抽象性
稻草灰(RHA)是高纯度硅树广泛生物源使用RHA提取的Silica合成Seolite Fajasite合成ZeliteFAU用作Cr(VI)和Pb(II)批量吸附去除法合成ZeliteFAU使用X射线分片、扫描电子显微镜、氮吸附和Fourier红外传输光谱金属离子吸附研究有各种金属富集度(Cr(VI)20-100mg/L和Pb(II)900-133mg/L)、吸附剂量(2-10g/L对铬和0.5-1.5g/L对铅)和接触时间(10-120m对两种金属离子)。RHAZELETFA最大吸附能力检测为cr/VI和Pb/II分别为3.56 mg/g和342.16mg/g自检测到吸附数据与Langmuir异义匹配后,即发生单层吸附Nacl解决方案以RHA为基础的seoliteFAU再生显示重复连续操作的潜力
开工导 言
重金属水污染是环境和人体健康的一个主要问题。重金属,如铬、铅、镉、汞、镍、铜和锌不可生物分解并累积到人体中,因其毒性而构成健康风险一号..因此,在排入环境前必须处理受金属污染的废水铬和铅是生物和环境中两种最危险的重金属采矿、皮革制革、电镀、木防腐剂、油漆和织染交易等各种过程2..孟加拉是主要纺织品生产国之一,电偶需求相当大,因此铬和铅污染水问题在该国日益引起关注。
从毒理学数据看,毒性程度显然取决于元素所存在的化学形式[3..铬方面,三价表Cr(III)和六价表Cr(VI)在环境中比较常见,因此是水污染方面引起关注的两个主要铬组件[4..Cr(III)被认为是人类、植物和动物代谢基本微量素反之,Cr(VI)可溶广pH范围并比Cr(III)有更大的移动性和毒性人类可以通过食物、饮用水和吸入空气等不同介质接触过量Cr/VI呼吸道应该是Cr(VI)的主要目标机体急性接触Cr(VI)咳嗽、呼吸问题和heezing可能发生,而慢性接触支气管炎、肺炎、穿孔和通缩可能发生hromium(VI)如果浓度达人体重0.1 mg/g[5..六价铬(Cr(VI))可能是致癌物,引起初级肝癌况且Cr(VI)属于水危险类3,表示极端危险废水中六价铬最大允许浓度为0.05 mg/dm3级10倍于三价表5 mg/dm3级)[6..
以类似方式,铅通过其在电池、玻璃陶瓷、采矿、熔炼和电镀行业的使用污染地下水[7并接触生物社区引起健康问题当铅积聚人体较长时间(数月或数年)时,会发生铅中毒严重的健康问题甚至可能因少量铅中毒而发生据报儿童比成人更容易导毒,因为导毒可能影响身心发育铅积聚于肌肉、骨骼、肾脏和脑组织中并可能导致贫血、神经系统失序和肾病8..因此,极需有效清除各种行业受污染排出物Cr(VI)和Pb(II)。
吸附过程是一种广泛报告的技术,用于清除水溶液中各种有害污染物,因为效率高九九经济可行性10..与化学降水等其他技术相比,重金属还常用去除废水11离子浮点12和生物处理13..生物吸附物14合成吸附15生物资源衍生吸附物16上报从水溶液中清除重金属生物资源衍生废水处理提供更绿色和可持续的替代物
孟加拉每年位居世界第三大米生产国根据孟加拉国农业部提供的数据,在2020-21财年,孟加拉国约3 870万公吨水稻种植17..稻田由20wt%米壳组成如下:soluose(50%)、lignin(25-30%)、silica(15-20 %)和水分(10-15%)[18号..MMTSilica在孟加拉国2020-21财年制作稻壳通常用作开饭过程的燃烧燃料,最后米壳灰留置约60%的ilica从RHA化学提取19号..提取西里卡可用作水泥添加剂或其他形式的西里卡,或可转换成其他材料如seolites
eorites多孔光化素硅是此素材基本结构元素eoplite Fajasite类型因其热化稳定性而广泛使用离子交换材料,易抓和有选择吸附特性,使用廉价元素并用性和环境兼容性20码-22号..内笼或表面7.2nm尺寸微博FAU作用为电离物吸附有效站点,因为框架内有正铝[22号..分解周期完成后,可简单交换离子重生并用于数个分解周期,延长使用寿命
本文介绍生态友好持续路径使用seoliteFAU吸附式从废水中清除Cr/VI/Pb/II,该路径由RHA本地生物源合成实验性工作包括从本地收集的废物RHA提取Silica,并随后在ZeoliteFAU合成中使用Silica,分批从水溶解法中清除Cr(VI)和Pb(II)
二叉材料方法
2.1.化工
水稻休斯克Ash从孟加拉国Khan农立石厂Muktachha Mymensingh收集使用的其他化学物为钠铝化物(43-44% Al2O级3Sigma-Aldrich,德国),钾二色调(99%,Sigma-Aldrich,美国),1,5-二联苯carbazide(99%,Sigma-Aldrich,美国), NaOH粒子(97%,Merck,印度)2SO498%纯度,Merck印度分会和HCl分会(37%,Merck印度分会)。
2.2.西里卡采掘
ilica提取前,RHA用充分蒸馏水冲洗,直到7-8时倾弃水pH典型硅提取过程中,20克清洗RHA混合120mL1NAOH下一步,过滤器(水分)通过过滤收集收集水解法允许冷却室温并用充裕1NHCl编程并持续扰动直到形成凝胶 )获取 gels室内温度为18h,加去离子化水后产生泥浆成型硅片通过吸尘过滤分离并用烤箱烘干
2.3epliteFAU合成
佐利特FAU使用种子凝胶法合成热液种子凝胶由10.67纳组成2O:1AL2O级3:10SIO2180H2O准备1.2g NaOH粒子用3.43gH溶解2和6.24克钠相容性编组种子凝胶18小时
合成混合器4.3 Na2O:1AL2O级3:10SIO2180H2O准备第一4.97gaOH溶解2O下调15分钟,然后3.05g NaALO2添加混合并搅30分钟另一桶中11.50克提取的硅源通过15分钟扰动完全溶解35.51克水,结果解析方法转归混合1最后,前制种子凝胶添加到新鲜混合体中,质量比为1(种子凝胶):9(新混合体)和2hr生成混合注入聚丙烯PP瓶并插入预热炉合成后通过吸尘过滤收集粉末并用丰富的水冲刷
2.4.Cr(VI)和Pb(II)吸附研究分析
批量Cr(VI)和Pd(II)吸附研究S1)初始解决方案通过解析二色调和脱离水中的铅硝酸吸附期间,溶解吸附器和吸附器投入二百分数摇动器求解中Cr(VI)内容通过二联苯carbazide方法确定,使用UV-Vis1900i(Shimadzu)检测范围为300-700NmS2)Pb(II)内容使用AA-7000AAS分光计测定
2.5重生吸附
重生Cr(VI)和Pb(II)清除测试使用氯化钠解析法进行吸附测试后收集吸附物并用 NaCl溶解去解或加速吸附金属离子主动吸附点重新空置,并准备重新吸附吸附实验以同前相同方式完成
3级Characterization
XRD分析使用二维分析仪 范围5-90度SEM分析使用GeminiSEM 500N级2-196摄氏度执行QuadrasbTMSI气吸附分析FT-IR分析用NicoletiS20FTIR分光计进行
4级结果与讨论
4.1.RHA基ZeoliteFAU纹理属性
XRD模式1(a)合成粉末显示显赫峰 位置6.1度、10.2度、11.7度、15.6度、18.4度、20.2度、23.6度、26.8度、31.2度和33.9度扫描电子显微镜图片深入研究材料的形态图1(b)表示SEM图像RHAZELETEFAU显示zelite表面由异形晶体结构组成(octagradal形状),粒度约1华府m.N级2吸附分析显示器1(c)IUPAC类型I合成seliteFAU特殊面积661.2m2/g.
(a)
(b)
(c)
4.2Cr(VI)和Pb(II)吸附RHA-ZeoliteFAU
深入了解RHA基础eoliteFAU的金属离子吸附机制,FT-IR为材料定性实用工具图2FT-IR光谱显示四四四千至四千公分-1.RHA基础ZeoliteFAU案例前吸附金属离子3500cm强宽频-1观测到带表示O-H伸展和Si-OH和Si-OH-AL16时40分-1发现强带应分配O-H反转金属离子对吸附宽广带950-1150cm-1关联Si-O-Al非对称拉伸振动双带685-770cm-1归结为Si-O-Si或Si-O-AL对称拉伸振荡锐带570cm-1由外部连接振动产生,它连接到苏打用笼(SI-O-NA)。光谱比较显示,基于RHA的ecliteFAU特征峰值在吸附金属离子后略微转向高或低波数可能发生这种情况的原因是将插件引入吸附框架,因为吸附物和金属离子之间的交互作用可改变IR光谱23号..和Pb(II)吸附案例一样,小峰值983cm-1观测到峰值原创Pb-O振荡7..双带失踪 单带686cm-1观测到这可能是由selite吸附cr
4.3吸附参数研究
4.3.1.联系时间效果
确定最佳扰动时间提高吸附性能是吸附过程关键问题之一在这次研究中,对铬和铅去除百分数使用RHA基础seoliteFAU进行了不同扰动时间调查(如1020406090120分钟)。电容速度和温度对两个实验都保持恒定图中描述3百分数除去随联系时间增加而增加初始测试阶段吸附过程速度相当快,2H最大值清除金属离子图显示88%的铅去除过程在40分钟内发生,随后观察到极小的铅去除过程(从88%到91%不等)。2H时间实现均衡也观察到类似吸附趋势从水解法中吸取铬3)2h选择最佳吸附过程消除两个金属离子
初始吸附过程有大量活动网站可供参加吸附过程正因如此,吸附者更快吸附金属离子进程持续后,主动绑定点逐步被金属离子占用,清除过程减慢分解吸附面和金属离子竞争应导致金属离子清除量下降Khalil等人报告类似结果和Badessa等[24码,25码Cr/VI使用不同的生物吸附物清除水溶液
4.3.2.adsbentDosing对Cr(VI)和Pb(II)清除
吸附剂量是关键参数之一,应知道可选择吸附过程最优条件吸附剂量变异在本研究中通过保持吸附浓度、pH值、振荡速度和操作温度常量测试图解4(a)并4(b)显示吸附剂量分别去除Cr(VI)和Pb(II)效果通过吸附去除金属百分比随着吸附量上升而提高图解4(a)并4(b)显示基于RHA的ZeoliteFAU去除铬从17%升至23%从2g/L升至10g/L以铅为例,吸附剂量从0.5g/L升至1.5g/L提高百分比从38%升至近100%
(a)
(b)
因吸附剂量增加,吸附面积增强导致绑定点增加,更多金属离子吸附26..服完一定剂量后,吸附过程达到均衡,在此后金属离子去除百分比不再受剂量增量影响文献中报告使用油页灰和煤飞Ash派生soliteFAU(X型)27号..
4.3.3.金属离散效果
初始集中吸附法被视为关键参数,因为它为吸附法从散数求解向吸附法表面传输提供了必要的驱动力24码..RHA-Zeolite吸附能力单独研究,以吸附铬并保留所有其他参数(例如sortbect用量和温度常量铬初始金属离子浓度介于20至100 mg/L,而铅浓度为900至1300mg/L对这两种金属都观察到,当金属离子浓缩度低时,吸附能力最小值为吸附性但由于金属离子水平提高,吸附场与金属离子吸附过程增加,从而增强金属离子吸收,直至实现吸附均衡图中显示金属离聚对吸附容量的影响5从中可以明显看出,随着离子富集度增加(含铅和铬),吸附能力增加这种现象可以解释这一事实,即所有可用基于RHA的ZeoliteFAU网站将完全暴露于通过溶液的金属离子填充 [28码..Pb(II)浓度进一步提高后,吸附能力不显著提高,最终从可确定最大吸附能力的高原形成高原从实验数据中确定最大吸附能力为3.56 mg/g/cr/VI和342.5mg/g吸附容量与其他类似吸附物相当相似比较表下列表一号.
(a)
(b)
4.4.4吸附异温建模
固液吸附系统需要知道异式模型原因是吸附定式模型必然描述吸附行为吸附定式对吸取分子在固相和液相之间的分布进行规范,当系统处于均衡状态时。理解吸附行为意义重大,不同阶段间金属离子分布由两个已知吸附同义模型确定,即(i) Langmuir同义和(ii)Freundlish同义建模通过将实验数据编入专用复方程实现
4.4.1.朗慕尔寄生
Langmuir同源模型假设内含特征表示单层吸附(吸附分子)发生于同质吸附面三十三..Langmuir同义词可用下文方程表示一号中文本不适用可数学操作简化此方程并重写为方程2) 去哪儿 表示金属离子/克吸附 最大吸附能力 ,C级e类表示平衡集中金属离子(mg/L) 表示Langmuir常量
从简化Langmuir方程绘制 公元前 图解6.计值相关系数 )实验数据匹配线性Langmuir同温方程以RHA为基点的ZeoliteFAU最大吸附容量和均衡常量值分别从斜坡和截取直线计算计算吸附能力为3.95 mg-Cr(VI)/g和342.46mgPb(II)/g,这与实验数据一致(表)。一号并2)可见单层吸附金属离子无维参数,也称均衡分离因子 )即被视为Langmuir原生基本特征均衡分离因子可定义如下: 去哪儿 L/mg和 mg/L)分别指Langmuir常量和初始吸附浓度传值 计算结果(铬和铅离子)并发现介于0至1间表示吸附优于研究条件
4.4.2.Freundlish寄生
Freundlish异义数学模型表示单位吸附量Freundlish解析数学模型基础假设阴离子和cations可同时吸附在同一表面表达多层吸附到异质表面Freundlish模型可定义如下: 去哪儿 mg/g)均衡吸附量 mg/L)表示溶液中金属离子均衡集中 Freundlish实证参数,分别与吸附容量和吸附强度相关吸附强度随吸附面异性而变化确定Freundlish基本参数时,此方程可成线性线性方程可表示如下:
传值 可评估从线性图图截取和斜坡 .if 并假设 大于,吸附系统被认为有利从Freundlish异温模型获取的参数显示于表2.从表可见2e值 小对清除Cr(VI)和值 Pb(II)吸附小于0.1均非金属离子吸附
4.5重生经济分析
吸附法虽然广泛用于水污染修复,但往往无法用于商业使用,因为吸附法处理问题及其不可复用性34号..高效再生吸附物此外,再生应是一个重要特征,因为它在极大程度上控制水处理过程经济为了材料循环,需要从金属离子吸附中去除吸附金属离子通过解吸过程,金属离子可从吸附表位主动绑定点移走,因此吸附器准备进一步吸附进程(解吸法)也可以称为分解法,在这种情况下可使用适当的化学试剂(称为eleent)去吸附已经加入吸附表层的金属离子有效再生吸附物和重金属回收、各种酸性、碱性、复合物剂、盐类等使用中34号,35码..精度选择主要取决于吸附物和金属离子、耐久性之间的绑定化学作用和吸附物对试剂等的耐受性
在这次研究中,再生实验使用地球上最丰富的矿物质之一 NaCl,而不是使用酸碱氯化钠选择此目的以避免酸基耗用盐(NaCl)浓度1.0M和0.5M用于再生吸附剂结果显示图7显示99%和92%再生RHA基础soliteFAUadsorbent类似地,以RHA为基础的seoliteFAU(Cr(VI)清除)95%和91%再生发现,使用氯化钠浓度分别为1.0M和0.5M结果表明,使用无机氯化盐即氯化钠极有可能再生稻草灰化FAU吸附剂
经济前景进程是一个关键因素36号考虑商业ZeoliteFAU相对廉价材料成本约0.3-0.4美元/公斤silica综合ZeliteFAU中的一项建构素材取自相对丰产廉价素材,最终成本将比商业成本低高吸附能力再生吸附物(Pb(II)和Cr(VI)分别为99%和92%)使材料在经济上更具吸引力。
5级结论
eolite Fajasite成功编译农工废品前体,即稻草灰应用该程序清除受污染水中的污染物(铅离子和镍离子)。批量实验为Pb(II)和Cr(VI)清除建立最优条件SEM图像展示吸附式模式,并观察晶体结构八行形从BET表面分析中发现吸附面积为661.2m2/g.特征化吸附显示FTIR光谱前后有变化,即金属离子吸附证明稻草灰度Zeolite-FAU吸附为吸附Pb(II)和Cr(VI)ion百分数除去随着吸附剂量和接触时间的增加而增加吸附过程在120分钟内实现均衡Cr(VI)和Pb(II)吸附过程仿照Langmuir异温模型最大吸附能力为3.56 mg-Cr/g和342.5mg-Pb/g重生使用不同集中 Nacl解法显示重用RHA基础eolite-FAU这一过程可完全融入处理厂,水受Pb(II)和Cr(VI)等重金属污染
数据可用性
支持本研究发现的数据可应请求从相关作者处获取。
利益冲突
作者声明研究、发布文章和作者身份方面不存在利益冲突
感知感知
作者感谢Jashore科技大学批准研究基金
补充素材
补充1.图S1显示零收费点Pzc表面吸附PHPzcsorbent净表面充电为0广度pHPzc研究发现7.3PH概念Pzc多物吸附极依赖求解pH
补充2.图S2通过UV-VisDPC方法标定曲线检测cr/VI补充数据中提供详细检测过程样本分析为300-800纳米值UV光谱分析(峰值553纳米值)。