Carbonization products C1, C2, C3, C4 and C5 were prepared by the carbonization of date pit in limited air, at 500, 600, 700, 800 and $1000^{\circ}C$, respectively. C1-V-600, C3-V-600, C1-V-1000 and C3-V-1000 were prepared by thermal treatment of C1 and C3 under vacuum at 600 and $1000^{\circ}C$. The textural properties were determined from nitrogen adsorption at 77 K and from carbon dioxide adsorption at 298 K. The surface pH, the FTIR spectra and the acid and base neutralization capacities of some carbons were investigated. The amounts of surface oxygen were determined by out-gassing the carbon-oxygen groups on the surface as $CO_2$ and CO. The adsorption of water vapor at 308 K on C1, C2, C3 and C4 was measured and the decomposition of $H_2O_2$ at 308 K was also investigated on C1, C2, C3, C4 and C5. The surface area and the total pore volume decreased with the rise of the carbonization temperature from 500 to $1000^{\circ}C$. The adsorption of water vapor is independent on the textural properties, while it is related to the amount of acidic carbon-oxygen groups on the surface. The catalytic activity of $H_2O_2$ decomposition does not depend on the textural properties, but directly related to the amount of basic carbon-oxygen complexes out-gassed as CO, at high temperatures.
It is well-known that the presence of NOM (natural organic matter) in water has a negative effect on removing taste and odor compounds by activated carbon adsorption. Therefore, various means such as enhanced coagulation are applied to reduce the NOM. The presence of taste & odor compounds in drinking water even parts per trillion, is enough to generate customer dissatisfaction. Therefore, the aim of this study was to evaluate carbon usage rate (CUR) for conventional coagulation (CC) and enhanced coagulation (EC) in order to improve the efficiency of adsorption of taste and odor compounds. Also, Effect of CC and EC on molecular weight fraction and the early stage breakthrough of 2-MIB and Geosmin are evaluated. When the enhanced coagulation was adapted for pretreatment for activated carbon adsorption the operation period could be prolonged by 3.5~4 times. CUR for CC was about 2 times greater than CUR for EC and this means that EC has more adsorption capacity than CC. To analyze effect of EC and CC on breakthrough of 2-MIB quantitatively, adsorbed NOM mass was calculated based on unit mass of activated carbon. In the early stage breakthrough of 2-MIB, total adsorbed NOM was 23.72mg/g for CC and 34.56mg/g for EC. Therefore, it is shown that the early breakthrough term of 2-MIB and Geosmin was improved due to increased adsorbability. The low-molecular-weight NOM (500~2000Da) compounds were the most competitive, participating in direct competition with 2-MIB for adsorption site.
In this study, it was investigated that the feasibility of utilizing inorganic mesostructures for removal of phosphate in water. The comparison of the efficiency for phosphate adsorption between inorganic mesostructures was conducted. X-ray diffraction(XRD) and Brunauer-Emmett-Teller(BET) methods were used to characterize these mesostructures. The efficiencies of silica and titanium mesostructures for the removal of phosphate from aqueous solution were investigated. Equilibrium data were analyzed using the Langmuir isotherm. The maximum adsorption capacities of mesostructure adsorbents were found to be 49.3 and 19.5 mg $g^{-1}$ for the titanium and silica mesostructures, respectively. The adsorption kinetics was described by a pseudo third-order kinetic model. The results from this study indicated that the titanium mesostructure has the potential to be utilized for the cost-effective removal of phosphate from wastewater.
Theoneste, Nshirirungu;Kim, Moon Hyun;Solis, Kurt Louis;Park, Minoh;Hong, Yongseok
Membrane and Water Treatment
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제9권5호
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pp.293-300
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2018
The removal of volatile organic compounds (VOCs) from water using KOH-activated pine tree needle leaves biochar is considered a cost effective and efficient process. In this study, pine tree needle leaves were mixed with 0, 50, 100 and 200% (KOH weight/feedstock weight) of KOH, respectively. Then, the mixture was pyrolyzed at $500^{\circ}C$ for 6 hrs. The adsorption characteristics of 10 VOCs to the biochar were tested. The results indicated that the removal efficiency of the KOH activated biochar was highest in 100% KOH-biochar. The VOC removal efficiencies of 50% and 200% KOH activated biochar were similar and the 0% KOH activated biochar showed the lowest VOC removal. The FTIR results showed that increasing the amount of KOH seemed to enhance the formation of various functional groups, such as -OH, -C=C, -O. The adsorption strength of 10 VOCs to the KOH activated biochar seemed to be increasing by the increase of the solubility of VOCs. This may suggest that the adsorption is taking place in hydrophilic sites of the biochar surface. The KOH activated pine tree needle leaves biochar can be an effective sorbent for VOCs removal in water and 100% KOH mixing seemed to provide better sorption capacity.
The electro-chemical removal (ECR) of water pollutants by metal-ACF electrodes from wastewater was investigated over wide range of ECR time. The ECR capacities of metallic ACF electrodes were related to physical properties such as adsorption isotherm, surface area and pore size and to reaction time. Surface morphologies and elemental analysis for the metal supported ACFs after electro-catalytic reaction were investigated by scanning electron microscopy (SEM) and energy disperse X-ray (EDX) to explain the changes in adsorption properties. The IR spectra of metallic ACFs for the investigation of functional groups show that the electro-catalytic treatment is consequently associated with the removal of pollutants with the increasing surface reactivity of the activated carbon fibers. The metal-ACFs were electro-catalytically reacted to waste water to investigate the removal efficiency for the COD, T-N, $NH_4$-N, $NO_3$-N and $NO_2$-N. From these removal results of the piggery waste using metallic ACFs substrate, satisfactory removal performance was achieved. The removal efficiency of the metallic ACFs substrate was mainly determined by the properties of the material for adsorption and trapping of organics, and catalytic effects.
This study was performed to investigate the possible uses of waste sludge for the removal of heavy metal ions. The adsorption experiments were conducted with wastes such as sewage treatment sludge, water treatment sludge and oyster shell to evaluate their sorption characteristics. Heavy metals selected were cadmium, copper and lead. in the sorption experiments on the sewage treatment sludge, water treatment sludge, oyster shell and soil, sorption occurred in the beginning and it reached equilibrium after 40 minutes on the oyster shell and 4 hour on the sewage treatment sludge and water treatment sludge. Results of Freundlich isotherms indicated that sewage treatment sludge could be properly used as an adsorbent for heavy metals and sorption strength of heavy metals was in the order of Pb > Cu > Cd. In the influence of pH on the adsorbents, sorption rate was more than 80% in pH 4 and most of heavy metals were adsorbed in pH 9. Adsorption rate of Cd decreased with decreasing pH and then adsorption rate of Cu was lower in soil.
A general theory of polymer adsorption at a semi-permeable oil-water interface of the biphasic solution is presented. The configurational factor of the solution in the presence of the semi-open boundary at the interface is evaluated by the quasicrystalline lattice model. The present theory gives the feature of the bulk concentration equilibria between oil-water subsystems and the surface excesses of ${\Gamma}^{\alpha}$ and ${\Gamma}^\{beta}$ of the polymer segments as a function of the degree of polymerization $\gamma$, the Flory-Huggins parameter in $\beta$-phase $x_{\rho}^{{\beta}_{\rho}}$, the differential adsorption energy parameter in $\beta$-phase $x_{\sigma}^{{\beta}_{\rho}}$, the differential interaction energy parameter ${\Delta}x_{\rho}$ and the bulk concentration of the polymer in ${\beta}-phase ${\varphi}_2^{{\beta(*)}_2}$. From our numerical results, the characteristics of ${\Gamma}^{\alpha}$ are shown to be significantly different from those of ${\Gamma}^{\beta}$ in the case of high polymers, and this would be the most apparent feature of the adsorption behavior of the polymer at a semi-permeable oil-water interface, which is sensitively dependent on ${\Delta}x_{\rho}$ and r.
Fast-paced industrial and agricultural development generates large quantities of hazardous heavy metals (HMs), which are extremely damaging to individuals and the environment. Research in both academia and industry has been spurred by the need for HMs to be removed from water bodies. Advanced materials are being developed to replace existing water purification technologies or to introduce cutting-edge solutions that solve challenges such as cost efficacy, easy production, diverse metal removal, and regenerability. Water treatment industries are increasingly interested in activated carbon because of its high adsorption capacity for HMs adsorption. Furthermore, because of its huge surface area, abundant functional groups on surface, and optimal pore diameter, the modified activated carbon has the potential to be used as an efficient adsorbent. Metal-organic frameworks (MOFs), a novel organic-inorganic hybrid porous materials, sparked an interest in the elimination of HMs via adsorption. This is due to the their highly porous nature, large surface area, abundance of exposed adsorptive sites, and post-synthetic modification (PSM) ability. This review introduces PSM methods for MOFs, chemical modification of activated carbons (ACs), and current advancements in the elimination of Pb2+, Hg2+, and Cd2+ ions from water using modified MOFs and ACs via adsorption.
Fe(III)-impregnated activated carbon (Fe-AC) was applied in the treatment of synthetic wastewater containing Cu(II). To investigate the stability of Fe-AC at acidic condition, dissolution of Fe was studied with a variation of solution pH ranging from 2 to 4. Fe-AC was unstable at pH 2, showing a gradual increase of the dissoluted Fe as reaction time increased, while negligible amount of Fe was dissoluted above pH 3. This stability test suggests the applicability of Fe-AC in the treatment of wastewater above pH 3. Adsorption capacity of Cu(II) onto activated carbon (AC) and Fe-AC was investigated in a batch and a column test. In the adsorption kinetics, rapid adsorption of Cu(II) onto AC and Fe-AC was noted at initial reaction time and then reached a near complete equilibrium after 6 hrs. Adsorption trends of Cu(II) onto AC and Fe-AC were similar, showing an increased Cu(II) adsorption at higher pH. Compared with AC, Fe-AC showed a greater Cu(II) adsorption over the entire pH range studied in this research. From the adsorption isotherm obtained with variation of the concentration of Cu(II), the maximum adsorption capacity was identified as 61,700 mg/kg.
A. Ahsan;I.K. Erabee;F.B. Nazrul;M. Imteaz;M.M. El-Sergany;S. Shams;Md. Shafiquzzaman
Membrane and Water Treatment
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제14권4호
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pp.163-173
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2023
The presence of high amounts of organic and inorganic contaminants in textile wastewater is a major environmental concern. Therefore, the treatment of textile wastewater is an urgent issue to save the aquatic environment. The disposal of large quantities of untreated textile wastewater into inland water bodies can cause serious water pollution. In this study, synthetic dye wastewater samples were prepared using orange dye in the laboratory. The synthetic samples were then treated by a batch adsorption process using the prepared activated carbon (AC) from date pits. The wastewater parameters studied were the pH, total dissolved solids (TDS), total suspended solids (TSS), electrical conductivity (EC) and salinity. The activated adsorption process showed that the maximum removal efficiencies of electric conductivity (EC), salinity, TDS and TSS were 65%, 92%, 89% and 90%, respectively. The removal efficiencies were proportional to the increase in contact time (30-120 min) and AC adsorbent dose (1, 3 and 5 g/L). The adsorption profile indicates that 5 g/L of adsorbent delivers better results for TDS, EC, TSS and salinity at contact time of 120 min. The adsorption characteristics are better suited to the pseudo-second-order kinetic model than to the pseudo-first-order kinetic model. The Langmuir and Freundlich isotherms were well suited for describing the adsorption or contact behavior of EC and TSS within the studied system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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