纳米复合材料的热调节用于高级离子吸附
Ehab A Abdelrahman1, Mohamed N Goda2, Abdalla M Khedr3
1Department of Chemistry, College of Science, Imam Mohammad Ibn Saud Islamic University (IMSIU), 11623, Riyadh, Saudi Arabia. EAAAhmed@imamu.edu.sa.
Scientific reports
|July 4, 2025
概括
一种新型的--氧化物纳米复合物 (Co$_{0.89}$Mg_{0.79}$Mn_{1.46}$O$_{3.98}$@C) 有效地从水中去除危险的 (Cd(II)) 离子. 该C600变种显示出优越的吸附能力和可回收性,使其成为水处理的有希望的吸附剂.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 环境化学环境化学
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- (Cd (II)) 离子是有毒的,不可生物降解的污染物,由于其生物积累性质,对水生生物和人类健康构成重大风险.
- 从受污染的水源中有效地去除Cd(II) 对环境保护和公共卫生至关重要.
- 纳米复合材料由于其独特的结构和表面特性,具有增强污染物吸附的潜力.
研究的目的:
- 通过使用Pechini sol-gel方法进行Cd (II) 离子去除,合成和描述一个Co$_{0.89}$Mg$_{0.79}$Mn$_{1.46}$O$_{3.98}$@C纳米复合材料.
- 评估合成纳米复合材料 (C600和C800) 的吸附性能,结构性质和再生能力.
- 通过优化的纳米复合材料来研究Cd(II) 移除的吸附机制,动力学和热力学.
主要方法:
- 通过Pechini sol-gel合成制造Co$_{0.89}$Mg$_{0.79}$Mn$_{1.46}$O$_{3.98}$@C纳米复合材料,然后在600°C (C600) 和800°C (C800) 进行化.
- 使用X射线衍射 (XRD),场发射扫描电子显微镜 (FE-SEM) 和能量散射X射线光谱 (EDX) 的表征.
- 吸附实验以确定吸收能力,再生效率,动力学 (伪二次) 和异温体 (朗穆尔).
主要成果:
- C600样本的最大Cd(II) 吸收能力为280.11 mg/g,超过了C800样本 (206.19 mg/g).
- XRD证实了两个样本的立方体结构,C600显示了更小的晶体体尺寸 (51.66 nm) 和更大的表面积,这有助于其卓越的性能.
- 两种样本使用3M HCl在五个循环中都观察到优异的再生效率 (>99%),这表明可重复使用性很好.
结论:
- 合成的Co$_{0.89}$Mg$_{0.79}$Mn$_{1.46}$O$_{3.98}$@C纳米复合材料,特别是C600变种,对于从水溶液中去除Cd(II) 离子非常有效.
- C600的增强吸附能力归因于其较小的结晶体尺寸和更大的表面积.
- 吸附过程是自发的,外热的,遵循伪二次动力学和兰木尔异热模型,表明物理吸附和均的单层吸附.
