Summary
Denne artikel præsenterer en ny og bekvem rute til at syntetisere Fe2O3 / faujasite (FAU) -type zeolitkompositmateriale fra rød jord. De detaljerede synteseparametre er blevet finjusteret. Det opnåede kompositmateriale kan anvendes til effektiv afhjælpning af tungmetalforurenet vand, hvilket indikerer dets potentielle anvendelser inden for miljøteknik.
Abstract
Tungmetalforurenet vand er af stor betydning for menneskers sundhed og miljømiljøet. In situ vandrensningsteknikker muliggjort af meget effektive adsorptionsmaterialer er af stor betydning under disse omstændigheder. Blandt alle de materialer, der anvendes til vandrensning, er jernbaserede nanomaterialer og porøse materialer af stor interesse og drager fordel af deres rige redoxreaktivitet og adsorptionsfunktion. Her udviklede vi en letkøbt protokol til direkte at omdanne den udbredte røde jord i Sydkina til fremstilling af Fe2O3/faujasite (FAU)-type zeolitkompositmateriale.
Den detaljerede synteseprocedure og synteseparametre, såsom reaktionstemperatur, reaktionstid og Si / Al-forholdet i råmaterialerne, er blevet nøje indstillet. De as-syntetiserede kompositmaterialer viser god adsorptionskapacitet for typiske tungmetal (loid) ioner. Med 0,001 g/ml Fe2O3/FAU-type zeolitkompositmateriale tilsat forskellige tungmetal(loid)-forurenede vandige opløsninger (enkelttype tungmetal(loid)-koncentration: 1.000 mg/l [ppm]) blev adsorptionskapaciteten påvist at være 172, 45, 170, 40, 429, 693, 94 og 133 mg/g for Cu (II), Cr (III), Cr (VI), Fjernelse af henholdsvis (III), Cd (II), Pb (II), Zn (II) og Ni (II), som kan udvides yderligere til tungmetalforurenet vand og jordrensning.
Introduction
Tungmetaller fra menneskeskabte og naturlige aktiviteter er allestedsnærværende i luft-, vand- og jordmiljøet1. De er af høj mobilitet og toksicitet og udgør en potentiel sundhedsrisiko for mennesker ved direkte kontakt eller via transport i fødekæden2. Vand er afgørende for menneskers liv, da det er råmaterialet i enhver familie. Det er afgørende at genoprette vandets sundhed. Derfor er det af stor betydning at mindske mobiliteten og biotilgængeligheden af giftige tungmetaller (loid) i vand. For at opretholde et godt helbred i vand spiller vandrensningsmaterialer, såsom biokul, jernbaserede materialer og zeolit, en væsentlig rolle i immobilisering eller fjernelse af tungmetal (loid) fra vandige miljøer 3,4,5.
Zeolitter er meget krystallinske materialer med unikke porer og kanaler i deres krystalstrukturer. De er sammensat afTO 4 tetraedre (T er det centrale atom, normalt Si, Al eller P) forbundet med delte O-atomer. Den negative overfladeladning og udskiftelige ioner i porerne gør det til et populært adsorbent til ionfangst, som i vid udstrækning er blevet brugt i tungmetalforurenet vand og jordrensning. Ved at drage fordel af deres strukturer omfatter de afhjælpningsmekanismer, der er involveret i fjernelse af forurenende stoffer af zeolitter, hovedsageligt kemisk binding6, overfladeelektrostatisk interaktion7 og ionbytning8.
Zeolit af Faujasit (FAU)-typen har relativt store porer med en maksimal porediameter på 11,24 Å. Det viser høj effektivitet og brede anvendelser til fjernelse af forurenende stoffer 9,10. I de senere år har omfattende forskning viet til udvikling af grønne og billige rutiner til zeolitsyntese, såsom at bruge industrielt fast affald11 som råmateriale til at levere silicium- og aluminiumskilder eller vedtage dirigerende agentfrie opskrifter12. Det rapporterede alternative industrielle faste affald, der kan være silicium- og aluminiumskilder, omfatter kulportal13, flyveaske 11, affaldsmolekylære sigter 14, minedrift og metallurgisk affald 15, ingeniørforladt jord8 og landbrugsjord6 osv.
Heri blev rød jord, et rigeligt og let opnået silicium- og aluminiumrigt materiale, vedtaget som råmateriale, og der blev udviklet en letkøbt grøn kemimetode til Fe2O3/FAU-type zeolitkompositmaterialesyntese (figur 1). De detaljerede synteseparametre er blevet finjusteret. Det as-syntetiserede materiale viser høj immobiliseringskapacitet til afhjælpning af tungmetalforurenet vand. Denne undersøgelse bør være lærerig for beslægtede forskere, der er interesseret i dette område, til at bruge jord som råmateriale til syntese af miljømaterialer.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Indsamling og behandling af råvarer
- Rød jord indsamling
- Saml den røde jord. Fjern det 30 cm øverste lag af jorden, der indeholder planter og resterende organisk materiale.
BEMÆRK: I dette eksperiment blev den røde jord indsamlet på campus ved Southern University of Science and Technology (SUSTech), Shenzhen, Guangdong, Kina (113 ° 59 'E, 22 ° 36' N).
- Saml den røde jord. Fjern det 30 cm øverste lag af jorden, der indeholder planter og resterende organisk materiale.
- Rød jordbehandling
- Lufttør den opsamlede røde jord ved stuetemperatur og filtrer den gennem en 30-mesh sigte. Fjern de fleste af de store sten og blade. Tungmetalkoncentrationen (loid) måles (tabel 1) i den røde jord med induktivt koblet plasmamassespektrometri (ICP-MS)16 for at sikre, at der ikke indføres uønsket forurening.
BEMÆRK: En sigte med små huller anbefales, da få store ikke-silicium- eller aluminiumholdige genstande vil være i råmaterialet. Her er en sigte på 30 masker tilstrækkelig til at behandle råmaterialet i dette eksperiment.
- Lufttør den opsamlede røde jord ved stuetemperatur og filtrer den gennem en 30-mesh sigte. Fjern de fleste af de store sten og blade. Tungmetalkoncentrationen (loid) måles (tabel 1) i den røde jord med induktivt koblet plasmamassespektrometri (ICP-MS)16 for at sikre, at der ikke indføres uønsket forurening.
2. Fe2O3/FAU-type zeolit syntese
- Fremstilling af alkaliblandingspulver
- Vej 5 g forbehandlet rød jord, 1 g SiO2 og 7,63 g NaOH, og tilsæt dem til en naturlig agatmørtel. Slib dem i 2-3 min til et fint pulver. Sørg for, at den relative luftfugtighed i laboratoriet er 65% -72%.
BEMÆRK: Vær forsigtig med slibetiden, da NaOH er meget hygroskopisk. Det kan let absorbere vand fra luftatmosfæren. Et mediumfugtigt alkalipulver er afgørende for eksperimentets næste trin. Slibetiden er relateret til fugtigheden i laboratoriet.
- Vej 5 g forbehandlet rød jord, 1 g SiO2 og 7,63 g NaOH, og tilsæt dem til en naturlig agatmørtel. Slib dem i 2-3 min til et fint pulver. Sørg for, at den relative luftfugtighed i laboratoriet er 65% -72%.
- Alkalifusion/aktivering
- Overfør alkaliblandingen til en 100 ml teflonreaktorforing uden ydre belægning i rustfrit stål. Varm det op i en 200 °C ovn i 1 time.
BEMÆRK: Formålet med dette trin er at gøre brug af den stærke base NaOH til at aktivere Si-O-bindingen og Al-O-bindingen17 , så Al-, Si- og O-atomerne samles igen for at danne den ønskede aluminosilikatzeolit.
- Overfør alkaliblandingen til en 100 ml teflonreaktorforing uden ydre belægning i rustfrit stål. Varm det op i en 200 °C ovn i 1 time.
- Fremstilling af zeolitprækursor
- Tilsæt 60 ml deioniseret vand i teflonreaktorforingen, der indeholder den aktiverede alkaliblanding. Der tilsættes en omrøringsstang af passende størrelse, og blandingen omrøres ved 600 o/min på magnetomrøreren i 3 timer ved 25 °C. Vent på, at en homogen gel dannes som zeolitprækursoren18.
- Krystallisering
- Overfør den homogene gel til en 100 ml autoklave i rustfrit stål og opvarm gelen i en 100 °C ovn i 12 timer. Vent, indtil ovnen er afkølet til stuetemperatur efter standardkøleprogrammet for at åbne ovnens dør og tage autoklaven ud.
BEMÆRK: Autoklaven genererer højt tryk under høje temperaturer for at øge krystalliseringsprocessen. Vent altid på, at den når stuetemperatur for at forhindre en eksplosion med højt tryk.
- Overfør den homogene gel til en 100 ml autoklave i rustfrit stål og opvarm gelen i en 100 °C ovn i 12 timer. Vent, indtil ovnen er afkølet til stuetemperatur efter standardkøleprogrammet for at åbne ovnens dør og tage autoklaven ud.
- Vask den opnåede zeolit med deioniseret vand flere gange, indtil opløsningens pH er tæt på 7. Brug en centrifuge til at adskille det faste stof og væsken, og opsamling af det faste stof i bunden af 50 ml centrifugerøret. Til sidst tørres det opnåede produkt i 8 timer i en 80 °C ovn, og det formales til fint pulver til efterfølgende karakterisering.
- Karakterisering
- Få resultatet af røntgenfluorescens- (XRF) spektrometeret for den røde jord (figur 2). Det bruges til nøjagtigt at måle jordens uorganiske elementkoncentration19.
- Få krystalinformationsfilen (CIF) af Fe2O3 fra den uorganiske krystalstrukturdatabase (ICSD). Få CIF-filen af FAU-type zeolit fra databasen over zeolitstrukturer.
BEMÆRK: Mercury and Materials Studio (MS) kan begge bruges som krystalstrukturvisualiseringsværktøjer. I dette arbejde blev kviksølv brugt til visualisering af Fe2O3-strukturen, og MS blev brugt til FAU-type zeolit (figur 3). - Anskaf et pulverrøntgendiffraktionsmønster (PXRD) for at bekræfte fasen af det as-syntetiserede Fe2O3/FAU-type zeolitkompositmateriale (figur 4)20. Sammenlign det med det simulerede PXRD-mønster af Fe2O3 og FAU-type zeolit ved hjælp af JADE 6.5-software.
BEMÆRK: Mercury-softwaren udviklet af Cambridge Crystallographic Data Centre (CCDC) kan beregne PXRD-mønsteret baseret på CIF-filen af standardmaterialerne opnået fra ICSD - verdens største database for fuldstændigt identificerede uorganiske krystalstrukturer. - Anskaf et scanningselektronmikroskopi (SEM) billede (figur 5) for at bekræfte morfologien20.
- Anskaf transmissionselektronmikroskop (TEM) energidispergerende røntgenspektroskopi (EDS) kortlægning (figur 6) for at bestemme den kemiske sammensætning6.
BEMÆRK: Sammenlignet med SEM-EDS-kortlægning kan TEM-EDS-kortlægning registrere lave mængder elementær sammensætning.
3. Forsøg med batchadsorption
- Der fremstilles vandig opløsning på 50 ml 1.000 ppm Cu (II), Cr (III), Cr (VI), As (III), Cd (II), Pb (II), Zn (II) og Ni (II). Bemærk pH-værdien for hver opløsning.
- Der tilsættes 50 mg zeolit til hver tungmetalopløsning. Blandingsopløsningens pH-værdi justeres fint med 0,1 M HCl eller 0,1 M NaOH. Blandingen omrøres ved 600 o/min i 48 timer ved 25 °C.
BEMÆRK: Hver tungmetal (loid) ion har et stabilt pH-område uden metalhydroxidudfældning. PH-værdien i den endelige blandede opløsning justeres til et pH-område, således at faldet i koncentrationen af tungmetaller (loid) kan tilskrives zeolitens ydeevne. - PH-værdien af de endelige blandede opløsninger af henholdsvis Cu (II), Cr (III), Cr (VI), As (III), Cd (II), Pb (II), Zn (II) og Ni (II) justeres til henholdsvis 4,2, 3,9, 6,4, 7,8, 5,8, 5,2, 5,7 og 6,4.
- De blandede opløsninger filtreres gennem 0,22 μm membraner. Fortynd dem 1.000x ved at tilsætte 2% HNO3-opløsning . Koncentrationerne af resttungmetaller (loid) måles (figur 6) med induktivt koblet plasmamassespektrometri (ICP-MS)16 med et testområde på 0,001 ppm til 1 ppm. Se tabel 2 for ICP-MS-driftsparametrene.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Figur 1 illustrerer zeolits overordnede syntesevej baseret på strategien "jord til jordrensning"6. Med en simpel organisk fri rute kan rød jord omdannes til Fe2O3/FAU-type zeolitkompositmateriale uden at tilføje nogen Fe- eller Al-kilde. Det as-syntetiserede zeolitkompositmateriale udviser fremragende fjernelseskapacitet til tungmetalforurenet vandrensning og kan bruges til jordrensning.
Figur 2 viser resultatet af XRF-analyse for rød jord. Hovedsammensætningen af rød jord er SiO 2, Al 2O3 og Fe2O3.
Figur 3 viser krystalstrukturen af FAU-type zeolitrammen og Fe2O3. Zeolit af FAU-typen tilhører det kubiske krystalsystem, rumgruppen er Fd-3m, og enhedscelleparameteren er a = 24,3450 Å. Rammen af FAU zeolit er sammensat af tredimensionelle, 12-ledede ringe. De krystalstrukturrelaterede oplysninger blev hentet fra International Zeolite Association (IZA)21, som giver en udtømmende database over alle zeolitstrukturer.
Figur 4 viser det eksperimentelle PXRD-mønster af det as-syntetiserede Fe2 O 3/FAU-type zeolitkompositmateriale og simulerede mønstre af FAU-type zeolit og Fe2O3. Den store match af denne prøve med de simulerede standardmaterialer viser syntesens succes. SEM-billedet er vist i figur 5. Fe2O3/FAU-type zeolitkompositmateriale viser nållignende morfologi med høj renhed.
Resultatet af kortlægning af energidispergerende røntgenspektroskopi (EDS) er vist i figur 6. De typiske zeolitsammensætningselementer - Si, Al, Na og O - fordeles jævnt på materialet, og Fe fordeles diskret i kompositmaterialet. Dette bekræfter også den vellykkede syntese af Fe2O3/FAU-type zeolitkompositmateriale.
Figur 7 viser adsorptionskapaciteten for Fe2O3/FAU-type zeolitkompositmateriale for otte typiske tungmetalopløsninger. Det viser især en fascinerende høj kapacitet til Pb (II) og Cd (II) ionadsorption. pH i metalionopløsningen blev omhyggeligt justeret, så der ikke blev observeret nogen nedbør i opløsningerne.
Figur 1: Fremstillingsmetode for Fe2O3/FAU-type zeolitkompositmateriale og dets potentielle anvendelse. Fe2O3/FAU-type zeolitkompositmateriale blev syntetiseret ved den typiske alkaliaktiveringshydrotermiske metode. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 2: XRF anaylsis af den røde jord. Forkortelse: XRF = røntgenflurorescens. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 3: Krystalstruktur af FAU-type zeolitrammen og Fe2O3 krystalstruktur. (A) den rumlige struktur og især porearkitekturen i zeolitrammen af FAU-typen; (B) Fe2O3krystalstruktur langs c-aksen. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 4: XRD-mønster af Fe2O3/FAU-type zeolitkompositmateriale. Forkortelse: XRD = røntgendiffraktion. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 5: SEM-billede af Fe2O3/FAU-type zeolitkompositmateriale. Overflademorfologien var kendetegnet ved SEM. Skala bar = 2 μm. Forkortelse: SEM = scanning elektronmikroskopi. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 6: TEM-EDS-kortlægningsbillede af Fe2O3/FAU-type zeolitkompositmateriale. Elementfordelingen er kendetegnet ved TEM-EDS-kortlægning. Skala bar = 1 μm. Forkortelse: TEM-EDS = transmissionselektronmikroskopi energidispergerende røntgenspektroskopi. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 7: Adsorptionskapacitet for det as-syntetiserede Fe2O3/FAU-type zeolitkompositmateriale til otte typiske tungmetal(loide) opløsninger. Adsorptionskapaciteten af dette materiale blev undersøgt i forskellige tungmetal (loid) vandopløsninger. Noglelignende undersøgelser 5,9 har testet anvendeligheden af denne type materiale i jordmiljøer. Klik her for at se en større version af denne figur.
| Biotilgængelige tungmetaller(loid)koncentrationer i den røde jord | |
| Tungmetal(loid)s | Koncentration (mg/l) |
| Pb | 19.30 |
| Cu | 1.56 |
| Cd | 0.16 |
| Zn | 11.73 |
Tabel 1: Koncentration af tungmetaller (loid) i den røde jord.
| ICP-MS driftsparametre | |
| Parameter | Værdi |
| Fremadgående kraft | 1500 W |
| Plasma gas flow | 14,0 L min-1 |
| Flow af bæregas | 0,78 L min-1 |
| Fortyndingsgas flow | 1,06 L min-1 |
| Samlet transportgasstrøm | 1,84 L min-1 |
| Han gas flow | 4,8 ml min-1 |
| QP-bias | -98 V |
| Okt skævvridning | -100 V |
| Celleindgang | -130 V |
| Celle udgang | -150 V |
| Aflede | -80 V |
| Plade bias | -150 V |
| Forstøver type | Mikrotåge |
| Prøveoptagelseshastighed | 1,0 ml min-1 |
| m/z-isotoper overvåget i Cu-speciering | 63 Cu, 65 Cu |
| m/z-isotoper af interne standarder | 115 Ind, 175 Lu |
| Samlet anskaffelsestid | 8 s pr. prøve |
Tabel 2: ICP-MS driftsparametre. Forkortelse: ICP-MS = induktivt koblet plasmamassespektrometri.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Zeolit er typisk et aluminosilikatmateriale. I teorien kan materialer, der er rige på silikat og aluminat, vælges som råmaterialer til zeolitsyntese. Si/Al-forholdet mellem råmaterialet skal svare til forholdet mellem den valgte type zeolit for at minimere brugen af yderligere silicium-/aluminiumskilder 6,8,16. Si/Al-forholdet mellem zeolit af FAU-typen er 1,2, og Si/Al-forholdet mellem rød jord er 1,3. Derfor er rød jord en perfekt Si og Al kilde til FAU-type zeolit syntese. Men i denne metode blev ikke alle SiO2 i den røde jord med succes overført til zeolit. Og i vores protokol er der brug for ekstra SiO2 til zeolitsyntesen. Da den røde jord desuden indeholdt 7,65 vægt% Fe2O3, var der ikke behov for at tilføje ekstra Fe-kilde i fremstillingen af kompositmaterialet.
NaOH, SiO2 og rød jord skal blandes godt inden alkaliaktiveringstrinnet. Eksistensen af store granulater i blandingen kan påvirke aktiveringseffektiviteten negativt. Omrøringstid er en noget løst kontrolleret parameter i synteseruten. I teorien giver længere omrøringstid bedre blanding, men er mere energiforbrugende.
Krystalliseringstiden og temperaturen blev omhyggeligt indstillet i eksperimentet. En lille afvigelse af disse to synteseparametre kan forårsage syntese af forskellige typer zeolitter19. Det as-syntetiserede Fe2O3/FAU-type zeolitkompositmateriale blev testet for anvendelighed i adsorbering af metalioner i denne undersøgelse. Det kan forlænges til fjernelse af ammonium eller organisk materiale 10,22.
PXRD, SEM og TEM-EDS kortlægning er almindeligt anvendte teknikker til materialekarakterisering. PXRD bruges ofte til faseidentifikation23. Diffraktionstoppenes position og intensitet indikerer rig strukturinformation om den detekterede prøve, såsom den interplanære afstand og krystallinitet. SEM-billedet bruges hovedsageligt til at vise morfologien24. I mellemtiden kan størrelsen og ensartetheden også bekræftes. TEM-EDS kortlægning25 blev brugt til at bekræfte elementærsammensætningen. Analyse af kortlægningen afslører en klar fordeling af elementer. ICP-MS er en yderst følsom teknik til påvisning af sporkoncentrationer af tungmetal(loid)s8. Nøglen til datanøjagtighed er en velkonstrueret standardkurve. Til kvantitativ analyse kan valg af en passende intern standard effektivt kompensere for generelle matrixeffekter og korrigere driften af analysesignalet og derved forbedre nøjagtigheden af analyseresultaterne.
Dette papir beskriver udviklingen af en letkøbt protokol til direkte konvertering af den udbredte røde jord i Sydkina til fremstilling af Fe2O3 / FAU-type zeolitkompositmateriale. Ved denne metode blev den rigelige jordressource med succes omdannet til zeolitkompositmaterialet af høj værdi under betingelser med en relativt lav temperatur og kort reaktionstid for fjernelse af tungmetal (loid). Den traditionelle hydrotermiske metode, der anvendes, er dog muligvis ikke effektiv og miljøvenlig nok sammenlignet med andre zeolitsyntetiske tilgange, såsom den opløsningsmiddelfri26 eller den mikrobølgeassisterede tilgang27. I fremtiden kan den udvides yderligere til tungmetalforurenet vand og jordrensning for endelig at nå strategien "jord til jordrensning"6.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har ingen interessekonflikter at oplyse.
Acknowledgments
Dette arbejde blev økonomisk støttet af Natural Science Funds for Distinguished Young Scholar of Guangdong-provinsen, Kina, nr. 2020B151502094; National Natural Science Foundation of China, nr. 21777045 og 22106064; Grundlæggelsen af Shenzhen Science, Technology and Innovation Commission, Kina, JCYJ20200109141625078; 2019 ungdomsinnovationsprojekt fra Guangdong universiteter og gymnasier, Kina, nr. 2019KQNCX133 og en særlig fond til videnskabs- og teknologiinnovationsstrategien i Guangdong-provinsen (PDJH2021C0033). Dette arbejde blev sponsoreret af 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-Grundvand forureningskontrol. Vi anerkender især den tekniske støtte fra SUSTech Core Research Facilities.
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).
