Reddy, T. Vishnuvardhan;Chauhan, Sachin;Chakraborty, Saswati
Environmental Engineering Research
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v.22
no.1
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pp.95-107
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2017
Adsorption equilibrium and kinetic behavior of two toxic heavy metals hexavalent chromium [Cr(VI)] and mercury [Hg(II)] on mustard oil cake (MOC) was studied. Isotherm of total chromium was of concave type (S1 type) suggesting cooperative adsorption. Total chromium adsorption followed BET isotherm model. Isotherm of Hg(II) was of L3 type with monolayer followed by multilayer formation due to blockage of pores of MOC at lower concentration of Hg(II). Combined BET-Langmuir and BET-Freundlich models were appropriate to predict Hg(II) adsorption data on MOC. Boyd's model confirmed that external mass transfer was rate limiting step for both total chromium and Hg(II) adsorptions with average diffusivity of $1.09{\times}10^{-16}$ and $0.97m^2/sec$, respectively. Desorption was more than 60% with Hg(II), but poor with chromium. The optimum pH for adsorptions of total chromium and Hg(II) were 2-3 and 5, respectively. At strong acidic pH, Cr(VI) was adsorbed by ion exchange mechanism and after adsorption reduced to Cr(III) and remained on MOC surface. Hg(II) removal was achieved by complexation of $HgCl_2$ with deprotonated amine ($-NH_2$) and carboxyl (COO-) groups of MOC.
Presence of hazardous dyes in water cause considerable risks to the human health and environment due to their potential toxicity and ecological disruptions. Therefore, in the present research, to suggest an alternative method for the retention of toxic Azocarmine G (ACG) dye from aqueous media, natural and H2SO4-modified acacia sawdust were performed for the first time as low-cost and efficient adsorbents. Based on batch experiments, it was determined that the best conditions for the developed dye retention process were an initial pH of 2.0 and an equilibrium time of 240 min. Analysis of the data using both pseudo-first order and pseudo-second order kinetic models showed that the retention of ACG onto the adsorbents predominantly occurred through chemical adsorption. Langmuir, Freundlich, and Dubinin-Radushkevich isotherm models were employed to provide insights into the interaction between the adsorbate and adsorbent and the mechanism of the adsorption process. Maximum monolayer adsorption capacities of natural and H2SO4-modified acacia sawdust were determined as 28.01 and 64.90 mg g-1, respectively by Langmuir isotherm model. Results of the study clearly indicated that the modification of acacia sawdust with H2SO4 leads to a substantial increase in the adsorption performance of anionic dyes.
A porous silica-based adsorbent was prepared by impregnating the pores of a silica support with the extractant 1,3-[(2,4-diethylheptylethoxy)oxy]-2,4-crown-6-calix[4]arene (Calix[4]arene-R14) and an additive agent 1-ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide (C2mim + NTf-2) as the materials to remove cesium(I) (Cs+) ions from seawater. The as-prepared adsorbent showed excellent adsorption performance toward Cs+ ions, with adsorption equilibrium reached within 2 h and an adsorption amount of 0.196 mmol/g observed. The solution pH, temperature, and the presence of coexisting metal ions were found to have almost no effect on Cs+ adsorption. The adsorption mechanism was considered to proceed via ion exchange between Cs+ and C2mim+. In addition, the particle-induced X-ray emission analysis results further clarified that the adsorbed Cs+ ion species on the adsorbent was in the form of both CsCl and CsBr.
The polyurethane foam impregnated with 5, 7-dibromo-8-hydroxyquinoline (DBHQ) has been studied to be applied to the quantitative adsorption and recovery of Hg(II) from the aqueous solutions. The adsorption of Hg(II) by DBHQ-OPP foam is due to the chelation between DBHQ-OPP foam and Hg(II) on the foam, forming each colored insoluble chelate with 1:2 mole ratio. The optimum experimental conditions for the adsorption of Hg(II) has been determined. The quantitative recovery of Hg(II) adsorption by the OPP foam and reuse of DBHQ-OPP foam were investigated. Hypothesis on the adsorption and separation mechanism of Hg(II) and DBHQ to the polyurethane foam was proposed.
In order to screen appropriate preservatives for the suspension containing sucralfate, neusilin and hydrotalcite, the patterns and mechanism of the adsorption and desorption of several preservatives on these antacids were studied. The employed preservatives were parabens(methyl, propyl, butyl), chlorhexidine diacetate and sorbic acid. While none of parabens were adsorbed on three antacids, chlorhexidine diacetate was strongly adsorbed on all the antacids employed, especially on hydrotalcite. Sorbic acid was not adsorbed on neusilin and hydrotalcite, however, 65% of sorbic acid was adsorbed on sucralfate. The adsorption of chlorhexidine diacetate on neusilin and hydrotalcite was partly physical and partly chemical, while its adsorption on sucralfate was almost chemical. Sorbic acid was completely deserted from sucralfate. In all cases, the adsorption isotherms were fitted well to both Freundlich equation and Langmuir equation. Based on these results, parabens and sorbic acid were the preservatives of choice for the suspension containing sucralfate, neusilin and hydrotalcite.
Santa Barbara Amorphous-15(SBA-15) nanoparticles were utilized as the inexpensive and effective adsorbents to remove methylene blue dye from the aqueous solution.SBA-15 was created by Zhao et al method. Infrared spectroscopy, X-ray diffraction and scanning electron microscopy (SEM) were used for the evaluated physical properties of SBA-15. The results of diffraction X-ray indicated that was the crystalline structure for it. Also IR spectroscopy indicated was a silica the whole structure of the groups and SEM image verify the structure of relatively identical particles size of SBA-15. Factors affecting adsorption including the amounts of adsorbent, pH and contact time were investigated by a SBA-15 nanomaterial design. The extent of dye removal enhanced with increasing initial dye concentration and pH from 4 to 10. The higher percentage adsorption were obtained under optimum conditions of variables (sorbent dose of 200 mg/liter, initial MB concentration 10 mg/liter, initial pH of 10 and temperature of $25^{\circ}C$). Maximum adsorption happened after the 2 hour and the kinetic processes of the dyes adsorption were described by applying the pseudo-first-order and the pseudo-second-order and the relatively High correlation with the kinetic Ellovich models. It was found that the pseudo-second-order models kinetic equation described the data of dye adsorption with a good correlation (R2>0.999) which indicated chemisorption mechanism. Freundlich and Langmuir adsorption models were investigated in conditions of variables (adsorbent dose 0.01 gr/liter, MB concentration 10, 20, 30 mg/liter, pH of 4, 7, 10, contact time 90 min and temperature of $27^{\circ}C$). The adsorption data were represented by Langmuir isotherm model. These values are higher than the adsorption capacities of some other adsorbents that have recently been published in the literature.
Activated carbon fiber (ACF) was used to remove four kinds of trihalomethanes(THMs) from tap water which were remained as by-products during the chlorination of water. Adsorption capacity was investigated as a function of THMs concentration and solution temperature, and adsorption mechanism was studied in relating to the surface characteristics of ACF. All the four kinds of THMs were rapidly adsorbed on the surface of ACF by physical adsorption due to the enormous surface micropores and chemical adsorption due to the hydrogen bonds, showing a Langmuir type adsorption isotherm. Langmuir type is especially profitable for the adsorption of low level adsorptives. ACF was very effective for the removal of THMs from tap water because the THMs concentration is below $30{\mu}g/L$ in tap water. The adsorption amount of THMs on ACF increased in order of the number of brom atom; chloroform, bromodichloromethane, dibromochloromethane, and bromoform. The adsorption capacity increased as increasing the number of brom atom due to the decrease of polarity in solution. The adsorption capacity of THMs on ACF can be enhanced by proper surface treatment of ACF.
In this work, we studied the equilibrium, rate and rate determining step of uranium adsorption on RGP resins of MR type prepared by varying the degree of crosslinking and the amount of diluent. The equilibrium of uranium adsorption on RGP resins were well explained by Frendrich isotherm as well as Langmuir isotherm model. The amount of adsorption and adsorption rate increase with the adsorption temperature. The heat of the adsorption was 11 kcal/mol. The adsorption rates of uranium on RGP resins were decreased in the order of RGP-10(50)>RGP-1(50)>RGP-2(50)>RGP-5(50)>RGP-0(50) and RGP-2(75)>RGP-2(100)>RGP-2(50)>RGP-2(30)>RGP-2(0). The diffusion resistance of uranium into RGP resin increased as follows; molecular diffusion < pore diffusion < surface diffusion. On the other hand, the surface diffusion was more dominative than the pore diffusion in intraparticle region. Thus, this result indicates that the adsorption mechanism of uranium on RGP resins is intraparticle diffusion controlled.
Korean acid clays and Japanese acid clay were 1 N KCl solution and then their acidities were determined by measuring pH of the filtrates produced. And on examining the effect of neutral salt solution, such as KCl, NaCl, $BaCl_2,\;Pb(NO_3)_2\;and\;CuSO_4$, on the acidity, it was found that the effect decreased in order mentioned above and this situation proved to be in accord with Lyotrope series, i.e., the order of $K^+>Na^+>Ba^{++}>Pb^{++}>Cu^{++}.$ And after adsorbing cation, $Al_2O_3\;and\;Fe_2O_3$ which dissolved out of acid clay were measured, with the result that the amounts dissolved out were nearly proportional to acidity. This result accords with Kobayashi and Yamamoto's theory that the cause for acidity of clays is due to the fact that HCl which is formed initially by exchange of cation reacts with solid clay, and then chlorides dissolved out bring about hydrolysis, then resulting in the second formation of HCl. On measuring the rate which acid clay adsorbed dye in aqueous solution of basic and acid dyes, it was found that acid dye had no relation to acidity, and though it was not adsorbed by acid clay, the adsorption rate of basic dye was proportional to acidity. After adsorbing basic dye, pH was proportional to both acidity of solid acid and its adsorption rate of dye. Hence, it was concluded that the adsorption of basic dye was in accord with adsorption mechanism of neutral salt. This study led to find the acidic cause of solid acid and its adsorption mechanism of dye in aqueous solution.
Lee, Sungeun;Kim, Joung Woon;Jeon, Jong Hyuk;Jun, Hong Myeong;Lee, Jin Young;Han, Choon
Resources Recycling
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v.25
no.4
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pp.60-67
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2016
This study was conducted to establish the adsorption-desorption mechanism and the optimum condition of chromatographic operation for separations of heavy rare earth elements (Gd, Tb, Dy) using a p507-containing resin. By employing Langmuir and Freundlich isotherm together with pseudo first and second order kinetics, absorption-desorption reaction mechanism was investigated. Langmuir and Freundlich isotherm was applied under assumption that adsorption reaction occurs in form of monolayer, and because the result was identical to the assumption, now we know adsorption of heavy rare earth elements occurs in form of monolayer. Concerning the pseudo first and second order kinetic, the pseudo second order seemed to be more suitable to represent heavy rare earth element adsorption mechanism. By using the extraction chromatography to separate heavy rare earth elements, ${\alpha}^{Tb}_{Gd}=1.24$, and ${\alpha}^{Dy}_{Tb}=1.03$ were confirmed in eluent HCl 0.25 M which indicates almost perfect separations of three elements. Furthermore, as concentrations of eluent became higher, the resolution value decreased and the elution area got shortened.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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