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    來源:Frontiers of Environmental Science & Engineering 發布時間:2022/5/18 14:02:56
    選擇字號:
    FESE | 前沿研究:PANI/TiO2協同吸附Cr(VI)和Sb(V)的雙功能位點: 吸附行為、位點和機理

    論文標題:Dual-functional sites for synergistic adsorption of Cr(VI) and Sb(V) by polyaniline-TiO2 hydrate: Adsorption behaviors, sites and mechanisms. (PANI/TiO2協同吸附Cr(VI)和Sb(V)的雙功能位點: 吸附行為、位點和機理)

    期刊:Frontiers of Environmental Science & Engineering

    作者:Ning Wang (王寧), Jiangtao Feng (馮江濤), Wei Yan (延衛), Luohong Zhang (張洛紅), Yonghong Liu (劉永紅), Ruihua Mu (穆瑞花)

    發表時間:27 Dec 2021

    DOI:10.1007/s11783-022-1526-7

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    原文鏈接:

    https://journal.hep.com.cn/fese/EN/10.1007/s11783-022-1526-7

    文章出版:Front. Environ. Sci. Eng. 2022, 16(8): 105

    原文信息

    題目:

    Dual-functional sites for synergistic adsorption of Cr(VI) and Sb(V) by polyaniline-TiO2 hydrate: Adsorption behaviors, sites and mechanisms

    作者:

    Ning Wang (王寧) 1,2, Jiangtao Feng (馮江濤) 2, Wei Yan ()(延衛) 2, Luohong Zhang (張洛紅) 1, Yonghong Liu (劉永紅) 1, Ruihua Mu (穆瑞花) 1

    作者單位:

    1 Xi’an Polytechnic University, China

    2 Xi’an Jiaotong University, China

    通訊作者郵箱:

    yanwei@xjtu.edu.cn

    關鍵詞:

    Polyaniline/TiO2 (聚苯胺/TiO2);

    Chromium (鉻Cr(VI));

    Antimony (銻Sb(V));

    Adsorption (吸附);

    Desorption (脫附);

    Mechanism (機理)

    文章亮點

    • PANI/Ti(OH)n(4-n)+具有良好的吸附性能和可再生性;

    • Cr(VI)的吸附位點為羥基、氨基/亞氨基和苯環;

    • Sb(V)主要通過氫鍵和Ti-O-Sb吸附;

    • Cr-O-Sb在雙體系中的形成具有協同吸附作用;

    • 聚苯胺/二氧化鈦是一種具有廣泛應用潛力的吸附劑,值得進一步研究。

    文章簡介

    由于鉻(Cr)和銻(Sb)的生物積累、高遷移率和強毒性,從水生環境中去除它們至關重要。本研究設計了一種由Ti(OH)n(4-n)+和聚苯胺(PANI)組成的復合吸附劑,并通過綠色合法進行合成用于吸附Cr(VI)和Sb(V)。結果表明,合成的PANI/TiO2復合材料對Cr(VI)和Sb(V)具有良好的吸附性能(Cr(VI)為394.43 mg/g,Sb(V)為48.54 mg/g),具有廣泛的pH適用性和顯著的可再生性能。Cr(VI)的吸附主要包括靜電吸引、氫鍵和陰離子-π相互作用。XPS和FT-IR分析表明,吸附位點為羥基、氨基/亞氨基和苯環。Sb(V)主要通過氫鍵和表面絡合吸附形成Ti-O-Sb配合物。Cr-O-Sb在雙體系中的形成證實了Cr(VI)和Sb(V)的協同吸附作用。更重要的是,由于吸附位點的不同,Cr(VI)和Sb(V)的吸附是獨立發生的,且表現出協同增效性。結果表明,PANI/TiO2具有實用性、適用性和可重復利用性強等特點,在實際廢水處理中具有廣闊的應用前景。

    圖1 摘要圖

    編者點評

    鉻和銻在水體中的存在廣泛,兩者共存的水體也較為常見,對人類健康乃至水生態變化都會產生負面影響。本研究課題組開發合成的PANI/TiO2復合吸附劑對工業廢水典型污染物,例如陰/陽離子染料、磷酸根、Cr(VI)和Sb(V),均表現出良好的去除效率。本報道工作對Cr(VI)和Sb(V)在PANI/TiO2上的單獨吸附和共吸附進行了系統研究,表征分析了吸附機理和吸附位點,結合之前的報道,該工作旨在開發多元共吸附功能吸附劑,對于吸附技術在實際工業應用具有重要價值。

    編者簡介

    王寧,女,西安工程大學環境與化學工程學院講師、碩士生導師,博士畢業于西安交通大學,導師為延衛教授,研究方向為功能吸附材料的研發與優化應用。

    摘要

    Removal of chromium (Cr) and antimony (Sb) from aquatic environments is crucial due to their bioaccumulation, high mobility and strong toxicity. In this work, a composite adsorbent consisting of Ti(OH)n(4–n)+ and polyaniline (PANI) was designed and successfully synthesized by a simple and eco-friendly method for the uptake of Cr(VI) and Sb(V). The synthetic PANI/TiO2 composites exhibited excellent adsorption capacities for Cr(VI) and Sb(V) (394.43 mg/g for Cr(VI) and 48.54 mg/g for Sb(V)), wide pH applicability and remarkable reusability. The adsorption of Cr(VI) oxyanions mainly involved electrostatic attraction, hydrogen bonding and anion-π interactions. Based on X-ray photoelectron spectroscopy and FT-IR analysis, the adsorption sites were shown to be hydroxyl groups, amino/imino groups and benzene rings. Sb(V) was adsorbed mainly through hydrogen bonds and surface complexation to form Ti-O-Sb complexes. The formation of Cr-O-Sb in the dual system demonstrated the synergistic adsorption of Cr(VI) and Sb(V). More importantly, because of the different adsorption sites, the adsorption of Cr(VI) and Sb(V) occurred independently and was enhanced to some extent in the dual system. The results suggested that PANI/TiO2 is a promising prospect for practical wastewater treatment in the removal of Cr(VI) and Sb(V) from wastewater owing to its availability, wide applicability and great reusability.

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