Altered Langmuir adsorption isotherm has been suggested for adsorption reactions occurring in aqueous environment based upon the concept of the steric displacement between adsorbates and water molecules at the surface of adsorbent. For the adsorption of $Cd^{2+}$ on activated carbon, the suggested adsorption isotherm was shown to be more well applied to the experimental results compared with the classical Langmuir adsorption isotherm. Based on this, regarding the adsorption system which following the Langmuir model more precise design and controllable operation of the process were considered to be attainable when the adsorption process is analyzed employing the altered adsorption isotherm.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.33
no.8
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pp.606-616
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2011
The objectives of this study were to evaluate the applicability of adsorption models for adsorption properties of adsorbents. For this study, adsorption experiment of $NO_3^-$ ion using anion exchange resin has been investigated under adsorption equilibrium and kinetic in bach process. Adsorption equilibrium experiment were carried out that two conditions is change of adsorbate concentration and change of adsorbent weight. Experiment results have been analyzed by adsorption isotherm models, energy models and kinetic models. Under the condition of change of adsorbate concentration was best described by Sips and Redlich-Perterson isotherm models. However case of change of adsorbent weight was described by Langmuir isotherm models. It seems reasonable to assume that isotherm model was dominated by multiple mechanism according to experiment condition.
Park, Jong-Hwan;Kim, Hong-Chul;Kim, Yeong-Jin;Kim, Seong-Heon;Seo, Dong-Cheol
Korean Journal of Environmental Agriculture
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v.36
no.1
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pp.22-28
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2017
BACKGROUND: There is very limited knowledge of the effects of biochar derived from exhausted coffee residue on metal adsorption processes. Furthermore, only limited information is available on the adsorption mechanism of copper. The aim of this study was to evaluate the absorption behaviors of copper by biochar derived from exhausted coffee residue. METHODS AND RESULTS: Biochars produced by pyrolysis of exhausted coffee residue at $300^{\circ}C$(CB300) and $600^{\circ}C$(CB600) were characterized and investigated as adsorbents for the removal of copper from aqueous solution. The results indicated that the adsorption equilibrium was achieved around 2 h and the pseudo-second-order kinetic model fit the data better than the pseudo-first-order kinetic model. The maximum Cu adsorption capacities of CB600 by Freundlich and Langmuir isotherms were higher than those of CB300. The adsorption data were well described by a Langmuir isotherm compare to Freundlich isotherm. CONCLUSION: Our results suggest that exhausted coffee residue can be used as feedstock materials to produce high quality biochar, which could be used as adsorbents to removal copper.
Bang Sun-Baek;Lee Sang-Woo;Kim Ju-Yong;Yu Dong-Il;Kang Yong-Kon;Kim Kyoung-Woong
Economic and Environmental Geology
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v.39
no.2
s.177
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pp.103-109
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2006
Batch adsorption experiments were performed to adsorb cadmium [Cd(II)], copper [Cu(II)], and lead [Pb(II)] onto sphagnum peat moss. According to the results, 10-50 mg/L of Cd(II), Cu(II), and Pb(II) were effectively adsorbed and removed within 1 h by 1.0 g/L of sphagnum peat moss. The amounts of Cd(II), Cu(II), and Pb(II) adsorbed on sphagnum peat moss increased with increasing the initial concentrations. The kinetics for the adsorption of Cd(II), Cu(II), and Pb(II) on sphagnum peat moss was described well using the pseudo-second order model at different initial concentrations. The maximum adsorption capacities calculated from the Langmuir isotherm for Cd(II), Cu(II), and Pb(III) were 33.90, 29.15, and 91.74 mg/g, respectively. Experimental results showed that sphagnum peat moss was a very effective adsorbent on the adsorption of Cd(II), Cu(II), and Pb(II).
The removal of 2,4-dichlorophenol (2,4-dichlorophenol, 2,4-DCP) in aqueous solution was studied using the magnetic activated carbon (MAC) prepared from waste citrus peel. The adsorption characteristics of 2,4-DCP by MAC were investigated by varying the contact time, MAC dose, solution temperature, pH and 2,4-DCP concentration. The isothermal adsorption data were well explained by the Langmuir isotherm model equation and the maximum adsorption capacity calculated from the Langmuir isotherm equation was 312.5 mg/g. The adsorption kinetic data were well described by the pseudo-second-order reaction equation. The intraparticle diffusion model data indicated that both the film and intraparticle diffusion occur simultaneously during the adsorption process. The thermodynamic parameters of ${\Delta}H^o$ and ${\Delta}G^o$ have positive and negative values, respectively, indicating that the adsorption of 2,4-DCP by MAC is a spontaneous endothermic reaction. After the adsorption experiment was completed, the used MAC could be easily separated by an external magnet.
Batch experiments were conducted to investigate the effects of operating parameters such as the temperature, initial concentration, contact time and adsorbent dosage on the adsorption of antibiotics amoxicillin (AMX) by waste citrus peel based activated carbon (WCAC). The kinetics and isotherm experiment data can be well described with the pseudo-second order model and the Langmuir isotherm model, respectively. The maximum adsorption capacity of AMX by WCAC calculated from the Langmuir isotherm model was 125 mg/g. The adsorption of AMX by WCAC shows that the film diffusion (external mass transfer) and the intraparticle diffusion occur simultaneously during the adsorption process. The adsorption rate is more influenced by the intraparticle diffusion than that of the external mass transfer as the particle size of WCAC increases, and the intraparticle diffusion is the rate controlling step. The thermodynamic parameters indicated that the adsorption reaction of AMX by WCAC was an endothermic and spontaneous process.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.34
no.4
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pp.260-269
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2012
The aim of this study is to evaluate the applicability of adsorption models for understanding the thermodynamic properties of adsorption process. For this study, the adsorption isotherm data of $NO_3$-N ion onto a commercial anion exchange resin obtained at various experimental conditions, i.e. different initial concentrations of adsorbate, different dosages of adsorbent, and different temperatures, were used in calculating the thermodynamic parameters and the adsorption energy of adsorption process. The Gibbs free energy change (${\Delta}G^0$) of adsorption process could be calculated using the Langmuir constant $b_M$ as well as the Sips constant, even though the results were significantly dependant on the experimental conditions. The thermodynamic parameters such as standard enthalpy change (${\Delta}H^0$), standard entropy change (${\Delta}S^0$) and ${\Delta}G^0$ could be calculated by using the experimental data obtained at different temperatures, if the adsorption data well fitted to the Langmuir isotherm model and the plot of ln b versus 1/T gives a straight line. As an alternative, the empirical equilibrium constant(K) defined as $q_e/C_e$ could be used for evaluating the thermodynamic parameters instead of the Langmuir constant. The results from the applications of D-R model and Temkin model to evaluate the adsorption energy suggest that the D-R model is better than Temkin model for describing the experimental data, and the availability of Temkin model is highly limited by the experimental conditions. Although adsorption energies determined using D-R model show significantly different values depending on the experimental conditions, they were sufficient to show that the adsorption of $NO_3$-N onto anion exchange resin is an endothermic process and an ion-exchange process.
In batch experiments, the adsorption of 7-epi-10-deacetylpaclitaxel was studied using Sylopute. Experimental equilibrium data were applied to Langmuir, Freundlich, Temkin and Dubinin-Radushkevich isotherm models. Among the four isotherm models tested, the Langmuir isotherm model gave the highest accuracy. The adsorption capacity was found to decrease with increases in temperature and the adsorption of 7-epi-10-deacetylpaclitaxel onto Sylopute was a favorable physical process. Adsorption kinetic data agreed very well with the pseudo-second-order kinetic model, while boundary layer diffusion and intraparticle diffusion did not play a key role in the adsorption process. The process of 7-epi-10-deacetylpaclitaxel adsorption onto Sylopute was exothermic and nonspontaneous. Also, the adsorption isosteric heat was independent of surface loading indicating an energetically homogeneous adsorbent.
본 연구는 목재로서 활용가치가 적은 수피(bark)를 활용하여 수질오염물질을 제거할 수 있는 여과 시스템에 대한 기초연구로서 소나무의 일종인 loblolly pine(Pinus taeda L.) 수피의 인 ($PO_4-P$) 흡착특성을 연구하였다. 실험에 사용된 수피는 입상형태로서 polyallylamine hydrochloride로 전처리하여 회분식 등온 흡착실험을 수행하였다. 회분식 등온흡착실험은 수용액 pH 3~pH 8범위에서, 인의 농도별(10, 20, 30, 40 mg/L)로 수행하였다. pH 5에서 가장 높은 인 제거 효율을 나타냈으며, 수용액의 pH는 실험 후 pH 3으로 감소하였다. 이러한 감소는 수피에 의한 phosphate의 흡착이 Lewis acid-base 반응으로서 이 과정에서 $H^+$의 방출로 인하여 나타난 현상인 것으로 여겨지며, 주된 반응 메카니즘은 더 연구할 필요성이 있다. 인 흡착은 초기에 빠른 속도로 진행되었으며 대략 200분 이후에 평형에 도달하였고, 시간이 지날수록 흡착양이 증가하는 경향을 보였다. 인의 흡착특성 결과는 Langmuir 등온흡착식과 Freundlich 등온흡착식으로 설명될 수 있으며, 등온흡착식 적용결과, 흡착제에 대한 최대 흡착능은 7.14 mg/g 이며 다른 흡착제와 비교하여 더 높았다. 실험결과와 모델에 의한 흡착능을 비교하고자 pseudo second-order model을 적용하여 흡착 동역학 상수를 구하였다. 또한 EDXA분석으로 회분식 흡착실험 후 수피와 인이 결합되어있는 것을 확인할 수 있었다.
Characteristics of adsorption equilibrium, kinetic and thermodynamic of aniline blue onto activated carbon from aqueous solution were investigated as function of initial concentration, contact time and temperature. Adsorption isotherm of aniline blue was analyzed by Langmuir, Freundlich, Redlich-Peterson, Temkin and Dubinin-Radushkevich models. Langmuir isotherm model fit better with isothermal data than other isotherm models. Estmated Langmuir separation factors ($R_L=0.036{\sim}0.068$) indicated that adsorption process of aniline blue by activated carbon could be an effective treatment method. Adsorption kinetic data were fitted to pseudo first order model, pseudo second order model and intraparticle diffusion models. The kinetic results showed that the adsorption of aniline blue onto activated carbon well followed pseudo second-order model. Adsorption mechanism was evaluated in two steps, film diffusion and intraparticle diffusion, by intraparticle diffusion model. Thermodynamic parameters such as Gibbs free energy, enthalpy and entropy for adsorption process were estimated. Enthalpy change (48.49 kJ/mol) indicated that this adsorption process was physical adsorption and endothermic. Since Gibbs free energy decreased with increasing temperature, the adsorption reaction became more spontaneously with increasing temperature. The isosteric heat of adsorption indicated that there is interaction between the adsorbent and the adsorbate because the energy heterogeneity of the adsorbent surface.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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