In this paper, parameter characteristics such as pH effect, isotherm, kinetic and thermodynamic parameters and competitive adsorption of dyes including malachite green (MG), direct red 81 (DR 81) and thioflavin S (TS), which have different functional groups, being adsorbed onto activated carbon were investigated. Langmuir, Freundlich and Temkin isotherm models were employed to find the adsorption mechanism. Effectiveness of adsorption treatment of three dyes by activated carbon were confirmed by the Langmuir dimensionless separation factor. The mechanism was found to be a physical adsorption which can be verified through the adsorption heat calculated by Temkin equation. The adsorption kinetics followed the pseudo second order and the rate limiting step was intra-particle diffusion. The positive enthalpy and entropy changes showed an endothermic reaction and increased disorder via adsorption at the S-L interface, respectively. For each dye molecule, negative Gibbs free energy increased with the temperature, which means that the process is spontaneous. In the binary component system, it was found that the same functional groups of the dye could interfere with the mutual adsorption, and different functional groups did not significantly affect the adsorption. In the ternary component system, the adsorption for MG lowered a bit, likely to be disturbed by the other dyes meanwhile DR 81 and TS were to be positively affected by the presence of MG, thus resulting in much higher adsorption.
Chitosan nanoparticles (CNPs) and Lactococcus lactis (L. lac.) were used as adsorbents to evaluate the adsorption performance of endocrine hormones, which are phthalates, in the healthy food packages. CNPs were produced through the cross bond with tripolyphosphate (TPP), and L. lac.-CNPs were prepared through the introduction of L. lac. during the preparation. The various functional groups of all adsorbents were identified using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). Adsorption isotherm and adsorption kinetic confirmed the adsorption behavior and mechanism of CNPs, L. lac. and L. lac.-CNPs. The adsorption behavior of DBP and DEP for all particles was more suitable for the Freundlich adsorption isotherm model than for the Langmuir adsorption isotherm model, which means that the surface of the particles is heterogeneous. The adsorption mechanism was more suitable for the Pseudo-2nd-order model than for the Pseudo-1st-order model. This means that due to the presence of various functional groups on the particle surface, the adsorption of DBP and DEP is dominated by chemical adsorption such as electrostatic attraction and hydrogen bonding rather than physical adsorption. Finally, it was confirmed that the preparation of CNPs and L. lac.-CNPs can be performed easily and quickly, and it could be used as a cheaper adsorbent that can effectively remove phthalates.
Iron oxide (ferrihydrite, hematite, and magnetite) coated silica gels were prepared using a low-cost, easily-scalable and straightforward method as the adsorbent material for arsenic removal application. Adsorption of the anionic form of arsenic oxyacids, arsenite ($AsO^{2-}$) and arsenate ($AsO{_4}^{3-}$), onto hematite coated silica gel was fitted against non-linear 3-parameter-model Sips isotherm and 2-parameter-model Langmuir and Freundlich isotherm. Adsorption kinetics of arsenic could be well described by pseudo-second-order kinetic model and value of adsorption energy derived from non-linear Dubinin-Radushkevich isotherm suggests chemical adsorption. Although arsenic adsorption process was not affected by the presence of sulfate, chloride, and nitrate anions, as expected, bicarbonate and silicate gave moderate negative effects while the presence of phosphate anions significantly inhibited adsorption process of both arsenite and arsenate. When the actual efficiency to remove arsenic was tested against 1 L of artificial arsenic-contaminated groundwater (0.6 mg/L) in the presence competing anions, the reasonable amount (20 g) of hematite coated silica gel could reduce arsenic concentration to below the WHO permissible safety limit of drinking water of $10{\mu}g/L$ without adjusting pH and temperature, which would be highly advantageous for practical field application.
This study was carried out to find the adverse health effects of ozone by papers, the potential indoor sources of ozone by papers, and then the removal mechanism of ozone by experiments. The exposure of individuals to excessive levels of ozone both in the industrial and ambient environment is a continuing public health concern. Ozone indoors may play a role in generating secondary pollutants that may have adverse health effects. The removal efficiency of ozone was studied by (1) the effect of concentration on breakthrough time, (2) the effect of flow rate on breakthrough time, (3) the effect of adsorbent's weight on breakthrough time, (4) the effect of temperature on breakthrough time, (5) the application of Langmuir's isotherm equation in using activated carbon. The followings are the conclusions that were derived from this study. 1. In the effect of concentration on breakthrough time, the adsorption capacity of activated carbon was inversely proportional to ozone concentratuion (0.1, 0.2, 0.3 ppm). 2. In the effect of flow rate on breakthrough time, the service life of activated carbon was inversely proportional to flow rate (2, 8, 14l/min). 3. The difference in removal efficiency of ozone between weights(100 mg and 150 mg) was seen. And when weight of activated carbon was 100 mg and 150 mg, pressure loss was 4-5mmHg and 6-7mmHg, respectively. It is required to study relations among flow rate and adsorbent's weight and ventilation quantity, too. 4. Generally, Langmuir's equation, one of the oldest and most used frequently isotherm equation, applies to chemisorption. In case of ozone, when the weight of activated carbon was 70 mg and temperature 40, slope(1/a) was $6.25\times 10^{-1}$ and intercept(1/ab) was $1.9\times 10^{-4}$ (average r=0.94).
The adsorption characteristics of Sr ions and Cs ions in single and binary solution by zeolite A were investigated in batch experiment. The adsorption rate of Sr ions and Cs ions by zeolite A obeyed pseudo-second-order kinetic model in single and binary solution. The initial adsorption rates (h) and adsorption capacities of both ions obtained from pseudo-second-order kinetic model, and the values were decreased with increasing concentration of the competitive ions (0~1.5 mM). Also, adsorption isotherm data in binary solution were well fitted to the extended Langmuir model, the maximum adsorption capacities of Sr and Cs calculated from the model were 1.78 mmol/g and 1.64 mmol/g, respectively. The adsorption of Sr and Cs ions by zeolite A was carried out in the presence of other cations such as $Na^+$, $K^+$, $Mg^{2+}$ and $Ca^{2+}$. The results showed that the zeolite A can maintain a relatively high adsorption capacity for Sr and Cs ions and exhibits a high selectivity in the presence of competitive cations. The effect of competition had an order of $Ca^{2+}$ > $K^+$ > $Mg^{2+}$ > $Na^+$ for Sr ions and $K^+$ > $Ca^{2+}$ > $Na^+$ > $Mg^{2+}$ for Cs ions at the same cation concentration.
Fixed-bed adsorption of metal ions on chitosan bead was studied to remove heavy metal ions in waste water. Chitin was extracted from carb shell and chitosan was prepared by deacetylation of the chitin. The chitosan in bead was used as an adsorbent for heavy metal ions. Freundlich and Langmuir isotherm was determined from the experimental results of equilibrium adsorption for individual metal ion ($Cu^{2+}$, $Co^{2+}$, $Ni^{2+}$) on chitosan bead. Adsorption strength of metal ions decreased in the order of $Cu^{2+}$>$Co^{2+}$>$Ni^{2+}$ ion. Breakthrough curves of single and multicomponent adsorption for metal ions were obtained from the experimental results of fixed-bed adsorption. The breakthrough curves were analyzed by simulation with fixed-bed adsorption equation based on LDFA (linear driving force approximation) adopted LAS (ideal adsorbed solution) theory which can predict multi-component adsorption isotherm from individual adsorption isotherm. The behavior of fixed bed adsorption for single and multi-component system could be nicely simulated by the equation.
In this study, adsorption properties of oxidized NO by plasma using aminated polyolefin-g-GMA hybrid anion exchange fibers were investigated. The maximum conversion of $NO_2$ by plasma was 49% at the conditions of 200 ppm NO, 10% $O_2$ and 30 L/min of flow rate. The adsorption content for N02 of hybrid anion exchange fibers increased with increasing the swelling ratio and the highest value was 1.5 g $H_2O/g$ IEF. The adsorption of $NO_2$ by hybrid anion exchange fibers were very fast until 10 min and reached its maximum value of 80% at 120 min. Ion exchange capacity of hybrid anion exchange fibers increased with increasing the swelling ratio and it showed the highest 0.6 mmol/g IEF values at L/D=5. The adsorption isotherm model for hybrid anion exchange fibers were closer to Freundlich than Langmuir adsorption isotherm model. It was shown that adsorption of the multi-molecular layer was dominant.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.31
no.8
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pp.619-626
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2009
The objective of this study was to evaluate the efficiency of Fe and Mn oxides coated granular activated carbons (FMOCGs) for the removal of arsenite and arsenate by oxidation and adsorption mechanisms using surface characterization and batch adsorption experiments. Within four manufactured adsorbents, Fe and Mn contents of FMOCG-1 was the highest (178.12 mg Fe/g and 11.25 mg Mn/g). In kinetic results, As(III) was removed by oxidation and adsorption with FMOCGs. Removal of arsenic by FMOCGs increased as pH value of the solution decreased. The adsorption isotherm results were well fitted with Langmuir isotherm. Adsorption amount of As(V) onto FMOCGs was higher than that of As(III) and the maximum adsorption capacities of FMOCGs for As(III) and As(V) were 1.38~8.44 mg/g and 2.91~9.63 mg/g, respectively.
Khan, Muhammad Imran;Wu, Liang;Mondal, Abhishek N.;Yao, Zilu;Ge, Liang;Xu, Tongwen
Membrane and Water Treatment
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v.7
no.1
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pp.23-38
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2016
Batch adsorption of methyl orange (MO) from aqueous solution using three kinds of anion exchange membranes BI, BIII and DF-120B having different ion exchange capacities (IECs) and water uptakes ($W_R$) was investigated at room temperature. The FTIR spectra of anion exchange membranes was analysed before and after the adsorption of MO dye to investigate the intractions between dye molecules and anion exchange membranes. The effect of various parameters such as contact time, initial dye concentration and molarity of NaCl on the adsorption capacity was studied. The adsorption capacity found to be increased with contact time and initial dye concentration but decreased with ionic strength. The adsorption of MO on BI, BIII and DF-120B followed pseudo-first-order kinetics and the nonlinear forms of Freundlich and Langmuir were used to predict the isotherm parameters. This study demonstrates that anion exchange membranes could be used as useful adsorbents for removal of MO dye from wastewater.
Liquid phase adsorption equilibria of amines in an aqueous solution onto high silica zeolite pellets (HSZ), macroreticular resin particles (MR) and granular activated carbon (GAC) were determined using a batch bottle technique at 298K. The isotherm curves of HSZ-amines and GAC-amines indicate the nonlinear relationship of unfavorable adsorption type of HSZ-amines and favourable one of GAC-amines. However the curves of MR-amines represent the linear pattern of an adsorption isotherm. Among various equilibrium isotherms, the three parameters of the Redlich-Peterson equation and the two parameters of the Freundlich equation are found to be the most satisfactory within the range of this study. The two parameters of the Langmuir isotherm were not applicable to the present adsorption systems. The amines were adsorbed on the HSZ, MR and GAC in the following sequence of adsorptivity; aromatic amines > primary amines > secondary amines. The product of the Freundlich constants, k and n, proportionally increased with the boiling point, molar volume and dissociation constants of amines adsorbed on HSZ, MR and GAC.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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