The biosorption of dye, Rhodamine B(Rh-B), onto waste activated sludge was investigated. The biosorption capacity and contact time were shown as a simulation of dye adsorption equilibrium and kinetics models. We observed that biosorption of Rh-B occurred rapidly less than 4 hr. These experimental data could be better fitted by a pseudo-second-order rate equation than a pseudo-first-order rate equation. The equilibrium dependence between biosorption capacity and initial concentration of Rh-B was estimated and it was found that the equilibrium data of biosorption were fitted by four kinds of model such as Langmuir, Freundlich, Redlich-Peterson, and Koble-Corrigan model. The average percentage errors, $\varepsilon(\%)$, observed between experimental and predicted values by above each model were $21.19\%,\;9.97\%,\;10.10\%\;and\;11.76\%$, respectively, indicating that Freundlich and Redlich-Peterson model could be fitted more accrately than other models.
Xanthoceras sorbifolia seed coat (XSSC) is a processing residue of the bioenergy crop. This work aimed to evaluate the applicability of using the steam explosion to modify the residue for dye biosorption from aqueous solutions by using methylene blue as a model cationic dye. Equilibrium, kinetic and thermodynamic parameters for the biosorption of methylene blue on the steam-exploded XSSC (SE-XSSC) were evaluated. The kinetic data followed the pseudo-second-order model, and the rate-limiting step was the chemical adsorption. Intraparticle diffusion was one of the rate-controlling factors. The equilibrium data agreed well with the Langmuir isotherm, and the biosorption was favorable. The steam-explosion pretreatment strongly affected the biosorption in some respects. It reduced the adsorption rate constant and the initial sorption rate of the pseudo-second-order model. It enhanced the adsorption capacity of methylene blue at higher temperatures while reduced the capacity at lower ones. It changed the biosorption from an exothermic process driven by both the enthalpy and the entropy to an endothermic one driven by entropy only. It increased the surface area and decreased the pH point of zero charge of the biomass. Compared with the native XSSC, SE-XSSC is preferable to MB biosorption from warmer dye effluents.
The properties of biosorption of dye(Rhodmine B) was investigated to figure out the effects of temperature as a function of dye concentration and sludge concentration by the Langmuir and Lagergen adsorption model. It was found that the uptake capacity of biosorption was increased at low temperature. The Langmuir adsorption model was found suitable for describing the biosorption of the dye. The experimental results indicated that the dye uptake process followed the pseudo-first-order kinetics.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.27
no.11
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pp.1238-1243
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2005
The batch experiments of biosorption were carried out for the removal of lead ion from metal solution using Laminaria japonica and Kjellmaniella crassifolia, two species of marine algaes as biosorbent. We have investigated biosorption kinetics and equilibrium of lead by using marine algaes. We observed that biosorption of lead occurred very rapidly by marine algaes ; the biosorption reached equilibrium less than 2 hr. These experimental data could be accurately described by a pseudo-second-order rate equation, obtaining values between $0.883{\times}10^{-3}$ and $0.628{\times}10^{-3}\;g/mg/min$ for the biosorption rate constant $k_{2,ad}$. It could be described with Langmuir, Redlich-Peterson, and Koble-Corrigan(Langmuir-Freundlich) equation. The biosorption capacity by L. japonica and K. crassifolia were in the sequence of Pb>Cd>Cr>Cu and Pb>Cu>Cd>Cr, respectively. The biosorption capacity of L. japonica were increased with pH increasing.
Kim, Seoung-Hyun;Song, Hoon;Son, Sukil;Lim, In-Gweon;Chung, Wook-Jin
Journal of Korean Society of Water and Wastewater
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v.20
no.1
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pp.63-70
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2006
Biosorption characteristics were investigated at various temperature and pH conditions in order to establish lead(II) removal using Zoogloea ramigera 115SLR. Biosorption equilibrium isotherms and kinetics were obtained from batch experiments. The Freundlich and Langmuir model could be described the biosorption equilibrium of lead(II) on Z. ramigera 115SLR, Ca-alginate bead and immobilized Z. ramigera 115SLR. The maximum biosorption capacity of Z. ramigera 115SLR increased from 325 to 617mg $pb^{2+}/g$ biomass as temperature increased from 288.15 K to 308.15K from the Langmuir model. Fixed-bed column breakthrough curves for lead(II) removal were also obtained. For regeneration of the biosorbent, complete lead(II) desorption was achieved using 5mM HCl in fixed-bed column. This study shows the possibilities that well-treated immobilized Z. ramigera 115SLR with the mechanical intensity like TEOS (Tetraethyl orthosilicate) treatment and the optimum acid solution for desorption can be used for the effective treatment for lead(II) containing wastewater.
Biocarrier beads with dead biomass, Bacillus drentensis, immobilized in polymer polysulfone were synthesized to remove heavy metals from wastewater. To identify the sorption mechanisms and theoretical nature of underlying processes, a series of batch experiments were carried out to quantify the biosorption of Pb(II) and Cu(II) by the biocarrier beads. The parameters obtained from the thermodynamic analysis revealed that the biosorption of Pb(II) and Cu(II) by biomass immobilized in biocarrier beads was a spontaneous, irreversible, and physically-occurring adsorption phenomenon. Comparing batch experimental data to various adsorption isotherms confirmed that Koble-Corrigan and Langmuir isotherms well represented the biosorption equilibrium and the system likely occurred through monolayer sorption onto a homogeneous surface. The maximum adsorption capacities of the biocarrier beads for Pb(II) and Cu(II) were calculated as 0.3332 and 0.5598 mg/g, respectively. For the entire biosorption process, pseudo-second-order and Ritchie second-order kinetic models were observed to provide better descriptions for the biosorption kinetic data. Application of the intra-particle diffusion model showed that the intraparticle diffusion was not the rate-limiting step for the biosorption phenomena. Overall, the dead biomass immobilized in polysulfone biocarrier beads effectively removed metal ions and could be applied as a biosorbent in wastewater treatment.
Biocarrier beads with dead biomass, Bacillus drentensis, immobilized in polymer polysulfone were synthesized to remove heavy metals from wastewater. To identify the sorption mechanisms and theoretical nature of underlying processes, a series of batch experiments were carried out and a mathematical model was developed to quantify the biosorption of Pb(II) by the biocarrier beads. A series of mass balance equations for representing mass transfer of metal sorbents in biocarrier beads and surrounding solution were established. Major model parameters such as external mass transfer coefficient and maximum sorption capacity, etc. were determined from pseudo-first-order kinetic models and Langmuir isotherm model based on kinetic and equilibrium experimental measurements. The model simulation displays reasonable representations of experimental data and implied that the proposed model can be applied to quantitative analysis on biosorption mechanisms by porous granular beads. The simulation results also confirms that the biosorption of heavy metal by the biocarrier beads largely depended on surface adsorption.
Dave, Shailesh R.;Dave, Vaishali A.;Tipre, Devayani R.
Advances in environmental research
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v.1
no.3
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pp.223-236
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2012
Biosorption of methylene blue (MB) from aqueous solution was studied with respect to the point of zero charge of coconut husk, dye concentration, particle size, pH, temperature, as well as adsorbent and NaCl concentration using coconut husk biomass. Amongst Langmuir and Freundlich adsorption isotherms studied, Langmuir adsorption isotherm showed better agreement. Pseudo second order kinetics model was found to be more suitable for data presentation as compared to pseudo first order kinetics model. Also, involvement of diffusion process was studied using intraparticle diffusion, external mass transfer and Boyd kinetic model. Involvement of intraparticle diffusion model was found to be more relevant (prominent) as compared to external mass transfer (in) for methylene blue biosorption by the coconut husk. Moreover, thermodynamic properties of MB biosorption by coconut husk were studied. Desorption of methylene blue from biomass was studied with different desorbing agents, and the highest desorption achieved was as low as 7.18% with acetone, which indicate stable immobilization. Under the experimental conditions MB sorption was not significantly affected by pH, temperature and adsorbent concentration but low sorption was observed at higher NaCl concentrations.
The kinetics of copper ion biosorption by Pseudomonas stutzeri cells immobilized in alginate was investigated. During the first few minutes of the metal uptake, the copper biosorption was rapid and then became progressively slower until an equilibium was rapid, and then became progressively slower until an equilibrium was reached. At a biomass concentration of 100g/l, the copper biosorption reaction reached approximately 90% of the equilibrium position within 30 min. A Freundich-type adsorption isotherm model was constructed based on kinetics with different amounts of biomass. When using this model, the experimental values only agreed well with the predicted values in a solution containing less than 200 mg/l Cu(II). Desorption of the bound copper ions was achieved using electrolytic solutions of HCl, $H_2SO_4$, EDTA, and NTA (0.1 or 0.5 M). Metal desorption with 0.1 M NTA allowed the reuse of the biosorbent for at least ten consecutive biosorption/desorption cycles, without an apparent decrease in its metal biosorption capability. A packed-bed column reactor of the immobilized biomass removed approximately 95% of the metal in the first 30 liter of wastewater [containing 100 mg/l Cu(II)] delivered at a rate of 20 L/day, and, thereafter, the rate gradually decreased.
The aim of this work was to investigate the adsorption isotherm and kinetic model for the biosorption of lead $(Pb^{2+})$ by Rhodotorula aurantiaca and to examine the environmental factors for this metal removal. Within five minutes of contact, $Pb^{2+}$ sorption reached nearly 86% of the total $Pb^{2+}$ sorption. The optimum initial pH value for removal of $Pb^{2+}$ was 5.0. The percentage sorption increased steeply with the biomass concentration up to 2 g/l and thereafter remained more or less constant. The Langmuir sorption model provided a good fit throughout the concentration range. The conformity of these data to the Langmuir model indicated that biosorption of $Pb^{2+}$ by R. aurantiaca could be characterized as a monolayer, single-site type phenomenon with no interaction between ions adsorbed in neighboring sites. The maximum $Pb^{2+}$ sorption capacity $(q_{max})$ and Langmuir constant (b) were 46.08 mg/g of biomass and 0.04 l/mg, respectively. The pseudo second-order equation was well fitted to the experimental data. The correlation coefficients for the linear plots of t/q against t for the second-order equation were 0.999 for all the initial concentrations of biosorbent for contact times of 180 min. The theoretical $q_{eq}$ value was very close to the experimental $q_{eq}$ value.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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