The isotherm, kinetic, and thermodynamic parameters of reactive blue 4 adsorbed by activated carbon were investigated for activated carbon dose, pH, initial concentration, contact time, and temperature data. The adsorption of the RB 4 dye by activated carbon showed a concave shape in which the percentage of adsorption increased in both directions starting from pH 7. The isothermal adsorption data were applied to Langmuir, Freundlich, and Temkin isotherms. Both Freundlich and Langmuir isothermal adsorption models fit well. From determined Freundlich separation factor (1/n = 0.125 ~ 0.232) and Langmuir separation factor (RL = 1.53 ~ 1.59), adsorption of RB 4 by activated carbon could be employed as an effective treatment method. The constant related to the adsorption heat (BT = 2.147 ~ 2.562 J mol-1) of Temkin showed that this process was physical adsorption. From kinetic experiments, the adsorption process followed the pseudo second order model with good agreement. The results of the intraparticle diffusion model showed that the inclination of the first straight line representing the surface diffusion was smaller than that of the second straight line representing the intraparticle pore diffusion. Therefore, it was confirmed that intraparticle pore diffusion is the rate-controlling step. The negative Gibbs free energy change (ΔG = -3.262 ~ -7.581 kJ mol-1) and the positive enthalpy change (ΔH = 61.08 kJ mol-1) indicated the spontaneous and endothermic nature of the adsorption process, proving this process to be spontaneous and endothermic.
Kalash, Khairi R.;Alalwan, Hayder A.;Al-Furaiji, Mustafa H.;Alminshid, Alaa. H.;Waisi, Basma I.
Korean Chemical Engineering Research
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v.58
no.2
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pp.301-306
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2020
We investigated the individual biosorption removal of lead, copper, and nickel ions from aqueous solutions using Chara sp. algae powder in a batch mode. The impact of several parameters, such as initial concentration of the metal ions, contacting time, sorbent dose, and pH on the removal efficiency, was investigated. The maximum removal efficiency at optimum conditions was found to be 98% for Pb(II) at pH = 4, 90% for Cu(II) at pH = 5, and 80% for Ni(II) at pH = 5. The isotherm study was done under the optimum conditions for each metal by applying the experimental results onto the well-known Freundlich and Langmuir models. The results show that the Langmuir is better in describing the isotherm adsorption of Pb(II) and Ni(II), while the Freundlich is a better fit in the case of Cu(II). Similarly, a kinetic study was performed by using the pseudo-first and second-order equations. Our results show that the pseudo-second-order is better in representing the kinetic adsorption of the three metal ions.
Hexavalent chromium [Cr (VI)] adsorption on lateritic soil and lateritic soil blended with black cotton (BC) soil, marine clay and bentonite clay were studied in the laboratory using batch adsorption techniques. In the present investigation the natural laterite soil was blended with 10%, 20% and 30% BC soil, marine clay and bentonite clay separately. The interactions on test soils have been studied with respect to the linear, Freundlich and Langmuir isotherms. The linear isotherm parameter, Freundlich and Langmuir isotherm parameters were determined from the batch adsorption tests. The adsorption of Cr (VI) on natural laterite soil and blended laterite soil was determined using double beam spectrophotometer. The distribution coefficients obtained were 1.251, 1.359 and 2.622 L/kg for lateritic soil blended with 10%, 20% and 30% BC soil; 5.396, 12.973 and 48.641 L/kg for lateritic soil blended with marine clay and 5.093, 8.148 and 12.179 L/kg for lateritic soil blended with bentonite clay respectively. The experimental data fitted well to the Langmuir model as observed from the higher value of correlation coefficient. Soil pH and iron content in soil(s) has greater influence on Cr (VI) adsorption. From the study it is concluded that laterite soil can be blended with clayey soils for removing Cr (VI) by adsorption.
The removal of phosphate from surface water is becoming increasingly vital to prevent problems such as eutrophication, particularly near urban areas. Recent requirements to reduce high concentrations of phosphate rely on physicochemical methods and adsorbents that must be effective even under strict conditions. The phosphate removal efficiencies of two adsorbents, Fe-Mn-Si oxide and Fe-Mn oxide, were investigated and the data used to compare kinetics and isotherm models. The maximum adsorption capacities of the two adsorbents were 47.8 and 35.5 mg-$PO{_4}^{3-}/g$, respectively. Adsorptions in both cases were highly pH dependent; i.e., when the pH increased from 3 to 9, the average adsorption capacities of the two adsorbents decreased approximately 32.7 % and 20.3 %, respectively. The Freundlich isotherm model fitted the adsorption of Fe-Mn-Si oxide more closely than did the Langmuir model. Additionally, anionic solutions decreased adsorption because of competition with the anions in the adsorbing phosphate. Although affected by the presence of competing anions or a humic substance, Fe-Mn-Si oxide has better adsorption capacity than Fe-Mn oxide.
The adsorption process using GAC is one of the most secured methods to remove of phosphate from solution. This study was conducted by impregnating Cu(II) to GAC(GAC-Cu) to enhance phosphate adsorption for GAC. In the preparation of GAC-Cu, increasing the concentration of Cu(II) increased the phosphate uptake, confirming the effect of Cu(II) on phosphate uptake. A pH experiment was conducted at pH 4-8 to investigate the effect of the solution pH. Decrease of phosphate removal efficiency was found with increase of pH for both adsorbents, but the reduction rate of GAC-Cu slowed, indicating electrostatic interaction and coordinating bonding were simultaneously involved in phosphate removal. The adsorption was analyzed by Langmuir and Freundlich isotherm to determine the maximum phosphate uptake(qm) and adsorption mechanism. According to correlation of determination(R2), Freundlich isotherm model showed a better fit than Langmuir isotherm model. Based on the negative values of qm, Langmuir adsorption constant(b), and the value of 1/n, phosphate adsorption was shown to be unfavorable and favorable for GAC and GAC-Cu, respectively. The attempt of the linearization of each isotherm obtained very poor R2. Batch kinetic tests verified that ~30% and ~90 phosphate adsorptions were completed within 1h and 24 h, respectively. Pseudo second order(PSO) model showed more suitable than pseudo first order(PFO) because of higher R2. Regardless of type of kinetic model, GAC-Cu obtained higher constant of reaction(K) than GAC.
Batch adsorption studies including equilibrium, kinetics and thermodynamic parameters for the adsorption of new fuchsin dye using granular activated carbon were investigated with varying the operating variables such as initial concentration, contact time and temperature. Equilibrium adsorption data were fitted into Langmuir, Freundlich, Dubinin-Radushkevich and Temkin isotherms. Adsorption equilibrium was mostly well described by Langmuir Isotherm. From the estimated separation factor of Langmuir ($R_L$ = 0.023), and Freundlich (1/n = 0.198), this process could be employed as an effective treatment for the adsorption of new fuchsin dye. Also based on the adsorption energy (E = 0.002 kJ/mol) from Dubinin-Radushkevich isotherm and the adsorption heat constant (B = 1.920 J/mol) from Temkin isotherm, this adsorption is physical adsorption. From kinetic experiments, the adsorption reaction processes were confirmed following the pseudo second order model with good correlation. The intraparticle diffusion was a rate controlling step. Thermodynamic parameters including changes of free energy, enthalpy, and entropy were also calculated to predict the nature of adsorption. The change of enthalpy (92.49 kJ/mol) and activation energy (11.79 kJ/mol) indicated the endothermic nature of adsorption processes. The change of entropy (313.7 J/mol K) showed an increasing disorder in the adsorption process. The change of free energy found that the spontaneity of process increased with increasing the adsorption temperature.
The purpose of this research is evaluation of adsorption capacity of the cast for TCE comparing with the yellow clay. Furthermore, the experimental data was fitted with the Langmuir and Freundlich isotherm and was found to be apllicable to the adsorption isotherm equation. The soil bed reactor used in this study was made of glass(10 cm in diameter, 100 cm in depth). The cast and yellow clay used as adsorbents were screened with 8-20 mesh mecanically. Results from Equilibrium test with adsorbents showed that the equibrium time of the cast and yellow clay was 9min independent of the amount of the adsorbents. The adsorption efficiencys of the cast and yellow clay for TCE was 66.3% and 56.2%, respectively. In the application of Freundlich isotherm, 1/n of the cast and yellow clay were 0.786 and 0.704, respectively. These results showed that the cast was more available than the yellow clay as TCE adsorbent. The best adsorption capacity was showed at 0% moisture content, 70 ppm inlet concentration and 25$^{\circ}$C temperature.
The main objective of this study was to examine the removal properties of Cu from water by inflated vermiculites. The component of vermiculites was analyzed by XRF and the concentration of Copper ion was measured by UV-VIS. Serial batch Kinetic tests and batch sorption tests were conducted to determine the removal characteristics for Cu in aqueous solutions. The result shows that removal rate, $K_{obs}$, of Cu are 0.73, 1.52, and 1.71 for initial pH 3, pH 4, pH 5, respectively, and are 3.19, 1.90, and 0.73 for the initial concentration of $1mg\;L^{-1}$, $5mg\;L^{-1}$, $10mg\;L^{-1}$, respectively. It leads to the conclusion that the removal rates are inversely proportional to the initial Cu concentration and are increased proportionally to the initial pHs. Finally, Sorption data were correlated with both Langmuir and Freundlich isotherms. As a result, Langmuir and Freundlich models were well fitted to batch isotherm data with good values of the determination coefficient. but the determination coefficient value for the Freundlich model fit was slightly higher than that of Langmuir model (0.965 for the Freundlich model and 0.936 for the Langmuir model). Using the Langmuir model, the maximum sorption capacity ($Q_{max}$), Freundlich partition coefficient, and the numerical value of n wrer estimated as $1,250mg\;kg^{-1}$, $635.1L\;kg^{-1}$ and 1.69, respectively. These results show that the inflated vermiculites could be used as an excellent adsorbent for copper contained in various types of aqueous solutions.
In this study, the adsorption equilibria of acetic acid on activated carbon were investigated at the temperatures of 313.15 K and 323.15 K. The obtained adsorption data were then fitted by Langmuir, Bi-Langmuir, and Freundlich models, in which the relevant model parameters were determined by minimizing the sum of the squares of deviations between experimental data and calculated values. The comparison results revealed that Bi-Langmuir model could account for the adsorption equilibrium data of acetic acid with the highest accuracy among the three adsorption models considered.
The present work investigates the possible use of fly ash for the removal of heavy metal ions from aqueous solutions. Batch experiments were conducted and the influences of metal concentration, pH, and fly ash concentration were investigated. Heavy metals used in these studies were lead and zinc. Adsorption studies were done over a range of pH values (3~10) at $25^{\circ}C$ and heavy metal concentrations of 10~400 mg/L using fly ash concentrations of 10 and 20 g/L. Experiments were also conducted without fly ash to determine the extent of heavy metal removal by precipitation. Kinetic and equilibrium experiments were performed and adsorption data were correlated with both Langmuir and Freundlich adsorption models. The results of these studies indicate that 리y ash can be used as an adsorbent for heavy metals in the aqueous solutions, yet the degree of removal depends on the pH.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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