文摘

一种合成粘土(毫克/ Al-layered双氢氧化物;LDH)直接合成low-supersaturation条件下通过一个简单的共沉淀法。粘土应用于去除金属阳离子(Cd^{2 +}、铜^{2 +}、铅^{2 +}、镍^{2 +}、和铬^{3 +})和oxyanions (MnO₄^{- - - - - -}和铬₂O₇^{2 -}从一个水溶液)。结果表明,LDH展出一个贫穷的孔隙度(比表面积和总孔体积:23.2米²/ g和0.161厘米³分别为/ g)和带正电的表面溶液的pH值从3.0到12。x射线粉末衍射(XRD)数据表明,LDH的基底间距是0.773海里。活跃的公司的存在₃^{2 -}阴离子在层间区域的LDH在吸附过程中发挥了极其重要的作用被确定通过XRD和傅里叶变换红外光谱(FTIR)。能量色散x射线能谱(SEM)分析表明,LDH具有表面形态与六角形状像一个盘子。LDH对各种潜在的有毒金属的吸附等温线进行了1.0 g / L, pH_平衡5.0,30°C, 24小时。LDH的朗缪尔最大吸附容量向目标金属表现出以下订单:1.299更易/ g(倪^{2 +}吸附)> 0.880更易与g (Cd^{2 +})> 0.701更易/ g (Cr^{3 +})> 0.657更易/ g (Pb^{2 +})> 0.601更易/ g(铜^{2 +})> 0.589更易/ g (Cr₂O₇^{2 -})> 。合成粘土可以吸附阳离子和阴离子的解决方案。因此,LDH材料可以作为潜在dual-electronic吸附剂有效消除各种oxyanionic和阳离子金属离子从水媒体。

1。介绍

潜在的有毒金属的外观等水体造成更为巨大的问题潜在的健康风险对人类和环境的威胁,因为他们的高毒性。在实际废水中,阴离子和阳离子污染物总是在这样的环境中共存。因此,有必要探索和开发一些与他们的优秀先进的吸附剂吸附容量对各种各样的有毒污染物,尽管商业活性炭(CAC)以其极高的孔隙度被承认为一个潜在的吸附剂去除各种污染物的水环境通过填充孔隙吸附机制(1]。然而,CAC -,这是一个高能耗材料,是昂贵的(~ 3美元/公斤),因为它通常是准备通过热解过程在高温(> 800°C)以及某些激活(即。,物理或化学)2,3]。此外,一个吸附过程与孔隙充填机制通常是不可逆的吸附有机污染物大分子大小(即。,染料)。因此,contaminant-laden交流不能有效地用于再生(2]。例如,Tran et al。3]研究了阳离子的吸附过程绿色染料亚甲基上三种交流材料。他们发现,解吸效率是微不足道的,当一个化学解吸法。此外,Tomul et al。4)得出的结论是,从三个拉登萘普生生物炭样品的解吸效率不及化学方法,通过热方法。然而,在热方法应考虑质量损失,比如约 , , ,和 每个吸附/解吸的循环。

一般来说,水滑石(LDH)通常被称为hydrotalcite-like矿物/固体或合成阴离子粘土。LDH的结构是由两个电荷相反的部分:(1)带正电的brucite-like床单和(2)带负电荷的阴离子夹层(5,6]。LDH的一般公式,通常表示为 (6]。在这个公式,M^{2 +}代表了二价金属阳离子(即。、镁^{2 +}),米^{3 +}三价金属阳离子(例如,艾尔。^{3 +}),一个ⁿ⁻价的层间充电平衡离子(即。、有限公司₃^{2 -}),的 摩尔比(从0.20到0.33)(6,7]。根据文献,LDH(即已成功合成了许多方法。,coprecipitation, ion exchange, hydrothermal method, and rehydration using a structural memory effect) [8]。的方法,共同沉淀准备低过饱和一直被认为是最合适的方法合成生成LDH LDH的喜爱,因为它很简单,高的晶体结构(6,9]。合成LDH沉淀可分为典型的纳米材料,与他们的大小分布被大约270纳米Ni / Fe-LDH [10为锌/ Al-LDH[], 370海里11),和469 nm glycerol-modified Ni / Fe-LDH [10]。

LDH的结构和形态特征是强烈依赖于合成工艺和使用金属盐的性质10- - - - - -12]。例如,LDH的金属盐合成硝酸(即。,(不₃)₃);LDH层间地区往往包含了没有₃^{2 -}阴离子(6]。此外,在共同沉淀过程的金属盐,有限公司₃^{2 -}负离子可以执行在LDH层间地区因为有限公司₂天然气通常被溶解在水中。公司的存在₃^{2 -}阴离子在这些地区可以最小化如果足够使用氮气流中共同沉淀,防止公司的存在₃^{2 -}在溶液中阴离子。然而,一些先前的研究表明,宿主阴离子的存在(即。、有限公司₃^{2 -})层间区域可以作为积极去除各种污染物从水中阴离子可交换的网站。这样的阴离子组成(1)无机污染物:六价铬离子(即。,阴极射线示波器₄²⁻和铬₂O₇²⁻)[10,12- - - - - -14砷酸),阴离子(H₂麻生太郎₄⁻和HAsO₄²⁻)[12,15,16)、锑酸盐阴离子(某人(哦)₆⁻)[15以及(2)有机污染物:阴离子活性蓝染料(21日17),阴离子染料甲基橙(18),其他三个阴离子染料(即。,Congo red, indigo carmine, and sunset yellow FCF) [19],anticancerous药物甲氨蝶呤(11]。此外,公司的重要作用₃^{2 -}阴离子在层间区域有效地从水中去除潜在的有毒金属通过降水机制(例如CdCO₃)已经承认在文献中。这些阳离子金属包括铜^{2 +}(9,20.- - - - - -22)、锌^{2 +}(20.,22,23)、铅^{2 +}(14,22- - - - - -24),光盘^{2 +}(9,23)、镍^{2 +}(9),和欧盟^{3 +}(21]。总之,LDH可分为“dual-electronic吸附剂“由于其独特的结构特征:在其外表面带正电的网站(高积极潜在价值)和大量可交换的离子在层间区域(高阴离子交换容量)。

最近,一些作者开发的LDH修改与阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS) [18]。合成等级如花似玉的LDH展出疏水性表面的接触角为90.1°。这样的LDH固体可以归类为一个“两亲性吸附剂“删除两极性和非极性有机化合物(即。,anionic methyl orange dye and naphthalene) through adsorption and partition processes, respectively. However, the term of amphiphilic adsorbent is only for LDH modified with a certain anionic surfactant, not for pristine LDH (without any additional modification or treatment).

此外,以往的研究表明,Ca / Al-LDH可以有效清除化学需氧量(COD;73.9%)、UV254(85.8%)和总有机碳(TOC);从水(74.7%)25]。作者(25LDH)还发现,COD去除率的材料(73.9%)高于由离子交换树脂(只有60%)。值得注意的是,拉赫曼和他的同事们(22)相比,污泥体积中形成重金属的去除过程使用Mg / Al-LDH和Ca(哦)₂。他们发现使用Mg / Al-LDH仅供去除重金属产生几乎一半的污泥使用Ca(哦)₂。污泥减量时得到的一个类似的趋势比较毫克/ Al-LDH的应用和Ca(哦)₂在处理酸性矿山废水16]。因此,LDH对水处理的应用可以减少关于污泥处置的主要问题。

从本质上讲,每个吸附剂材料往往表现出一个优秀的亲和力每种类型的污染物(如。、阳离子或阴离子吸附物)。解决这样的问题,一个dual-electronic材料应用开发的几个进一步过程(即。、修改、治疗或移植)。这些过程后,dual-electronic材料可以同时去除阳离子和阴离子污染物的水环境。例如,曹国伟和陈26)准备hexadecyltrimethylammonium溴化- (HDTMA)改性沸石,结束这dual-electronic材料可以吸附阳离子(铜^{2 +}、锌^{2 +}、镍^{2 +}、铅^{2 +}和光盘^{2 +})和oxyanionic金属(Cr₂O₇^{2 -}和MnO₄^{- - - - - -})离子在溶液中。发现了一个类似的结论对其他materials-titanate纳米管改性与hexadecyltrimethylammonium [27)和介孔二氧化硅携带胺和次氮基三乙酸酐28]。

水滑石没有进一步修改或治疗过程是高度将去除阳离子和oxyanionic金属离子从溶液到他们独特的属性。因此,在这项研究中,一个dual-electronic纳米水滑石衍生出直接由一个简单的共沉淀法合成。热液处理随后用于进一步提高LDH的晶体结构。合成纳米材料是文本的特征属性,表面形态和功能,电动电势和晶体结构。然后应用作为一个潜在的吸附剂吸附五阳离子金属(Cd^{2 +}、铜^{2 +}、铅^{2 +}、镍^{2 +}、和铬^{3 +})和两个oxyanion金属(MnO₄^{- - - - - -}和铬₂O₇^{2 -}在单一的水溶液。相关的吸附机理进行了探讨。

2。材料和方法

2.1。化学物质

整个化学物质用于这个调查分析试剂级,所以他们直接使用没有任何进一步净化。硝酸铝9-hydrate和六水合硝酸镁从默克公司购买。碳酸钠和氢氧化钠puriss从贝克购买。四个选择性二价阳离子金属包括硝酸镉四水合物(购自阿尔法蛇丘),六水合硝酸镍(II)(营销)、铜(II)三水合硝酸(营销),和硝酸铅(II) (Sigma-Aldrich)。一个三价阳离子金属(铬(III)硝酸盐nonahydrate)是来自营销上。与此同时,两个oxyanionic金属ions-potassium高锰酸盐和钾dichromate-were选择从Sigma-Aldrich和营销上,分别。去离子的提炼高纯度水来自于一位Milli-Q(微孔)系统。

2.2。水滑石的制备

毫克/ Al-LDH纳米粒子合成通过一个两步的过程:共同沉淀和热结晶(29日]。简单地说,Mg(没有的混合解决方案₃)₂h·6₂O和艾尔(没有₃)₃h·9₂O添加一滴一滴地到另一个(氢氧化钠和Na₂有限公司₃)搅拌。溶液的pH值控制在约 3 h在45°C得到白色沉淀。值得注意的是,在降水过程中氮气不习惯会自发形成丰富的公司₃^{2 -}LDH的阴离子在层间区域。随后,包含沉淀的解决方案被转移到Teflon-lined高压蒸汽。高压蒸汽加热在190°C 24 h(图1)。合成纳米粒子通过离心收集,与纯水洗多次,干60°C 48 h,并存储在一个干燥器,直到进一步的使用。主要测试的影响进行了探索毫克/艾尔摩尔比率(即。,1 : 1, 2 : 1, 3 : 1, 4 : 1, and 5 : 1) on the adsorption capacity of LDH to the selective metals. The adsorption results in Figure2表示,从1毫克/阿尔比的增加:1 - 3:1导致增加LDH对镍的吸附能力^{2 +}和铬₂O₇^{2 -}离子在一个单一的解决方案。然而,进一步增加比5:1导致的吸附能力明显降低LDH对镍(II)阳离子或一个微不足道的变化的吸附能力LDH对铬(VI)离子。因此,M的摩尔比率^{2 +}M^{3 +}3:1被选为特征的进一步研究,LDH和潜在的有毒金属吸附的解决方案。

2.3。水滑石的表征

X射线衍射(XRD)获得的数据从一个PANalytical PW3040/60 X 'Pert Pro。傅里叶变换红外(ir)光谱检测到PerkinElmer 1600傅立叶变换红外分光光度计。扫描电子显微镜(SEM, s - 3000 n,日立)是用来衡量LDH的形态表面性质。分析了LDH的外部表面电荷电动电势分析仪(胶体动力学;zed - 3600)。LDH的孔隙度计算从氮气吸附/解吸等温线在77 K (2020 sorptometer尽快微粒学)。LDH样本已经在105°C真空烘箱干24 h用于分析之前提到的属性。

2.4。吸附等温线的研究

吸附等温线的研究是在一个金属解决方案以避免竞争吸附现象。吸附条件如下:固体/液体比率为1.0 g / L ( ),温度30°C, 48小时的接触时间,控制溶液的pH值为5.0。有毒的金属离子吸附前后的浓度是由电感耦合等离子体质谱法(ICPMS-NexION 2000,美国)。空白样品(吸附物的初始浓度,而LDH的存在表示的值)是同时进行的。LDH的金属吸附量( ;更易/ g)计算从质量平衡方程(方程(1))。每个研究吸附进行了一式三份,平均价值报告。

在这项研究中,朗缪尔模型(方程(2))(30.)是应用于估计的最大吸附容量LDH对每个目标金属。与此同时,弗伦德里希模型(31日(方程(3)通常用于水系统的设计,因为它是一个经验方程。两个吸附等温线模型已经广泛应用在文献中对吸附平衡实验数据建模的帮助,因为它们的参数(3,5,7,32,33]。两个选择的参数模型的重要作用在吸附过程中讨论部分3.2。 在哪里和(更易/ L)在溶液中金属的浓度平衡吸附前后分别;(g)是用LDH的质量;(L)的体积金属解决方案;(更易/ g)是LDH的最大饱和吸附容量;(L /更易)朗缪尔常数相关金属和LDH之间的亲和力;( 弗伦德里希常数),描述吸附的强度;和(无量纲; )弗伦德里希强度参数,表明吸附驱动力的大小或表面的异质性;吸附等温式变成了线性 ,良好的与 ,和不利的 。

最小化误差函数在建模、非线性优化技术应用于计算的相关参数选择模型(32]。调整系数的确定(Adj )和卡方检验( )从原点自动计算软件;同时,标准偏差的残留物(SD),马夸特医生的标准偏差百分比(MPSD) [34)和贝叶斯信息准则(BIC) [35在方程()表示4),(5)和(6),分别。最好的拟合模型展览Adj——最高价值,但其他人的最小值(即, ,SD、MPSD和BIC)。 在哪里是在溶液中吸附物的量的吸附剂吸附实验(计算从方程(1));是溶液中的吸附物吸附的数量由选择性吸附剂估计模型;实验数据点的数量用于造型;和在选择模型参数的数量。

3所示。结果与讨论

3.1。水滑石的性质

LDH的结构特性,证实了XRD谱(图3)。正如所料,LDH合成是一个典型的结晶良好的材料。两个形状的衍射峰观察2θ度11.44°(003典型特征)和22.82°(006)符合标准的水滑石结构的JCPDS文件(JCPDS号89 - 0460)和文献[12,36]。根据布拉格定律,基底间距( )0.773纳米LDH的计算。一个相同的结果是毫克/ Al-LDH材料(即报告相似。、0.80 nm (22),0.780 nm (15),0.769 nm (19),0.762 nm (37),0.760 nm (14],和0.758 nm [12])和其他LDH(锌/ Al-LDH[(0.887海里)11[],Ni / Fe-LDH(0.782海里)10),Mn /毫克/ Fe-LDH[(0.777海里)24),和锌/ Al-LDH[(0.755海里)17])。此外,由于主机公司₃^{2 -}阴离子是丰富了LDH层间地区(XRD谱确认的29.39°),合成纳米粒子可分为LDH含碳酸的层间阴离子(有限公司₃ldh)。碳酸盐离子能有效(1)与选择性阳离子金属(即交互。、镉)在溶液中形成metal-carbonate降水5)或(2)提供对oxyanionic金属(即交换阴离子网站。重铬酸)在解决方案6,7]。

氮气吸附/解吸等温线的LDH如图4。根据该报告的物理吸附气体/固体系统数据发布的IUPAC [38),物理吸附展出IV型等温线的典型特征,与H3型磁滞回线被观察到一个相对压力( )高于0.8 [19]。IV-type等温线结合H3-type循环是一个指示中孔隙的slit-shaped毛孔(6,10,18]。据报道在别的地方仍有一个类似的观察(12,36]。此外,LDH(表的结构属性1)获得的物理吸附等温线表明LDH是无孔的材料。这是因为它表现出低Brunauer-Emmett-Teller(打赌)表面积( )和总孔隙体积( )。同样,一些学者报道,LDH固体表现出较低的比表面积和总孔体积,如毫克/ Al-LDH ( 和 )(19)、镍/ Fe-LDH(34.2米²/ g和0.06厘米³/ g) (10毫克/ Al-LDH(15.7米²/ g和0.078厘米³/ g) (37),和分层如花似玉毫克/ Al-LDH(3.58米²/ g和0.076厘米³/ g) (18]。这意味着选择性吸附的金属通过知名pore-filing机制似乎可以忽略不计(6]。在这种情况下,LDH可以从水中去除潜在的有毒金属媒体通过其他吸附机制(如表面沉淀、络合、离子交换)。

LDH的主要官能团的表面被红外光谱定性检测(图5)。几个相应的关键乐队被突出显示,红外光谱谱提供的。首先,一个宽带约3500厘米¹指定的-哦组氢氧化层,层间水分子,甚至是水分。其次,一个深刻的乐队在近1640厘米¹分配给C = O重叠N = O官能团在层间区域可能主要对应于层间公司吗₃^{2 -}也没有₃^{- - - - - -}分别阴离子。第三,切断(相对于主机公司的重叠₃^{2 -}阴离子)和N-O(主机没有₃^{- - - - - -}精心确定阴离子)振动是1370厘米左右¹。最后,两个带对应于金属(M = Mg和Al)振动是观察到约676厘米¹(O-M-O)和420厘米¹(M-OH) [6,12,36,37,39]。结果表明,(1)LDH可能包含丰富的主机阴离子(有限公司₃^{2 -}也没有₃^{- - - - - -})层间区域和(2)的外部表面LDH可能带正电,因为丰富的-哦组(主要是来源于Al-OH和Mg-OH)在其表面。

在本质上,羟基的价值往往高于11 [40]。因此,-哦-哦组是质子化了的₂⁺组时的解决方案 。这很符合LDH的电动电势(图的分析结果6)。泽塔( )LDH的潜在价值是积极的,这表明LDH的外部表面高度带正电的溶液的pH值范围内从3.0到12。同样,李和同事(15)报道,pH值的等电点(IEP)毫克/ Al-LDH, LDH教廷在400°C,和LDH教廷在600°C 12.1 (pH值_等电位点),12.7和12.5,分别。一个相同的观察总结了在最近的评论文章(6]。此外,LDH高积极在pH值5.0 ( )和6.0 ( )这是与Abo血型El-Reesh和同事的报告一致10]Ni / Fe-LDH (43.3 mV在pH值6.0)和glycerol-modified Ni / Fe-LDH (32.8 mV pH值6)。结果表明,LDH表现出高亲和力离子在溶液中通过静电吸引。

最后,所描绘的SEM图像(图7),LDH表现出弹性板表面形态。这是一个典型的LDH合成材料的形态。节中提到的1、LDH的形态强烈依赖于合成过程和使用金属盐的性质。不同形态的观察LDH等文学形态像表22],nanofoil [11),3 d等级花(12,18),和互连的花20.]。在某种程度上,LDH的形态属性不影响其吸附容量比别人(也就是。,它的表面积和电荷)。

3.2。吸附等温式

目标潜在的有毒金属的吸附等温线上LDH呈现在图8。解决方案是保持在pH值 为了避免沉淀金属氢氧化物的形式由pH值(也称为沉淀)。例如,铜金属离子在溶液中可以自发地沉淀铜的形式(哦)₂没有被吸附LDH当溶液pH值高于6.0。此外,在一个较低的溶液pH值(即。,2。0), the structure of the synthesis clay might not be stable. This is because the LDH particles were synthesized through the coprecipitation process at a high pH value of 12 (Section2。1)。换句话说,合成粒子在酸性溶液化学稳定性很低。

根据吸附等温线的形状分类41),金属阳离子的吸附等温线的形状和oxyanions分为l型和f型(非屏蔽)没有严格的高原。等温线的关系参数和等温线的形状已经被Tran和同事分析了(32]。的值弗伦德里希模型的参数表2范围从0.203到0.446(1.0)较低,这表明吸附等温线是有利的。结论证实了吸附等温式的凹向下的曲线在图8。结果表明,LDH往往表现出更高的亲和力的污染物在高浓度下的解决方案。因此,应给予相当担忧当LDH应用于去除污染物在低浓度(或微量)水环境。

朗缪尔和弗伦德里希模型的相应参数(表2)计算的非线性优化方法在建模误差函数最小化。根据调整确定系数更高,朗缪尔模型(Adj -0.994)的实验数据更合适来描述目标的平衡吸附金属LDH (Adj -比弗伦德里希模型 -0.962)。这个结论是与其他统计数据的结果一致;例如,的价值 ,SD、MPSD和BIC的朗缪尔模型低于弗伦德里希模型(表2)。正如所料,准备的LDH能有效吸附阳离子,oxyanionic金属离子水溶液。这意味着它可以作为一个有前途的dual-electronic吸附剂去除阳离子和阴离子污染物从水中媒体。

一般来说,弗伦德里希模型可以应用估算的最大吸附容量时吸附剂吸附形状几乎是线性的 )。线性等温线的形状通常被称为分区现象(26]。在这项研究中,参数低于1.0;因此,LDH的最大吸附容量是通过朗缪尔模型估计的。在相同的操作条件下的吸附研究中,最大吸附容量( )LDH对潜在的有毒金属表现出以下订单:1.299更易/ g(倪^{2 +}吸附)> 0.880更易与g (Cd^{2 +})> 0.701更易/ g (Cr^{3 +})> 0.657更易/ g (Pb^{2 +})> 0.601更易/ g(铜^{2 +})> 0.589更易/ g (Cr₂O₇^{2 -})> 0.522更易/ g (MnO₄^{- - - - - -})。结果表明,有限公司₃ldh具有更高的吸附容量比阴离子阳离子金属的解决方案。这是因为阳离子溶液中的金属离子之间的降水机制和有限公司₃^{2 -}阴离子在层间区域的LDH(即。,CdCO₃)是比阴离子交换机制占主导地位的阴离子溶液中的金属离子和公司之间₃^{2 -}在LDH阴离子。此外,阳离子金属离子高度倾向于反应-哦组LDH的外表面通过nonelectrostatic吸引力(内在领域络合)。

因为大多数LDH材料申请从水中六价铬的去除,这样被吸附物被选为目标污染物比较。毫克/ Al-LDH吸附剂( 毫克/克)表现出更高的吸附容量对铬(VI),其他LDH材料在文献中报道,如毫克/ Al-LDH(16.3毫克/克)42)、镍/铁LDH(50.4毫克/克)10),毫克/ Al-LDH(58.8毫克/克)37],毫克/ Al-LDH教廷在500°C(65.2毫克/克)12]。值得注意的是,更高的毫克/ Al-LDH泽塔潜在价值(42.7 mV)相比,本研究的毫克/ Al-LDH (~ 18 mV)报告的其他研究人员(37)可能会导致更高的亲和力铬(VI)在溶液中通过静电吸引。结果,准备毫克/ Al-LDH吸附剂(127.3毫克/克)呈现了显著的更高的最大吸附容量比毫克/ Al-LDH(58.8毫克/克)朱和他的同事报道(37]。有趣的是,合成毫克/ Al-LDH纳米材料( 毫克/克)拥有一个出色的吸附容量比活性炭(103毫克/ g)和生物炭(83.5毫克/克)43),HDTMA-modified沸石(39.7毫克/克)26],HDTMA-modified钛酸纳米管(18.6毫克/克)27]。

3.3。可行的吸附机制

从本质上说,污染物吸附的机理通常是强烈依赖于溶液pH值。这是因为溶液pH值大大影响吸附物的种类和吸附剂的表面。在这项研究中,潜在的吸附机制讨论了pH值的解决方案_平衡5.0。

如图6,准备LDH吸附剂表现出一个带正电的表面,因为它积极42.7 mV的价值。因此,静电吸引排除了阳离子金属离子的吸附,但积分的贡献LDH上oxyanionic金属离子的吸附。此外,一项研究表明,丰富公司的存在₃^{2 -}阴离子在层间区域之间的LDH可以自发地模拟降水过程发生阳离子金属(即。、铅^{2 +}和铜^{2 +})和碳酸根离子形成碳酸盐氢氧化物(即。、铅₃(哦)₂(有限公司₃)₂和铜₂有限公司₃(哦)₂分别)[9,24]。此外,拉赫曼和同事(22]分析了沉淀(XRD)的特征后,吸附重金属(铜的过程^{2 +}、铅^{2 +},锌^{2 +}LDH上)。他们发现主机的重要作用₃^{2 -}阴离子在层间区域的毫克/ Al-LDH消除潜在的有毒金属。后形成沉淀吸附氢氧化过程包括硝酸铜铜₂(哦)₃没有₃(Pb),硝酸铅氧化₄(哦)₄(没有₃)₄水合氢氧化),硝酸锌锌(没有₃)(哦)H₂O)和氢氧化硝酸锌锌₅(没有₃)₂(哦)₈]。在这项研究中,夹层的毫克/地区Al-LDH包含主机公司₃^{2 -}也没有₃^{- - - - - -}阴离子。因此,预计沉淀的形式形成的碳酸盐和硝酸后吸附过程。这种机制可能比其他人(即占主导地位。,同构替换和络合)。

值得注意的是,LDH大量包含-哦组表面;这样的组织可以作为一个活跃的站点绑定阳离子通过表面络合金属离子在溶液中(5]。例如,赵和同事(20.]应用x射线光电子能谱(XPS)的铜2 p和锌2 p和得出结论,表面络合哦组之间发生的外部表面上李/ Al-LDH和铜^{2 +}或锌^{2 +}离子。一个相同的结论是获得对铅的吸附^{2 +}离子在Mn /毫克/ Fe-LDH [24)、铜^{2 +}离子在磺化杯[4]芳烃间毫克/ Al-LDH [21),和铅^{2 +}、铜^{2 +}、Cd^{2 +},锌^{2 +}到sulfide-selector闰Ni / Fe-LDH [23]。另一个可行的机制是同构替换。周和他的同事们(24)发现铅之间的同构替换发生^{2 +}在解决方案和毫克^{2 +}结构的Mn /毫克/ Fe-LDH发挥了不可或缺的作用吸附机制。同构替换被其他学者已有潜在的有毒金属的吸附到LDH-based材料(20.]。

相比之下,铬的吸附过程₂O₇^{2 -}和MnO₄^{- - - - - -}阴离子在LDH oxyanions之间可能包括阴离子交换解决方案和阴离子(有限公司₃^{2 -}也没有₃^{- - - - - -}在LDH层间的地区。一个类似的结论被其他学者报道的吸附铬(VI)到Ni / Fe-LDH [10],polyaniline-modified毫克/ Al-LDH [37),原位合成毫克/ Al-LDH [13),各向异性毫克/ Al-LDH nanosheets [14),和三维分层如花似玉毫克/ Al-LDH [12]。一些细节信息吸附机制相关报道了阴离子交换吴作栋和同事7]。最后,减少adsorption-coupled机制已被确认的过程中铬(VI)吸附到LDH-based材料。更详细的信息等机制最近看过的特兰和他的同事们(6]。

4所示。结论

分层双hydroxide-based nanoadsorbent成功从两个低成本和快速合成金属盐的毫克(没有₃)₂和艾尔(不₃)₃通过简单的共沉淀法。LDH的基底间距是0.773海里。LDH是无孔的材料年代_打赌和V_总是23.2米²/ g和0.161厘米³分别/ g。LDH的表面电荷是积极的在溶液pH值从3.0到12。的有限公司₃^{2 -}也没有₃^{- - - - - -}阴离子存在在LDH层间区域。

朗缪尔最大吸附容量( )LDH对各种有毒金属目标后递减顺序:倪^{2 +}(1.299±0.029更易/ g) > Cd^{2 +}(0.880±0.028更易/ g) > Cr^{3 +}(0.701±0.023更易/ g) > Pb^{2 +}(0.657±0.014更易/ g) >铜^{2 +}(0.601±0.038更易/ g) > Cr₂O₇^{2 -}(0.589±0.038更易/ g) > MnO₄^{- - - - - -}(0.522±0.015更易/ g)。它可以通过实验得出结论,LDH是有效的承诺dual-electronic吸附剂去除有毒金属oxyanions和阳离子水环境。然而,一些进一步的研究应该继续下这种材料申请商业目的和实际水处理。它们包括吸附柱的研究、再生,成本估算和毒性。

数据可用性

没有数据被用来支持本研究。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项研究是由越南国家科学技术发展基金会(NAFOSTED)授予数量103.02 - -2019.54。