Este artículo presenta una ruta novedosa y conveniente para sintetizar material compuesto de zeolita de tipo Fe2O3 / faujasita (FAU) a partir de suelo rojo. Los parámetros de síntesis detallados se han ajustado con precisión. El material compuesto obtenido se puede utilizar para la remediación eficiente de agua contaminada con metales pesados, lo que indica sus posibles aplicaciones en ingeniería ambiental.
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Artículo de método
Reciclaje de recursos de tierra roja para sintetizar Fe2O3 / material compuesto de zeolita tipo FAU para la eliminación de metales pesados
En este artículo
Resumen
Resumen
El agua contaminada con metales pesados es motivo de gran preocupación para la salud humana y el medio ambiente. Las técnicas de remediación de agua in situ habilitadas por materiales de adsorción altamente eficientes son de gran importancia en estas circunstancias. Entre todos los materiales utilizados en la remediación del agua, los nanomateriales a base de hierro y los materiales porosos son de gran interés, beneficiándose de su rica reactividad redox y función de adsorción. Aquí, desarrollamos un protocolo fácil para convertir directamente el suelo rojo ampliamente extendido en el sur de China para fabricar el material compuesto de zeolita tipo Fe2O3 / faujasita (FAU).
El procedimiento de síntesis detallado y los parámetros de síntesis, como la temperatura de reacción, el tiempo de reacción y la relación Si/Al en las materias primas, se han ajustado cuidadosamente. Los materiales compuestos sintetizados muestran una buena capacidad de adsorción para los iones típicos de metales pesados (loides). Con 0,001 g/ml de Fe2O3/material compuesto de zeolita tipo FAU añadido a diferentes soluciones acuosas contaminadas con metales pesados (loides) (concentración de un solo tipo de metal pesado (loide): 1.000 mg/L [ppm]), se demostró que la capacidad de adsorción era de 172, 45, 170, 40, 429, 693, 94 y 133 mg/g para Cu (II), Cr (III), Cr (VI), Como (III), Cd (II), Pb (II), Zn (II) y Ni (II), respectivamente, que pueden ampliarse aún más para la remediación de aguas y suelos contaminados con metales pesados.
Introducción
Los metales pesados (loides) de las actividades antropogénicas y naturales son omnipresentes en el aire, el agua y el medio ambiente del suelo1. Son de alta movilidad y toxicidad, lo que representa un riesgo potencial para la salud de los seres humanos por contacto directo o a través del transporte de la cadena alimentaria2. El agua es vital para la vida de los seres humanos, ya que es la materia prima de toda familia. Restaurar la salud del agua es crucial. Por lo tanto, es de gran importancia disminuir la movilidad y la biodisponibilidad de los metales pesados tóxicos (loides) en el agua. Para mantener una buena salud ....
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Protocolo
1. Recogida y tratamiento de materias primas
- Recolección de tierra roja
- Recoge la tierra roja. Retire la capa superior de 30 cm del suelo que contiene plantas y materia orgánica residual.
NOTA: En este experimento, el suelo rojo se recolectó en el campus de la Universidad de Ciencia y Tecnología del Sur (SUSTech), Shenzhen, Guangdong, China (113 ° 59 'E, 22 ° 36' N).
- Recoge la tierra roja. Retire la capa superior de 30 cm del suelo que contiene plantas y materia orgánica residual.
- Tratamiento de suelos rojos
- Seque al aire la tierra roja recolectada a temperatura ambiente y filtre a través de un tamiz de malla 30. Retire la mayoría de las piedras y hojas grandes. Mida la concentración de metales pesados (loides) (
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Resultados
La Figura 1 ilustra la ruta de síntesis general de la zeolita basada en la estrategia de "suelo para la remediación del suelo"6. Con una ruta simple libre de orgánicos, el suelo rojo se puede convertir en material compuesto de zeolita de tipo Fe2O3 / FAU sin agregar ninguna fuente de Fe o Al. El material compuesto de zeolita sintetizado exhibe una excelente capacidad de eliminación para la remediación de agua contaminada con metales pesados y se .......
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Discusión
La zeolita es típicamente un material de aluminosilicato. En teoría, los materiales que son ricos en silicato y aluminato se pueden elegir como materias primas para la síntesis de zeolita. La relación Si/Al de la materia prima debe ser similar a la del tipo seleccionado de zeolita para minimizar el uso de fuentes adicionales de silicio/aluminio 6,8,16. La relación Si/Al de la zeolita tipo FAU es 1.2, y la relación Si/Al del suel.......
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Divulgaciones
Los autores no tienen conflictos de intereses que revelar.
Agradecimientos
Este trabajo fue apoyado financieramente por los Fondos de Ciencias Naturales para Jóvenes Académicos Distinguidos de la Provincia de Guangdong, China, No. 2020B151502094; Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, Nº 21777045 y 22106064; Fundación de la Comisión de Ciencia, Tecnología e Innovación de Shenzhen, China, JCYJ20200109141625078; Proyecto de innovación juvenil 2019 de las universidades y colegios de Guangdong, China, No. 2019KQNCX133 y un fondo especial para la estrategia de innovación científica y tecnológica de la provincia de Guangdong (PDJH2021C0033). Este trabajo fue patrocinado por el Shenzhen Key Laboratory of Interfacial Science and Engineer....
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Chemicals | |||
| Cadmium nitrate tetrahydrate | Shanghai Aladdin Bio-Chem Technology Co., LTD | C102676 | AR, 99%. Rinde 1,000 ppm Solución madre para la prueba del rendimiento de adsorción de zeolita. |
| Nitrato de cromo (III) no hidratado | Shanghai Aladdin Bio-Chem Technology Co., LTD | C116446 | AR, 99%. Rinde 1,000 ppm Solución madre para la prueba del rendimiento de adsorción de zeolita. |
| Sulfato de cobre pentahidratado | Shanghai Aladdin Bio-Chem Technology Co., LTD | C112396 | AR, 99%. Rinde 1,000 ppm Solución madre para la prueba del rendimiento de adsorción de zeolita. |
| Nitrato | de plomo Shanghai Aladdin Bio-Chem Technology Co., LTD | L112118 | AR, 99%. Prepare una solución madre de 1,000 ppm para la prueba del rendimiento de adsorción de la zeolita. |
| Nitrato de níquel hexahidratado | Shanghai Aladdin Bio-Chem Technology Co., LTD | N108891 | AR, 98%. Rinde 1,000 ppm Solución madre para la prueba del rendimiento de adsorción de zeolita. |
| Ácido nítrico | Shanghai Aladdin Bio-Chem Technology Co., LTD | N116238 | AR, 69,2%. Utilizado como disolvente en la prueba ICP-MS. |
| Dicromato de potasio | Shanghai Aladdin Bio-Chem Technology Co., LTD | P112163 | AR, 99,8%. Rinde 1,000 ppm Solución madre para la prueba del rendimiento de adsorción de zeolita. |
| Dióxido de silicio | Shanghai Aladdin Bio-Chem Technology Co., LTD | S116482 | AR, 99%. Para la síntesis de zeolita. |
| (meta)arsenito de sodio | Sigma-aldrich | S7400-100G | AR, 90%. Prepare una solución madre de 1,000 ppm para la prueba del rendimiento de adsorción de la zeolita. |
| Hidróxido de sodio | Shanghai Aladdin Bio-Chem Technology Co., Ltd | S111502 | pellets. Para la síntesis de zeolita. |
| Nitrato de zinc hexahidratado | Shanghai Aladdin Bio-Chem Technology Co., LTD | Z111703 | AR, 99%. Rinde 1,000 ppm Solución madre para la prueba del rendimiento de adsorción de zeolita. |
| Equipo | |||
| aire | Shanghai Yiheng Technology Instrument Co., LTD. | DHG-9075A | Se utiliza para la cristalización hidrotermal y el secado de muestras |
| Balanza analítica | Sartorius Scientific Instruments Co.LTD | BSA224S-CW | Se utiliza para pesar muestras |
| Tubos de centrífuga | Nantong Supin Experimental Equipment Co., LTD | ||
| Centrífuga de alta velocidad | Hunan Xiang Yi Laboratory Instrument Development Co., LTD | H1850 | Utilizado para la separación de sólidos y muestras líquidas |
| agitador magnético multipunto | IKA Equipment Co., LTD. | RT15 | Utilizado para agitar muestras |
| Oscilador | Changzhou Guohua Electric Appliances Co., LTD. | SHA-B | Para la mezcla uniforme de muestras |
| Filtro accionado por jeringa | Tianjin Jinteng Experimental Equipment Co., LTD. | 0,22 μm. Para filtración. | |
| Softwares | |||
| JADE 6.5 | Materials Data& (MDI) | ||
| Mercury | Cambridge Centro de Datos Cristalográficos (CCDC) | ||
| Estudio de Materiales | Accelrys Software Inc. | ||
| Websites | |||
| Database de estructuras de zeolita: http://www.iza-structure.org/databases/ | |||
| ICSD: https://icsd.products.fiz-karlsruhe.de/en |
Referencias
- 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.
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Reimpresiones y permisos
