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.
This study aimed to obtain equilibrium concentration on adsorption removal of ammonia nitrogen by activated carbon, to express the adsorption characteristics following Freundlich isotherm and also, based on the value obtained, to investigate the relationship between physical characteristics of activated carbon and dynamics of ammonia nitrogen removal by obtaining rate constant and effective pore diffusivity. The results summarized from this study are as follows. It was noted that powdered activated carbon showed better adsorption ability than granular activated carbon. The value of constant (f) of Freundlich isotherm of powered activated carbon was $4.6{\times}10^{-8}$ which is bigger than that of granular activated carbon. The adsorption rate constant on ammonia nitrogen of powered activated carbon with high porosity and low effective diameter was highest as 0.416 hr-1 and the effective pore diffusivity ($D_e$) was lowest as $1.17{\times}10^{-6}cm^2/hr$, and the value of ammonia nitrogen adsorption rate constant of granular activated carbon was $0.149{\sim}0.195hr^{-1}$. It was revealed that, with the same amount of dosage, the adsorptive power of activated carbon with lower effective diameter and bigger porosity was better and its rate constant was also high. With a little adsorbent dosage of 2 g, there was no difference removal ability of ammonia nitrogen as change of adsorption properties.
This study aimed to obtain equilibrium concentration on adsorption removal of phosphorus by activated carbon, to express the adsorption characteristics following Freundlich isotherm and also, based on the value obtained, to investigate the relationship between physical properties of activated carbon and dynamics of phosphorus removal by obtaining rate constant and effective pore diffusivity. The results summarized from this study are as follows. Phosphorus adsorption equilibrium reaching time of powdered activated carbon was reduced as the dosage of activated carbon increases, while granular activated carbon despite increased dosage did not have influence on adsorption equilibrium reaching times of phosphorus as well, taking more than 10 hours. It was also noted that powdered activated carbon showed better adsorption ability than granular activated carbon. The value of constant (f) of Freundlich isotherm of powered activated carbon on phosphorus was 4.26 which is bigger than those of granular activated carbon. The adsorption rate constant on phosphorus of powered activated carbon with low effective diameter and iodine number was highest as $8.888hr^{-1}$ and the effective pore diffusivity ($D_e$) was lowest as $2.45{\times}10^{-5}cm^2/hr$, and the value of phosphorus adsorption rate constant of granular activated carbon was $0.174{\sim}0.372hr^{-1}$, It was revealed that, with the same amount of dosage, the adsorptive power of activated carbon with lower effective diameter was better and its rate constant was also high.
최근 커피 이용량이 증가하면서 폐커피가루의 활용에 대한 관심이 환경공학 분야에서 높아지고 있다. 본 연구에서는 폐커피가루를 재활용하여 오염물질에 대한 흡착제로서의 사용 가능성을 평가하기 위하여 액상의 유기 오염물질(메틸렌 블루)에 대한 흡착평형실험 및 흡착속도실험을 수행하였고, 입상활성탄 및 분말활성탄을 이용한 실험결과와 비교하였다. 실험 결과, 흡착평형의 경우 세 종류의 흡착제 모두 Langmuir 식에 잘 맞는 것으로 확인되었으며, 최대흡착량은 분말활성탄(178.6 mg/g), 폐커피가루(60.6 mg/g), 입상활성탄(15.6 mg/g) 순으로 확인되었다. 흡착속도실험에서도 유사 1차식 및 유사 2차식 모두에서 폐커피가루가 입상활성탄보다 우수한 것으로 확인되었다. 이는 폐커피가루의 입자 크기가 입상활성탄보다 작으며 표면이 입상 및 분말활성탄과 같이 다공성 특성을 띄고 있기 때문인 것으로 판단되었다.
포말 분리관에 단백질 용액을 일정하게 공급하여 분리 실험을 수행하며 초기 단백질 농도, 공탑 공기유속, 온도와 pH 등의 영향에 따른 포말 분리관의 단백질 분리특성을 연구한 결과, 액본체 단백질의 약 65% 이상이 약 10min이내에 제거되는 효과적인 분리특성을 나타내어 포말분리법은 양어장 순환수중의 주된 유기성분인 단백질을 분리하기 위한 매우 효과적인 방법이었다. 액본체 중의 단백질의 초기농도가 증가함에 따라 단백질 제거속도는 일정 농도 이하의 조건에서는 직선적으로 증가하다가 일정한 값을 유지하여 단백질 제거속도는 Langmuir 흡착형태를 나타내었으며, 제거속도는 공탑 공기유속에 대해서는 직선 관계를 보였다. 본 실험조건 범위 내에서는 단백질 제거에 있어 온도 및 pH의 영향은 그다지 크지 않는 것으로 나타났으며, 실험결과를 검토한 결과 이론식은 타당하였다
Park, Da-Min;Jeon, Sang Kwon;Yang, Jin Yong;Choi, Sung Dae;Kim, Geon Joong
Bulletin of the Korean Chemical Society
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제35권6호
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pp.1720-1726
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2014
(S)-Alanine Racemase Chiral Analogue ((S)-ARCA) was used as an efficient adsorbent for the selective separation of D-amino acids (D-AAs), which are industrially important as chiral building blocks for the synthesis of pharmaceutical intermediates. The organic phase, containing (S)-ARCA adsorbent and phase transfer reagents, such as ionic liquid type molecules (Tetraphenylphosphonium chloride (TPPC), Octyltriphenylphosponium bromide (OTPPBr)), were coated on the surfaces of mesoporous carbon supports. For the immobilization of chiral adsorbents, meso/macroporous monolithic carbon (MMC), having bimodal pore structures with high surface areas and pore volumes, were fabricated. The separation of chiral AAs by adsorption onto the heterogeneous (S)-ARCA was performed using a continuous flow type packed bed reactor system. The effects of loading amount of ARCA on the support, the molar ratio of AA to ARCA, flow rates, and the type of phase transfer reagent (PTR) on the isolation yields and the optical purity of product D-AAs were investigated. D-AAs were selectively combined to (S)-ARCA through imine formation reaction in an aqueous basic solution of racemic D/L-AA. The (S)-ARCA coated MMC support showed a high selectivity, up to 95 ee%, for the separation of D-type phenylalanine, serine and tryptophan from racemic mixtures. The ionic liquids TPPC and OTPPBr exhibited superior properties to those of the ionic surfactant Cetyltrimethyl ammonium bromide (CTAB), as a PTR, showing constant optical purities of 95 ee%, with high isolation yields for five repeated reuses. The unique separation properties in this heterogeneous adsorption system should provide for an expansion of the applications of porous materials for commercial processes.
It is highly recognized that there is need for protection against indoor air pollution, as we realize environmental pollution is growing, For example, in an indoor environment, a person spends more than 80 percent of their time inside the building. Thus, concern about indoor decoration materials is growing, since they cause pollution in the rooms of an apartment, as well as in offices. As the indoor decoration materials become more diverse and lusurious, so the effect of VOCs(Volatile Organic Compounds) and HCHO(Formaldehy) is growing. The indoor decoration materials cause the Sick Building Syndrome, such as headaches, dizziness, or lack of concentraion, and they in turn cause serious deterioration in people's health. In this study, I probed the status of the indoor air pollution and carried on an investigation and analysis about the prevention technique. In doing so, I performed experimental tests and an assessment of the indoor decoration materials of an apartment. I also examined elements of the emitted and the emission. Finally, I examined the character of emissions, by changing environmental conditions, such as the temperature, humidity, and ventilation. With respect to VOCs tests, I applied the method of solid state adsorption using the adsorptive tube, based on the measurement of the American EPA TO-17, ASTM 5116-97, and the measurement of the Japanese Wall Decoration Industrial Association. The tested sample was analyzed by High Performance Liquid Chromatography, after going through the process of dissolvent extraction. As subjects of the test, Paint were selected. The process of this test is as follows; first, I figured out the character of the emission, by measuring the emitted concentration of VOCs and HOHC from the indoor decoration materials of an apartment. Second, I made a small-scale chamber and the test was processed in the chamber in order to suggest an environment-friendly prediction modlel development.
흡착식 경유 탈황을 위하여 Y 제올라이트와 활성탄에서의 황화합물 흡착특성을 분석하였다. n-옥탄에 BT, DBT, 4,6-DMDBT가 각각 50 ppmw씩 포함된 모사경유와 상용경유를 이용한 회분식 흡착에서 금속이온($Cu^{2+}$, $Ni^{2+}$)이 교환된 제올라이트 흡착제들이 모사경유에서는 우수한 황화합물 흡착성을 보였으나 상용경유에서는 활성탄이 더 우수한 흡착능력을 나타냈다. 모사경유에 벤젠을 첨가하였을 때, 벤젠의 함량이 증가할수록 Ni-Y 제올라이트에서의 황흡착량은 급감하였는데, 활성탄에서는 황흡착량에 큰 영향을 받지 않았다. 활성탄에서의 파과실험에서 황화합물의 평형흡착이 일어나도록 상용경유를 최적 조건의 유속으로 주입하였을 때에 활성탄 1g은 황농도 186 ppmw인 상용경유를 15 ml까지 처리할 수 있었다. 다양한 용매를 이용한 활성탄 재생실험에서 톨루엔이 가장 우수한 재생능력을 나타냈다.
In-HQ 착물에 대한 벗김전압전류법적 연구를 HMDE를 사용하여 0.1M 아세테이트 완충용액에서 수행하였다. 흡착된 착물의 환원피크 높이에 영향을 주는 여러 가지 분석상의 조건들에 관하여 알아보았다. 최적의 분석조건은 착화제의 농도가 $2{\times}10^{-5}$M, 용액의 pH는 4.75, 주사속도는 10mV/s, 흡착전위와 시간은 각각 -0.450V와 90초임을 알 수 있었다. 여러 다른 이온들의 방해효과와 계면활성제의 영향을 검토하였다. 본 연구에서의 검출한계는 농도 대 피크높이의 직선식으로부터 구하였을 때 90초의 흡착시간시 0.2 ppb이었으며, 4 ppb의 In을 10회 분석하였을 때 상대표준편차는 3.2%이었다.
염기성용액 중의 수은전극에서 o-cresolphthalexon(OCP)의 전기화학적 거동을 직류, 펄스차이 폴라로그래피, 정전위 전해 및 순환 전압전류법으로 조사하였다. OCP는 NaCl 지지전해질에서 1전자 2단계 환원반응을 하였으며, 반파전위는 pH에 따라 변화하였다. 순환 전압전류법에 따라 고찰한 결과 첫번째 1전자 환원반응을 뒤에 형성된 라디칼은 이합체화 반응을 하였으며, 표준 속도상수는 $3.27{\times}10^{-2}$ cm/sec로 가역반응을 나타냈다. 두번째 환원반응은 전자전이반응에 이어 생성된 carbanion의 빠른 양성자화 첨가반응으로 비가역적 거동을 나타냈다. OCP의 농도(<$1{\times}10^{-4}$M)가 낮은 경우 흡착현상이 현저하게 일어났으며, -1.85V에서 정전위 전해시 전해시간이 증가함에 따라 OCP의 자주색은 점점 옅어져서 무색이 되었으며, 최종생성물은 전기적으로 불활성이 되었다. 따라서 OCP의 단계적인 전극반응은 ECEC 메카니즘으로 제안된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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