In nuclear power plants and other nuclear facilities the removal of cobalt from radioactive liquid waste is needed to reduce the radioactivity concentration in effluents. In liquid wastes containing strong organic complexing agents such as EDTA cobalt removal can be problematic due to the high stability of the Co-EDTA complex. In this study, the removal of cobalt from NaNO3 solutions using antimony oxide (Sb2O3) synthesized from potassium hexahydroxoantimonate was investigated in the absence and presence of EDTA. The uptake studies on the ion exchange material were conducted both in the dark (absence of UV-light) and under UV-C irradiation. Ca2+ or Ni2+ were included in the experiments as competing cations to test the selectivity of the ion exchanger. Results show that UV-C irradiation noticeably enhances the cobalt sorption efficiency on the antimony oxide. It was shown that nickel decreased the sorption of cobalt to a higher extent than calcium. Finally, the sorption data collected for Co2+ on antimony oxide was modeled using six different isotherm models. The Sips model was found to be the most suitable model to describe the sorption process. The Dubinin-Radushkevich model was further used to calculate the adsorption energy, which was found to be 6.2 kJ mol-1.
The effects of the major cations ($Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$, $K^+$, $Na^+$), complex-forming anions ($SO_4{^{2-}}$, $HCO_3{^-}$), and solution pH on the adsorption of $^{137}Cs$ and $^{90}Sr$ by kaolinite in groundwater chemistry were investigated. Three-dimensional Kd modelling designed by a statistical method was attempted to compare the relative effect among hydrated radii, charge and concentration of competing cations on the adsorption of Cs and Sr. The modelling results indicate that the hydrated radii of competing cations is the most important factor, and then their charges and concentrations are also important factors in order. The property of zeta potential of kaolinite particles was discussed in terms of the amphoteric reactions of a kaolinite surface affecting the adsorption of Cs and Sr. The ionic strength of competing cations on the adsorption of Cs and Sr exerts a greater effect than the solution pH. The sorption behaviour of Sr on kaolinite is also highly dependent on the concentration of bicarbonate. The speciation of Sr and the saturation state of a secondary phase were thermodynamically calculated by a computer program, WATEQ4F. This indicates that the change in solution pH with the concentration of bicarbonate and the precipitation of a strontianite ($SrCO_3$) are major factors controlling Sr adsorption behaviour in the presence of bicarbonate ion.
Journal of the Korean Applied Science and Technology
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v.21
no.2
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pp.124-131
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2004
The adsorption of heavy metals in the waste water carried out on the various domestic clays and waste pottery. The effect of parameters such as pH, temperature, adsorption time and coexisting cations on the adsorption ability and characteristics were investigated to find out whether the clays could be used as adsorbents. Adsorption equilibrium was reached within 20 minutes on all the clays. The optimum pH was found to be above 5. When other cations such as Cu(II) or Zn(II) coexisted with Pb(II), the adsorption amount of Pb(II) decreased because of competing adsorption.
The energy- and time-dependent branching to the competing dissociation paths are studied by theory for coupled unimolecular dissociations of the o-, m-, and p-chlorotoluene radical cations to $C_7{H_7}^+$ (benzylium and tropylium). There are four different paths to $C_7{H_7}^+$, three to the benzylium ion and one to the tropylium ion, and all of them are coupled together. The branching to the multiple paths leads to the multiexponential decay of reactant with the branching ratio depending on both internal energy and time. To gain insights into the multipath branching, we study the detailed kinetics as a function of time and internal energy on the basis of ab inito/RRKM calculations. The number of reaction steps to $C_7{H_7}^+$ is counted for each path. Of the three isomers, the meta mostly goes through the coupling, whereas the para proceeds with little or no coupling. In the beginning, some reactants with high internal energy decay fast to the benzylium ion without any coupling and others rearrange to the other isomers. Later on all three isomers dissociate to the products via long-lived intermediates. Thus, the reactant shows a multiexponential decay and the branching ratio varies with time as the average internal energy decreases with time. The reciprocal of the effective lifetime is taken as the rate constant. The resulting rate-energy curves are in line with experiments. The present results suggest that the coupling between the stable isomers is thermodynamically controlled, whereas the branching to the product is kinetically controlled.
This study proposes the use of a cobalt-based Prussian blue analogue (Co-PBA; potassium cobalt hexacyanoferrate), as an adsorbent for the cost-effective recovery of aqueous ammonium ions. The characterization of Co-PBA involved various techniques, including Fourier-transform infrared spectroscopy, X-ray diffraction, scanning electron microscopy, nitrogen adsorption-desorption analysis, and zeta potential. The prepared Co-PBA reached an adsorption equilibrium for ammonium ions within approximately 480 min, which involved both surface adsorption and subsequent diffusion into the interior. The isotherm experiment revealed a maximum adsorption capacity of 37.29 mg/g, with the Langmuir model indicating a predominance of chemical monolayer adsorption. Furthermore, the material consistently demonstrated adsorption efficiency across a range of pH conditions. Notably, adsorption was observed even when competing cations were present. Co-PBA emerges as a readily synthesized adsorbent, underscoring its efficacy in ammonium removal and selectivity toward ammonium.
Crushed pinewood and oakwood were studied as an adsorbent for Pb(II) removal from aqueous solution. Batch adsorption experiments were carried out to describe the effects of contact time, initial Pb(II) concentration, pH, competing cations, and adsorbent dosage on the Pb(II) adsorption process. Kinetic studies revealed that the Pb(II) adsorption process for pinewood and oakwood followed both pseudo first and pseudo second order model. The Fruendlich model best described equilibrium adsorption data with correlation coefficients ($R^2$) of 0.956 and 0.950 for pinewood and oakwood. The maximum adsorption capacity of Pb(II) onto pinewood and oakwood was found to be 16.853 and 27.989 mg/g, respectively. The Pb(II) adsorption onto both pinewood and oakwood was increased as pH increased in the pH range 3-9. The presence of cations such as $Na^+$, $Ca^{2+}$, and $Al^{3+}$ decreased Pb(II) adsorption. The Pb(II) removal was greater in seawater than deionized water, resulting from the presence of $CO{_3}^{2-}$ and $OH^-$ ions in seawater. This study showed that pinewood and oakwood have a potential application in the remediation of Pb(II) contaminated water.
Lee, Min Jung;Sung, Ha Yeon;Jo, HyunJi;Kim, Hyung-Wook;Choi, Min Sung;Kwon, Jae Young;Kang, KyeongJin
Molecules and Cells
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v.40
no.10
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pp.787-795
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2017
Avoiding ingestion of excessively salty food is essential for cation homeostasis that underlies various physiological processes in organisms. The molecular and cellular basis of the aversive salt taste, however, remains elusive. Through a behavioral reverse genetic screening, we discover that feeding suppression by $Na^+$-rich food requires Ionotropic Receptor 76b (Ir76b) in Drosophila labellar gustatory receptor neurons (GRNs). Concentrated sodium solutions with various anions caused feeding suppression dependent on Ir76b. Feeding aversion to caffeine and high concentrations of divalent cations and sorbitol was unimpaired in Ir76b-deficient animals, indicating sensory specificity of Ir76b-dependent $Na^+$ detection and the irrelevance of hyperosmolarity-driven mechanosensation to Ir76b-mediated feeding aversion. Ir76b-dependent $Na^+$-sensing GRNs in both L- and s-bristles are required for repulsion as opposed to the previous report where the L-bristle GRNs direct only low-$Na^+$ attraction. Our work extends the physiological implications of Ir76b from low-$Na^+$ attraction to high-$Na^+$ aversion, prompting further investigation of the physiological mechanisms that modulate two competing components of $Na^+$-evoked gustation coded in heterogeneous Ir76b-positive GRNs.
The structures of fully dehydrated Ca2+- and Rb+-exchanged zeolite X, Ca31Rb30Si100Al92O384(Ca31Rb30-X; a=25.009(1) Å) and Ca28Rb36Si100Al92O384(Ca28Rb36-X; a=24.977(1) Å), have been determined by single-crystal X-ray diffraction methods in the cubic space group Fd&bar{3} at 21(1) ℃. Their structures were refined to the final error indices R1=0.048 and R2=0.041 with 236 reflections for Ca31Rb30-X, and R1=0.052 and R2=0.043 with 313 reflections for Ca28Rb36-X; I>3σ(I). In both structures, Ca2+ and Rb+ ions are located at six different crystallographic sites. In dehydrated Ca31Rb30-X, sixteen Ca2+ ions fill site I, at the centers of the double 6-rings (Ca-O=2.43(1) Å and O-Ca-O=93.3(3)°). Another fifteen Ca2+ ions occupy site II (Ca-O=2.29(1) Å, O-Ca-O=119.5(5)°) and fifteen Rb+ ions occupy site II opposite single six-rings in the supercage; each is 1.60 Å from the plane of three oxygens (Rb-O=2.77(1) Å and O-Rb-O=91.1(4)°). About two Rb+ ions are found at site II', 1.99 Å into sodalite cavity from their three-oxygen plane (Rb-O=2.99(1) Å and O-Rb-O=82.8(4)°). The remaining thirteen Rb+ ions are statistically distributed over site III, a 48-fold equipoint in the supercages on twofold axes (Rb-O=3.05(1) Å and Rb-O=3.38(1) Å). In dehydrated Ca28Rb36-X, sixteen Ca2+ ions fill site I (Ca-O=2.41(1) Å and O-Ca-O=93.6(3)°) and twelve Ca2+ ions occupy site II (Ca-O=2.31(1) Å, O-Ca-O=119.7(4)°). Sixteen Rb+ ions occupy site II; each is 1.60 Å from the plane of three oxygens (Rb-O=2.81(1) Å and O-Rb-O=90.6(3)°) and four Rb+ ions occupy site II'; each is 1.88 Å into sodalite cavity from their three-oxygen plane (Rb-O=2.99(1) Å and O-Rb-O=83.8(2)°). The remaining sixteen Rb+ ions are found at III site in the supercage (Rb-O=2.97(1) Å and Rb-O=3.39(1) Å). It appears that Ca2+ ions prefer sites I and II in that order, and that Rb+ ions occupy the remaining sites. Rb+ ions are too large to be stable at site I, when they are competing with other smaller cations like Ca2+ ions.
Arsenic (As) is known to be the most toxic element and frequently detected in groundwater environment. Inorganic As exists as arsenite [As(III)] and arsenate [As(V)] in reduced and oxidized environments, respectively. It has been reported that the toxicity of arsenite is much higher than that of arsenate and furthermore arsenite shows relatively higher mobility in aqueous environments. For this reason, there have been numerous researches on the process for oxidation of arsenite to arsenate to reduce the toxicity of arsenic. In particular, photooxidation has been considered to be simple, economical, and efficient to attain such goal. This study was conducted to evaluate the applicability of naturally-occurring goethite as a photocatalyst to substitute for $TiO_2$ which has been mostly used in the photooxidation processes so far. In addition, the effects of several factors on the overall performance of arsenite photocatalytic oxidation process were evaluated. The results show that the efficiency of the process was affected by total concentration of dissolved cations rather than by the kind of those cations and also the relatively higher pH conditions seemed to be more favorable to the process. In the case of coexistence of arsenite and arsenate, the removal tendency by adsorption onto goethite appeared to be different between arsenite and arsenate due to their different affinities with goethite, but any effect on the photocatalytic oxidation of arsenite was not observed. In terms of effect of humic acid on the process, it is likely that the higher concentration of humic acid reduced the overall performance of the arsenite photocatalytic oxidation as a result of competing interaction of activated oxygen species, such as hydroxyl and superoxide radicals, with arsenite and humic acid. In addition, it is revealed that the injection of oxygen gas improved the process because oxygen contributes to arsenite oxidation as an electron acceptor. Based on the results of the study, consequently, the photocatalytic oxidation of aqueous arsenite using goethite seems to be greatly feasible with the optimization of process.
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.15
no.1
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pp.15-26
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2017
Cobalt ferrocyanide (CoFC) or nickel ferrocyanide (NiFC) magnetic nanoparticles (MNPs) were fabricated for efficient removal of radioactive cesium, followed by rapid magnetic separation of the absorbent from contaminated water. The $Fe_3O_4$ nanoparticles, synthesized using a co-precipitation method, were coated with succinic acid (SA) to immobilize the Co or Ni ions through metal coordination to carboxyl groups in the SA. CoFC or NiFC was subsequently formed on the surfaces of the MNPs as Co or Ni ions coordinated with the hexacyanoferrate ions. The CoFC-MNPs and NiFC-MNPs possess good saturation magnetization values ($43.2emu{\cdot}g^{-1}$ for the CoFC-MNPs, and $47.7emu{\cdot}g^{-1}$ for the NiFC-MNPs). The fabricated CoFC-MNPs and NiFC-MNPs were characterized by XRD, FT-IR, TEM, and DLS. The adsorption capability of the CoFC-MNPs and NiFC-MNPs in removing cesium ions from water was also investigated. Batch experiments revealed that the maximum adsorption capacity values were $15.63mg{\cdot}g^{-1}$ (CoFC-MNPs) and $12.11mg{\cdot}g^{-1}$ (NiFC-MNPs). Langmuir/Freundlich adsorption isotherm equations were used to fit the experimental data and evaluate the adsorption process. The CoFC-MNPs and NiFC-MNPs exhibited a removal efficiency exceeding 99.09% for radioactive cesium from $^{137}Cs$ solution ($18-21Bq{\cdot}g^{-1}$). The adsorbent selectively adsorbed $^{137}Cs$, even in the presence of competing cations.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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