Chitosan, natural organic polymer, has been applied in water treatment as adsorbent due to non-toxic for human being. The amino group as functional group, can interacts with cation and anion at the same time. The prepared chitosan bead (HCB) was crosslinked to increase chemical stability (HCB-G) and both HCB and HCB-G were prepared to increase physical strength by drying referred to DCB and DCB-G, respectively. The adsorption effect for crosslinking and drying for four types of chitosan bead was tested using pseudo fist order (PFO), pseudo second order (PSO), and intraparticle diffusion model (ID). Regardless of PFO and PSO, the order of K, rate constant, is as followed: HCB > HCB-G > DCB > DCB-G for Cu(II) and phosphate. Drying leading to contraction of bead significantly reduced adsorption rate due to reduce the porosity of chitosan. In addition, crosslingking also negatively effect on adsorption rate. When compared with Cu(II) using hydrogel bead, phosphate showed higher value than Cu(II) for PFO and PSO. The application of ID showed that both hydrogel beads (HCB and HCB-G) obtained a very low R2 ranging to 0.37 to 0.81, while R2 can be obtained to over 0.9 for DCB and DCB-G, indicting ID is appropriate for low adsorption rate.
Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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v.23
no.6
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pp.325-328
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2013
Phosphate has been removed in waste water by chemically synthesized graphene oxide. Removing efficiency of phosphate was investigated using phosphate dispersion aqueous solution, and 70 % of phosphate was removed in phosphate dispersion solution by chemically synthesized graphene oxide solution. Removing efficiency of phosphate was increased from 70 % to 80 % with assistant of iron nano-particle in chemically synthesized graphene oxide solution. Phosphate removing capacity was up to 89.37 mg/g at initial phosphate concentration of 100 mg/l and temperature of 303 K. The Freundlich was applied to describe the equilibrium isotherms and the isotherm constants were determined.
In a direct methanol fuel cell system (DMFC), one of the drawbacks is methanol crossover. Methanol from the anode passes through the membrane and enters the cathode, causing mixed potential in the cell. Only Pt-based catalysts are capable of operating as cathode for oxygen reduction reaction (ORR) in a harsh acidic condition of DMFC. However, it causes mixed potential due to high activity toward methanol oxidation reaction of Pt. To overcome this situation, developing Pt-based catalyst that has methanol tolerance is significant, by controlling reactant adsorption or reaction kinetics. Pt/C decorated with phosphate ion was prepared by modified polyol method as cathode catalyst in DMFC. Phosphate ions, bonded to the carbon of Pt/C, surround free Pt surface and block only methanol adsorption on Pt, not oxygen. It leads to the suppression of methanol oxidation in an oxygen atmosphere, resulting in high DMFC performance compared to pristine Pt/C.
In this study, loess composites, loess with lanthanum and with aluminum, were made and evaluated for treatment of phosphorus removal in natural water system. Desiccation method for production of loess composite was superior to centrifugation method in obtaining high concentrated composites of lanthanum and aluminum. Washing of loess lanthanum composite by water did not deteriorat the lanthanum concentration in the composite, but this lowered the aluminum concentration of loess aluminum composite. Total of 15 and 37.5% of aluminum contents were removed after first washing treatment in aluminum loess of 0.05% and 0.1% respectively. However, no more aluminum loss was monitored with increase of washing times. Phosphorus removal efficiencies were not decreased with washed loess aluminum composite. Phosphorus removal was successfully achieved by adsorption of phosphate to loess composite at pH range of 5.0 ~ 8.0. Freundlich and Langmuir adsorption isotherm was observed in the adsorption of phosphate for loess composite. Dosages of 0.05% and 0.1% lanthanum composite for 95% of phosphorus removal could reduce its usage amount to 25% and 50%, respectively, comparing with dosage of loess alone. Dosages of 0.05% and 0.1% aluminum composite could reduce its usage amount to 48% and 63%, respectively.
Cu(II) can cause health problem for human being and phosphate is a key pollutant induces eutrophication in rivers and ponds. To remove of Cu(II) and phosphate from solution, chitosan as adsorbent was chosen and used as a form of hydrogel bead. Due to the chemical instability of hydrogel chitosan bead (HCB), the crosslinked HCB by glutaraldehyde (GA) was prepared (HCB-G). HCB-G maintained the spherical bead type at 1% HCl without a loss of chitosan. A variety of batch experiment tests were carried out to determine the removal efficiency (%), maximum uptake (Q, mg/g), and reaction rate. In the single presence of Cu(II) or phosphate, the removal efficiency was obtained to 17 and 16%, respectively. However, the removal efficiency of Cu(II) and phosphate was increased to 50~55% at a mixed solution. The maximum uptake (Q) for Cu(II) and phosphate was enhanced from 11.3 to74.4 mg/g and from 3.34 to 36.6 mg/g, respectively. While the reaction rate of Cu(II) and phosphate was almost finished within 24 and 6 h at single solution, it was not changed for Cu(II) but was retarded for phosphate at mixed solution.
Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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v.55
no.1
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pp.49-57
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2013
The present study was conducted to investigate phosphate removal from aqueous solution using industrial wastes, red mud (RM), acid treated red mud (ATRM) and converter furnace steel slag (CFSS). The chemical composition of adsorbents was analyzed using X-ray fluorescence (XRF). Batch experiments and elution experiments using water tank were performed to examine environmental factors that influences on phosphate removal. Kinetic sorption data of RM, ATRM, and CFSS were described well by the pseudo second-order kinetic sorption model, and equilibrium sorption data of all adsorbents obeyed Freundlich isotherm model. The adsorption capacities of adsorbents followed order: ATRM (7.06 mg/g)>RM (4.34 mg/g)>CFSS (1.88 mg/g). Increasing pH from 3 to 11, the amount of adsorbed phosphate on all RM, ATRM, and CFSS were decreased. The presence of sulfate and carbonate decreased the phosphate removal of RM and ATRM but did not influence on the performance of CFSS. The phosphate removal of RM, ATRM, and CFSS was greater in seawater than deionized water, resulting from the presence of cations in seawater. The water tank elution experiments showed that RM capping blocked the elution of phosphate effectively. It was concluded that the adsorbents can be successfully used for the removal of the phosphate from the aqueous solutions.
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.
Proceedings of the Korean Environmental Sciences Society Conference
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2019.10a
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pp.134-134
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2019
Utilization of organic waste as a renewable energy source is promising for sustainability and mitigation of climate change. Pyrolysis converts organic waste to gas, oil, and biochar by incomplete biomass combustion. Biochar is widely used as a soil conditioner and adsorbent. Biochar adsorbs/desorbs metals and ions depending on the soil environment and condition to act as a nutrient buffer in soils. Biochar is also regarded as a carbon storage by fixation of organic carbon. Phosphorus (P) and nitrogen (N) are strictly controlled in many wastewater treatment plants because it causes eutrophication in water bodies. P and N is removed by biological and chemical methods in wastewater treatment plants and transferred to sludge for disposal. On the other hand, P is an irreplaceable essential element for all living organisms and its resource (phosphate rock) is estimated about 100 years of economical mining. Therefore, P and N recovery from waste and wastewater is a critical issue for sustainable human society. For the purpose, intensive researches have been carried out to remove and recover P and N from waste and wastewater. Previous studies have shown that biochars can adsorb and desorbed phosphates implying that biochars could be a complementary fertilizer. However, most of the conventional biochar have limited capacity to adsorb phosphates and nitrate. Recent studies have focused on biochar impregnated with metal salts to improve phosphates and nitrate adsorption by synthesizing biochars with novel structures and surface properties. Metal salts and metal oxides have been used for the surface modification of biochars. If P removal is the only concern, P adsorption kinetics and capacity are the only important factors. If both of P and N removal and the application of recovery are concerned, however, P and N desorption characteristics and bioavailability are also critical factors to be considered. Most of the researches on impregnated biochars have focused on P removal efficiency and kinetics. In this study, coffee waste is thermally treated to produce biochar and it was impregnated with Mg/Al to enhance phosphates and nitrate adsorption/desorption and P bioavailability to increase its value as a fertilizer. Kinetics of phosphates and nitrate adsorption/desorption and bioavailability analysis were carried out to estimate its potential as a P and N removal adsorbent in wasewater and a fertilizer in soil.
Kim, Ji Ah;Joo, Gwang Jin;Choi, I Song;Chang, Kwang Hyeon;Oh, Jong Min
Ecology and Resilient Infrastructure
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v.3
no.4
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pp.231-237
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2016
The purpose of this study is to analyze phosphate adsorption characteristic of the filter media applied in water purification technology. And it is also to observe the removal efficiency of the technology that was developed by combining the purification abilities of filter media and the vegetation mat. The filter media, Adphos, is the subject of this study. The result of adsorption test shows that $PO_4{^{3-}-P}$ adsorption characteristics of Adphos is determined by the Langmuir isotherm model fitting and the $q_m$ (maximum adsorption amount) value is calculated as 1.162 mg/g. To verify the removal efficiency of the purification technology, a lab-scale reactor, including a 400 mm depth of filter bed filled by Adphos, was manufactured. Yellow flag Iris (Iris pseudacours L.) was planted on the vegetation bed and the coir-roll was used to fix the root of vegetation. The reactor ran 8 hours per day over 71 days, and the results of filtration experiment show that average removal efficiency of SS, T-N and T-P were calculated as 94%, 41% and 64% respectively. With these results, it was proved that the purification technology is highly effective. And for the long-time use, a maintenance guide is also required.
In this study, zirconium fumarate of metal-organic framework (MOF-801) was solvothermally synthesized at 130 ℃ and characterized through powder X-ray diffraction (PXRD) analyses and porosity measurements from N2 sorption isotherms at 77 K. The ability of MOF-801 to act as an adsorbent for the phosphate removal from aqueous solutions at 25 ℃ was investigated. The phosphate removal efficiency (PRE) obtained by 0.05 g/L adsorbent dose at an initial phosphate concentration of 60 ppm after 3 h was 72.47%, whereas at 5 and 20 ppm, the PRE was determined to be 100% and 89.88%, respectively, after 30 min for the same adsorbent dose. Brunauer-Emmett-Teller (BET) surface area and pore volume of the bare MOF-801 sample were 478.25 ㎡/g and 0.52 ㎤/g, respectively, whereas after phosphate adsorption (at an initial concentration of 60 ppm, 3 h), the BET surface area and pore volume were reduced to 331.66 ㎡/g and 0.39 ㎤/g, respectively. The experimental data of kinetic (measured at initial concentrations of 5, 20 and 60 ppm) and isotherm measurements followed the pseudo-second-order kinetic equation and the Freundlich isotherm model, respectively. This study demonstrates that MOF-801 is a promising material for the removal of phosphate from aqueous solutions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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