosa. Adsorption of Pb(II) and Cu(II) by S10 bio-adsorbent was little affected by the presence of monovalent and divalent electrolytes as well as variation of 1000 times ionic concentration with $NaNO_3$.
The sorption of metal ions with low-cost adsorbents plays an important role in sustainable development. In the present study, the efficacy of sugarcane bagasse, rain tree fruits (samaneasaman), banana stem and their mixtures, used as bio-sorbents, in the removal of Cu(II) and Pb(II) ions from aqueous solution is evaluated. Batch studies are conducted, and residual ions were measured using Inductively Coupled Plasma (ICP)-atomic spectrometer. Effect of pH, initial metal ion concentration, reaction time and adsorbent dosage are studied. The Pb(II) removal efficiency was observed to be 97.88%, 98.60% and 91.74% for rain tree fruits, banana stem and a mixture of adsorbents respectively. The highest Cu(II) ion removal was observed for sugarcane bagasse sorbent with an efficiency of 82.10% with a pH of 4.5 and a reaction time of 90 min. Finally, desorption studies were carried out to study the leaching potential of adsorbent, and it was found that the adsorbent is stable in water than the other leaching agents such as HCl, ammonium acetate, Sodium EDTA. Hence, these adsorbents can be effectively used for the removal of these heavy metals.
Pervaporation is the most promising technique for the recovery of ethanol from the fermentation system. To date, extensive research has been conducted on the exploration of membrane materials with favorable properties. In this paper, we primarily review the performance of adsorbent-filled rubbery membranes. In addition, the fundamental mechanisms of ethanol and water molecules transportation through composite membranes are demonstrated, particularly from the perspective of cluster formation. Finally, future prospects are also analyzed to develop the guidelines for the future development of excellent membrane materials for ethanol concentration. This paper is not meant to be an exhaustive overview, rather a specialized summary that allows readers to select the information appropriated to their topics.
Copper is one of the non-ferrous metals used in the electrical/electronic manufacturing industries due to its superior properties particularly the high conductivity and less resistivity. The effluent generated from the surface finishing process of these industries contains higher copper content which gets discharged in to water bodies directly or indirectly. This causes severe environmental pollution and also results in loss of an important valuable metal. To overcome this issue, continuous R & D activities are going on across the globe in adsorption area with the purpose of finding an efficient, low cost and ecofriendly adsorbent. In view of the above, present investigation was made to compare the performance of a plant root (Datura root powder) as a bio-adsorbent to that of the synthetic one (Tulsion T-42) for copper adsorption from such effluent. Experiments were carried out in batch studies to optimize parameters such as adsorbent dose, contact time, pH, feed concentration, etc. Results of the batch experiments indicate that 0.2 g of Datura root powder and 0.1 g of Tulsion T-42 showed 95% copper adsorption from an initial feed/solution of 100 ppm Cu at pH 4 in contact time of 15 and 30 min, respectively. Adsorption data for both the adsorbents were fitted well to the Freundlich isotherm. Experimental results were also validated with the kinetic model, which showed that the adsorption of copper followed pseudo-second order rate expression for the both adsorbents. Overall result demonstrates that the bio-adsorbent tested has a potential applicability for metal recovery from the waste solutions/effluents of metal finishing units. In view of the requirements of commercial viability and minimal environmental damage there from, Datura root powder being an effective material for metal uptake, may prove to be a feasible adsorbent for copper recovery after the necessary scale-up studies.
Adsorption kinetics of aqueous ferric ion ($Fe^{3+}$) onto bio-natural rice grains (BRG) have been studied in a batch system. The influence of contact time (0-180 minutes), the dosage of BRG adsorbent (10, 20, 40, and $60gL^{-1}$), and ambient temperature (27, 37, 47, and $57^{\circ}C$) for the adsorption system have been reported. The equilibrium time achieved after 20 minutes of adsorption contact time. The maximum removal of ferric ion is 99% by using $60gL^{-1}$ of BRG, $T=37^{\circ}C$, and $50mgL^{-1}$ ferric ion solution. Adsorption kinetic and diffusion models, such as pseudo-first order, pseudo-second order, and Weber-Morris intra-particle diffusion model, have been used to describe the adsorption rate and mechanism of the ferric ion onto BRG surface. The sorption data results are fitted by Lagergren pseudo-second order model ($R^2=1.0$). The kinetic parameters, rate constant, and sorption capacities have been calculated. The new information in this study suggests that BRG could adsorb ferric ion from water physiosorption during the first 5 minutes. Afterward, the electrostatic interaction between ferric ion and BGR-surface could take place as a very weak chemisorptions process. Thus, there is no significant change could be noticed in the FTIR spectra after adsorption. I recommend producing BGR as a bio-natural filtering material for removing the ferric ion from water.
The aim of this study was to investigate the bio-adsorption using modified zeolite with Mg (Mg-zeolite) in the dyeing wastewater treatment. Mg-zeolite adsorbed successfully 100% of the color, suspended solid (SS). chemical oxygen demand (COD), biological oxygen demand (BOD), total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) in the dyeing wastewater at the following optimal Mg-zeolite loading: 20 mg/L for colour, SS, TN and TP, 30 mg/L for BOD and COD. These results indicated that the amount of 1 mg/L Mg-zeolite adsorbed 11.6 mg/L for color, 9.5 mg/L for SS, 45.0 mg/L for COD, 12.7 mg/L for BOD, 0.91 mg/L for TP and 2.25 mg/L for TN. The bio-adsorbent, Mg-zeolite, can be a promising adsorption due to its high efficiency and low dose requirements.
BACKGROUND: Certain crop-based waste materials have been recognized as cost-effective and highly efficient adsorbents for removal and recovery of different kind of heavy metals from aqueous solutions. The ability is strongly attributed to the carboxyl functional group of some pectin substances such as galacturonic acid often found in fruit peels. The present manuscript was aimed at assessing the potential applicability of banana peel for metal removal from contaminated waters. METHODS AND RESULTS: As revealed by laboratory investigations, banana peel contains pectin (10-21%), lignin (6-12%), cellulose (7.6-9.6%), and hemicelluloses (6.4-9.4%). The pectin extraction is reported to have glucose, galactose, arabinose, rhamnose, xylose, and galactouroninc acid. Several studies conducted under different conditions proved that banana peel is capable of adsorbing 5.71, 2.55, 28.00, 6.88, 7.97, and 5.80 mg/g of $Cd^{2+}$, $Co^{2+}$, $Cu^{2+}$, $Ni^{2+}$, $Pb^{2+}$, and $Zn^{2+}$, respectively, from aqueous solutions. Adsorption capacity is, however, dependent upon several factors including solution pH, dose of adsorbent and metal concentration, contact time and shaking speed. CONCLUSION(S): Since the annual world production of banana exceeds 100 million tons, about 40 million tons of banana peel (40% of total weight of the fresh fruit) remains vastly unused. Exploring a sound technology with banana peel would therefore, not only address the much needed sustainable tool for cleaning contaminated waters, but of course bring an additional value to the banana industry worldwide.
Proceedings of the Korean Institute of Resources Recycling Conference
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2005.10a
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pp.271-275
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2005
Pine bark, chinese cabbage, crap shell which are used for removing metal ions from aqueous solutions. The removal of metal ions from aqueous solution by adsorption and ion exchange on bio residues was studied. Biosorption of $Cu^{2+},\;Ni^{2+},\;Pb^{2+}$ were compared. Adsorption ability different for the factors [adsorption time, adsorbent weight, initial concentration] and all experiments pH variation were investigated. It was shown that chinese cabbage has higher metal removal ability than other materials The pH variation of metal solution were investigated according to the influences of the initial concentration and weight adsorbents.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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