Repositorio
Institucional

Suazo-Hernandez, Jonathan

Adsorption of Ammonium by Coal and Coal Fly Ash Derived from Hawthorn Tree from Aquatic Systems

MDPI

PROCESSES

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Excessive release of ammonium (NH4+) into aquatic ecosystems can promote eutrophication. In this study, the natural adsorbents, coal (C) prepared from Hawthorn (Acacia caven) and coal fly ash obtained from C, were used to remove NH4+ from aqueous systems through batch adsorption-desorption studies. Both adsorbents were physically and chemically characterized, while Fourier-transform infrared spectroscopy and zeta potential were used to understand the surface functional groups and surface charge characteristics. CFA showed a higher pH, BET specific surface area, electrical conductivity and higher % values for CaO and MgO than C. Kinetic studies of NH4+ adsorption at pH = 4.5 for both materials fitted the pseudo-second-order model giving the r(2) of 0.970-0.983 and the chi(2) of 0.008-0.005 and at pH = 6.5 only for C with the r(2) of 0.986 and the chi(2) of 0.013. Meanwhile, the adsorption isotherm data at pH = 4.5 for both materials and 6.5 for CFA complied with the Freundlich model (r(2) > 0.965 and chi(2) < 0.012), suggesting that NH4+ adsorption onto both adsorbents at those pH values occurred through the formation of a multilayer adsorption on heterogeneous surfaces. This indicates that the dominant adsorption of both adsorbents was physisorption with no site-specific interaction. Based on these results, CFA is proposed as a promising and economical material for the removal of NH4+ from aqueous systems.La liberación excesiva de amonio (NH4+) en los ecosistemas acuáticos puede promover la eutrofización. En este estudio, se utilizaron adsorbentes naturales, carbón (C) preparado a partir de espino blanco (Acacia caven) y cenizas volantes de carbón obtenidas de C, para eliminar NH4+ de sistemas acuosos mediante estudios de adsorción-desorción por lotes. Ambos adsorbentes se caracterizaron física y químicamente, mientras que la espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier y el potencial zeta se emplearon para comprender los grupos funcionales superficiales y las características de carga superficial. CFA mostró un pH más alto, área superficial específica BET, conductividad eléctrica y valores % más altos para CaO y MgO que C. Los estudios cinéticos de adsorción de NH4+ a pH = 4,5 para ambos materiales se ajustaron al modelo de pseudo-segundo orden dando r(2) de 0,970-0,983 y chi(2) de 0,008-0,005 y a pH = 6,5 solo para C con r(2) de 0,986 y chi(2) de 0,013. Mientras tanto, los datos de la isoterma de adsorción a pH = 4,5 para ambos materiales y 6,5 para CFA cumplieron con el modelo de Freundlich (r(2) > 0,965 y chi(2) < 0,012), lo que sugiere que la adsorción de NH4+ en ambos adsorbentes a esos valores de pH ocurrió a través de la formación de una adsorción multicapa en superficies heterogéneas. Esto indica que la adsorción dominante de ambos adsorbentes fue la fisisorción, sin interacción específica del sitio. Con base en estos resultados, se propone el CFA como un material prometedor y económico para la eliminación de NH4+ de sistemas acuosos.

artículo original

natural adsorbents

Hawthorn

coal fly ash

eutrophication

pollution

water systems

adsorption

10.3390/pr13103118

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WASTE-WATER

REMOVAL

NITROGEN

ION

ISOTHERMS

PHOSPHATE

KINETICS

ZEOLITE

CARBON

IRON

WASTE-WATER

REMOVAL

NITROGEN

ION

ISOTHERMS

PHOSPHATE

KINETICS

ZEOLITE

CARBON

IRON

Ciencias del Medio Ambiente

Química Analítica

Ingeniería Ambiental y Geológica

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acceso abierto

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WOS:001603725700001

Adsorption of Ammonium by Coal and Coal Fly Ash Derived from Hawthorn Tree from Aquatic Systems

artículo original

MDPI

PROCESSES

Engineering, Chemical

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CC BY 4.0

Agencia Nacional de Investigacin y Desarrollo de Chile (ANID)

Agencia Nacional de Investigacin y Desarrollo de Chile (ANID) [3230179]

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