Summary
Denne artikkelen presenterer en ny og praktisk rute for å syntetisere Fe2O3 / faujasite (FAU) -type zeolitt kompolitt kompositt fra rød jord. De detaljerte synteseparametrene er finjustert. Det oppnådde komposittmaterialet kan brukes til effektiv tungmetallforurenset vannrensing, noe som indikerer potensielle anvendelser innen miljøteknikk.
Abstract
Tungmetallforurenset vann er av stor bekymring for menneskers helse og øko-miljøet. In situ vannsaneringsteknikker muliggjort av svært effektive adsorpsjonsmaterialer er av stor betydning under disse omstendighetene. Blant alle materialene som brukes i vannrensing, er jernbaserte nanomaterialer og porøse materialer av stor interesse, og drar nytte av deres rike redoksreaktivitet og adsorpsjonsfunksjon. Her utviklet vi en lettvint protokoll for direkte konvertering av den utbredte røde jorda i Sør-Kina for å fremstille Fe2O3 / faujasite (FAU) -type zeolitt kompolittmateriale.
Den detaljerte synteseprosedyren og synteseparametrene, som reaksjonstemperatur, reaksjonstid og Si / Al-forholdet i råmaterialene, er nøye justert. De as-syntetiserte komposittmaterialene viser god adsorpsjonskapasitet for typiske tungmetall (loid) ioner. Med 0,001 g / ml Fe2O3 / FAU-type zeolitt kompolittmateriale tilsatt forskjellige tungmetall (loid) -forurensede vandige løsninger (enkelt type tungmetall (loid) konsentrasjon: 1,000 mg / L [ppm]), ble adsorpsjonskapasiteten vist å være 172, 45, 170, 40, 429, 693, 94 og 133 mg / g for Cu (II), Cr (III), Cr (VI), Som (III), Cd (II), Pb (II), Zn (II) og Ni (II) fjerning, henholdsvis, som kan utvides ytterligere for tungmetallforurenset vann og jordrensing.
Introduction
Tungmetaller fra menneskeskapte og naturlige aktiviteter er allestedsnærværende i luft-, vann- og jordmiljøet1. De er av høy mobilitet og toksisitet, og utgjør en potensiell helserisiko for mennesker ved direkte kontakt eller via matkjedetransport2. Vann er viktig for menneskers liv siden det er råstoffet til hver familie. Å gjenopprette vannhelsen er avgjørende. Derfor er det av stor betydning å redusere mobiliteten og biotilgjengeligheten av giftige tungmetaller i vann. For å opprettholde god helse i vann, spiller vannsaneringsmaterialer, som biokull, jernbaserte materialer og zeolitt, en viktig rolle i immobilisering eller fjerning av tungmetall (loid) s fra vandige miljøer 3,4,5.
Zeolitter er svært krystallinske materialer med unike porer og kanaler i krystallstrukturene. De består av TO4 tetraeder (T er det sentrale atomet, vanligvis Si, Al eller P) forbundet med delte O-atomer. Den negative overflateladningen og utskiftbare ioner i porene gjør det til et populært adsorbent for ionfangst, som har blitt mye brukt i tungmetallforurenset vann og jordrensing. Ved å dra nytte av deres strukturer inkluderer utbedringsmekanismene involvert i forurensningsfjerning av zeolitter hovedsakelig kjemisk binding6, overflateelektrostatisk interaksjon7 og ionbytter8.
Faujasitt (FAU)-type zeolitt har relativt store porer, med en maksimal porediameter på 11,24 Å. Det viser høy effektivitet og brede applikasjoner for forurensningsfjerning 9,10. I de senere år har omfattende forskning viet til å utvikle grønne og rimelige rutiner for zeolittsyntese, for eksempel å bruke industrielt fast avfall11 som råmateriale for å gi silisium- og aluminiumkilder, eller vedta direkte agentfrie oppskrifter12. De rapporterte alternative industrielle faste avfallene som kan være silisium- og aluminiumskilder inkluderer kullgangue13, flyveaske 11, avfallsmolekylsikter 14, gruvedrift og metallurgisk avfall 15, ingeniørforlatt jord8 og landbruksjord6, etc.
Her ble rød jord, et rikelig og lett oppnådd silisium- og aluminiumrikt materiale, vedtatt som råmateriale, og en lettvint grønn kjemitilnærming ble utviklet for Fe2O3 / FAU-type zeolitt komposittmaterialesyntese (figur 1). De detaljerte synteseparametrene er finjustert. Det as-syntetiserte materialet viser høy immobiliseringskapasitet for tungmetallforurenset vannrensing. Denne studien bør være lærerik for relaterte forskere som er interessert i dette området for å bruke jord som råmateriale for øko-materialsyntese.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Innsamling og behandling av råvarer
- Rød jordsamling
- Samle den røde jorda. Fjern det 30 cm øverste laget av jorda som inneholder planter og resterende organisk materiale.
MERK: I dette eksperimentet ble den røde jorda samlet på campus av Southern University of Science and Technology (SUSTech), Shenzhen, Guangdong, Kina (113 ° 59 'Ø, 22 ° 36' N).
- Samle den røde jorda. Fjern det 30 cm øverste laget av jorda som inneholder planter og resterende organisk materiale.
- Rød jordbehandling
- Lufttørk den oppsamlede røde jorda ved romtemperatur og filtrer den gjennom en 30-maske sil. Fjern de fleste av de store steinene og bladene. Mål tungmetallkonsentrasjonen (loid) (tabell 1) i rød jord med induktivt koblet plasmamassespektrometri (ICP-MS)16 for å sikre at det ikke innføres uønsket forurensning.
MERK: En sil med små hull anbefales siden få store ikke-silisium- eller aluminiumholdige gjenstander vil være i råmaterialet. Her er en 30-mesh sil tilstrekkelig til å behandle råmaterialet i dette eksperimentet.
- Lufttørk den oppsamlede røde jorda ved romtemperatur og filtrer den gjennom en 30-maske sil. Fjern de fleste av de store steinene og bladene. Mål tungmetallkonsentrasjonen (loid) (tabell 1) i rød jord med induktivt koblet plasmamassespektrometri (ICP-MS)16 for å sikre at det ikke innføres uønsket forurensning.
2. Fe2O3 / FAU-type zeolitt syntese
- Fremstilling av alkaliblandingspulver
- Vei 5 g forbehandlet rød jord, 1 g SiO2 og 7,63 g NaOH, og legg dem til en naturlig agatmørtel. Mal dem i 2-3 minutter til et fint pulver. Sørg for at den relative fuktigheten i laboratoriet er 65% -72%.
MERK: Vær forsiktig med slipetiden siden NaOH er veldig hygroskopisk. Det kan lett absorbere vann fra luftatmosfæren. Et middels fuktig alkalipulver er avgjørende for neste trinn i forsøket. Slipetiden er relatert til fuktigheten i laboratoriet.
- Vei 5 g forbehandlet rød jord, 1 g SiO2 og 7,63 g NaOH, og legg dem til en naturlig agatmørtel. Mal dem i 2-3 minutter til et fint pulver. Sørg for at den relative fuktigheten i laboratoriet er 65% -72%.
- Alkalifusjon/aktivering
- Overfør alkaliblandingen til en 100 ml Teflon-reaktorforing uten ytre belegg i rustfritt stål. Varm den i en ovn på 200 °C i 1 time.
MERK: Hensikten med dette trinnet er å benytte seg av den sterke basen NaOH for å aktivere Si-O-bindingen og Al-O-bindingen17 slik at Al-, Si- og O-atomene settes sammen igjen for å danne ønsket aluminosilikatzeolitt.
- Overfør alkaliblandingen til en 100 ml Teflon-reaktorforing uten ytre belegg i rustfritt stål. Varm den i en ovn på 200 °C i 1 time.
- Fremstilling av zeolittforløper
- Tilsett 60 ml avionisert vann i teflonreaktorforingen som inneholder den aktiverte alkaliblandingen. Tilsett en rørstang av passende størrelse og rør blandingen ved 600 o / min på den magnetiske omrøreren i 3 timer ved 25 ° C. Vent til en homogen gel dannes som zeolittforløperen18.
- Krystallisering
- Overfør den homogene gelen til en 100 ml autoklave i rustfritt stål og varm gelen i en ovn på 100 °C i 12 timer. Vent til ovnen avkjøles til romtemperatur etter standard kjøleprogram for å åpne ovnens dør og ta autoklaven ut.
MERK: Autoklaven genererer høyt trykk under høye temperaturer for å øke krystallisasjonsprosessen. Vent alltid til den når romtemperatur for å forhindre en høytrykksgenerert eksplosjon.
- Overfør den homogene gelen til en 100 ml autoklave i rustfritt stål og varm gelen i en ovn på 100 °C i 12 timer. Vent til ovnen avkjøles til romtemperatur etter standard kjøleprogram for å åpne ovnens dør og ta autoklaven ut.
- Vask den oppnådde zeolitten med avionisert vann flere ganger til løsningen pH er nær 7. Bruk en sentrifuge til å skille fast stoff og væske, og samle det faste stoffet i bunnen av 50 ml sentrifugerøret. Tørk til slutt det oppnådde produktet i 8 timer i en ovn på 80 ° C og slip det til fint pulver for etterfølgende karakterisering.
- Karakterisering
- Skaff røntgenfluorescens- (XRF) spektrometerresultatet for den røde jorda (figur 2). Den brukes til å måle jordens uorganiske elementkonsentrasjon nøyaktig19.
- Skaff krystallinformasjonsfilen (CIF) til Fe2O3 fra den uorganiske krystallstrukturdatabasen (ICSD). Skaff CIF-filen av FAU-type zeolitt fra databasen med zeolittstrukturer.
MERK: Mercury and Materials Studio (MS) kan begge brukes som visualiseringsverktøy for krystallstruktur. I dette arbeidet ble Merkur brukt til visualisering av Fe2O3-strukturen, og MS ble brukt til FAU-type zeolitt (figur 3). - Oppnå et pulverrøntgendiffraksjonsmønster (PXRD) for å bekrefte fasen av det assyntetiserte Fe2O3 / FAU-type zeolittkompolittkomposittmaterialet (figur 4) 20. Sammenlign det med det simulerte PXRD-mønsteret av Fe2O3 og FAU-type zeolitt ved hjelp av JADE 6.5-programvare.
MERK: Mercury-programvaren utviklet av Cambridge Crystallographic Data Centre (CCDC) kan beregne PXRD-mønsteret basert på CIF-filen til standardmaterialene hentet fra ICSD - verdens største database for fullstendig identifiserte uorganiske krystallstrukturer. - Skaff et skanningelektronmikroskopi (SEM) bilde (figur 5) for å bekrefte morfologien20.
- Oppnå transmisjonselektronmikroskop (TEM) energidispersiv røntgenspektroskopi (EDS) kartlegging (figur 6) for å bestemme kjemisk sammensetning6.
MERK: Sammenlignet med SEM-EDS-kartlegging kan TEM-EDS-kartlegging oppdage lave mengder elementær sammensetning.
3. Batch adsorpsjonseksperiment
- Forbered 50 ml 1,000 ppm Cu (II), Cr (III), Cr (VI), As (III), Cd (II), Pb (II), Zn (II) og Ni (II) vandige løsninger. Legg merke til pH-verdien til hver løsning.
- Tilsett 50 mg zeolitt til hver tungmetall (loid) løsning. Finjuster pH i blandingsoppløsningen med 0,1 M HCl eller 0,1 M NaOH. Rør blandingen ved 600 o / min i 48 timer ved 25 °C.
MERK: Hvert tungmetall (loid) ion har et stabilt pH-område uten metallhydroksidutfelling. Juster pH i den endelige blandede løsningen til et pH-område slik at reduksjonen i tungmetallkonsentrasjon (loid) kan tilskrives zeolittens ytelse. - Juster pH for de endelige blandede løsningene av Cu (II), Cr (III), Cr (VI), As (III), Cd (II), Pb (II), Zn (II) og Ni (II) til henholdsvis 4,2, 3,9, 6,4, 7,8, 5,8, 5,2, 5,7 og 6,4.
- Filtrer de blandede løsningene gjennom 0,22 μm membraner. Fortynn dem 1000x ved å tilsette 2% HNO3-løsning . Mål gjenværende tungmetallkonsentrasjoner (loid) (figur 6) med induktivt koblet plasmamassespektrometri (ICP-MS)16, med et testområde på 0,001 ppm til 1 ppm. Se tabell 2 for ICP-MS driftsparametere.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Figur 1 illustrerer den samlede synteseveien for zeolitt basert på strategien "jord for jordrensing"6. Med en enkel organisk fri rute kan rød jord omdannes til Fe2O3 / FAU-type zeolitt kompolittmateriale uten å legge til noen Fe- eller Al-kilde. Det as-syntetiserte zeolittkomposittmaterialet utviser utmerket fjerningskapasitet for tungmetallforurenset vannrensing og kan brukes til jordrensing.
Figur 2 viser resultatet av XRF-analyse for rød jord. Hovedsammensetningen av rød jord er SiO 2, Al 2 O 3 og Fe2O3.
Figur 3 viser krystallstrukturen til FAU-type zeolittrammeverket og Fe2O3. FAU-type zeolitt tilhører det kubiske krystallsystemet, romgruppen er Fd-3m, og enhetscelleparameteren er a = 24.3450 Å. Rammen av FAU zeolitt består av tredimensjonale, 12-medlemsringer. Den krystallstrukturrelaterte informasjonen ble hentet fra International Zeolite Association (IZA) 21, som gir en uttømmende database over alle zeolittstrukturer.
Figur 4 presenterer det eksperimentelle PXRD-mønsteret av det assyntetiserte Fe 2O 3 / FAU-type zeolittkompolittkomposittmaterialet og simulerte mønstre av FAU-type zeolitt og Fe2O3. Den store kampen mellom denne prøven og de simulerte standardmaterialene viser suksessen til syntesen. SEM-bildet er vist i figur 5. Fe2O3/FAU-type zeolitt kompolittmateriale viser nållignende morfologi med høy renhet.
Resultatet av kartlegging av energidispersiv røntgenspektroskopi (EDS) er vist i figur 6. De typiske zeolittkomposisjonselementene - Si, Al, Na og O - fordeles jevnt på materialet, og Fe fordeles diskret i komposittmaterialet. Dette bekrefter også den vellykkede syntesen av Fe2O3 / FAU-type zeolitt kompolittmateriale.
Figur 7 viser adsorpsjonskapasiteten til Fe2O3/FAU-type zeolittkompolittmateriale for åtte typiske tungmetallløsninger. Spesielt viser den en fascinerende høy kapasitet for Pb (II) og Cd (II) ionadsorpsjon. PH i metallionløsningen ble nøye justert, slik at det ikke ble observert nedbør i løsningene.
Figur 1: Fremstillingsmetode for Fe2O3/FAU-type zeolittkompolittmateriale og dets potensielle anvendelse. Fe2O3 / FAU-type zeolitt komposittmateriale ble syntetisert ved den typiske alkaliaktiverende hydrotermiske metoden. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 2: XRF anaylse av den røde jorda. Abbrevation: XRF = røntgen flurorescence. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 3: Krystallstruktur av FAU-type zeolittramme og Fe2O3 krystallstruktur. (A) Den romlige strukturen og spesielt porearkitekturen til FAU-type zeolittrammeverket; (B) Fe2O3 krystallstruktur langs c-aksen. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 4: XRD-mønster av Fe2O3/FAU-type zeolittkompolittmateriale. Forkortelse: XRD = Røntgendiffraksjon. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 5: SEM-bilde av Fe2O3/FAU-type zeolittkompolittmateriale. Overflatemorfologien ble preget av SEM. Skala bar = 2 μm. Forkortelse: SEM = skanning elektronmikroskopi. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 6: TEM-EDS kartleggingsbilde av Fe2O3/FAU-type zeolitt kompolittmateriale. Elementfordelingen er preget av TEM-EDS-kartlegging. Skala bar = 1 μm. Forkortelse: TEM-EDS = transmisjonselektronmikroskopi energidispersiv røntgenspektroskopi. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 7: Adsorpsjonskapasitet for det assyntetiserte Fe2O3 / FAU-type zeolittkompolittkomposittmaterialet for åtte typiske tungmetallløsninger (loid). Adsorpsjonskapasiteten til dette materialet ble undersøkt i forskjellige tungmetall (loid) vannløsninger. Noen lignende studier 5,9 har testet anvendeligheten av denne typen materiale i jordmiljøer. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
| Biotilgjengelige tungmetallkonsentrasjoner i rød jord | |
| Tungmetall (loid) s | Konsentrasjon (mg/L) |
| Pb | 19.30 |
| Cu | 1.56 |
| CD | 0.16 |
| Zn | 11.73 |
Tabell 1: Tungmetallkonsentrasjon i rød jord.
| ICP-MS driftsparametere | |
| Parameter | Verdi |
| Kraft fremover | 1500 W |
| Plasma gasstrøm | 14,0 l min-1 |
| Carrier gasstrøm | 0,78 l min-1 |
| Fortynningsgasstrøm | 1,06 l min-1 |
| Total carrier gasstrøm | 1,84 l min-1 |
| Han gasstrøm | 4,8 ml min-1 |
| QP-skjevhet | -98 V |
| Okt skjevhet | -100 V |
| Cell inngang | -130 V |
| Celle utgang | -150 V |
| Bøye av | -80 V |
| Plate skjevhet | -150 V |
| Nebulisator type | Mikro tåke |
| Prøveopptakshastighet | 1,0 ml min-1 |
| m/z-isotoper overvåket i Cu-spesiering | 63 Cu, 65 Cu |
| M/Z-isotoper av interne standarder | 115 I, 175 Lu |
| Total anskaffelsestid | 8 s per prøve |
Tabell 2: ICP-MS driftsparametere. Forkortelse: ICP-MS = induktivt koblet plasmamassespektrometri.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Zeolitt er vanligvis et aluminosilikatmateriale. I teorien kan materialer som er rike på silikat og aluminat velges som råmaterialer for zeolittsyntese. Si / Al-forholdet mellom råmaterialet må være lik det for den valgte typen zeolitt for å minimere bruken av ytterligere silisium / aluminiumkilder 6,8,16. Si / Al-forholdet mellom FAU-type zeolitt er 1,2, og Si / Al-forholdet mellom rød jord er 1,3. Derfor er rød jord en perfekt Si- og Al-kilde for FAU-type zeolittsyntese. Men i denne metoden ble ikke alle SiO2 i den røde jorda vellykket overført til zeolitt. Og i vår protokoll er ekstra SiO2 nødvendig for zeolittsyntesen. Dessuten, da den røde jorda inneholdt 7,65 vekt% Fe2O3, var det ikke nødvendig å legge til ekstra Fe-kilde i komposittmaterialepreparatet.
NaOH, SiO2 og rød jord må blandes godt før alkaliaktiveringstrinnet. Eksistensen av store granulater i blandingen kan påvirke aktiveringseffektiviteten negativt. Omrøringstid er en noe løst kontrollert parameter i synteseruten. I teorien gir lengre omrøringstid bedre blanding, men er mer energikrevende.
Krystalliseringstiden og temperaturen ble nøye innstilt i forsøket. Et lite avvik fra disse to synteseparametrene kan forårsake syntese av forskjellige typer zeolitter19. Det as-syntetiserte Fe2O3 / FAU-type zeolittkomposittmaterialet ble testet for anvendelighet i adsorberende metallioner i denne studien. Det kan utvides for fjerning av ammonium eller organisk materiale 10,22.
PXRD-, SEM- og TEM-EDS-kartlegging er ofte brukte teknikker for materialkarakterisering. PXRD brukes ofte til faseidentifikasjon23. Posisjonen og intensiteten til diffraksjonstoppene indikerer rik strukturinformasjon for den detekterte prøven, for eksempel interplanar avstand og krystallinitet. SEM-bildet brukes hovedsakelig til å vise morfologien24. I mellomtiden kan størrelsen og ensartetheten også bekreftes. TEM-EDS-kartlegging25 ble brukt til å bekrefte elementær sammensetning. Analyse av kartleggingen avslører en klar fordeling av elementer. ICP-MS er en ekstremt følsom teknikk for å påvise sporkonsentrasjoner av tungmetaller8. Nøkkelen til datanøyaktighet er en godt konstruert standardkurve. For kvantitativ analyse kan valg av en passende intern standard effektivt kompensere for generelle matriseeffekter og korrigere driften av det analytiske signalet, og dermed forbedre nøyaktigheten av analyseresultatene.
Dette papiret beskriver utviklingen av en lettvint protokoll for direkte konvertering av den utbredte røde jorda i Sør-Kina for å fremstille Fe2O3 / FAU-type zeolitt kompolittmateriale. Ved denne metoden ble den rike jordressursen vellykket omdannet til det høyverdige zeolittkomposittmaterialet under forhold med relativt lav temperatur og kort reaksjonstid for fjerning av tungmetall (loid). Imidlertid kan den tradisjonelle hydrotermiske metoden som brukes, ikke være effektiv og miljøvennlig nok sammenlignet med andre zeolittsyntetiske tilnærminger, for eksempel løsningsmiddelfri26 eller mikrobølgeassistert tilnærming27. I fremtiden kan det utvides ytterligere for tungmetallforurenset vann- og jordrensing for endelig å oppnå strategien "jord for jordrensing"6.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har ingen interessekonflikter å opplyse om.
Acknowledgments
Dette arbeidet ble økonomisk støttet av Natural Science Funds for Distinguished Young Scholar of Guangdong-provinsen, Kina, nr. 2020B151502094; National Natural Science Foundation of China, nr. 21777045 og 22106064; Stiftelsen av Shenzhen Science, Technology and Innovation Commission, Kina, JCYJ20200109141625078; 2019 ungdomsinnovasjonsprosjekt av Guangdong universiteter og høyskoler, Kina, nr. 2019KQNCX133 og et spesialfond for vitenskaps- og teknologiinnovasjonsstrategien i Guangdong-provinsen (PDJH2021C0033). Dette arbeidet ble sponset av Shenzhen Key Laboratory of Interfacial Science and Engineering of Materials (nr. ZDSYS20200421111401738), Guangdong Provincial Key Laboratory of Soil and Groundwater Pollution Control (2017B030301012) og State Environmental Protection Key Laboratory of Integrated Surface Water-Groundwater Pollution Control. Spesielt anerkjenner vi den tekniske støtten fra SUSTech kjerneforskningsfasiliteter.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Chemicals | |||
| Cadmium nitrate tetrahydrate | Shanghai Aladdin Bio-Chem Technology Co., LTD | C102676 | AR, 99%. Make 1,000 ppm stock solution for the test of adsorption performance of zeolite. |
| Chromium(III) nitrate nonahydrate | Shanghai Aladdin Bio-Chem Technology Co., LTD | C116446 | AR, 99%. Make 1,000 ppm stock solution for the test of adsorption performance of zeolite. |
| Copper sulfate pentahydrate | Shanghai Aladdin Bio-Chem Technology Co., LTD | C112396 | AR, 99%. Make 1,000 ppm stock solution for the test of adsorption performance of zeolite. |
| Lead nitrate | Shanghai Aladdin Bio-Chem Technology Co., LTD | L112118 | AR, 99%. Make 1,000 ppm stock solution for the test of adsorption performance of zeolite. |
| Nickel nitrate hexahydrate | Shanghai Aladdin Bio-Chem Technology Co., LTD | N108891 | AR, 98%. Make 1,000 ppm stock solution for the test of adsorption performance of zeolite. |
| Nitric acid | Shanghai Aladdin Bio-Chem Technology Co., LTD | N116238 | AR, 69.2%. Used as solvent in ICP-MS test. |
| Potassium dichromate | Shanghai Aladdin Bio-Chem Technology Co., LTD | P112163 | AR, 99.8%. Make 1,000 ppm stock solution for the test of adsorption performance of zeolite. |
| Silicon dioxide | Shanghai Aladdin Bio-Chem Technology Co., LTD | S116482 | AR, 99%. For synthesis of zeolite. |
| Sodium (meta)arsenite | Sigma-aldrich | S7400-100G | AR, 90%. Make 1,000 ppm stock solution for the test of adsorption performance of zeolite. |
| Sodium hydroxide | Shanghai Aladdin Bio-Chem Technology Co., LTD | S111502 | Pellets. For the synthesis of zeolite. |
| Zinc nitrate hexahydrate | Shanghai Aladdin Bio-Chem Technology Co., LTD | Z111703 | AR, 99%. Make 1,000 ppm stock solution for the test of adsorption performance of zeolite. |
| Equipment | |||
| Air-dry oven | Shanghai Yiheng Technology Instrument Co.,LTD. | DHG-9075A | Used for hydrothermal crystallization and drying of sample |
| Analytical balance | Sartorius Scientific Instruments Co.LTD | BSA224S-CW | Used for weighing samples |
| Centrifuge tubes | Nantong Supin Experimental Equipment Co., LTD | ||
| High speed centrifuge | Hunan Xiang Yi Laboratory Instrument Development Co.,LTD | H1850 | Used for separation of solid and liquid samples |
| Multipoint magnetic stirrer | IKA Equipment Co.,LTD. | RT15 | Used for stirring samples |
| Oscillator | Changzhou Guohua Electric Appliances Co.,LTD. | SHA-B | For uniform mixing of samples |
| Syringe-driven filter | Tianjin Jinteng Experimental Equipment Co.,LTD. | 0.22 μm. For filtration. | |
| Softwares | |||
| JADE 6.5 | Materials Data& (MDI) | ||
| Mercury | Cambridge Crystallographic Data Centre (CCDC) | ||
| Materials Studio | Accelrys Software Inc. | ||
| Websites | |||
| Database of Zeolite Structures: http://www.iza-structure.org/databases/ | |||
| ICSD: https://icsd.products.fiz-karlsruhe.de/en |
References
- 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. Current knowledge from heavy metal pollution in Chinese smelter contaminated soils, health risk implications and associated remediation progress in recent decades: A critical review. Journal of Cleaner Production. 286, 124989 (2021).
- Dong, X., Ma, L. Q., Li, Y. Characteristics and mechanisms of hexavalent chromium removal by biochar from sugar beet tailing. Journal of Hazardous Materials. 190 (1-3), 909-915 (2011).
- El-Mekkawi, D. M., Selim, M. M. Removal of Pb2+ from water by using Na-Y zeolites prepared from Egyptian kaolins collected from different sources. Journal of Environmental Chemical Engineering. 2 (1), 723-730 (2014).
- Perego, C., Bagatin, R., Tagliabue, M., Vignola, R. Zeolites and related mesoporous materials for multi-talented environmental solutions. Microporous and Mesoporous Materials. 166, 37-49 (2013).
- Zheng, R., et al. Converting loess into zeolite for heavy metal polluted soil remediation based on "soil for soil-remediation" strategy. Journal of Hazardous Materials. 412, 125199 (2021).
- Cheng, Y., et al. Feasible low-cost conversion of red mud into magnetically separated and recycled hybrid SrFe12O19@NaP1 zeolite as a novel wastewater adsorbent. Chemical Engineering Journal. 417, 128090 (2021).
- Yang, D., et al. Remediation of Cu-polluted soil with analcime synthesized from engineering abandoned soils through green chemistry approaches. Journal of Hazardous Materials. 406, 124673 (2021).
- Song, W., Li, G., Grassian, V. H., Larsen, S. C. Development of improved materials for environmental applications: Nanocrystalline NaY zeolites. Environmental Science & Technology. 39 (5), 1214-1220 (2005).
- Cheng, H., Reinhard, M. Sorption of trichloroethylene in hydrophobic micropores of dealuminated Y zeolites and natural minerals. Environmental Science & Technology. 40 (24), 7694-7701 (2006).
- Rayalu, S. S., Bansiwal, A. K., Meshram, S. U., Labhsetwar, N., Devotta, S. Fly ash based zeolite analogues: Versatile materials for energy and environment conservation. Catalysis Surveys from Asia. 10 (2), 74-88 (2006).
- Borel, M., et al. SDA-free hydrothermal synthesis of high-silica ultra-nanosized zeolite Y. Crystal Growth & Design. 17 (3), 1173-1179 (2017).
- Jin, Y., Li, L., Liu, Z., Zhu, S., Wang, D. Synthesis and characterization of low-cost zeolite NaA from coal gangue by hydrothermal method. Advanced Powder Technology. 32 (3), 791-801 (2021).
- Huiyu, S., Weiming, L., Zheng, Z. Current situation of comprehensive utilization of waste industrial molecular sieve and agricultural rice husk. Liaoning Chemical Industry. 49 (12), 1555 (2020).
- Azizi, D., et al. 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. Microporous and Mesoporous Materials. 318, 111029 (2021).
- Yang, D., et al. Transferring waste red mud into ferric oxide decorated ANA-type zeolite for multiple heavy metals polluted soil remediation. Journal of Hazardous Materials. 424, Pt A 127244 (2022).
- Kirdeciler, S. K., Akata, B. One pot fusion route for the synthesis of zeolite 4A using kaolin). Advanced Powder Technology. 31 (10), 4336-4343 (2020).
- Rubtsova, M., et al. Nanoarchitectural approach for synthesis of highly crystalline zeolites with a low Si/Al ratio from natural clay nanotubes. Microporous and Mesoporous Materials. 330, 111622 (2022).
- Setthaya, N., Chindaprasirt, P., Pimraksa, K. Preparation of zeolite nanocrystals via hydrothermal and solvothermal synthesis using of rice husk ash and metakaolin. Materials Science Forum. 872, 242-247 (2016).
- Belviso, C., et al. Red mud as aluminium source for the synthesis of magnetic zeolite. Microporous and Mesoporous Materials. 270, 24-29 (2018).
- Baerlocher, C. Database of zeolite structures. , Available from: www.iza-structure.org/databases (2017).
- Zhao, Y., et al. Removal of ammonium from wastewater by pure form low-silica zeolite Y synthesized from halloysite mineral. Separation Science and Technology. 45 (8), 1066-1075 (2010).
- Meng, Q., Chen, H., Lin, J., Lin, Z., Sun, J. Zeolite A synthesized from alkaline assisted pre-activated halloysite for efficient heavy metal removal in polluted river water and industrial wastewater. Journal of Environmental Sciences (China). 56, 254-262 (2017).
- Wang, X., et al. Synthesis of substrate-bound Au nanowires via an active surface growth mechanism. Journal of Visualized Experiments. (137), e57808 (2018).
- Asundi, A. S., et al. Understanding structure-property relationships of MoO3-promoted Rh catalysts for syngas conversion to alcohols. Journal of the American Chemical Society. 141 (50), 19655-19668 (2019).
- Zhu, Q., et al. Solvent-free crystallization of ZSM-5 zeolite on SiC foam as a monolith catalyst for biofuel upgrading. Chinese Journal of Catalysis. 41 (7), 1118-1124 (2020).
- Ghrear, T. M. A., et al. low-pressure, low-temperature microwave synthesis of ABW cesium aluminosilicate zeolite nanocatalyst in organotemplate-free hydrogel system. Materials Research Bulletin. 122, 110691 (2020).
