Ein dual-funktionaler elektroaktiver Filter zur gleichzeitigen Sb(III) Oxidation und Sequestrierung

Eine Entfernung von entstehenden Schadstoffantimonaus Oberflächengewässern ist sehr gefragt. Die am häufigsten vorkommenden Antimon-Arten sind Antimon drei und Antimon fünf, und Antimon drei ist 10 mal giftiger als Antimon fünf. Eine zweistufige Oxidations-Fällungsstrategie wird häufig für Antimon drei Entfernung angenommen, das heißt, Antimon drei zu Antimon fünf zuerst zu oxidieren, gefolgt von chemischen Niederschlag.

Aber wir könnten dies in einer Einheit erreichen. Da Antimon ähnliche physikalische chemische Eigenschaften mit anderen Elementen aus der gleichen Stickstoffgruppe wie Arsen oder Phosphor teilt, glaube ich, dass diese Methode auch auf diese Verbindungen ausgedehnt werden könnte. Achten Sie darauf, die SDS aller Chemikalien sorgfältig zu lesen.

Folgen Sie dem Protokoll und den geltenden Anweisungen genau und lernen Sie, wie man zwischen Antimon drei und fünf unterscheidet. Geringfügige Änderungen im Protokoll können zu erheblichen Änderungen in der Systemleistung führen. Zum Beispiel, zu viel Titanat kann Ihre Rate der Leitfähigkeit und Antimon drei Entfernung Kinetik des Filters abschrecken.

Um die Titanat-Nanodrähte vorzubereiten, lösen Sie zunächst 56 Gramm Kaliumhydroxid in 100 Milliliter enionisiertem Wasser unter kräftigem Rühren auf. Als nächstes fügen Sie 3 Gramm Titandioxidpulver in die Lösung. Eingang für die Lösung in einen Teflon-gefütterten Reaktor.

Halten Sie die Lösung bei 200 Grad Celsius für 24 Stunden. Vor dem Waschen des resultierenden weißen Niederschlags mit 0,1 Mol pro Liter Hydrauliksäure und entionisiertem Wasser, bis ein neutraler pH-Wert erreicht ist. Trocknen Sie das Produkt unter Vakuum bei 60 Grad Celsius über Nacht.

Dann das Produkt in einen Rohrofen übertragen und das Material 2 Stunden lang auf 600 Grad Celsius erhitzen, mit einer Rampenrate von 1 Grad Celsius pro Minute. Für titanate CNT Filtervorbereitung, fügen Sie 20 Milligramm CNT es in 40 Milliliter N-Methylpyrrolidon und Sonde beschallen die Mischung für 40 Minuten, um eine homogene Lösung zu erhalten. Als nächstes fügen Sie 200 Milligramm der Titanat-Nanodrähte zu 20 Milliliter Methylpyrrolidon hinzu und beschallen die Mischung 20 Minuten lang.

Mischen Sie am Ende der Beschallung die Titanatdispersionslösung mit der CNT-Dispersionslösung und filtern Sie das resultierende Gemisch auf eine PTFE-Membran. Dann spülen Sie den Filter einmal mit 100 Milliliter Ethanol und einmal mit 200 Milliliteren enionisiertem Wasser. Für die elektrochemische Antimonfiltration fügen Sie zunächst 2,2 Milligramm Kalium-Antimonyltartrat-Trihydrat zu 1.000 Milliliter enionisiertem Wasser hinzu, bevor Sie 100 Milliliter der resultierenden 800 Mikrogramm pro Liter Antimonlösung zu einem 150-Milliliter-Becher hinzufügen.

Passen Sie die Lösung auf einen pH-Wert von 7 an und legen Sie die vorbereitete Titanat-CNT-Filteranode in ein elektrochemiemodifiziertes Polycarbonat-Filtrationsgehäuse. Legen Sie einen CNT-Einzelfilter als Kathode in das Gehäuse und verbinden Sie Anode und Kathode mit einem perforierten Titanring. Verwenden Sie isolierenden Silikonkautschuk, um das Gehäuse zu trennen und zu versiegeln, und übergeben Sie die Antimonlösung mit einer angemessenen Durchflussrate durch das Filtersystem, indem Sie ein DC-Netzteil verwenden, um die richtige Spannung während der Filtration anzuwenden.

Verwenden Sie am Ende der Filtration ein atomares Fluoreszenzspektrometer, um die gesamtantimonische und antimonische drei Konzentrationen nach Standardprotokollen zu bestimmen. Das elektroaktive Filtrationsgerät ist ein elektrochemisch modifiziertes Polycarbonat-Filtrationsgehäuse. Feldemissions-Rasterelektronenmikroskop-Mikroskopbilder des Titanat-CNT-Filters deuten auf eine aufgeraute Oberfläche hin.

Die Charakterisierung der Transmissionselektronenmikroskopie legt nahe, dass die CNT es nach der Verarbeitung mit den Titanat-Nanodrähten verstrickt sind, was auf eine erfolgreiche Synthese des Titanat-CNT-Hybridmaterials hindeutet. Um die Wirksamkeit des elektrochemischen Filtrationssystems zu demonstrieren, kann die Veränderung der Antimon-Gesamt- und des Antimon-Valenzzustands in Abhängigkeit von der Zeit bestimmt werden. In dieser repräsentativen Analyse beispielsweise stieg die Antimon-Fünf-Konzentration innerhalb der ersten 30 Minuten stark an.

Während eine vollständige Antimon-drei-Umwandlung über 1 Stunde kontinuierliche Filtration im Rezirkulationsmodus beobachtet wurde, war die Antimon-Drei-Oxidation der Hauptreaktionsprozess in der Anfangsphase, so dass das Antimon fünf effektiv von den geladenen Titanat-Nanodrähten absorbiert werden konnte. Darüber hinaus erhöhten sich sowohl die Antimon-Sorptionskinetik als auch die Kapazität mit der angelegten Spannung aufgrund der verstärkten elektrostatischen Wechselwirkungen und in der Nähe des Oberflächentransports durch Elektromigration. Dieses Protokoll ist bestrebt, eine vielversprechende Strategie zu bieten, indem komplizierte Aufgaben, Membranwissenschaft und Elektrochemie für die Dekontamination von Antimon drei und anderen ähnlichen Komponenten im Wasser integriert werden.

Die Verwendung des hergestellten Filters als Kathodenfiltrationssystem an der Funktion oder Reduktion und Absorption kann nachgewiesen werden. Die Dekontamination anderer Schwermetallionen wie Chrom sechs erlaubt. Im nächsten Schritt planen wir, die Auswirkungen natürlicher organischer Materialien auf die Antimon-Drei-Entfernungsleistung zu untersuchen und Laborfunktionen zu entwickeln, um eine verbesserte Kinetik zu erreichen.

Einige der Chemikalien sind giftig, ätzend oder reizend. Achten Sie darauf, immer die entsprechende persönliche Schutzausrüstung während ihres Gebrauchs zu tragen.