The studies on the adsorption properties and the antibacterial effects of the Cd and Cu-treated activated carbon were carried out. From the adsorption studies on the series of these metal-treated activated carbons, typical Type-I isotherm was observed. The surface areas of the treated carbon obtained from BET equation were in the range of $1101-1418m^2/g$ for Cd-AC and of $1084-1361m^2/g$ for Cu-AC. Using ${\alpha}_s$-plot, the micropore volumes and pore size distribution were obtained. From the SEM study, it is also observed that many of micropores in activated carbon are blocked by window blocking effect of metals after the impregnation. Finally, antibacterial effects of M-activated carbon against Escherichia coli was discussed. From the study, the area of antibacterial activity becomes larger with the increase of the amount of metal treated.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.37
no.11
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pp.642-648
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2015
Oak wood based activated carbon was modified with surface impregnation of $Fe^{3+}$ and $Al^{3+}$ metal ions mixture for enhancements of phosphate adsorption capacity in aqueous solution. The phosphate adsorption capacity of the prepared metal impregnated carbon (MC) was about 8 times higher than that of the original activated carbon (OC). Adsorption equilibrium capacities of the phosphate increased with increasing system temperature. The adsorption equilibrium isotherm of phosphate on the prepared MC could be represented by the Langmuir equation. Thermodynamic parameters also indicated that adsorption system was spontaneous and endothermic reaction. The internal diffusion coefficient was measured to analyze the adsorption behavior and kinetic rate. To determine the internal diffusion coefficient, pore diffusion model (PDM) was employed and the result was in good agreement with experimental data.
The ability of natural and modified clay to adsorb phenol was studied. The clay samples were analyzed by different technical instruments, such as X-ray fluorescence (XRF), X-ray diffraction (XRD) and FT-IR spectroscopy. Surface area, pore volume and average pore diameter were also determined using B.E.T method. Up to 73 and 99% of phenol was successfully adsorbed by natural and activated clay, respectively, from the aqueous solution. The experiments carried out show that the time required to reach the equilibrium of phenol adsorption on all the samples is very close to 60 min. The amount of phenol adsorbed shows a declining trend with higher pH as well as with lower pH, with most extreme elimination of phenol at pH 4. The adsorption of phenol increases proportionally with the initial phenol concentration. The maximum adsorption capacity at 25 ℃ and pH 4 was 29.661 mg/g for modified clay (NaMt). However, the effect of temperature on phenol adsorption was not significant. The simple modification causes the formation of smaller pores in the solid particles, resulting in a higher surface area of NaMt. The equilibrium results in aqueous systems were well fitted by the Freundlich isotherm equation (R2 > 0.98). Kinetic studies showed that the adsorption process is best described by the pseudo-second-order kinetics (R2 > 0.99). The adsorption of phenol on natural and modified clay was spontaneous and exothermal.
This study compared the adsorption characteristics of heavy metal ions by crab shell, treated crab shell with 2N-HCl, treated crab shell with 4%-NaOH, chitin and chitosan.Using crushed crab shell, the heavy metal ions removal rates of $Cd^{2+}$ and $Zn^{2+}$ were about 70-80% in 45minutes, but the removal rates of $Cu^{2+}$, $Cr^{6+}$ and $Pb^{2+}$ was less than 10%, 10% and 30%, respectively. For the by-products crab shell by 2N-HCl treatment, it was shown that the removal rates of $Cu^{2+}$ and $Pb^{2+}$ were about 70-80% in 45minutes reaction. But, some problems were observed, that the contained protein in crab shell was changed into gel in the mixing solution after a few hours. For the by-products of crab shell by 4%-NaOH treatment, the removal rates of Pb and Zn were about 90% in 45 minutes, and those of capacity of chitin and chitosan powder was better than those of the other by-products. The more adding to the adsorbent dosages increased the removal rates, and the adsorption reaction was rapidly occurred in a few minute. Using 1.0 wt% chitin powder, the heavy metal removal rates were ordered $Cu^{2+}$(94%) > $Zn^{2+}$(89%) > $Cd^{2+}$(88%) > $Pb^{2+}$(77%) > $Cr^{6+}$(58%) in 45 minutes. Using 1.0 wt% chitosan powder, the heavy metal removal rates were ordered $Cu^{2+}$(99%) > $Pb^{2+}$(96%) > $Cd^{2+}$(79%) > $Zn^{2+}$(71%) > $Cr${6+}$(46%) in 45minutes. The degree of degree of deacetylation by prepared chitosan was 91%.The Freundlich adsorption isotherm of $Cu^{2+}$, $Cd^{2+}$ and $Zn^{2+}$, when it was applied to 1.0 wt% chitosan powder in minutes, can be acceptable very strictly. The equation constant (1/n) for $Cu^{2+}$, $Cd^{2+}$ and $Zn^{2+}$ were 0.54 0.41 and 0.23 respectively.
The adsorption characteristics of amatanth dye by granular activated carbon were experimently investigated in the batch adsorption. Kinetic studies of adsorption of amaranth dye were carried out at 298, 308 and 318 K, using aqueous solutions with 100, 200 and 300 mg/L initial concentration of amatanth. It was established that the adsorption equilibrium of amaranth dye on granular activated carbon was successfully fitted by Langmuir isotherm equation at 298 K. The pseudo first order and pseudo second order models were used to evaluate the kinetic data and the pseudo second order kinetic model was the best with good correlation. Values of the rate constant ($k_2$) have been calculated as 0.1076, 0.0531, and 0.0309 g/mg h at 100, 200 and 300 mg/L initial concentration of amatanth, respectively. Thermodynamic parameter such as activation energy, standard enthalpy, standard entropy and standard free energy were evaluated. The estimated values for standard free energy were -5.08 - -8.10 kJ/mol over activated carbon at 200 mg/L, indicated toward a spontaneous process. The positive value for enthalpy, 38.89 kJ/mol indicates that adsorption interaction of amatanth dye on activated carbon is an endothermic process.
Adsorption characteristics of toluene vapor, which is one of important source of volatile organic compounds (VOCs), by activated carbon were investigated using a fixed bed adsorption column. The operating parameters such as breakthrough curve, adsorption capacity, mass transfer zone (MTZ), and length of unused bed (LUB) were studied. The experimental results showed that the breakthrough time decreased with increasing inlet toluene concentration and gas flow rate. MTZ and LUB increased with the increase of inlet concentration, gas flow rate, and particle size of activated carbon. The adsorption capacity increased with the increase of inlet toluene concentration, while it decreased with increasing particle size. However, it was kept at constant value regardless of the increase of gas flow rate. Adsorption isotherm of toluene vapor could be represented by the Freundlich adsorption equation fairly well. From the adsorption experiments using some VOC gases such as toluene, xylene, butyl acetate. butanol and acetone, it was also found that the adsorption capacity was higher in the case of gas with higher boiling point and lower vapor pressure.
The oxyfluorination effects of activated carbon nanofibers (OFACFs) were investigated for $CO_2$ storage. Electrospun CFs were prepared from a polyacrylonitrile/N,N-dimethylformamide solution via electrospinning and heat treatment. The electrospun CFs were chemically activated in order to generate the pore structure, and then oxyfluorination was used to modify the surface. The samples were labeled CF (electrospun CF), ACF (activated CF), OFACF-1 ($O_2:F_2$ = 7:3), OFACF-2 ($O_2:F_2$ = 5:5) and OFACF-3 ($O_2:F_2$ = 3:7). The functional group of OFACFs was investigated using X-ray photoelectron spectroscopy analysis. The C-F bonds formed on surface of ACFs. The intensities of the C-O peaks increased after oxyfluorination and increased the oxygen content in the reaction gas. The specific surface area, pore volume and pore size of OFACFs were calculated by the Brunauer-Emmett-Teller and density functional theory equation. Through the $N_2$ adsorption isotherm, the specific surface area and pore volume slightly decreased as a result of oxyfluorination treatment. Nevertheless, the $CO_2$ adsorption efficiency of oxyfluorinated ACF improved around 16 wt% due to the semi-ionic interaction effect of surface modificated oxygen functional groups and $CO_2$ molecules.
In this study, Malachite Green (MG) dye removal from synthetic wastewaters by adsorption process using raw boron enrichment waste (BEW) and it's modifications (with acid and ultrasound) were aimed. 81% MG removal was obtained by BEW at optimum equilibrium conditions (time: 40 min., dosage: 500 mg/dm3, pH: 5-6, speed: 200 rpm, 298 K). MG removal from wastewaters using acid modified boron enrichment waste (HBEW) was determined as 82% at optimum conditions (time: 20 min., dosage: 200 mg/dm3, pH: 10, speed: 200 rpm, 298 K). For ultrasound modified BEW (UBEW), the highest MG removal percent was achieved as 84% at optimum conditions (time: 30 min, dosage: 375 mg/ dm3, pH: 8, speed: 200 rpm, 298 K). The equilibrium data of Malachite Green was evaluated for BEW, HBEW and UBEW adsorbents by using sorption isotherms such as Langmuir, Freundlich and Temkin models, out of which Langmuir model (R2 = 0.971, 0.987 and 0.984) gave better correlation and maximum adsorption capacity was found to be 147.05, 434.78 and 192.30 mg/g, respectively. The adsorption kinetics followed the pseudo-second-order kinetic equation for sorption of MG onto wastes. A look at thermodynamic data reveals that natural sorption is spontaneous and endothermic because of free negative energy exchange and positive change in enthalpy, respectively. The results indicated that boron enrichment waste, and HCl and ultrasound-modified boron enrichment waste served as good alternative adsorbents in dye removal from wastewater.
We investigated possible application of waste ferrite in treating Cd and Pb in wastewater. Adsorption of Cd and Pb on Mn-Ferrite are influenced by several controlling factors such as contact time, heavy metal concentrations, pH and temperature. Both Cd and Pb achieved adsorption equilibrium within 5 minutes. Based upon this kinetic data, 24 hours of contact time was allowed for other experiment. The adsorption of Cd and Pb was high at high pH and high ion concentrations. The reaction was also affected by temperature. Adsorption isotherms fits well with the Freundlich isotherm equation. pH is the main controlling factor in Cd, Pb adsorption on the Mn-ferrite. Cd showed S type adsorption curve while Pb showed sorption edges, depending on the Pb concentrations.
The study on the adsorption, the surface properties and the antibacterial effects of the Ni-treated PAN based activated carbon fibers was carried out. In the adsorption study on the Ni-treated PAN based ACFs, Type I isotherms for N1-N3 and Type II-Type III isotherms for N4-N6 were obtained, respectively. Futhermore, their adsorbed volumes slowly were decreased with the increase in the mole concentration of Ni on the treated PAN based ACFs. From the BET equation, the specific surface areas of the Ni-treated PAN based ACFs were in the range of $692.58-895.24m^2/g$. The micropore volumes obtained from ${\alpha}_s$-method using common-t value were $0.19-0.56cm^3/g$. The surfaces of PAN based ACFs partially blocked by metal after the treatment were observed from the SEM micrographs. Finally, from the antibacterial effects using Shake flask method against E. coli, the percentage of the effects was 92.5-100% and the antibacterial effect was increased with the increase in mole concentration of Ni treated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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