تقدم هذه المقالة طريقا جديدا ومناسبا لتوليف مادة مركب الزيوليت من نوع Fe2O3 / faujasite (FAU) من التربة الحمراء. تم ضبط معلمات التوليف التفصيلية بدقة. يمكن استخدام المواد المركبة التي تم الحصول عليها لمعالجة المياه الملوثة بالمعادن الثقيلة بكفاءة ، مما يشير إلى تطبيقاتها المحتملة في الهندسة البيئية.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
إعادة تدوير موارد التربة الحمراء لتوليف المواد المركبة من نوع Fe2O3 / FAU لإزالة المعادن الثقيلة
في هذه المقالة
ملخص
الملخص
تشكل المياه الملوثة بالمعادن الثقيلة مصدر قلق كبير لصحة الإنسان والبيئة الإيكولوجية. وتكتسي تقنيات معالجة المياه في الموقع التي تتيحها مواد الامتزاز العالية الكفاءة أهمية كبيرة في هذه الظروف. من بين جميع المواد المستخدمة في معالجة المياه ، تعد المواد النانوية القائمة على الحديد والمواد المسامية ذات أهمية كبيرة ، حيث تستفيد من تفاعلها الغني بالأكسدة والاختزال ووظيفة الامتزاز. هنا ، قمنا بتطوير بروتوكول سهل لتحويل التربة الحمراء المنتشرة على نطاق واسع في جنوب الصين مباشرة لتصنيع مادة الزيوليت الزيتوليت من نوع Fe2O3 / faujasite (FAU).
تم ضبط إجراء التوليف التفصيلي ومعلمات التوليف ، مثل درجة حرارة التفاعل ووقت التفاعل ونسبة Si / Al في المواد الخام بعناية. تظهر المواد المركبة كما تم تصنيعها قدرة امتزاز جيدة لأيونات المعادن الثقيلة (loid) النموذجية. مع 0.001 جم / مل Fe2O3 / FAU - مادة مركبة من نوع الزيوليت المضافة إلى محاليل مائية مختلفة ملوثة بالمعادن الثقيلة (loid) (نوع واحد من تركيز المعادن الثقيلة (loid): 1000 mg / L [ppm]) ، تبين أن قدرة الامتزاز هي 172 و 45 و 170 و 40 و 429 و 693 و 94 و 133 mg / g لل Cu (II) و Cr (III) و Cr (VI) ، كما إزالة (III) و Cd (II) و Pb (II) و Zn (II) و Ni (II) ، على التوالي ، والتي يمكن توسيعها بشكل أكبر من أجل معالجة المياه الملوثة بالمعادن الثقيلة والتربة.
المقدمة
المعادن الثقيلة (loid) من الأنشطة البشرية والطبيعية موجودة في كل مكان في الهواء والماء وبيئة التربة1. فهي ذات قدرة عالية على الحركة والسمية، مما يشكل خطرا صحيا محتملا على البشر عن طريق الاتصال المباشر أو عن طريق نقل السلسلة الغذائية2. الماء أمر حيوي لحياة البشر لأنه المادة الخام لكل أسرة. استعادة صحة المياه أمر بالغ الأهمية. لذلك ، من الأهمية بمكان تقليل التنقل والتوافر البيولوجي للمعادن الثقيلة السامة (loid) في الماء. للحفاظ على صحة جيدة في الماء ، تلعب مواد معالجة المياه ، مثل biochar والمواد القائمة على الحديد والزيوليت ، دورا أساسيا في شل أو إزالة المعادن الثقيلة (loid) من البيئات المائية3
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
البروتوكول
1. جمع المواد الخام ومعالجتها
- جمع التربة الحمراء
- جمع التربة الحمراء. قم بإزالة الطبقة العليا التي يبلغ طولها 30 سم من التربة التي تحتوي على النباتات والمواد العضوية المتبقية.
ملاحظة: في هذه التجربة ، تم جمع التربة الحمراء في حرم الجامعة الجنوبية للعلوم والتكنولوجيا (SUSTech) ، شنتشن ، قوانغدونغ ، الصين (113 ° 59 ' شرقا ، 22 ° 36 ' شمالا).
- جمع التربة الحمراء. قم بإزالة الطبقة العليا التي يبلغ طولها 30 سم من التربة التي تحتوي على النباتات والمواد العضوية المتبقية.
- معالجة التربة الحمراء
- جفف التربة الحمراء المجمعة في الهواء في درجة حرارة الغرفة وقم بتصفيتها من خلال غربال 30 شبكة. إزالة معظم الحجارة والأوراق الكبيرة. قم بقياس تركيز المعادن الثقيلة (loid) (الجدول 1) في التربة الحمراء باستخدام مطياف كتلة البلازما الم....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
النتائج
يوضح الشكل 1 مسار التوليف العام للزيوليت استنادا إلى استراتيجية "التربة لمعالجة التربة"6. مع طريق بسيط خال من العضوية ، يمكن تحويل التربة الحمراء إلى مادة مركبة من نوع Fe2O3 / FAU دون إضافة أي مصدر Fe أو Al . تظهر مادة الزيوليت المركبة المركبة قدرة إزالة ممتازة لمعالجة المياه الملوثة بالمعادن الثقيلة ويمكن استخدامها لمعالجة التربة.
يعرض الشكل 2 نتيجة تحليل XRF للتربة الحمراء. التكوين الرئي.......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المناقشة
الزيوليت هو عادة مادة الألومينوسيليكات. من الناحية النظرية ، يمكن اختيار المواد الغنية بالسيليكات والألومينات كمواد خام لتخليق الزيوليت. يجب أن تكون نسبة Si / Al للمواد الخام مماثلة لتلك الخاصة بالنوع المحدد من الزيوليت لتقليل استخدام مصادر السيليكون / الألومنيوم الإضافية6،8،16. نسبة Si / Al من الزيوليت من نوع FAU هي 1.2 ، ونسبة Si / Al للتربة الحمراء هي 1.3. لذلك ، فإن التربة الحمراء هي مصدر Si و Al مثالي لتخليق الزيوليت من نوع.......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإفصاحات
وليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح للإفصاح عنه.
شكر وتقدير
تم دعم هذا العمل ماليا من قبل صناديق العلوم الطبيعية للباحث الشاب المتميز في مقاطعة قوانغدونغ ، الصين ، رقم 2020B151502094 ؛ () المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين، رقم 21777045 و 22106064؛ مؤسسة لجنة شنتشن للعلوم والتكنولوجيا والابتكار ، الصين ، JCYJ20200109141625078 ؛ 2019 مشروع الابتكار الشبابي لجامعات وكليات قوانغدونغ ، الصين ، رقم 2019KQNCX133 وصندوق خاص لاستراتيجية الابتكار في العلوم والتكنولوجيا لمقاطعة قوانغدونغ (PDJH2021C0033). وقد رعى هذا العمل مختبر شنتشن الرئيسي للعلوم والهندسة البينية للمواد (No. ZDSYS20200421111401738) ، والمختبر الرئيسي لمقاطعة قوانغدونغ لمكافحة تلوث التربة والمياه الجوفية (2017B030301012) ، والمختبر الرئيسي لحماية البيئة في الولاي....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المواد
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| <قوي>كيماويات< قوي> | |||
| نترات الكادميوم رباعي هيدرات | شنغهاي علاء الدين Bio-Chem Technology Co.، LTD | C102676 | AR ، 99٪. اصنع 1,000 جزء في المليون محلول مخزون لاختبار أداء امتصاص الزيوليت. |
| نترات الكروم (III) nonahydrate | شنغهاي علاء الدين Bio-Chem Technology Co.، LTD | C116446 | AR ، 99٪. اصنع 1,000 جزء في المليون محلول مخزون لاختبار أداء امتصاص الزيوليت. |
| كبريتات النحاس خماسي هيدرات | شنغهاي علاء الدين Bio-Chem Technology Co.، LTD | C112396 | AR ، 99٪. اصنع 1,000 جزء في المليون محلول مخزون لاختبار أداء امتصاص الزيوليت. |
| نترات الرصاص | شنغهاي علاء الدين Bio-Chem Technology Co.، LTD | L112118 | AR ، 99٪. اصنع محلول مخزون 1,000 جزء في المليون لاختبار أداء امتصاص الزيوليت. |
| نيترات النيكل سداسي هيدرات | شنغهاي علاء الدين Bio-Chem Technology Co.، LTD | N108891 | AR ، 98٪. اصنع 1,000 جزء في المليون محلول مخزون لاختبار أداء امتصاص الزيوليت. |
| حمض النيتريك | شنغهاي علاء الدين Bio-Chem Technology Co.، LTD | N116238 | AR ، 69.2٪. يستخدم كمذيب في اختبار ICP-MS. |
| ثنائي كرومات البوتاسيوم | شنغهاي علاء الدين Bio-Chem Technology Co.، LTD | P112163 | AR ، 99.8٪. اصنع 1,000 جزء في المليون محلول مخزون لاختبار أداء امتصاص الزيوليت. |
| ثاني أكسيد السيليكون | شنغهاي علاء الدين Bio-Chem Technology Co.، LTD | S116482 | AR ، 99٪. لتخليق الزيوليت. |
| الصوديوم (ميتا) الزرنيخ | سيجما ألدريتش | S7400-100G | AR ، 90٪. اصنع محلول مخزون 1,000 جزء في المليون لاختبار أداء امتصاص الزيوليت. |
| هيدروكسيد الصوديوم | شنغهاي علاء الدين Bio-Chem Technology Co.، LTD | S111502 | Pellets. لتخليق الزيوليت. |
| الزنك سداسي هيدرات | شنغهاي علاء الدين Bio-Chem Technology Co.، LTD | Z111703 | AR ، 99٪. اصنع 1,000 جزء في المليون محلول مخزون لاختبار أداء امتصاص الزيوليت. |
| <قوي > المعدات < / قوي > | |||
| فرن جاف الهواء | شنغهاي Yiheng التكنولوجيا أداة المحدودة. | DHG-9075A | تستخدم للتبلور الحراري المائي وتجفيف |
| العينة الميزان التحليلي | Sartorius Scientific Instruments Co.LTD | BSA224S-CW | المستخدمة لوزن |
| العينات أنابيب الطرد المركزي | Nantong Supin Experimental Equipment Co.، LTD | ||
| أجهزة الطرد المركزي عالية السرعة | Hunan Xiang Yi Laboratory Instrument Development Co.، LTD | H1850 | تستخدم لفصل المواد الصلبة و عينات سائلة |
| متعددة النقاط المغناطيسي النمام | IKA المعدات المحدودة. | RT15 | تستخدم لتحريك العينات |
| مذبذب | Changzhou Guohua للأجهزة الكهربائية المحدودة. | SHA-B | للخلط الموحد للعينات |
| مدفوع بالحقنة | تيانجين جينتنغ المعدات التجريبية المحدودة. | 0.22 مو ؛ م. للترشيح. | |
| SoftwaresJADE | |||
| 6.5 | بيانات المواد & (MDI) | ||
| بيانات ميركوري | كامبريدج للبيانات البلورية (CCDC) | ||
| استوديو المواد | Accelrys Software Inc. | ||
| Websites | |||
| Database of Hyolitte: http://www.iza-structure.org/databases/ | |||
| ICSD: https://icsd.products.fiz-karlsruhe.de/en |
المراجع
- Qin, G., et al. Soil heavy metal pollution and food safety in China: Effects, sources and removing technology. Chemosphere. 267, 129205(2021).
- Xu, D. M., Fu, R. B., Liu, H. Q., Guo, X. P.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
إعادة الطباعة والأذونات
