Name: Resource Recycling van rode grond om Fe2O3 / FAU-type zeolietcomposietmateriaal te synthetiseren voor verwijdering van zware metalen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-06-02T15:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 52 s
Description: Ontdek een groene chemische methode om Fe₂O₃/FAU-zeolietcomposiet te synthetiseren uit rode grond voor effectieve verwijdering van zware metalen uit water.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Dit werk werd financieel ondersteund door de Natural Science Funds for Distinguished Young Scholar of Guangdong Province, China, No. 2020B151502094; National Natural Science Foundation of China, nr. 21777045 en 22106064; Stichting van Shenzhen Science, Technology and Innovation Commission, China, JCYJ20200109141625078; 2019 jeugdinnovatieproject van Guangdong universiteiten en hogescholen, China, nr. 2019KQNCX133 en een speciaal fonds voor de wetenschaps- en technologie-innovatiestrategie van de provincie Guangdong (PDJH2021C0033). Dit werk werd gesponsord door het Shenzhen Key Laboratory of Interfacial Science and Engineering of Materials (Nr. ZDSYS20200421111401738), Guangdong Provincial Key Laboratory of Soil and Groundwater Pollution Control (2017B030301012) en State Environmental Protection Key Laboratory of Integrated Surface Water-Groundwater Pollution Control. In het bijzonder erkennen we de technische ondersteuning van de SUSTech Core Research Facilities.

1. Verzameling en behandeling van grondstoffen
<ol><li>Rode grond collectie<ol><li>Verzamel de rode grond. Verwijder de bovenste laag van 30 cm van de grond met planten en resterend organisch materiaal. OPMERKING: In dit experiment werd de rode grond verzameld op de campus van de Southern University of Science and Technology (SUSTech), Shenzhen, Guangdong, China (113 ° 59 ' E, 22 ° 36 ' N).</li>
	</ol></li>
	<li>Behandeling van rode grond<ol><li>Droog de verzamelde rode grond aan de lucht bij kamertemperatuur en filter deze door een zeef van 30 mazen. Verwijder de meeste grote stenen en bladeren. Meet de concentratie zware metalen (loid) (tabel 1) in de rode bodem met inductief gekoppelde plasmamassaspectrometrie (ICP-MS)16 om er zeker van te zijn dat er geen ongewenste verontreiniging wordt geïntroduceerd. OPMERKING: Een zeef met kleine gaten wordt aanbevolen omdat er weinig grote niet-silicium- of aluminiumhoudende objecten in de grondstof zitten. Hier is een zeef van 30 mazen voldoende om de grondstof in dit experiment te behandelen.</li>
	</ol></li>
</ol>2. Fe2O3/FAU-type zeoliet synthese
<ol><li>Bereiding van alkalimengsel poeder<ol><li>Weeg 5 g voorbehandelde rode grond, 1 g SiO2 en 7,63 g NaOH af en voeg ze toe aan een natuurlijke agaatmortel. Maal ze gedurende 2-3 minuten tot een fijn poeder. Zorg ervoor dat de relatieve luchtvochtigheid in het laboratorium 65% -72% is. OPMERKING: Wees voorzichtig met de maaltijd, omdat NaOH erg hygroscopisch is. Het kan gemakkelijk water uit de luchtatmosfeer absorberen. Een medium-vochtig alkalipoeder is cruciaal voor de volgende stap van het experiment. De maaltijd is gerelateerd aan de luchtvochtigheid in het laboratorium.</li>
	</ol></li>
	<li>Alkalifusie/activering<ol><li>Breng het alkalimengsel over in een teflonreactorvoering van 100 ml zonder de roestvrijstalen buitenbekleding. Verwarm het in een oven van 200 °C gedurende 1 uur. OPMERKING: Het doel van deze stap is om gebruik te maken van de sterke basis NaOH om de Si-O-binding en Al-O-binding17 te activeren, zodat de Al-, Si- en O-atomen zich weer samenvoegen om het gewenste aluminosilicaat zeoliet te vormen.</li>
	</ol></li>
	<li>Bereiding van zeolietprecursor<ol><li>Voeg 60 ml gedeïoniseerd water toe aan de teflonreactorvoering die het geactiveerde alkalimengsel bevat. Voeg een roerstaaf van de juiste grootte toe en roer het mengsel gedurende 3 uur bij 25 °C in 600 tpm op de magneetroerder. Wacht tot een homogene gel wordt gevormd als de voorloper van het zeoliet18.</li>
	</ol></li>
	<li>Kristallisatie<ol><li>Breng de homogene gel over in een roestvrijstalen autoclaaf van 100 ml en verwarm de gel gedurende 12 uur in een oven van 100 °C. Wacht tot de oven afkoelt tot kamertemperatuur volgens het standaard koelprogramma om de deur van de oven te openen en de autoclaaf eruit te halen. OPMERKING: De autoclaaf genereert hoge druk onder hoge temperaturen om het kristallisatieproces te stimuleren. Wacht altijd tot het op kamertemperatuur is om een explosie onder hoge druk te voorkomen.</li>
	</ol></li>
	<li>Was het verkregen zeoliet meerdere keren met gedeïoniseerd water totdat de pH van de oplossing dicht bij 7 ligt. Gebruik een centrifuge om de vaste stof en vloeistof te scheiden en verzamel de vaste stof op de bodem van de centrifugebuis van 50 ml. Droog ten slotte het verkregen product gedurende 8 uur in een oven van 80 °C en maal het tot fijn poeder voor latere karakterisering.</li>
	<li>Kenschets<ol><li>Verkrijg het röntgenfluorescentie- (XRF) spectrometerresultaat voor de rode grond (figuur 2). Het wordt gebruikt om de anorganische elementconcentratie van de bodem nauwkeurig te meten19.</li>
		<li>Verkrijg het kristalinformatiebestand (CIF) van Fe2O3 uit de Inorganic Crystal Structure Database (ICSD). Verkrijg het CIF-bestand van FAU-type zeoliet uit de Database of Zeolite Structures. OPMERKING: Mercury en Materials Studio (MS) kunnen beide worden gebruikt als visualisatietools voor kristalstructuren. In dit werk werd Mercurius gebruikt voor de visualisatie van de Fe2O3-structuur en MS voor het FAU-type zeoliet (figuur 3).</li>
		<li>Verkrijg een poeder X-ray diffractie (PXRD) patroon om de fase van het as-gesynthetiseerde Fe2O3/FAU-type zeoliet composietmateriaal te bevestigen (Figuur 4)20. Vergelijk het met het gesimuleerde PXRD-patroon van Fe2O3 en FAU-type zeoliet met behulp van JADE 6.5-software. OPMERKING: De Mercury-software ontwikkeld door het Cambridge Crystallographic Data Centre (CCDC) kan het PXRD-patroon berekenen op basis van het CIF-bestand van de standaardmaterialen die zijn verkregen uit de ICSD - 's werelds grootste database voor volledig geïdentificeerde anorganische kristalstructuren.</li>
		<li>Verkrijg een scanning elektronenmicroscopie (SEM) afbeelding (Figuur 5) om de morfologie te bevestigen20.</li>
		<li>Verkrijg transmissie-elektronenmicroscoop (TEM) energiedispersieve röntgenspectroscopie (EDS) mapping (figuur 6) om de chemische samenstelling te bepalen6. OPMERKING: In vergelijking met SEM-EDS-mapping kan TEM-EDS-mapping lage hoeveelheden elementaire samenstelling detecteren.</li>
	</ol></li>
</ol>3. Batch adsorptie-experiment
<ol><li>Bereid 50 ml van 1.000 ppm Cu (II), Cr (III), Cr (VI), As (III), Cd (II), Pb (II), Zn (II) en Ni (II) waterige oplossingen. Noteer de pH van elke oplossing.</li>
	<li>Voeg 50 mg zeoliet toe aan elke oplossing met zwaar metaal(loid). Pas de pH van de mengseloplossing fijn aan met 0,1 M HCl of 0,1 M NaOH. Roer het mengsel bij 600 tpm gedurende 48 uur bij 25 °C. OPMERKING: Elk zwaar metaal(loid) ion heeft een stabiel pH-bereik zonder de metaalhydroxideprecipitatie. Pas de pH van de uiteindelijke gemengde oplossing aan een pH-bereik aan, zodat de afname van de concentratie van zware metalen kan worden toegeschreven aan de prestaties van het zeoliet.</li>
	<li>Pas de pH van de uiteindelijke gemengde oplossingen van Cu (II), Cr (III), Cr (VI), As (III), Cd (II), Pb (II), Zn (II) en Ni (II) aan op respectievelijk 4.2, 3.9, 6.4, 7.8, 5.8, 5.2, 5.7 en 6.4.</li>
	<li>Filtreer de gemengde oplossingen door membranen van 0,22 μm. Verdun ze 1.000x door 2% HNO3-oplossing toe te voegen. Meet de resterende concentraties van zware metalen (loid) (figuur 6) met inductief gekoppelde plasmamassaspectrometrie (ICP-MS)16, met een testbereik van 0,001 ppm tot 1 ppm. Zie tabel 2 voor de operationele parameters van de ICP-MS.</li>
</ol>

<ol><li>Qin, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Soil+heavy+metal+pollution+and+food+safety+in+China%3A+Effects%2C+sources+and+removing+technology%5BTitle%5D)+AND+%22Chemosphere%22%5BJournal%5D)">Soil heavy metal pollution and food safety in China: Effects, sources and removing technology.</a> Chemosphere. 267, 129205(2021).</li>
<li>Xu, D. M., Fu, R. B., Liu, H. Q., Guo, X. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Current+knowledge+from+heavy+metal+pollution+in+Chinese+smelter+contaminated+soils%2C+health+risk+implications+and+associated+remediation+progress+in+recent+decades%3A+A+critical+review%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Cleaner+Production%22%5BJournal%5D)">Current knowledge from heavy metal pollution in Chinese smelter contaminated soils, health risk implications and associated remediation progress in recent decades: A critical review.</a> Journal of Cleaner Production. 286, 124989(2021).</li>
<li>Dong, X., Ma, L. Q., Li, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characteristics+and+mechanisms+of+hexavalent+chromium+removal+by+biochar+from+sugar+beet+tailing%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Hazardous+Materials%22%5BJournal%5D)">Characteristics and mechanisms of hexavalent chromium removal by biochar from sugar beet tailing.</a> Journal of Hazardous Materials. 190 (1-3), 909-915 (2011).</li>
<li>El-Mekkawi, D. M., Selim, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Removal+of+Pb2%2B+from+water+by+using+Na-Y+zeolites+prepared+from+Egyptian+kaolins+collected+from+different+sources%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Environmental+Chemical+Engineering%22%5BJournal%5D)">Removal of Pb2+ from water by using Na-Y zeolites prepared from Egyptian kaolins collected from different sources.</a> Journal of Environmental Chemical Engineering. 2 (1), 723-730 (2014).</li>
<li>Perego, C., Bagatin, R., Tagliabue, M., Vignola, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Zeolites+and+related+mesoporous+materials+for+multi-talented+environmental+solutions%5BTitle%5D)+AND+%22Microporous+and+Mesoporous+Materials%22%5BJournal%5D)">Zeolites and related mesoporous materials for multi-talented environmental solutions.</a> Microporous and Mesoporous Materials. 166, 37-49 (2013).</li>
<li>Zheng, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Converting+loess+into+zeolite+for+heavy+metal+polluted+soil+remediation+based+on+%26%2334%3Bsoil+for+soil-remediation%26%2334%3B+strategy%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Hazardous+Materials%22%5BJournal%5D)">Converting loess into zeolite for heavy metal polluted soil remediation based on &#34;soil for soil-remediation&#34; strategy.</a> Journal of Hazardous Materials. 412, 125199(2021).</li>
<li>Cheng, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Feasible+low-cost+conversion+of+red+mud+into+magnetically+separated+and+recycled+hybrid+SrFe12O19%40NaP1+zeolite+as+a+novel+wastewater+adsorbent%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Engineering+Journal%22%5BJournal%5D)">Feasible low-cost conversion of red mud into magnetically separated and recycled hybrid SrFe12O19@NaP1 zeolite as a novel wastewater adsorbent.</a> Chemical Engineering Journal. 417, 128090(2021).</li>
<li>Yang, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Remediation+of+Cu-polluted+soil+with+analcime+synthesized+from+engineering+abandoned+soils+through+green+chemistry+approaches%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Hazardous+Materials%22%5BJournal%5D)">Remediation of Cu-polluted soil with analcime synthesized from engineering abandoned soils through green chemistry approaches.</a> Journal of Hazardous Materials. 406, 124673(2021).</li>
<li>Song, W., Li, G., Grassian, V. H., Larsen, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+improved+materials+for+environmental+applications%3A+Nanocrystalline+NaY+zeolites%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Science+%26+Technology%22%5BJournal%5D)">Development of improved materials for environmental applications: Nanocrystalline NaY zeolites.</a> Environmental Science & Technology. 39 (5), 1214-1220 (2005).</li>
<li>Cheng, H., Reinhard, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sorption+of+trichloroethylene+in+hydrophobic+micropores+of+dealuminated+Y+zeolites+and+natural+minerals%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Science+%26+Technology%22%5BJournal%5D)">Sorption of trichloroethylene in hydrophobic micropores of dealuminated Y zeolites and natural minerals.</a> Environmental Science & Technology. 40 (24), 7694-7701 (2006).</li>
<li>Rayalu, S. S., Bansiwal, A. K., Meshram, S. U., Labhsetwar, N., Devotta, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fly+ash+based+zeolite+analogues%3A+Versatile+materials+for+energy+and+environment+conservation%5BTitle%5D)+AND+%22Catalysis+Surveys+from+Asia%22%5BJournal%5D)">Fly ash based zeolite analogues: Versatile materials for energy and environment conservation.</a> Catalysis Surveys from Asia. 10 (2), 74-88 (2006).</li>
<li>Borel, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((SDA-free+hydrothermal+synthesis+of+high-silica+ultra-nanosized+zeolite+Y%5BTitle%5D)+AND+%22Crystal+Growth+%26+Design%22%5BJournal%5D)">SDA-free hydrothermal synthesis of high-silica ultra-nanosized zeolite Y.</a> Crystal Growth & Design. 17 (3), 1173-1179 (2017).</li>
<li>Jin, Y., Li, L., Liu, Z., Zhu, S., Wang, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+characterization+of+low-cost+zeolite+NaA+from+coal+gangue+by+hydrothermal+method%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Powder+Technology%22%5BJournal%5D)">Synthesis and characterization of low-cost zeolite NaA from coal gangue by hydrothermal method.</a> Advanced Powder Technology. 32 (3), 791-801 (2021).</li>
<li>Huiyu, S., Weiming, L., Zheng, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Current+situation+of+comprehensive+utilization+of+waste+industrial+molecular+sieve+and+agricultural+rice+husk%5BTitle%5D)+AND+%22Liaoning+Chemical+Industry%22%5BJournal%5D)">Current situation of comprehensive utilization of waste industrial molecular sieve and agricultural rice husk.</a> Liaoning Chemical Industry. 49 (12), 1555(2020).</li>
<li>Azizi, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microporous+and+macroporous+materials+state-of-the-art+of+the+technologies+in+zeolitization+of+aluminosilicate+bearing+residues+from+mining+and+metallurgical+industries%3A+A+comprehensive+review%5BTitle%5D)+AND+%22Microporous+and+Mesoporous+Materials%22%5BJournal%5D)">Microporous and macroporous materials state-of-the-art of the technologies in zeolitization of aluminosilicate bearing residues from mining and metallurgical industries: A comprehensive review.</a> Microporous and Mesoporous Materials. 318, 111029(2021).</li>
<li>Yang, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transferring+waste+red+mud+into+ferric+oxide+decorated+ANA-type+zeolite+for+multiple+heavy+metals+polluted+soil+remediation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Hazardous+Materials%22%5BJournal%5D)">Transferring waste red mud into ferric oxide decorated ANA-type zeolite for multiple heavy metals polluted soil remediation.</a> Journal of Hazardous Materials. 424, Pt A 127244(2022).</li>
<li>Kirdeciler, S. K., Akata, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((One+pot+fusion+route+for+the+synthesis+of+zeolite+4A+using+kaolin%29%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Powder+Technology%22%5BJournal%5D)">One pot fusion route for the synthesis of zeolite 4A using kaolin).</a> Advanced Powder Technology. 31 (10), 4336-4343 (2020).</li>
<li>Rubtsova, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoarchitectural+approach+for+synthesis+of+highly+crystalline+zeolites+with+a+low+Si%2FAl+ratio+from+natural+clay+nanotubes%5BTitle%5D)+AND+%22Microporous+and+Mesoporous+Materials%22%5BJournal%5D)">Nanoarchitectural approach for synthesis of highly crystalline zeolites with a low Si/Al ratio from natural clay nanotubes.</a> Microporous and Mesoporous Materials. 330, 111622(2022).</li>
<li>Setthaya, N., Chindaprasirt, P., Pimraksa, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+of+zeolite+nanocrystals+via+hydrothermal+and+solvothermal+synthesis+using+of+rice+husk+ash+and+metakaolin%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+Science+Forum%22%5BJournal%5D)">Preparation of zeolite nanocrystals via hydrothermal and solvothermal synthesis using of rice husk ash and metakaolin.</a> Materials Science Forum. 872, 242-247 (2016).</li>
<li>Belviso, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Red+mud+as+aluminium+source+for+the+synthesis+of+magnetic+zeolite%5BTitle%5D)+AND+%22Microporous+and+Mesoporous+Materials%22%5BJournal%5D)">Red mud as aluminium source for the synthesis of magnetic zeolite.</a> Microporous and Mesoporous Materials. 270, 24-29 (2018).</li>
<li>Baerlocher, C. Database of zeolite structures. , Available from: 
 <a target="_blank" href="www.iza-structure.org/databases">www.iza-structure.org/databases</a> (2017).</li>
<li>Zhao, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Removal+of+ammonium+from+wastewater+by+pure+form+low-silica+zeolite+Y+synthesized+from+halloysite+mineral%5BTitle%5D)+AND+%22Separation+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">Removal of ammonium from wastewater by pure form low-silica zeolite Y synthesized from halloysite mineral.</a> Separation Science and Technology. 45 (8), 1066-1075 (2010).</li>
<li>Meng, Q., Chen, H., Lin, J., Lin, Z., Sun, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Zeolite+A+synthesized+from+alkaline+assisted+pre-activated+halloysite+for+efficient+heavy+metal+removal+in+polluted+river+water+and+industrial+wastewater%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Environmental+Sciences+%28China%29%22%5BJournal%5D)">Zeolite A synthesized from alkaline assisted pre-activated halloysite for efficient heavy metal removal in polluted river water and industrial wastewater.</a> Journal of Environmental Sciences (China). 56, 254-262 (2017).</li>
<li>Wang, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+substrate-bound+Au+nanowires+via+an+active+surface+growth+mechanism%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Synthesis of substrate-bound Au nanowires via an active surface growth mechanism.</a> Journal of Visualized Experiments. (137), e57808(2018).</li>
<li>Asundi, A. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Understanding+structure-property+relationships+of+MoO3-promoted+Rh+catalysts+for+syngas+conversion+to+alcohols%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Understanding structure-property relationships of MoO3-promoted Rh catalysts for syngas conversion to alcohols.</a> Journal of the American Chemical Society. 141 (50), 19655-19668 (2019).</li>
<li>Zhu, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Solvent-free+crystallization+of+ZSM-5+zeolite+on+SiC+foam+as+a+monolith+catalyst+for+biofuel+upgrading%5BTitle%5D)+AND+%22Chinese+Journal+of+Catalysis%22%5BJournal%5D)">Solvent-free crystallization of ZSM-5 zeolite on SiC foam as a monolith catalyst for biofuel upgrading.</a> Chinese Journal of Catalysis. 41 (7), 1118-1124 (2020).</li>
<li>Ghrear, T. M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((low-pressure%2C+low-temperature+microwave+synthesis+of+ABW+cesium+aluminosilicate+zeolite+nanocatalyst+in+organotemplate-free+hydrogel+system%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+Research+Bulletin%22%5BJournal%5D)">low-pressure, low-temperature microwave synthesis of ABW cesium aluminosilicate zeolite nanocatalyst in organotemplate-free hydrogel system.</a> Materials Research Bulletin. 122, 110691(2020).</li>
</ol>

De auteurs hebben geen belangenconflicten te onthullen.

Zeoliet is typisch een aluminosilicaatmateriaal. In theorie kunnen materialen die rijk zijn aan silicaat en aluminaat worden gekozen als grondstoffen voor zeolietsynthese. De Si/Al-verhouding van de grondstof moet vergelijkbaar zijn met die van het geselecteerde type zeoliet om het gebruik van extra silicium/aluminiumbronnen te minimaliseren 6,8,16. De Si/Al-verhouding van FAU-type zeoliet is 1,2 en de Si/Al-verhouding van rode ...

Zware metalen (loid) s van antropogene en natuurlijke activiteiten zijn alomtegenwoordig in de lucht, het water en het bodemmilieu1. Ze zijn van hoge mobiliteit en toxiciteit en vormen een potentieel gezondheidsrisico voor de mens door direct contact of via transport van de voedselketen2. Water is van vitaal belang voor het leven van mensen, omdat het de grondstof is van elk gezin. Het herstellen van de watergezondheid is cruciaal. Daarom is het van groot belang om de mobiliteit en biologische beschikbaarheid van giftige zware metalen(loid)s in water te verminderen. Om een goede gezondheid in water te behouden, spelen watersaneringsmaterialen, zoals biochar, materialen op basis van ijzer en zeoliet, een essentiële rol bij het immobiliseren of verwijderen van zware metalen (loid) s uit waterige omgevingen 3,4,5.
Zeolieten zijn zeer kristallijne materialen met unieke poriën en kanalen in hun kristalstructuren. Ze zijn samengesteld uit TO4 tetrahedra (T is het centrale atoom, meestal Si, Al of P) verbonden door gedeelde O-atomen. De negatieve oppervlaktelading en uitwisselbare ionen in de poriën maken het een populair adsorbens voor ionenvang, dat op grote schaal is gebruikt in met zware metalen vervuild water en bodemsanering. Profiterend van hun structuren, omvatten de saneringsmechanismen die betrokken zijn bij het verwijderen van verontreinigingen door zeolieten voornamelijk chemische binding6, oppervlakte-elektrostatische interactie7 en ionenuitwisseling8.
Faujasiet (FAU)-type zeoliet heeft relatief grote poriën, met een maximale poriediameter van 11,24 Å. Het toont een hoge efficiëntie en brede toepassingen voor verontreinigingsverwijdering 9,10. In de afgelopen jaren is uitgebreid onderzoek gewijd aan het ontwikkelen van groene en goedkope routines voor zeolietsynthese, zoals het gebruik van industrieel vast afval11 als grondstof om silicium- en aluminiumbronnen te leveren, of het aannemen van directe agentvrije recepten12. De gerapporteerde alternatieve industriële vaste afvalstoffen die silicium- en aluminiumbronnen kunnen zijn, omvatten steenkool gangue13, vliegas11, afvalmoleculaire zeven14, mijnbouw- en metallurgisch afval15, door engineering verlaten grond8 en landbouwgrond6, enz.
Hierin werd rode grond, een overvloedig en gemakkelijk te verkrijgen silicium- en aluminiumrijk materiaal, aangenomen als grondstof en werd een gemakkelijke groene chemiebenadering ontwikkeld voor Fe2O3 / FAU-type zeolietcomposietmateriaalsynthese (figuur 1). De gedetailleerde syntheseparameters zijn nauwkeurig afgesteld. Het as-gesynthetiseerde materiaal vertoont een hoge immobilisatiecapaciteit voor met zware metalen verontreinigde watersanering. De huidige studie zou leerzaam moeten zijn voor gerelateerde onderzoekers die geïnteresseerd zijn in dit gebied om de bodem te gebruiken als grondstof voor de synthese van eco-materialen.

<table><tbody><tr><td>Chemicals</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Cadmium nitrate tetrahydrate</td><td>Shanghai Aladdin Bio-Chem Technology Co., LTD</td><td>C102676</td><td>AR, 99%. Maak 1.000 ppm&nbsp; voorraadoplossing voor de test van adsorptievermogens van zeoliet.</td></tr><tr><td>Chromium(III) nitrate nonahydrate</td><td>Shanghai Aladdin Bio-Chem Technology Co., LTD</td><td>C116446</td><td>AR, 99%. Maak 1.000 ppm&nbsp; voorraadoplossing voor de test van adsorptievermogens van zeoliet.</td></tr><tr><td>Copper sulfate pentahydrate</td><td>Shanghai Aladdin Bio-Chem Technology Co., LTD</td><td>C112396</td><td>AR, 99%. Maak 1.000 ppm&nbsp; voorraadoplossing voor de test van adsorptievermogens van zeoliet.</td></tr><tr><td>Lead nitrate</td><td>Shanghai Aladdin Bio-Chem Technology Co., LTD</td><td>L112118</td><td>AR, 99%. Maak 1.000 ppm voorraadoplossing voor de test van adsorptievermogens van zeoliet.</td></tr><tr><td>Nickel nitrate hexahydrate</td><td>Shanghai Aladdin Bio-Chem Technology Co., LTD</td><td>N108891</td><td>AR, 98%. Maak 1.000 ppm&nbsp; voorraadoplossing voor de test van adsorptievermogens van zeoliet.</td></tr><tr><td>Nitric acid</td><td>Shanghai Aladdin Bio-Chem Technology Co., LTD</td><td>N116238</td><td>AR, 69,2%. Gebruikt als oplosmiddel in ICP-MS test.</td></tr><tr><td>Potassium dichromate</td><td>Shanghai Aladdin Bio-Chem Technology Co., LTD</td><td>P112163</td><td>AR, 99,8%. Maak 1.000 ppm&nbsp; voorraadoplossing voor de test van adsorptievermogens van zeoliet.</td></tr><tr><td>Silicon dioxide</td><td>Shanghai Aladdin Bio-Chem Technology Co., LTD</td><td>S116482</td><td>AR, 99%. Voor de synthese van zeoliet.</td></tr><tr><td>Sodium (meta)arsenite</td><td>Sigma-aldrich</td><td>S7400-100G</td><td>AR, 90%. Maak 1.000 ppm voorraadoplossing voor de test van adsorptievermogens van zeoliet.</td></tr><tr><td>Sodium hydroxide</td><td>Shanghai Aladdin Bio-Chem Technology Co., LTD</td><td>S111502</td><td>Pellets. Voor de synthese van zeoliet.</td></tr><tr><td>Zinc nitrate hexahydrate</td><td>Shanghai Aladdin Bio-Chem Technology Co., LTD</td><td>Z111703</td><td>AR, 99%. Maak 1.000 ppm&nbsp; voorraadoplossing voor de test van adsorptievermogens van zeoliet.</td></tr><tr><td>Equipment</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Air-dry oven</td><td>Shanghai Yiheng Technology Instrument Co.,LTD.</td><td>DHG-9075A</td><td>Gebaald voor hydrothermale kristallisatie en het drogen van monsters</td></tr><tr><td>Analytical balance</td><td>Sartorius Scientific Instruments Co.LTD</td><td>BSA224S-CW</td><td>Gebaald voor het wegen van monsters</td></tr><tr><td>Centrifuge tubes</td><td>Nantong Supin Experimental Equipment Co., LTD</td><td></td><td></td></tr><tr><td>High speed centrifuge</td><td>Hunan Xiang Yi Laboratory Instrument Development Co.,LTD</td><td>H1850</td><td>Gebaald voor de scheiding van vaste en vloeibare monsters</td></tr><tr><td>Multipoint magnetic stirrer</td><td>IKA Equipment Co.,LTD.</td><td>RT15</td><td>Gebaald voor het roeren van monsters</td></tr><tr><td>Oscillator</td><td>Changzhou Guohua Electric Appliances Co.,LTD.</td><td>SHA-B</td><td>Voor een uniforme menging van monsters</td></tr><tr><td>Syringe-driven filter</td><td>Tianjin Jinteng Experimental Equipment Co.,LTD.</td><td></td><td>0,22 &mu;m. Voor filtratie.</td></tr><tr><td>Softwares</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>JADE 6.5</td><td>Materials Data&amp; (MDI)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Mercury</td><td>Cambridge Crystallographic Data Centre (CCDC)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Materials Studio</td><td>Accelrys Software Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Websites</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Database of Zeolite Structures: http://www.iza-structure.org/databases/</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>ICSD: https://icsd.products.fiz-karlsruhe.de/en</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

resource recycling van rode grond om fe2o3 / fau-type zeolietcomposietmateriaal te synthetiseren voor verwijdering van zware metalen

Resource Recycling of Red Soil to Synthesize Fe2O3/FAU-type Zeolite Composite Material for Heavy Metal Removal

Met zware metalen vervuild water is van groot belang voor de menselijke gezondheid en het ecomilieu. In situ watersaneringstechnieken die mogelijk worden gemaakt door zeer efficiënte adsorptiematerialen zijn in deze omstandigheden van groot belang. Van alle materialen die worden gebruikt bij watersanering zijn nanomaterialen op basis van ijzer en poreuze materialen van groot belang, die profiteren van hun rijke redoxreactiviteit en adsorptiefunctie. Hier hebben we een gemakkelijk protocol ontwikkeld om de wijd verspreide rode grond in Zuid-China direct om te zetten in het fabriceren van het Fe2O3 / faujasite (FAU) -type zeolietcomposietmateriaal. 
De gedetailleerde syntheseprocedure en syntheseparameters, zoals reactietemperatuur, reactietijd en de Si/Al-verhouding in de grondstoffen, zijn zorgvuldig afgestemd. De as-gesynthetiseerde composietmaterialen vertonen een goede adsorptiecapaciteit voor typische zware metaal(loid) ionen. Met 0,001 g/ml Fe2O3/FAU-type zeolietcomposietmateriaal toegevoegd aan verschillende met zwaar metaal (loid)vervuilde waterige oplossingen (één type zwaar metaal(loid)-concentratie: 1.000 mg/L [ppm]), bleek de adsorptiecapaciteit 172, 45, 170, 40, 429, 693, 94 en 133 mg/g te zijn voor Cu (II), Cr (III), Cr (VI), Respectievelijk as (III), Cd (II), Pb (II), Zn (II) en Ni (II) verwijdering, die verder kan worden uitgebreid voor met zware metalen vervuild water en bodemsanering.

Figuur 1 illustreert de algemene syntheseroute van zeoliet op basis van de strategie "bodem voor bodemsanering" 6. Met een eenvoudige organisch-vrije route kan rode grond worden omgezet in Fe2O3/FAU-type zeolietcomposietmateriaal zonder toevoeging van een Fe- of Al-bron. Het as-gesynthetiseerde zeolietcomposietmateriaal vertoont een uitstekende verwijderingscapaciteit voor met zware metalen vervuilde watersanering en kan worden gebruikt voor bode...

Dit artikel presenteert een nieuwe en handige route om Fe2O3/ faujasite (FAU) -type zeolietcomposietmateriaal uit rode grond te synthetiseren. De gedetailleerde syntheseparameters zijn nauwkeurig afgesteld. Het verkregen composietmateriaal kan worden gebruikt voor efficiënte met zware metalen verontreinigde watersanering, wat wijst op de mogelijke toepassingen ervan in de milieutechniek.

Resource Recycling van rode grond om Fe2O3 / FAU-type zeolietcomposietmateriaal te synthetiseren voor verwijdering van zware metalen

Heavy metal-polluted water is of great concern to human health and the eco-environment. In situ water remediation techniques enabled by highly efficient ...

Er is een groene chemiebenadering ontwikkeld om de wijd verspreide rode grond om te zetten in het ijzeroxide FAU-zeolietcomposietmateriaal. Dit materiaal is in staat om de haarmetaalijzers in water te verwijderen en de watergezondheid te herstellen. Dit protocol demonstreert de strategie om de bodem direct te gebruiken als grondstof voor eco-materiaalsensoren en geeft inzicht in het gebruik van hulpbronnen van vier typische bodems op basis van de elementaire cyclusfilosofie.De huidige studie kan informatief zijn voor de gerelateerde onderzoekers die geïnteresseerd zijn in het gebruik van bodembronnen. Dat kan materiaalsynthese en waterbemiddeling zijn. Verwijder om te beginnen de bovenste laag van 30 centimeter van de grond met planten en resterend organisch materiaal op de verzamelplaats en verzamel de rode grond en droog deze aan de lucht bij kamertemperatuur.Filter na een goede droging de grond door een zeef van 30 mazen. Weeg vijf gram van deze voorbehandelde rode grond, één gram siliciumdioxide en 7,63 gram natriumhydroxide en voeg ze toe aan een natuurlijke agaatmortel. Maal ze vervolgens twee tot drie minuten tot een fijn poeder.Breng voor alkali-activering dit alkalische me

resource-recycling-red-soil-to-synthesize-fe2o3fau-type-zeolite

Research

JoVE Journal

Environment

Milieu

Vanwege het belang en het grootschalige gebruik van palladium, goud en kobalt   metalen in high-tech apparatuur, de terugwinning en recycling vormen een belangrijk industrieel uitdaging. Het metalen recovery systeem hierin beschreven is een eenvoudige, goedkope middelen voor de effectieve opsporing, verwijdering en herstel van deze metalen uit de stedelijke mijne.

Detectie en herstel van Palladium, Goud en Cobalt metalen uit de Urban Mine via innovatieve sensoren / Adsorbentia Aangewezen met nanoschaal Wagon-wheel-vormige poriën

Een protocol voor gasadsorptiemetingen bij hoge temperatuur en hoge druk op zeoliet H-ZSM-5 met behulp van een adsorptiemeetapparaat gebaseerd op een langatate kristallen microbalans wordt gepresenteerd. Voorafgaand aan de adsorptiemetingen wordt de synthese van zeoliet H-ZSM-5 op de langatate kristallen microbalans sensor gedemonstreerd door middel van de stoom-geassisteerde kristallisatie (SAC) methode.

Adsorption Device basis van een Langatate kristal microbalans voor hoge temperatuur hoge druk gas adsorptie in zeoliet H-ZSM-5

Hier presenteren we een protocol te synthetiseren en karakteriseren Fe gedoteerde aluminosilicaat nanobuizen. De materialen worden verkregen met één sol-gel-synthese na toevoeging van FeCl3 6H • 2 O het mengsel dat het Si en Al precursors of post-synthese ionenuitwisseling voorgevormde aluminosilicaat nanobuisjes.

Synthese en karakterisering van Fe gedoteerde aluminosilicaten nanobuisjes met Enhanced Electron geleidende eigenschappen

Een protocol voor de parallelle productie van geprecipiteerd calciumcarbonaat en zeolitisch materiaal uit hoogovenslakken via respectievelijk minerale carboratie en alkalische hydrothermische conversie wordt gepresenteerd. De prestaties van het zeolitische materiaal ten aanzien van nikkeladsorptie worden getest.

Twee-weg Valorisatie van hoogovenslakken: Synthese van neergeslagen calciumcarbonaat en Zeolitische Heavy Metal Adsorbent

Hier presenteren we een protocol om te synthetiseren van stikstof/zuurstof mesoporous dual-doped koolstof uit biomassa door chemische activatie in verschillende pyrolyse modi gevolgd door wijziging. We laten zien dat de magnetron pyrolyse het latere wijziging proces profiteert te voeren tegelijkertijd meer stikstof en zuurstof functionele groepen op de koolstof.

Voorbereiding van biomassa gebaseerde Mesoporous Carbon met hogere stikstof-/ zuurstof-chelaat adsorptie voor Cu(II) via pre pyrolyse magnetron

Gecombineerde grootte en bevolkingsdichtheid fractionering (CSDF) is een methode om fysiek gescheiden bodem in breuken die verschillen in textuur (de grootte van de deeltjes) en mineralogie (dichtheid). Het doel is om te isoleren van breuken met verschillende reactivities naar organisch bodemmateriaal (SOM), om organo-minerale interacties en SOM dynamiek beter te begrijpen.

Gezamenlijkegrootte en versplintering van de dichtheid van bodems voor onderzoek van Organo-minerale interacties

In dit werk bereidden we een adsorbens voor, samengesteld uit de kationische n, n-dimethylamino propylacrylamide methylchloride quaternaire (dmapaaq) polymeer gel en ijzer hydroxide voor het adsorberen van arseen uit het grondwater. De gel werd bereid via een nieuwe methode, ontworpen om het maximale gehalte aan ijzer deeltjes in zijn structuur te waarborgen.

Verwijdering van arseen met behulp van een kationische polymeer gel geïmpregneerd met ijzer hydroxide

Een protocol voor het rationele ontwerp van een Dual-functioneel elektroactief filter bestaande uit koolstofnanobuizen en bariumtitanaat nanodraden wordt gerapporteerd en hun milieutoepassingen ten opzichte van SB (III) oxidatie en vastlegging worden gepresenteerd.

Een dubbel functioneel Elektroactief filter naar gelijktijdige SB (III) oxidatie en sequestration

Ex situ magnetische onderzoeken kunnen direct bulk- en lokale informatie over een magnetische elektrode leveren om het ladingsopslagmechanisme stap voor stap te onthullen. Hierin worden elektronenspinresonantie (ESR) en magnetische gevoeligheid aangetoond om de evaluatie van paramagnetische soorten en hun concentratie in een redox-actief metaal-organisch raamwerk (MOF) te volgen.

Magnetometrische karakterisering van tussenproducten in de solid-state elektrochemie van redox-actieve metaal-organische raamwerken

Dit protocol presenteert een microfluïdisch systeem voor het bestuderen van de microbiële neerslag van mangaanoxidemineralen. Biomineraalvorming wordt ter plaatse gemeten met optische microscopie en beeldanalyse. Deze benadering kan worden aangepast om de neerslag van andere karakteristiek gekleurde biogene mineralen in poreuze omgevingen te onderzoeken.

Een microfluïdisch platform om microbiële neerslag van metaaloxiden in poreuze media te onderzoeken

Ontdek een groene chemische methode om Fe₂O₃/FAU-zeolietcomposiet te synthetiseren uit rode grond voor effectieve verwijdering van zware metalen uit water.

Resource Recycling van rode grond om Fe2O3 / FAU-type zeolietcomposietmateriaal te synthetiseren voor verwijdering van zware metalen (Video) | JoVE Journal

Resource Recycling van rode grond om Fe₂O₃ / FAU-type zeolietcomposietmateriaal te synthetiseren voor verwijdering van zware metalen

Meer video's verkennen