Name: Reciclagem de Recursos de Solo Vermelho para Sintetizar Material Compósito de Zeólita do Tipo Fe2O3/FAU para Remoção de Metais Pesados (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-06-02T15:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 52 s
Description: Aprenda a sintetizar material compósito de zeólita Fe₂O₃/FAU a partir de solo vermelho para remoção de íons de metais pesados da água. Este método de química verde oferece uma solução sustentável para engenharia ambiental.

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Este trabalho foi apoiado financeiramente pelos Fundos de Ciências Naturais para Jovens Acadêmicos Distintos da Província de Guangdong, China, No. 2020B151502094; Fundação Nacional de Ciências Naturais da China, No. 21777045 e 22106064; Fundação da Comissão de Ciência, Tecnologia e Inovação de Shenzhen, China, JCYJ20200109141625078; Projeto de inovação juvenil 2019 das universidades e faculdades de Guangdong, China, No. 2019KQNCX133 e um fundo especial para a estratégia de inovação científica e tecnológica da Província de Guangdong (PDJH2021C0033). Este trabalho foi patrocinado pelo Laboratório Chave de Ciência Interfacial e Engenharia de Materiais de Shenzhen (No. ZDSYS20200421111401738), Laboratório Chave Provincial de Guangdong de Controle de Poluição do Solo e Águas Subterrâneas (2017B030301012) e Laboratório Chave de Proteção Ambiental do Estado de Controle Integrado de Poluição de Águas Superficiais e Subterrâneas. Em particular, reconhecemos o apoio técnico das Instalações de Pesquisa Básica do SUSTech.

1. Recolha e tratamento de matérias-primas
<ol><li>Coleta de solo vermelho<ol><li>Colete o solo vermelho. Remova a camada superior de 30 cm do solo contendo plantas e matéria orgânica residual. NOTA: Neste experimento, o solo vermelho foi coletado no campus da Southern University of Science and Technology (SUSTech), Shenzhen, Guangdong, China (113°59' E, 22°36' N).</li>
	</ol></li>
	<li>Tratamento de solo vermelho<ol><li>Seque ao ar o solo vermelho coletado à temperatura ambiente e filtre-o através de uma peneira de 30 malhas. Remova a maioria das pedras e folhas grandes. Medir a concentração de metais pesados (loid) (Tabela 1) no solo vermelho com espectrometria de massa de plasma indutivamente acoplado (ICP-MS)16 para garantir que não haja poluição indesejada introduzida. NOTA: Uma peneira com pequenos orifícios é recomendada, uma vez que poucos objetos grandes que não contenham silício ou alumínio estarão na matéria-prima. Aqui, uma peneira de 30 malhas é suficiente para tratar a matéria-prima neste experimento.</li>
	</ol></li>
</ol>2. Fe2O3/FAU-tipo zeólita síntese
<ol><li>Preparação de pó de mistura alcalina<ol><li>Pesar 5 g de solo vermelho pré-tratado, 1 g de SiO2 e 7,63 g de NaOH e adicioná-los a uma argamassa de ágata natural. Moê-los por 2-3 min em um pó fino. Certifique-se de que a umidade relativa no laboratório seja de 65% a 72%. NOTA: Tenha cuidado com o tempo de moagem, uma vez que o NaOH é muito higroscópico. Pode facilmente absorver água da atmosfera do ar. Um pó alcalino médio-úmido é crucial para a próxima etapa do experimento. O tempo de moagem está relacionado à umidade no laboratório.</li>
	</ol></li>
	<li>Fusão/ativação alcalina<ol><li>Transfira a mistura alcalina para um revestimento de reator de Teflon de 100 mL sem a cobertura externa de aço inoxidável. Aqueça em forno a 200 °C durante 1 h. NOTA: O objetivo desta etapa é fazer uso da base forte NaOH para ativar a ligação Si-O e a ligação Al-O17 de modo que os átomos de Al, Si e O se remontem para formar a zeólita de aluminossilicato desejada.</li>
	</ol></li>
	<li>Preparação do precursor da zeólita<ol><li>Adicionar 60 mL de água deionizada no revestimento do reator de Teflon contendo a mistura alcalina ativada. Adicionar uma barra de agitação do tamanho adequado e agitar a mistura a 600 rpm no agitador magnético durante 3 h a 25 °C. Aguarde a formação de um gel homogêneo como precursor da zeólita18.</li>
	</ol></li>
	<li>Cristalização<ol><li>Transfira o gel homogêneo para uma autoclave de aço inoxidável de 100 mL e aqueça o gel em um forno de 100 °C por 12 h. Espere até que o forno esfrie até a temperatura ambiente seguindo o programa de resfriamento padrão para abrir a porta do forno e tirar a autoclave. NOTA: A autoclave gera alta pressão sob altas temperaturas para impulsionar o processo de cristalização. Sempre espere que ele atinja a temperatura ambiente para evitar uma explosão gerada por alta pressão.</li>
	</ol></li>
	<li>Lavar a zeólita obtida com água desionizada várias vezes até que o pH da solução se aproxime de 7. Use uma centrífuga para separar o sólido e o líquido e colete o sólido no fundo do tubo de centrífuga de 50 mL. Por fim, secar o produto obtido por 8 h em estufa a 80 °C e moê-lo em pó fino para posterior caracterização.</li>
	<li>Caracterização<ol><li>Adquira o resultado do espectrômetro de fluorescência de raios X (XRF) para o solo vermelho (Figura 2). É usado para medir com precisão a concentração de elementos inorgânicos do solo19.</li>
		<li>Adquira o arquivo de informações de cristal (CIF) de Fe2O3 do Inorganic Crystal Structure Database (ICSD). Adquira o arquivo CIF da zeólita do tipo FAU do Banco de Dados de Estruturas Zeolitas. NOTA: O Mercury e o Materials Studio (MS) podem ser usados como ferramentas de visualização de estrutura cristalina. Neste trabalho, o mercúrio foi utilizado para a visualização da estrutura Fe2O 3, e o MS foi utilizado para a zeólita do tipo FAU (Figura 3).</li>
		<li>Adquirir um padrão de difração de raios X em pó (PXRD) para confirmar a fase do material compósito zeólito do tipo Fe2O3/FAU sintetizado (Figura 4)20. Compare-o com o padrão PXRD simulado de Fe2O3 e zeólita do tipo FAU usando o software JADE 6.5. NOTA: O software Mercury desenvolvido pelo Cambridge Crystallographic Data Centre (CCDC) pode calcular o padrão PXRD com base no arquivo CIF dos materiais padrão obtidos do ICSD - o maior banco de dados do mundo para estruturas cristalinas inorgânicas completamente identificadas.</li>
		<li>Adquirir uma imagem de microscopia eletrônica de varredura (MEV) (Figura 5) para confirmar a morfologia20.</li>
		<li>Adquirir o mapeamento por espectroscopia de raios X por dispersão de energia (EDS) do microscópio eletrônico de transmissão (MET) (Figura 6) para determinar a composição química6. NOTA: Em comparação com o mapeamento SEM-EDS, o mapeamento TEM-EDS pode detectar baixas quantidades de composição elementar.</li>
	</ol></li>
</ol>3. Experimento de adsorção em lote
<ol><li>Prepare 50 mL de soluções aquosas de 1.000 ppm de (II), Cr (III), Cr (VI), As (III), Cd (II), Pb (II), Zn (II) e Ni (II). Observe o pH de cada solução.</li>
	<li>Adicione 50 mg de zeólita a cada solução de metal pesado (loide). Ajustar finamente o pH da solução de mistura com HCl 0,1 M ou NaOH 0,1 M. Agitar a mistura a 600 rpm durante 48 h a 25 °C. NOTA: Cada íon de metal pesado (loid) tem uma faixa de pH estável sem a precipitação de hidróxido de metal. Ajustar o pH da solução final misturada a uma faixa de pH para que a diminuição da concentração de metais pesados (loide) possa ser atribuída ao desempenho da zeólita.</li>
	<li>Ajustar o pH das soluções mistas finais de (II), Cr (III), Cr (VI), As (III), Cd (II), Pb (II), Zn (II) e Ni (II) para 4,2, 3,9, 6,4, 7,8, 5,8, 5,2, 5,7 e 6,4, respectivamente.</li>
	<li>Filtrar as soluções misturadas através de membranas de 0,22 μm. Dilua-os 1.000x adicionando solução de HNO3 a 2%. Medir as concentrações residuais de metais pesados (loides) (Figura 6) com espectrometria de massa de plasma indutivamente acoplado (ICP-MS)16, com uma faixa de teste de 0,001 ppm a 1 ppm. Consulte a Tabela 2 para os parâmetros operacionais do 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>

Os autores não têm conflitos de interesse a divulgar.

A zeólita é tipicamente um material de aluminossilicato. Em teoria, materiais que são ricos em silicato e aluminato podem ser escolhidos como matérias-primas para a síntese de zeólitas. A relação Si/Al da matéria-prima deve ser semelhante à do tipo selecionado de zeólita para minimizar o uso de fontes adicionais de silício/alumínio 6,8,16. A relação Si/Al da zeólita do tipo FAU é de 1,2 e a relação Si/Al do solo vermelho é de 1,...

Metais pesados (loid) provenientes de atividades antropogênicas e naturais são onipresentes no ambiente aéreo, aquático e do solo1. São de alta mobilidade e toxicidade, representando um risco potencial para a saúde do ser humano por contato direto ou via transporte da cadeia alimentar2. A água é vital para a vida dos seres humanos, uma vez que é a matéria-prima de todas as famílias. Restaurar a saúde da água é crucial. Portanto, é de grande importância diminuir a mobilidade e a biodisponibilidade de metais pesados tóxicos (loid) na água. Para manter a boa saúde na água, materiais de remediação hídrica, como biocarvão, materiais à base de ferro e zeólita, desempenham um papel essencial na imobilização ou remoção de metais pesados (loid) de ambientes aquosos 3,4,5.
As zeólitas são materiais altamente cristalinos com poros e canais únicos em suas estruturas cristalinas. Eles são compostos de TO4 tetraedros (T é o átomo central, geralmente Si, Al ou P) conectados por átomos de O compartilhados. A carga superficial negativa e os íons trocáveis nos poros o tornam um adsorvente popular para captura de íons, que tem sido amplamente utilizado em água poluída por metais pesados e remediação do solo. Beneficiando-se de suas estruturas, os mecanismos de remediação envolvidos na remoção de contaminantes por zeólitas incluem principalmente a ligação química6, a interação eletrostática de superfície7 e a troca iônica8.
A zeólita do tipo faujasita (FAU) tem poros relativamente grandes, com um diâmetro máximo de poros de 11,24 Å. Apresenta alta eficiência e amplas aplicações para remoção de contaminantes 9,10. Nos últimos anos, uma extensa pesquisa tem se dedicado ao desenvolvimento de rotinas verdes e de baixo custo para a síntese de zeólitas, como o uso de resíduos sólidos industriais11 como matéria-prima para fornecer fontes de silício e alumínio, ou a adoção de receitas diretas sem agentes12. Os resíduos sólidos industriais alternativos relatados que podem ser fontes de silício e alumínio incluem ganguede carvão 13, cinzas volantes11, peneiras molecularesresiduais 14, resíduos de mineração e metalurgia15, solo abandonado por engenharia8 e solo agrícola6, etc.
Neste contexto, o solo vermelho, um material abundante e de fácil obtenção rico em silício e alumínio, foi adotado como matéria-prima, e uma abordagem química verde fácil foi desenvolvida para a síntese de materiais compósitos zeólitos do tipo Fe2O3/FAU (Figura 1). Os parâmetros de síntese detalhados foram ajustados. O material sintetizado apresenta alta capacidade de imobilização para remediação de água contaminada por metais pesados. O presente estudo deve ser instrutivo para pesquisadores relacionados que estão interessados nesta área para usar o solo como matéria-prima para a síntese de ecomateriais.

<table><tbody><tr><td>< forte> produtos químicos< / forte></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>nitrato de cádmio tetrahidratado</td><td>Shanghai Aladdin Bio-Chem Technology Co., LTD</td><td>C102676</td><td>AR, 99%. Faça 1.000 ppm&nbsp; solução estoque para o teste de desempenho de adsorção de zeólita.</td></tr><tr><td>Nitrato de cromo (III) nonahidratado</td><td>Shanghai Aladdin Bio-Chem Technology Co., LTD</td><td>C116446</td><td>AR, 99%. Faça 1.000 ppm&nbsp; solução estoque para o teste de desempenho de adsorção de zeólita.</td></tr><tr><td>Sulfato de cobre pentahidratado</td><td>Shanghai Aladdin Bio-Chem Technology Co., LTD</td><td>C112396</td><td>AR, 99%. Faça 1.000 ppm&nbsp; solução estoque para o teste de desempenho de adsorção de zeólita.</td></tr><tr><td>Nitrato de chumbo</td><td>Shanghai Aladdin Bio-Chem Technology Co., LTD</td><td>L112118</td><td>AR, 99%. Faça uma solução estoque de 1.000 ppm para o teste de desempenho de adsorção da zeólita.</td></tr><tr><td>Nitrato de níquel hexahidratado</td><td>Shanghai Aladdin Bio-Chem Technology Co., LTD</td><td>N108891</td><td>AR, 98%. Faça 1.000 ppm&nbsp; solução estoque para o teste de desempenho de adsorção de zeólita.</td></tr><tr><td>Ácido nítrico</td><td>Shanghai Aladdin Bio-Chem Technology Co., LTD</td><td>N116238</td><td>AR, 69,2%. Usado como solvente no teste ICP-MS.</td></tr><tr><td>Dicromato de potássio</td><td>Shanghai Aladdin Bio-Chem Technology Co., LTD</td><td>P112163</td><td>AR, 99,8%. Faça 1.000 ppm&nbsp; solução estoque para o teste de desempenho de adsorção de zeólita.</td></tr><tr><td>Dióxido de silício</td><td>Shanghai Aladdin Bio-Chem Technology Co., LTD</td><td>S116482</td><td>AR, 99%. Para síntese de zeólita.</td></tr><tr><td>(meta) arsenito de sódio</td><td>Sigma-aldrich</td><td>S7400-100G</td><td>AR, 90%. Faça uma solução estoque de 1.000 ppm para o teste de desempenho de adsorção da zeólita.</td></tr><tr><td>Hidróxido de sódio</td><td>Shanghai Aladdin Bio-Chem Technology Co., LTD</td><td>S111502</td><td>Pellets. Para a síntese de zeólita.</td></tr><tr><td>Nitrato de zinco hexa-hidratado</td><td>Shanghai Aladdin Bio-Chem Technology Co., LTD</td><td>Z111703</td><td>AR, 99%. Faça 1.000 ppm&nbsp; solução estoque para o teste de desempenho de adsorção de zeólita.</td></tr><tr><td>Equipment</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Air-dry forno</td><td>Shanghai Yiheng Technology Instrument Co., LTD.</td><td>DHG-9075A</td><td>Usado para cristalização hidrotérmica e secagem de amostra</td></tr><tr><td>Balança analítica</td><td>Sartorius Scientific Instruments Co.LTD</td><td>BSA224S-CW</td><td>Usado para pesar amostras</td></tr><tr><td>Tubos de centrífuga</td><td>Nantong Supin Experimental Equipment Co., LTD</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Centrífuga de alta velocidade</td><td>Hunan Xiang Yi Laboratory Instrument Development Co., LTD</td><td>H1850</td><td>Usado para separação de sólidos e </td></tr><tr><td>Misturador magnético multiponto</td><td>IKA Equipment Co., LTD.</td><td>RT15</td><td>usado agitando amostras</td></tr><tr><td>Oscilador</td><td>Changzhou Guohua Electric Appliances Co., LTD.</td><td>SHA-B</td><td>Para mistura uniforme de amostras</td></tr><tr><td>Filtro acionado por seringa</td><td>Tianjin Jinteng Experimental Equipment Co., LTD.</td><td></td><td>0,22 &mu;m. Para filtração.</td></tr><tr><td>Softwares</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>JADE 6.5</td><td>Dados de Materiais& (MDI)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Centro</td><td>de Dados Cristalográficos Mercury Cambridge (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>Banco de dados de estruturas zeólitas: 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>

reciclagem de recursos de solo vermelho para sintetizar material compósito de zeólita do tipo fe2o3/fau para remoção de metais pesados

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

A água poluída por metais pesados é motivo de grande preocupação para a saúde humana e para o ecoambiente. As técnicas de remediação de água in situ possibilitadas por materiais de adsorção altamente eficientes são de grande importância nessas circunstâncias. Entre todos os materiais utilizados na remediação hídrica, os nanomateriais à base de ferro e os materiais porosos são de grande interesse, beneficiando da sua rica reatividade redox e função de adsorção. Aqui, desenvolvemos um protocolo fácil para converter diretamente o solo vermelho amplamente difundido no sul da China para fabricar o material compósito zeólito do tipo Fe2O3/faujasite (FAU). 
O procedimento de síntese detalhado e os parâmetros de síntese, como temperatura de reação, tempo de reação e a relação Si/Al nas matérias-primas, foram cuidadosamente ajustados. Os materiais compósitos sintetizados como mostram boa capacidade de adsorção para íons típicos de metais pesados (loid). Com 0,001 g/mL de material compósito zeólito do tipo Fe2O3/FAU adicionado a diferentes soluções aquosas poluídas por metais pesados (loide) (tipo único de concentração de metal pesado (loide): 1.000 mg/L [ppm]), a capacidade de adsorção mostrou-se de 172, 45, 170, 40, 429, 693, 94 e 133 mg/g para (II), Cr (III), Cr (VI), Remoção de (III), Cd (II), Pb (II), Zn (II) e Ni (II), respectivamente, que podem ser expandidos ainda mais para água poluída por metais pesados e remediação do solo.

A Figura 1 ilustra a rota geral de síntese da zeólita com base na estratégia "solo para remediação do solo"6. Com uma rota simples e livre de orgânicos, o solo vermelho pode ser convertido em material compósito de zeólita do tipo Fe2O3/FAU sem adicionar qualquer fonte de Fe ou Al. O material compósito de zeólita sintetizado como exibe excelente capacidade de remoção para remediação de água poluída por metais pesados e pode ser usado para remediaç...

Este artigo apresenta uma rota nova e conveniente para sintetizar material compósito de zeólita do tipo Fe2O3/faujasite (FAU) a partir de solo vermelho. Os parâmetros de síntese detalhados foram ajustados. O material compósito obtido pode ser usado para remediação eficiente de água contaminada por metais pesados, indicando suas potenciais aplicações em engenharia ambiental.

Reciclagem de Recursos de Solo Vermelho para Sintetizar Material Compósito de Zeólita do Tipo Fe2O3/FAU para Remoção de Metais Pesados

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

Uma abordagem de química verde foi desenvolvida para converter o solo vermelho amplamente distribuído no material compósito de zeólita FAU de óxido de ferro. Este material é capaz de remover os ferros de metal do cabelo na água e restaurar a saúde da água. Este protocolo demonstra a estratégia de usar diretamente o solo como matéria-prima para sensores de ecomateriais e fornece informações sobre a utilização de recursos de quatro solos típicos com base na filosofia de ciclo elementar.O presente estudo pode ser informativo para os pesquisadores relacionados que estão interessados na utilização dos recursos do solo. Agora isso pode ser síntese de material e mediação de água. Para começar, remova a camada superior de 30 centímetros do solo contendo plantas e matéria orgânica residual no local de coleta, e colete o solo vermelho e seque-o ao ar livre à temperatura ambiente.Após a secagem adequada, filtre o solo através de uma peneira de 30 malhas. Pese cinco gramas deste solo vermelho pré-tratado, um grama de dióxido de silício e 7,63 gramas de hidróxido de sódio e adicione-os a uma argamassa de ágata natural. Em seguida, moa-os por dois a três minutos em um pó fino.Para ativação alcalina, transfira esta mistura alcalina para um revestimento de reator de Teflon de 100 mililitros sem a cobertura externa de aço inoxidável e aqueça-a no forno de 200 graus Celsius por uma hora. Em seguida, adicione 60 mililitros de água deionizada no revestimento do reator de Teflon contendo a mistura alcalina ativada. Adicione uma barra de agitação do tamanho apropriado e mexa a mistura a 600 RPM no agitador magnético durante três horas a 25 graus Celsius.Para o processo de cristalização, transfira o gel homogêneo para uma autoclave de aço inoxidável de 100 mililitros e aqueça o gel em um forno de 100 graus Celsius por 12 horas. Em seguida, lave a zeólita obtida com água deionizada várias vezes até que o pH da solução esteja próximo de sete. Use uma centrífuga para separar o sólido e o líquido e coletar o sólido na parte inferior do tubo de centrífuga de 50 mililitros.Finalmente, secar o produto obtido por oito horas em forno de 80 graus Celsius, seguido de moê-lo em pó fino para posterior caracterização. Preparar 50 mililitros de 1000 partes por milhão de soluções aquosas de íon de cobre bivalente, íon cromo trivalente, íon cromo hexavalente, íon arsênio trivalente, íon cádmio bivalente, íon chumbo bivalente, íon zinco bivalente e íon níquel bivalente. E observe o pH de cada solução.Em seguida, adicione 50 miligramas de zeólita a cada solução de metais pesados. Finalmente, ajustar o pH da solução com ácido clorídrico molar 0,1 ou hidróxido de sódio molar 0,1 e agitar a mistura a 600 rotações por minuto durante 48 horas a 25 graus Celsius. Em seguida, filtre as soluções misturadas através de membranas de 0,22 mícron.Diluí-los a 1000 x adicionando solução de ácido nítrico a 2% e medir as concentrações residuais de metais pesados com espectrometria de massa de plasma indutivamente acoplado com uma faixa de teste de 0,001 partes por milhão a uma parte por milhão. A estrutura cristalina da estrutura de zeólita do tipo FAU e do óxido férrico mostra que a zeólita da FAU é composta de anéis tridimensionais de 12 membros. Pertence ao sistema cristalino cúbico.O grupo espacial é FD 3M, e o parâmetro da célula unitária é 24,3450 angstrom. O padrão de desfração de raios X em pó do material compósito de zeólita do tipo FAU de óxido de ferro revelou uma grande correspondência desta amostra com os materiais padrão simulados, sugerindo o sucesso da síntese. A imagem da microscopia eletrônica de varredura esclareceu que o material compósito de zeólita do tipo FAU de óxido de ferro apresenta morfologia semelhante a uma agulha com alta pureza.O mapeamento por espectroscopia de raios X por dispersão de energia mostra que os elementos típicos de composição de zeólitas, como silício, alumínio, sódio e oxigênio, foram distribuídos uniformemente no material, e o ferro foi distribuído discretamente no material composto. A capacidade de absorção de material compósito de zeólita do tipo FAU de óxido de ferro para oito soluções típicas de metais pesados mostrou uma capacidade fascinantemente alta para absorção bivalente de íons chumbo e íons cádmio bivalentes. As etapas mais cruciais relativas à síntese válida de material contado incluem ativação alcalina, preparação de precursores e cristalização.Este trabalho abre caminho para a utilização direta do solo como matéria-prima para a síntese de materiais do seu mentor, que pode ser expandido para outros tipos de solos para amplas aplicações de engenharia ambiental.

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Environment

Ambiente

Devido à importância e ampla utilização de paládio, ouro e cobalto   metais em equipamentos de alta tecnologia, a sua recuperação e reciclagem constituem um importante desafio industrial. O sistema de recuperação de metal aqui descrito é uma low-cost simples, significa para a eficaz detecção, remoção e recuperação destes metais da mina urbana.

Detecção e recuperação de paládio, do ouro e cobalto Metais da Mina Urbana Usando novos sensores / adsorventes Designados com poros em nanoescala em forma de roda de carroça

Aqui, apresentamos um protocolo para sintetizar e caracterizar os nanotubos de aluminosilicatos Fe-dopados. Os materiais são obtidos por síntese de sol-gel por adição de FeCl3 • 6H 2 O para a mistura que contém os precursores de Si e Al ou por pós-síntese de troca iónica de aluminosilicato de nanotubos de pré-formados.

Síntese e Caracterização de Fe-dopado alumino nanotubos com propriedades condutoras aprimorados Electron

Um protocolo para a produção paralela de carbonato de cálcio precipitado e material zeolítico a partir de escória de alto-forno via carbonatação mineral e conversão hidrotérmica alcalina, respectivamente, é apresentado. O desempenho do material zeolítico em relação à adsorção de níquel é testado.

Two-way Valorização da escória de alto forno: Síntese de Precipitado de Carbonato de Cálcio e zeolítico Heavy Metal adsorvente

Aqui, apresentamos um protocolo para sintetizar o nitrogênio/oxigênio mesoporos dual-dopado de carvão de biomassa por ativação química em modos diferentes de pirólise seguido de modificação. Demonstramos que a pirólise de microondas beneficia o processo subsequente modificação simultaneamente a introduzir mais grupos funcionais com nitrogênio e oxigênio no carbono.

Preparação da biomassa de carbono de mesoporos com nitrogênio superior-/ oxigênio-quelantes de adsorção para Cu(II) através de pre-pirólise microondas

Fracionamento de tamanho e densidade combinado (CSDF) é um método para separar fisicamente o solo em frações, diferindo na textura (granulometria) e mineralogia (densidade). O objetivo é isolar frações com reatividades diferentes no sentido de matéria orgânica do solo (SOM), a fim de melhor compreender as interações organo-mineral e dinâmica SOM.

Tamanho combinado e fracionamento de densidade de solos para as investigações de interações de Organo-Mineral

Neste trabalho, nós preparamos um adsorvente composto de n catiônico , n-dimethylamino propilacrilamida cloreto de metilo quaternário (DMAPAAQ) gel de polímero e hidróxido de ferro para adsorver arsênico das águas subterrâneas. O gel foi preparado através de um novo método projetado para garantir o máximo teor de partículas de ferro em sua estrutura.

Remoção de arsênico usando um gel de polímero catiônico impregnado com hidróxido de ferro

Um protocolo para o projeto racional de um filtro eletroativo dual-funcional que consiste em nanotubos de carbono e nanofios titanatos é relatado e suas aplicações ambientais para a oxidação e sequestro sb (III) são apresentadas.

Um filtro eletroativo dual-funcional para simultaneamente sb (III) oxidação e sequestro

Aqui, apresentamos um protocolo de triagem da biodiversidade do solo para procurar cepas fúngicas envolvidas na degradação de materiais recalcitrantes. Primeiro, as cepas fúngicas capazes de crescer em ácidos húlicos ou lignocelulose são isoladas. Sua atividade é então testada tanto em ensaios enzimáticos quanto em poluentes como hidrocarbonetos e plásticos.

Isolamento e Triagem da Biodiversidade do Solo para Fungos Envolvidos na Degradação de Materiais Recalcitrantes

Levantamentos magnéticos ex situ podem fornecer diretamente informações locais e em massa em um eletrodo magnético para revelar seu mecanismo de armazenamento de carga passo a passo. Neste trabalho, a ressonância magnética eletrônica (VHS) e a suscetibilidade magnética são demonstradas para monitorar a avaliação de espécies paramagnéticas e sua concentração em uma estrutura metal-orgânica redox-ativa (MOF).

Caracterização Magnetométrica de Intermediários na Eletroquímica do Estado Sólido de Estruturas Redox-Metal Ativo-Orgânicas

Este protocolo apresenta um sistema microfluídico para estudar a precipitação microbiana dos minerais de óxido de manganês. A formação de biominerais é medida in situ por microscopia óptica e análise de imagem. Essa abordagem pode ser adaptada para investigar a precipitação de outros minerais biogênicos de cores distintas em ambientes porosos.

Uma plataforma microfluídica para investigar a precipitação microbiana de óxidos metálicos em meios porosos

Aprenda a sintetizar material compósito de zeólita Fe₂O₃/FAU a partir de solo vermelho para remoção de íons de metais pesados da água. Este método de química verde oferece uma solução sustentável para engenharia ambiental.

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Reciclagem de Recursos de Solo Vermelho para Sintetizar Material Compósito de Zeólita do Tipo Fe₂O₃/FAU para Remoção de Metais Pesados

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