The current study focused on the preparation of low-cost PVC-based adsorbing membrane. Metakaolin, as available adsorbent, was embedded into the PVC matrix via solution blending method. The as-prepared PVC/metakaolin mixed matrix membranes were characterized using scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), attenuated total reflectance-Fourier transform infrared (ATR-FTIR) spectroscopy, atomic force microscopy (AFM), pure water permeability and contact angle measurements. The results confirmed the improvement of PWP and hydrophilicity due to the presence of metakaolin in the PVC matrix. Additionally the structure of PVC membrane was changed due to the incorporation of metakaolin in the polymer matrix. The static adsorption capacity of all samples was determined through dye removal. The effect of metakaolin dosage (0-7%) and pH (4, 8, 12) on dye adsorption capacity was investigated. The results depicted that the highest adsorption capacity was achieved at pH of 4 for all samples. Additionally, adsorption data were fitted on Langmuir, Freundlich, and Temkin models to determine the appropriate governing isotherm model. Finally, the dynamic adsorption capacity of the optimum PVC/metakaolin membrane was studied using dead-end filtration cell. The dye removal efficiency was determined for pure PVC and PVC/metakaolin membrane. The results demonstrated that PVC/metakaolin mixed matrix membrane had a high adsorption capacity for dye removal from aqueous solution.
This study evaluated the removal efficiencies of methylene blue (MB) and humic acids (HA) using a rice husk (RH) biochar and powdered activated carbon (PAC). The pseudo-second-order model better presented the adsorption of MB and HA onto a RH biochar than the pseudo-first-order model. Furthermore, better description of the adsorption behavior of MB and HA by the Langmuir isotherm model (R2 of the RH biochar: MB = 0.986 and HA = 0.984; R2 of PAC: MB = 0.997 and HA = 0.989) than the Freundlich isotherm model (R2 of the RH biochar: MB = 0.955 and HA = 0.965; R2 of PAC: MB = 0.982 and HA = 0.973) supports the assumption that monolayer adsorption played key roles in the removal of MB and HA using the RH biochar and PAC. Batch experiments were performed on the effects of dosage, temperature, and pH. For all experiments, PAC showed higher efficiencies than RH biochar and MB adsorption efficiencies were higher than those of HA. Adsorption efficiencies increased with increasing amounts of adsorbents and temperature. As the pH increased, adsorption efficiencies of MB were increased while adsorption efficiencies of HA were decreased.
The purpose of this study is to promote utilization of paper mill sludge as an adsorbent for stabilizing heavy metals in contaminated water by measuring the adsorption capacity of paper mill sludge for cadmium and arsenic. To measure adsorption capacity of paper mill sludge, sorption isotherm experiments were analyzed by Langmuir and Freundlich isotherm models. Also, two methods of chemical modifications were applied to improve the adsorption capacities of paper-mill-sludge: the first method used sodium hydroxide (NaOH), called PMS-1, and the second method used the NaOH and tartaric acid ($C_4H_6O_6$) together, called PMS-2. For Cd adsorption, PMS-1 presented the increase of reactivity while PMS-2 presented the decline of reactivity compared to that of untreated paper-mill-sludge. In case of As adsorption, both PMS-1 and PMS-2 showed the decrease of adsorption capacities. This is because zeta-potential of paper mill sludge was changed to more negative values during chemical modification process due to the hydroxyl group in NaOH and the carboxyl group in $C_4H_6O_6$, respectively. Therefore, we may conclude that the chemical treatment process increases adsorption capacity of paper mill sludge for cation heavy metals such as Cd but not for As.
Microplastics are generated by the breakdown of plastic wastes in agricultural soil and residual pesticides in agricultural soil can adsorb on microplastics. In this study, the sorption characteristics of procymidone (PCM) and one of its metabolites, 3,5-dichloroaniline (DCA), on low-density polyethylene (LDPE) and polyvinyl chloride (PVC) microplastics were investigated. The sorption and desorption tests were carried out for 72 h using LDPE or PVC microplastic films to study the sorption isotherms of PCM and DCA and kinetics for sorption and desorption of PCM. The results show that the sorption data of PCM and DCA were better described by the Freundlich isotherm model (R2=0.7568-0.9915) than the Langmuir isotherm model (R2=0.0545-0.5889). The sorption potential of PVC for both PCM and DCA was greater than that of LDPE. The sorption data of PCM on PVC and LDPE were fitted better to the pseudo-second-order kinetic model than the pseudo-first-order kinetic model. The PCM sorption on LDPE was about three times faster than that on PVC. Both microplastic films released the sorbed PCM back to water, and more PCM was released from PVC than LDPE, but the desorption rate was faster with LDPE than PVC. Overall, the results show that different microplastics have different sorption characteristics for different chemicals. Also, the sorbed chemicals can be released back to environment suggesting the potential of contaminant spread by microplastics. Thus, the management practices of microplastics in agricultural soil need to consider their interaction with the chemical contaminants in soil.
Lim, Yun Hui;Adelodun, Adedeji A.;Kim, Dong Woo;Jo, Young Min
Asian Journal of Atmospheric Environment
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v.10
no.2
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pp.99-113
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2016
In order to improve the portability of basic absorbents monoethanolamine (MEA) and glycine (Gly), both were supported on microporous activated carbon (AC). Chemical modification by alkali-metal ion exchange (of Li, Na, K) was carried out on Gly-based absorbents. All supported absorbents were subjected to $CO_2$ absorption capacity (pure $CO_2$) and selectivity (indoor level) tests. Textural and chemical characterizations were carried out on test sorbents. All impregnation brought about significant reduction of specific surface area and microporosity of the adsorbent Depreciation in the textural properties was found to result to reduction in pure $CO_2$ sorption. Contrarily, low-level $CO_2$ removal capacity was enhanced as the absorbent dosage increases, resulting in supported 5 molar MEA in methanol solution. Adsorption capacities were improved from 0.016 and 0.8 in raw ACs to 1.065 mmol/g for MEA's. Surface chemistry via X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) of the supported sorbents showed the presence of amine, pyrrole and quaternary-N. In reducing sequence of potency, pyridine, amine and pyrrolic-N were noticed to contribute significantly to $CO_2$ selective adsorption. Furthermore, the adsorption isotherm study confirms the presence of various SNGs heterogeneously distributed on AC. The adsorption mechanism of the present AC adsorbents favored Freundlich and Langmuir isotherm at lower and higher $CO_2$ concentrations respectively.
In this research, equilibrium of adsorption and kinetics of As(V) removal were investigated. The coal mine drainage sludge(CMDS) was used as adsorbent. To find out the physical and chemical properties of CMDS, XRD (X-ray diffraction), XRF (X-ray fluorescence spectrometer) analysis were carried out. The CMDS was consist of 70% of goethite and 30% of calcite. From the results, an adsorption mechanism of As(V) with CMDS was dominated by iron oxides. Langmuir adsorption isotherm model was fitted well more than Freundlich isotherm adsorption model. Adsorption capacities of CMDS 1 was not different with CMDS 2 on aspect of amounts of arsenic adsorbed. The maximum adsorption amount of two CMDS were respectively 40.816, 39.682 mg/g. However, the kinetic of two CMDS was different. The kinetic was followed pseudo second order model than pseudo first order model. Concentrations of arsenic in all segments of the polymer in CMDS 2 does not have a constant value, but the rate was greater than the value of CMDS 1. Therefore, CMDS 2, which is containing polymer, is more effective for adsorbent to remove As(V).
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.2
no.1
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pp.63-68
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1982
This study was aimed ultimately to develop an adsorption process treating heavy metal industrial wastewater by utilizing domestically abundant natural zeolite and the study was conducted in a series of investigations. Presented if1 this paper are the results of the preliminary batch mode test. Factors affecting an adsorption process of heavy metals of aqueous waste stream by zeolite are numerous. Factors such as hydrogen ion concentration and temperature are taken into consideration in the investigation to evaluate adsorptive capacity. The mechanisms of adsorption may better be described by an evaluation of adsorption isotherm andi of adsorption kinetics. It is observed from the preliminary investigation that an optimum adsorption occurs at higher pH's than 4. It is further demonstrated that $Cd^{+2}$ adsorption by zeolite follows the BET model better than the Freundlich and the Langmuir model and that the reaction time of at least 10 minutes is required. It is interesting to note that higher adsorptive capacity was found at higher temperature, suggesting that the adsorption is not only due to simple physisorption but also due to chemisorption.
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.
The effects of temperature, initial $Pb^{2+}$concentration and initial sludge concentration on the initial $Pb^{2+}$ removal rate and maximal $Pb^{2+}$removal amounts in activated sludge, respectively, were investigated. The removal of $Pb^{2+}$ in activated sludge was proved to be temperature-dependent process. The initial $Pb^{2+}$ removal rate increased from 187.5 to 261.4 mg $Pb^{2+}$/g sludge dry weight min, in response to the promoted temperature from 1$0^{\circ}C$ to 6$0^{\circ}C$, while the maximal $Pb^{2+}$removal amount (78.5 mg $Pb^{2+}$/g sludge dry weight) occurred at 30t . As the initial $Pb^{2+}$concentration increased from 36 to 228 mg $Pb^{2+}$/L at the constant temperature of 30C and initial sludge concentration of 1.5 g sludge dry weight/L, the time to reach an equilibrium state was almost independent of the initial $Pb^{2+}$concentration and the equilibrium $Pb^{2+}$/removal amount was increased Irom 41.9 to 73.6 mg $Pb^{2+}$/g sludge dry weight. On the contrary, the equilbrium $Pb^{2+}$ emoval amount was decreased from 87.7 to 65.3 mg $Pb^{2+}$/g sludge dry weight as the in- crease of initial sludge concentration from 0.22 to 1.76 g sludge dry weight/L.
The purpose of this study was to gain basic information on the characteristics of $CO_2$ adsorption in relation to $Na_2CO_3$, $K_2CO_3$, $Li_2CO_3$-impregnated activated carbon in a Fixed Bed Reactor. From the results of this study the following conclusions were made: $Na_2CO_3$, $K_2CO_3$, $Li_2CO_3$-impregnated activated carbon had a longer breakthrough time and more enhanced adsorption capacity than activated carbon alone. When tested with isothermal adsorption and tested for $CO_2$ adsorption the amount of $CO_2$ adsorbed varied with temperature, $CO_2$ inlet concentration, gas flow rate, aspect ratio, etc. Based on the results, when Langmuir, Freundlich and Dubinin-Polanyi adsorption isotherms were used for linear regression of isothermal adsorption data, Langmuir adsorption isotherm was the most suitable. And, the optimum condition for $Na_2CO_3$ and $K_2CO_3$ impregnated activated carbon make-up was 1N and $Li_2CO_3$ was 0.1N. It could be concluded that adsorption capacity was decreased with adsorption temperature and increased gas concentration. When the aspect ratio (L/D) was varied 0.5, 1.0 and 2.0, the significant drop of adsorption amount was observed below 1.0 and breakthrough time was shortened with gas flow rate.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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