Yeon-Jin, Lee;Jae-In, Lee;Chang-Gu, Lee;Seong-Jik, Park
Membrane and Water Treatment
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v.14
no.1
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pp.1-10
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2023
This study explored the feasibility of calcium-rich food waste, Mactra veneriformis shells (MVS), as an adsorbent for phosphate removal, and its removal efficiency was enhanced by the thermal activation process. The CaCO3 in MVS was converted to CaO by thermal activation (>800 ℃), which is more favorable for adsorbing phosphate. Thermal activation did not noticeably influence the specific surface area of MVS. The MVS thermally activated at 800 ℃ (MVS-800), showed the highest phosphate adsorption capacity, was used for further adsorption experiments, including kinetics, equilibrium isotherms, and thermodynamic adsorption. The effects of environmental factors, including pH, competing anions, and adsorbent dosage, were also studied. Phosphate adsorption by MVS-800 reached equilibrium within 48h, and the kinetic adsorption data were well explained by the pseudo-first-order model. The Langmuir model was a better fit for phosphate adsorption by MVS-800 than the Freundlich model, and the maximum adsorption capacity of MVS-800 obtained via the Langmuir model was 188.86 mg/g. Phosphate adsorption is an endothermic and involuntary process. As the pH increased, the phosphate adsorption decreased, and a sharp decrease was observed between pH 7 and 9. The presence of anions had a negative impact on phosphate removal, and their impact followed the decreasing order CO32- > SO42- > NO3- > Cl-. The increase in adsorbent dosage increased phosphate removal percentage, and 6.67 g/L of MVS-800 dose achieved 99.9% of phosphate removal. It can be concluded that the thermally treated MVS-800 can be used as an effective adsorbent for removing phosphate.
In this study, a novel phosphorus removal filter made of brass scrubber with higher porosity of over 96% was fabricated and evaluated. The brass scrubber was surface-modified to form copper hydroxide on the surface of the brass, which could be a phosphate removal filter for advanced wastewater treatment because the phosphates could be removed by the ion exchange with hydroxyl ions of copper hydroxide. The evaluation of phosphate removal was performed under the conditions of the batch type in wastewater and continuous type through filters. Filter recycling was also evaluated with retreatment of the surface modification process. The phosphate was rapidly removed within a very shorter contact time by the surface-modified brass scrubber filter, and the phosphate mass of 1.57 mg was removed per gram of the filter. The possibility of this surface-modified brass scrubber filter for phosphorus removal was shown without undesirable sludge production of existing chemical phosphorus removal techniques, and we feel that it would be very meaningful as a new wastewater treatment.
In order to improve the removal ability of phosphate, Spheroplast fusions were performed among auxotrophic mutants of Aeromonas hydrophila isolated from waste water, named A13 and A14, Aci37 auxotrophic mutant of Acinetobactercalcoaceticus, and auxotrophic E. coli HR262/pCE27 carring pit gene. Eight fusants obtained from this experiment showed different biochemical characteristics. When the rate of phosphate uptake among fusants (F1-F8) was investigated in Phosphate Uptake Medium (PUM), F8 strain showed the highest rate for phosphate removal, 7 times as much as control after two hours incubation. The role of cations ($Mg^{++}$ ,$Ca^{++}$ , $K^{+}$ in phosphate uptade by F8 was also investigated in PUM without each salt. $K^{+}$ seemed to be crucial. Being compared with phosphate untake rate in PUM, that in PUM without $K^{+}$ was reduced 1.5 times. Therefore, by applying F8 strain and $K^{+}$ in practical environmental system, the increased efficiency in phosphate removal can be derived.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.8
no.1
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pp.136-142
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2007
Recent publications have paid attention on the utilization of solid reagents for the removal of substances causing eutrophication, in particular $PO_4^{3-}$ ions. The adsorption of dissolved inorganic phosphate on slag produced by the refining process of iron ore was fundamentally studied for suppressing the liberation of phosphate from wastewater. This study has been conducted in order to find a possibility to improve the phosphate removal and to evaluate the phosphate removal variation to form hydroxyapatite, when the converter slag is used for phosphate removal. The result shows that the converter slag can be applied to remove phosphate using Freundlich isotherm. The size of converter slag, $2{\sim}0.425 mm$ was more efficient than $2{\sim}4.75mm$ to remove phosphate. In particular, 1 mg/L of phosphate can be removed up to 80% of the initial concentration for the continuous column experiment.
This study is carried out to get the basic design parameters for phospate removal facilites from wastewater by Tobermolite. The phosphate removal by the apatite formation on the surface was affected by several important factors, temperature, ions present in wastewater stream, contact time, recirculation rate, and etc. In case of the temperature, with the increase of temperature, the apatite formation was accelerated. When temperature increased from $15^{\circ}C$ to $35^{\circ}C$, removal efficiency of phosphate increased from 83 % to 93 %. An increase of calcium and fluoride ion content increase the apatite formation, however, bicarbonate and magnesium ion inhibited the crystallization of apatite. As expected, when the recirculation rate was increased from 1 Q to 3 Q, at EBCT (Empty Bed Contact Time) 60min enhanced removal efficiency was observed. The more the recirculation rate increased, the more the removal efficiency increased. According to the results of column experiment using an actual wastewater with low and high phosphate concentration (5 mg/L and 50 mg/L-P), the removal efficiency was 77 % at EBCT of 45 min, and 80 % at 60 min. It was suggested that optimum EBCT was 45 min.
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.
Coagulation/precipitation process has been widely used for the removal of phosphate within domestic wastewater. Although Fe and Al are typical coagulants used for phosphate removal, these have some shortages such as color problem and low sedimentation velocity. In this study, both Fe and Al were used to overcome the shortages caused by using single one, and anionic polymer coagulant was additionally used to enhance sedimentation velocity of the precipitate formed. Batch experiments using a jar test were conducted with real wastewater, which was an effluent of the second sedimentation tank in domestic wastewater treatment plant. Response Surface Methodology was used to examine the responsibility of each parameter on phosphate removal as well as to optimize the dosage of the three coagulants. Economic analysis was also done on the basis of selling prices of the coagulants in the field. Phosphate removal efficiency of Fe(III) was 30% higher than those of Fe(II). Considering chemical price, optimum dosage for achieving residual phosphate concentration below 0.2 mg/L were determined to be 18.14 mg/L of Fe(III), 2.60 mg/L of Al, and 1.64 mg/L of polymer coagulant.
Polyvinyl alcohol/alginate hydrogel beads containing Mg-Al layered double hydroxide (LDH-PVA/alginate beads) were synthesized for phosphate removal. Results showed that blending PVA with the LDH-alginate beads significantly improved their stability in a phosphate solution. The kinetic reaction in LDH-PVA/alginate beads reached equilibrium at 12 hr-post reaction with 99.2% removal. The amount of phosphate removed at equilibrium ($q_e$) was determined to be 0.389 mgP/g. The equilibrium data were described well by the Freundlich isotherm with the distribution coefficient ($K_F$, 0.638) and the constant (n, 0.396). Phosphate removal in LDH-PVA/alginate beads was not sensitive to solution pH. Also, the removal capacity of LDH-PVA/alginate beads ($q_e$, 1.543 mgP/g) was two orders of magnitude greater than that of PVA/alginate beads ($q_e$, 0.016 mgP/g) in column experiments. This study demonstrates that LDH-PVA/alginate beads with a higher chemical stability against phosphate compared to LDH-alginate beads have the potential for phosphate removal as adsorptive media.
The influencing factors to remove phosphate were evaluated by converter slag (CS). Experiments were performed by batch tests using different CS sizes and column test. Solutions were prepared at the different pH and concentrations. The maximum removal efficiency was obtained over 98% with the finest particle size, $CS_a$ within 2 hours in batch tests. The removal efficiency was increased in the order of decreasing size with same amount of CS for any pH of solutions. The adsorption data were well fitted to Freundlich isotherm. From the column experiment, the specific factors were revealed that the breakthrough removal capacity (BRC) $x_b/m_{cs}$, was decreased by increasing the influent concentration. The breakthrough time, tb was lasted shorter as increasing the influent concentration. The pH drop simultaneously led to lower BRC drop during the experimental hours. The relation between the breakthrough time and the BRC to influent concentration was shown in the logarithmic decrease. Results suggested that the large surface area of CS possessed a great potential for adsorptive phosphate removal. Consequently particle size and initial concentration played the major influencing factors in phosphate removal by converter slag.
Modern society has moved from a phosphorus recycling loop, where animal manure and human wastes were spread on farming land to recycle nutrients, to a once-through system, where phosphates are extracted from mined, non-renewable phosphate rock and end up either in landfill(sewage sludge, incinerator ash) or in surface waters. In this research, crystallization of nitrogen and phosphate with natural sources of $Mg^{2+}$ in synthetic water was tested. The operational parameters of pH, mixing time, and the magnesium molar ratio were investigated to find optimal conditions of the MAP precipitation using synthetic wastewater. The removal efficiency of phosphate increased with pH up to 11. By MAP precipitaiton of the synthetic waste water, 94% of the phosphate were eliminated at pH 11. It was found that at least 10 minutes mixing time was required and 20 minutes mixing time was recommended for efficient phosphate removal. High efficiency removal of phosphate was possible when the magnesium molar ratio was 1.0~2.0. The comparative study of different magnesium sources showed that coagulants (PAC) was the more efficient sources than only magnesium. The result showed that 97% of phosphate removal. In conclusion, coagulants (PAC) induced crystallization of struvite and hydroxyapatite was shown to be a technically viable process that could prove cost effective for removing phosphate in wastewater.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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