A two-column six-step pressure swing adsorption(PSA) process was to study separation of hydrogen from hydrogen and methane($60_{vol}%/40_{vol}%$) binary system onto activated carbon adsorbent. The effects of the feed gas pressure, the feed flowrate and the P/F(purge to feed) ratio on the process performance were evaluated. The cyclic steady-states of PSA process were reached to after 15 cycles. $H_2$ purity increases according as the P/F ratio and pressure increase and the feed flow rate decreases; however, $H_2$ recovery shows an opposite phenomena to the purity. PSA process simulation studied to find optimum operation condition. In the results, 22 LPM feed flowrate, 11 atm adsorption pressure and 0.10 P/F ratio might be optimal values to obtain more than 75% recovery and 99% purity hydrogen. In this study was non-isothermal and non-adiabatic model considering linear driving force(LDF) model and Langmuir-Freundlich adsorption isotherm considered to compare between prediction and experimental data.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.35
no.12
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pp.897-905
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2013
In this study, sorption coefficients (${\log}K_{OC}$, n) for the binding of phenanthrene (PHE) to soil humins, insoluble fraction of soil humc substances (HS), were determined and relationship between the sorption coefficients and structural characteristics of the soil humins were investigated. The soil humins used in the present study were isolated from 7 different soils including 5 domestic soils, an IHSS standard and a peat soil, and characterized by elemental analysis and CPMAS $^{13}C$ NMR method. $^{13}C$ NMR spectral features indicate that the soil humins are mainly made up of aliphatic carbons (57.1~72.3% in total carbon) with high alkyl-C moiety, and the alkyl-C contents ($C_{Al-H,C}$, %) was in order of granite soil Hu (26~42%) > volcanic ash soil, HL Hu (23.9%) > Peat Hu (14.0%). The results of correlation study show that a positive relationship ($r^2$ = 0.77, p < 0.05) between organic carbon normalized-sorption coefficients ($K_{OC}$, mL/g) and alkyl-C contents($C_{Al-H,C}$, %), while negative relationship ($r^2$ = (-)0.74, p < 0.05) between Freundlich sorption parameter (n) and H,C-substituted aromatic carbon contents ($C_{Ar-H,C}$, %). The magnitude of $K_{OC}$ values are also negatively well correlated with polarity index (e.g., PI, N + O)/C) ($r^2$ = (-)0.74, p < 0.1). These results suggest that the binding capacity (e.g., $K_{OC}$) for PHE is increased in soil humin molecules having high contents of alkyl-C or lower polarity, and nonlinear sorption for PHE increased as the H,C-substituted aromatic carbon contents ($C_{Ar-H,C}$, %) in the soil humins increased. The PHE sorption characteristics on soil humins are discussed based on the dual reactive mode of sorption model.
An, Xue-Hua;An, Wen-Hao;Im, Il-Bin;Lee, Sang-Bok;Kang, Jong-Gook
The Korean Journal of Pesticide Science
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v.10
no.4
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pp.296-305
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2006
The adsorption and persistence of pencycuron {1-(4-chlorobenzyl) cyclopentyl-3-phenylurea} in soils were investigated under laboratory and field conditions to in order to assess the safety use and environmental impact. In the adsorption rate experiments, a significant power function of relation was found between the adsorbed amount of pencycuron and the shaking time. Within one hour following the shaking, the adsorption amounts in the SCL and the SiCL were 60 and 65% of the maximum adsorption amounts, respectively. The adsorption reached a quasi-equilibrium 12 hours after shaking. The adsorption isotherms followed the Freundlich equation. The coefficient (1/n) indicating adsorption strength and degree of nonlinearity was 1.45 for SCL and 1.68 to SiCL. The adsorption coefficients ($K_d$) were 2.31 for SCL and 2.92 to SiCL, and the organic carbon partition coefficient, $K_{oc}$, was 292.9 in SCL and 200.5 inSiCL. In the laboratory study, the degradation rate of pencycuron in soils followed a first-order kinetic model. The degradation rate was greatly affected by soil temperature. As soil incubation temperature was increased from 12 to $28^{\circ}C$, the residual half life was decreased from 95 to 20 days. Arrhenius activation energy was 57.8 kJ $mol^{-1}$. Furthermore, the soil moisture content affected the degradation rate. The half life in soil with 30 to 70% of field moisture capacity was ranged from 21 to 38 days. The moisture dependence coefficient, B value in the empirical equation was 0.65. In field experiments, the half-life were 26 and 23 days, respectively. The duration for period of 90% degradation was 57 days. The difference between SCL and SiCL soils varied to pencycuron degradation rates were very limited, particularly under the field conditions, even though the characteristics of both soils are varied.
Copper is one of the non-ferrous metals used in the electrical/electronic manufacturing industries due to its superior properties particularly the high conductivity and less resistivity. The effluent generated from the surface finishing process of these industries contains higher copper content which gets discharged in to water bodies directly or indirectly. This causes severe environmental pollution and also results in loss of an important valuable metal. To overcome this issue, continuous R & D activities are going on across the globe in adsorption area with the purpose of finding an efficient, low cost and ecofriendly adsorbent. In view of the above, present investigation was made to compare the performance of a plant root (Datura root powder) as a bio-adsorbent to that of the synthetic one (Tulsion T-42) for copper adsorption from such effluent. Experiments were carried out in batch studies to optimize parameters such as adsorbent dose, contact time, pH, feed concentration, etc. Results of the batch experiments indicate that 0.2 g of Datura root powder and 0.1 g of Tulsion T-42 showed 95% copper adsorption from an initial feed/solution of 100 ppm Cu at pH 4 in contact time of 15 and 30 min, respectively. Adsorption data for both the adsorbents were fitted well to the Freundlich isotherm. Experimental results were also validated with the kinetic model, which showed that the adsorption of copper followed pseudo-second order rate expression for the both adsorbents. Overall result demonstrates that the bio-adsorbent tested has a potential applicability for metal recovery from the waste solutions/effluents of metal finishing units. In view of the requirements of commercial viability and minimal environmental damage there from, Datura root powder being an effective material for metal uptake, may prove to be a feasible adsorbent for copper recovery after the necessary scale-up studies.
Biosorption of Pb and Cr by Sargassum confusum was evaluatet at in the various conditions. The uptake capacities for Pb and Cr were 197.5 mg Pb/g biomass and 133.1 mg Cr/g biomass, respectively. The adsorption parameters for Pb and Cr were determined according to the Langmuir and Freundlich model. Biosorption of Pb and Cr was increased with the increase of pH value. Pb and Cr adsorbed by S. confusum could be recovered by desorption process with 0.1 M HCl, 0.1 M $HNO_3$ and 0.1 M EDTA. The ratio of Pb desorption was above $93\%$, whereas the ratio of Cr desorption was below $30\%$.
Lab-scale Electrodialysis(ED) system with different membranes combined with before or after pyroma process were carried out to remove nitrate from two pickling acid wastewater containing high concentrations of $NO_3\;^-$(${\approx}$150,000 mg/L) and F($({\approx}$ 160,000 mg/L) and some heavy metals(Fe, Ti, and Cr). The ED system before Pyroma process(Sample A) was not successful in $NO_3\;^-$ removal due to cation membrane fouling by the heavy metals, whereas, in the ED system after Pyroma process(Sample B), about 98% of nitrate was removed because of relatively low $NO_3\;^-$ concentration (about 30,000 mg/L) and no heavy metals. Mono-selective membranes(CIMS/ACS) in ED system have no selectivity for nitrate compared to divalent-selective membranes(CMX/AMX). The operation time for nitrate removal time decreased with increasing the applied voltage from 10V to 15V with no difference in the nitrate removal rate between both voltages. Nitrate adsorption of a strong-base anion exchange resin of $Cl\;^-$ type was also conducted. The Freundlich model($R^2$ > 0.996) was fitted better than Langmuir mode($R^2$ > 0.984) to the adsorption data. The maximum adsorption capacity ($Q^0$) was 492 mg/g for Sample A and 111 mg/g for Sample B due to the difference in initial nitrate concentrations between the two wastewater samples. In the regeneration of ion exchange resins, the nitrate removal rate in the pickling acid wastewater decreased as the adsorption step was repeated because certain amount of adsorbed $NO_3\;^-$ remained in the resins in spite of several desorption steps for regeneration. In conclusion, the optimum system configuration to treat pickling acid wastewater from stainless-steel industry is the multi-processes of the Pyroma-Electrodialysis-Ion exchange.
The use of microalgal biomass is an interesting technology for the removal of heavy metals from aqueous solutions owing to its high metal-binding capacity, but the interactions with bacteria as a strategy for the removal of toxic metals have been poorly studied. The goal of the current research was to investigate the potential of Burkholderia tropica co-immobilized with Chlorella sp. in polyurethane discs for the biosorption of Hg(II) from aqueous solutions and to evaluate the influence of different Hg(II) concentrations (0.041, 1.0, and 10 mg/l) and their exposure to different contact times corresponding to intervals of 1, 2, 4, 8, 16, and 32 h. As expected, microalgal bacterial biomass adhered and grew to form a biofilm on the support. The biosorption data followed pseudo-second-order kinetics, and the adsorption equilibrium was well described by either Langmuir or Freundlich adsorption isotherm, reaching equilibrium from 1 h. In both bacterial and microalgal immobilization systems in the co-immobilization of Chlorella sp. and B. tropica to different concentrations of Hg(II), the kinetics of biosorption of Hg(II) was significantly higher before 60 min of contact time. The highest percentage of biosorption of Hg(II) achieved in the co-immobilization system was 95% at pH 6.4, at 3.6 g of biosorbent, $30{\pm}1^{\circ}C$, and a mercury concentration of 1 mg/l before 60 min of contact time. This study showed that co-immobilization with B. tropica has synergistic effects on biosorption of Hg(II) ions and merits consideration in the design of future strategies for the removal of toxic metals.
Lee, Jae Sung;Kim, Su Jin;Kim, Ye Eun;Kim, Seong Yun;Kim, Eun;Ryoo, Keon Sang
Journal of the Korean Chemical Society
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v.66
no.2
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pp.78-85
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2022
Natural white clay was treated with 6 M of H2SO4 and heated at 80℃ for 6 h under mechanical stirring and the resulting acid active clay was used as an adsorbent for the removal of Cs+ in water. The physicochemical changes of natural white clay and acid active clay were observed by X-ray Fluorescence Spectrometry (XRF), BET Surface Area Analyser and Energy Dispersive X-line Spectrometer (EDX). While activating natural white clay with acid, the part of Al2O3, CaO, MgO, SO3 and Fe2O3 was dissolved firstly from the crystal lattice, which bring about the increase in the specific surface area and the pore volume as well as active sites. The specific surface area and the pore volume of acid active clay were roughly twice as high compared with natural white clay. The adsorption of Cs+ on acid active clay was increased rapidly within 1 min and reached equilibrium at 60 min. At 25 mg L- of Cs+ concentration, 96.88% of adsorption capacity was accomplished by acid active clay. The adsorption data of Cs+ were fitted to the adsorption isotherm and kinetic models. It was found that Langmuir isotherm was described well to the adsorption behavior of Cs+ on acid active clay rather than Freundlich isotherm. For adsorption Cs+ on acid active clay, the Langmuir isotherm coefficients, Q, was found to be 10.52 mg g-1. In acid active clay/water system, the pseudo-second-order kinetic model was more suitable for adsorption of Cs+ than the pseudo-first-order kinetic model owing to the higher correlation coefficient R2 and the more proximity value of the experimental value qe,exp and the calculated value qe,cal. The overall results of study showed that acid active clay could be used as an efficient adsorbent for the removal of Cs+ from water.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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