The adsorption behavior of Eosin Y on activated carbon (AC) in batch system was investigated. The adsorption isotherm could be well fitted by the Langmuir adsorption equation. The kinetics of adsorption followed the pseudo-second-order model. The temperature variation was used to evaluate the values of free energy (${\Delta}G^{\circ}$), enthalpy (${\Delta}H^{\circ}$) and entropy (${\Delta}S^{\circ}$). The positive value of enthalpy change ${\Delta}H^{\circ}$ for the process confirms the endothermic nature of the process and more favourable at higher temperature, the positive entropy of adsorption ${\Delta}S^{\circ}$ reflects the affinity of the AC material toward Eosin Y and the negative free energy values ${\Delta}G^{\circ}$ indicate that the adsorption process is spontaneous. With the increase of the amount of AC, removal efficiency of Eosin Y was increased, but adsorption capacity was decreased. And adsorption capacity was increased with the decrease of particle size. With the increase of the amount of AC, removal efficiency of Eosin Y was increased, but adsorption capacity was decreased. And adsorption capacity was increased with the decrease of particle size.
Khan, Muhammad Ali;Khan, Muhammad Imran;Zafar, Shagufta
Membrane and Water Treatment
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제8권3호
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pp.259-277
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2017
Adsorption is a widely used technique for the removal of dyes from wastewaters by variety of adsorbents. In this work, the main focus is on the potential assessment of anion exchange membrane for the removal of different dyes using batch system and investigation of experimental data by applying various kinetic and thermodynamic models. The removal of anionic dyes i.e., Eosin-B, Eriochrome Black-T and Congo Red by anion exchange membrane BII from aqueous solution was carried out and effect of various parameters such as contact time, membrane dosage, temperature and ionic strength on the percentage removal of anionic dyes was studied. The experimental data was assessed by kinetic models namely pseudo-first-order, pseudo-second-order, Elovich liquid film diffusion, Bangham and the modified Freundlich models equation have been used to analyze the experimental data. These results indicate that the adsorption of these anionic dyes on BII follows pseudo-second-order kinetics with maximum values of regression coefficient (0.992-0.998) for all the systems. The adsorption of dyes was more suitable to be controlled by a liquid film diffusion mechanism. The adsorptive removal of dye Eosin-B and Eriochrome Black-T were decreased with temperature and thermodynamic parameters such as free energy (${\Delta}G^o$), enthalpy (${\Delta}H^o$) and entropy (${\Delta}S^o$) for adsorption of dyes on membrane BII were calculated at 298 K, 308 K and 318 K. The values of enthalpy and entropy were negative for EB and EBT representing that the adsorption of these dyes on BII is physiosorptive and exothermic in nature. Whereas the positive values of enthalpy and entropy for CR adsorption on BII, indicating that its adsorption is endothermic and spontaneous in nature. It is evident from this study that anion exchange membrane has shown good potential for the removal of dyes from aqueous solution and it can be used as adsorbent for dues removal on commercial levels.
본 연구에서는 활성탄을 사용하여 coomassi brilliant blue G (CBBG)염료를 흡착하는데 필요한 흡착평형과 흡착동역학 및 열역학 파라미터들에 대하여 조사하였다. 등온흡착평형관계로 부터 Langmuir 식과 Freundlich 식의 분리계수를 평가하여 활성탄에 의한 CBBG의 흡착조작이 유효한 처리방법이 될 수 있음을 알았고, Dubinin-Radushkevich 식으로부터 흡착공정이 물리흡착공정임을 알았다. 흡착공정에 대한 동력학적 해석을 통해 흡착반응은 유사이차반응속도식이 유사일차반응속 도식에 비해 일치도가 높은 것으로 나타났으며, 입자내확산이 흡착공정의 지배단계임을 알았다. 유사이차반응속도식을 적용한 열역학적 해석을 통해 평가된 엔탈피 변화값(406.12 kJ/mol)으로부터 흡착공정이 흡열반응으로 진행됨을 알았다. 또한 엔트로피 변화값(1.66 kJ/mol K)은 흡착공정의 무질서도가 증가한다는 것을 나타내었다. 온도가 올라갈수록 자유에너지 값이 감소하는 경향을 보인 것은 활성탄에 대한 CBBG의 흡착반응은 온도가 올라갈수록 자발성이 높아지는 것으로 판단되었다.
Improvement of the enthalpy exchange element's energy efficiency is of current interest from anenergy-saving viewpoint. In this study, a LiCl-impregnated spacer was devised as a means to improve the performance of the enthalpy exchange element. Two samples were tested : one with and one without impregnated spacers of $338{\times}338{\times}380mm$ sizes with 2.0 mm channel spacing. The results showed that the temperature efficiencies of the two samples were approximately the same. The humidity efficiency, however, was strongly affected by the LiCl impregnation. The impregnated sample yielded a 9% higher humidity efficiency under cooling and the difference increased to 14% under aheating condition. It was anticipated that more moisture would beadsorbed on the LiCl-impregnated spacers, which was delivered to their roots and eventually to the air in neighboring channels. Separate moisture adsorption tests revealed that both the adsorption rate and the amount of the adsorbed moisture are higher for the LiCl-impregnated specimen.
Amberlite XAD-2 및 XAD-7 수지에 대한 페놀과 그 할로겐 일치환체들에 대한 흡착성을 분포계수를 측정하여 조사하였다. XAD 수지에 대한 페놀의 흡착은 Langmuir 등온흡착으로 설명될 수 있었으며, 이 때의 흡착은 분자의 크기에 따르는, 즉 분산상호작용에 기인하는 전형적인 물리흡착임을 알았다. 고분자 합성수지에 대한 페놀류의 흡착에너지는 Lennard-Jones potential로 계산하였다. 이 때 고분자 수지의 반지름은 수지의 최소기본단위의 van der Waals 부피로부터 계산하였으며 페놀류의 분자 반지름도 같은 방법으로 구하였다. 페놀유도체들의 흡착성은 각 수지에 대한 시료의 Stacking factor (F)-고분자 수지와 페놀류사이의 van der Waals 부피로부터 구한 평형거리의 보정인자-로부터 흡착에너지를 구하고 뱃치법으로 측정한 흡착엔탈피값과 비교함으로써 설명할 수 있었다. 각 수지에 대한 페놀이온의 흡착엔탈피는 쌍극자 작용력이나 하전-쌍극자 상호작용보다 분산상호작용이 주 요인인 것으로 나타났다.
$CF_4$와 $C_2F_6$의 압력이 20.7 kPa 이하일 경우, 활성탄에의 평형흡착량을 여러 온도(293.15-333.15 K)에서 실험적으로 조사하였다. 실험데이터가 가장 잘 맞을 수 있도록 1차층 흡착으로 Langmuir모델을 쓰고 그 다음 단계에는 Freundlich 물리흡착을 이용하는 이단계모델을 제안한다. 1단계에 대한 흡착엔탈피를 구하기 위해 실험데이터의 최초기울기를 이용하였고, Clausius-Clapeyron식을 사용함으로써 2단계에 대한 흡착엔탈피를 구하였다. $CF_4$의 경우 1, 2단계의 흡착엔탈피는 각각 25.9와 11.8 kJ/mol이고, $C_2F_6$의 경우는 38.7과 38.2 kJ/mol이다.
입상활성탄에 의한 아마란스 염료의 흡착특성을 회분식 실험을 통해 조사하였다. 아마란스 염료의 흡착동력학적 연구는 298, 308, 318 K에서 초기농도 100, 200, 300 mg/L의 수용액을 가지고 수행하였다. 입상활성탄에 의한 아마란스 염료의 흡착 평형관계는 298K에서 Langmuir 등온식이 잘 적용되었다. 유사일차반응속도식과 유사이차반응속도식을 사용하여 동력학 실험값을 평가한 결과, 유사이차반응속도식이 더 잘 맞았으며, 속도상수($k_2$) 값은 아마란스 초기농도 100, 200, 300 mg/L 에 대해 각각 0.1076, 0.0531 및 0.0309 g/$mg{\cdot}h$로 조사되었다. 활성화에너지, 표준엔탈피, 표준엔트로피 및 표준자유에너지를 평가하였다. 조사된 표준자유에너지값은 초기농도 200 mg/L 에서 -5.08 ~ -8.10 kJ/mol로 자발적인 공정임을 알 수 있었다. 엔탈피변화량이 양의 값인 38.89 kJ/mol을 나타내어 활성탄에 대한 아마란스 염료의 흡착이 흡열반응으로 일어난다는 것을 알 수 있었다.
셀룰로스에 대한 +2와 +3가 금속이온들의 흡착성을 최적 조건에서 실험하였는데, +2가 금속이온으로 Cu(II), Zn(II), Pb(II) 및 Cd(II) 이온을 선택하였으며, +3가 금속이온으로 Cr(III)와 Fe(III) 이온을 선택하여 실험하였다. 셀룰로스에 대한 흡착능을 증대시키기 위하여 셀룰로스를 2M NaOH로 처리하여 Na-셀룰로스를 제소하였다. 셀룰로스에 대한 금속이온 흡착능은 매우 작아서 고분자 흡착제로서의 효과가 없었으나 Na-셀룰로스는 고분자 흡착제로서 매우 효과적이었다. Na-셀룰로스에 대한 금속이온들의 흡착은 뱃치법으로 실험하였다. 최적 조건에서 Na-셀룰로스에 대한 금속이온들의 흡착은 +2가 금속이온들은 1:2, +3가 금속이온들은 1:3의 흡착비로 흡착하는 이온교환 흡착이었다. Na-셀룰로스에 대한 금속이온들의 흡착엔탈피는 -18kcal/mol 정도였으며, carboxymethylcellulose(CMC)와 Dowex 50W-X8 수지와 비교 실험한 결과, Na-셀룰로스에 대한 금속이온들은 흡착은 이온교환흡착으로, 비슷한 작용기를 가지고 있는 CMC와 비슷한 흡착엔탈피를 보였다.
The process parameters of ethyl violet from aqueous solution by activated carbon adsorption were carried out as a function of pH, temperature, contact time, initial concentration and temperature. The adsorption equilibrium data can be described well by the Langmuir and Freundlich isotherm models. Base on Langmuir constant ($R_L=0.0343{\sim}0.0523$) and Freundlich constant (1/n=0.1633~0.1974), This process could be employed as effective treatment for adsorption of ethyl violet. The kinetic experimental results showed that the adsorption process can be well described with the pseudo second order model. Based on the positive enthalpy (6.505 kJ/mol), the adsorption of ethyl violet onto granular activated carbon is endothermic. The negative Gibbs free energy (-1.169~-1.681 kJ/mol) obtained indicates that the adsorption process is spontaneous and physisorption.
The adsorption behaviors of two major components purified, endo Ⅱ and exo Ⅱ, from Trichoderma viride were investigated using microcrystalline cellulose with different specific surface area as substrates. Adsorption was found to apparently obey the Langmuir isotherm and the thermodynamic parameters, ΔH, ΔS, and ΔG, were calculated from adsorption equilibrium constant,K. The adsorption process was found to be endothermic and an adsorption entropy-controlled reaction. The amount of adsorption of cellulase components increased with specific surface area and decreased with temperature and varied with a change in composition of the cellulase components. The maximum synergistic degradation occurred at the specific weight ratio of the cellulase components at which the maximum affinity of cellulase components obtains. The adsorption entropy and enthalpy for respective enzyme system increased with specific surface area increase. The adsorption entropy was shown to have a larger value with enzyme mixture.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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