The present study set out to investigate the adsorption of Cd(II) ions in an aqueous solution by using Peanut Husk Biochar (PHB). An FT-IR analysis revealed that the PHB contained carboxylic and carbonyl groups, O-H carboxylic acids, and bonded-OH groups, such that it could easily adsorb heavy metals. The adsorption of Cd(II) using PHB proved to be a better fit to the Langmuir isotherm than to the Freundlich isotherm. The maximum Langmuir adsorption capacity was 33.89 mg/g for Cd(II). The negative value of ${\Delta}G^o$ confirm that the process whereby Cd(II) is adsorbed onto PHB is feasible and spontaneous in nature. In addition, the value of ${\Delta}G^o$ increase with the temperature, suggesting that a lower temperature is more favorable to the adsorption process. The negative value of ${\Delta}H^o$ indicates that the adsorption phenomenon is exothermic while the negative value of ${\Delta}S^o$ suggests that the process is enthalpy-driven. As an alternative to commercial activated carbon, PHB could be used as a low-cost and environmentally friendly adsorbent for removing Cd(II) from aqueous solutions.
Because several wood barks are massively produced in the forest area of Chungbuk province, it is required to develop technologies for their effective utilization. In this study, three kinds of barks from Robina pseudoacacie, Pinus densiflora, and Castanea crenata were used to remove water-soluble cadmium ions having 10, 20, 50, and 100 mg/L concentrations in each batch experiments, and R. pseudoacacie bark was selected as the most excellent biosorbent. Also, treatments with various acids and bases were performed to increase the removal efficiency of 100 mg/L cadmium ions using R. pseudoacacie bark as a biosorbent. When R. pseudoacacie bark was modified with 0.5 M KOH, the relatively high removal efficiency and adsorption amount of cadmium ions were obtained. In addition, when 9 M KOH-treated R. pseudoacacie bark was used for 30 min, the highest removal efficiency of 100 mg/L cadmium ions was 84.3%. Therefore, this experimental result can be effectively used as an environmental-friendly bioremediation technology to remove cadmium ions existed with various concentrations in water bodies and soils.
An, Sang-Woo;Yoo, Ji-Young;Choi, Jae-Young;Park, Jae-Woo
Journal of Korean Society on Water Environment
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v.25
no.6
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pp.943-950
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2009
Cadmium (Cd) adsorption onto the activated carbon containing hydroxyapatite (HAP) was investigated in batch experiments and response surface methodology (RSM) using the Box-Behnken methods were applied to the experimental results. Cd adsorption with different HAP mass ratio of from 10% to 30%. With more HAP, Cd was more adsorbed. These results suggest that the higher HAP mass causes an increase of the ion exchange potential of the HAP sorbent. Equilibrium experimental results from Cd adsorption was fitted to Langmuir and Freundlich isotherm models. Cd adsorption on HAP sorbent were found to follow the Freundlich isotherm model well in the initial adsorbate concentration range. Also, Cd adsorption was a function of the HAP mass ratio ($x_1$), initial Cd concentration ($x_2$), and initial pH ($x_3$) from the application of the RSM. Statistical results showed the order of significance of the independent variables to be initial Cd concentration > HAP mass ratio > initial pH.
This study proposed a low temperature hydrothermal carbonization to treat and recycle sewage sludge and determined the optimal conditions for the biochar production. The physical and chemical properties of biochar were analyzed and its sorption capacity for heavy metals was evaluated. To produce biochar, 50 g of sewage sludge was heated at 220, 230, and $240^{\circ}C$ for 1, 2, 3, 5, 8, and 10 hours in a reactor. The optimal conditions to produce biochar was $230^{\circ}C$ and 8 hours. Sorption capacity tests were conducted for arsenic (As), cadmium (Cd), copper (Cu), lead (Pb), zinc (Zn) and nickel (Ni). Among them, lead was shown the highest heavy metal adsorption efficiency of biochar, followed by copper, cadmium, zinc, and nickel, but arsenic was hardly adsorbed overall.
Kim, Ho-Jin;Lee, Hochul;Kim, Hyuck-Soo;Kim, Kye-Hoon
Korean Journal of Soil Science and Fertilizer
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v.47
no.5
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pp.351-355
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2014
In recent years, biochar has received much attention as soil amendment, enhancing soil fertility and reducing toxicity of heavy metals with its large specific surface area and high pH. Biochar has also the effect of alleviating global warming by carbon sequestration from recycling organic wastes by pyrolysis. However, scattering of fine particles of biochar is a hindrance to expand its use from human health point-of-view. Alginate, a natural polymer without toxicity, has been used for capsulation and hydrogel fabrication due to its cross-linking nature with calcium ion. In this study, the method of cross-linkage between alginate and calcium ion was employed for making dust-free biochar bead. Then an equilibrium adsorption experiment was performed for verifying the adsorption effect of biochar bead on heavy metals (cadmium, copper, lead, arsenic, and zinc). Results showed that biochar bead had effects on adsorbing heavy metals, especially lead, except arsenic.
To investigate the adsorption-desorption reaction of Cd by sewage sludge, the adsorption of Cd from $Cd(NO_3)_2$ solutions of concentrations ranging from 5 to $50{\mu}g\;Cd\;mL^{-1}$ by sewage sludge was examined for reaction periods up to 48 hours. The amount of Cd adsorbed as a function of time was measured. The adsorption between Cd in solution and the solid phase could be described by two stages. The initial adsorption of Cd was very rapid, that is, approximately 95% of the added Cd was removed from solution within the first 30 minutes. Further, the greater the concentration of Cd added, the greater was the amount of Cd adsorbed. After the rapid initial decrease of Cd, a slower decline in the Cd concentration resulted which followed first order reversible kinetics. The equilibrium concentrations for the reactions, as well as the time period for the equilibrium reactions were dependent on the initial Cd concentrations. If equilibrium is reached, the amount of Cd remaining in solution is greater when the amount adsorbed is higher, although the percentage of Cd in solution is constant relative to the initial concentration of Cd. Some of the adsorbed Cd was released back to solution since the concentration of Cd after 48 hours was higher than the equilibrium concentration of Cd. However, despite the increased amount of Cd measured, the overall net reaction was a significant adsorption of Cd from solution by sewage sludge.
In this work, a new method that utilizes L-cysteine salicylaldehyde Schiff-base modified macroporous polystyrene resin (PS-CSC) as an effective sorbent has been developed for preconcentration of trace cadmium and lead in environmental water samples. The effect of pH, the contact time, the elution conditions, the flow rate, the initial concentration of target metal ions, and the effects of interfering ions on the preconcentration of the analytes were investigated. The maximum adsorption capacity of PS-CSC under optimum conditions for cadmium and lead were found to be 6.03 - 18.17 mg/g and 12.58 - 36.13 mg/g when the initial concentration of metal ions between 5.0 - 90 mg/L. The limits of detection for cadmium and lead were 2.46 ng/L and $0.52{\mu}g/L$, with a preconcentration factor of 200. The developed method has been validated by analyzing certified reference material and successfully applied for the enrichment and determination of trace cadmium and lead from environmental water samples.
Park, Jong-Hwan;Kim, Seong-Heon;Shin, Ji-Hyun;Kim, Hong Chul;Seo, Dong Cheol
Korean Journal of Environmental Agriculture
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v.34
no.1
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pp.21-29
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2015
BACKGROUND: Heavy metal adsorptionnot only depends on biochar characteristics but also on the nature of the metals involved and on their competitive behavior for biochar adsorption sites. The goal of this study was to investigate the competitive absorption characteristics of Cu and Cd in mono-metal and binary-metal forms by biochar derived from Phragmites communis. METHODS AND RESULTS: Batch and column experiments were conducted to evaluate the competitive adsorption characteristics of the biocharfor Cu and Cd. In the batch experiments, the maximum adsorption capacity of Cd(63 mg/g) by biochar was higher than that for Cu (55 mg/g) in the mono-metal adsorption isotherm. On the other hand, the maximum Cu adsorption capacity (40 mg/g) by biochar was higher than that for Cd(25 mg/g) in the binary-metal adsorption isotherm. Cu was the most retained cations. Cd could be easily exchanged and substituted by Cu. The amounts of adsorbed metals in the column experiments were in the order of Cd (121 mg/g) > Cu (96 mg/g) in mono-metal conditions, and Cu (72 mg/g) > Cd (29 mg/g) in binary-metal conditions. CONCLUSION: Overall, the results demonstrated that competitive adsorption among metals increased the mobility of these metals. Particularly, Cd in binary-metal conditions lost its adsorption capacity most significantly.
An alternative method to the empirical approach such as Langmuir and Freundlich model, surface complexation model using thermodynamic database is used to simulate adsorption behavior of cadmium for oxide minerals. Sorption of cadmium onto amorphous silica ($SiO_2$) and synthetic goethite (${\alpha}$-FeOOH) at various conditions of pH, initial cadmium loading, oxide concentration, and ionic strength, were investigated. For both oxide minerals, increasing cadmium concentration resulted in right shifting of the sorption curve of cadmium as the function of pH. The $pH_{50}$, where 50% of cadmium sorbed, of goethite (pH 5.25) was much smaller than that of the silica (pH 7.83). The sorption of cadmium onto both minerals were not affected by the background ion strength from $10^{-1}$ to $10^{-2}$ M of $KNO_3$. It indicated that the binding affinity of goethite surface for cadmium is much stronger than that of silica. The strong affinity of oxide mineral for cadmium can be explained by the existence of coordination or covalent bond between cadmium and surface of it.
This study was carried out to find a method to remove cadmium from soil and/or attenuate in Cd saturated Soil The chemical form of Cd was influenced by the physico-chemical properties of soil and the adsorption of Cd by soil conformed to the Langmuir isotherm. The order of Cd contents in chemical fractions extracted by several reagents was EDTA > NaOH > $HNO_3$. Flooding, liming and the addition of chelating agents and clay minerals to the contaminated soil seems to desirable in alleviating the harmful effects of Cd on plant growth by reducing Cd content in the $KNO_3$ fraction.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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