来源:Frontiers of Environmental Science & Engineering 发布时间:2022/5/18 14:02:56
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FESE | 前沿研究:PANI/TiO2协同吸附Cr(VI)和Sb(V)的双功能位点: 吸附行为、位点和机理

论文标题:Dual-functional sites for synergistic adsorption of Cr(VI) and Sb(V) by polyaniline-TiO2 hydrate: Adsorption behaviors, sites and mechanisms. (PANI/TiO2协同吸附Cr(VI)和Sb(V)的双功能位点: 吸附行为、位点和机理)

期刊:Frontiers of Environmental Science & Engineering

作者:Ning Wang (王宁), Jiangtao Feng (冯江涛), Wei Yan (延卫), Luohong Zhang (张洛红), Yonghong Liu (刘永红), Ruihua Mu (穆瑞花)

发表时间:27 Dec 2021

DOI:10.1007/s11783-022-1526-7

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原文链接:

https://journal.hep.com.cn/fese/EN/10.1007/s11783-022-1526-7

文章出版:Front. Environ. Sci. Eng. 2022, 16(8): 105

原文信息

题目:

Dual-functional sites for synergistic adsorption of Cr(VI) and Sb(V) by polyaniline-TiO2 hydrate: Adsorption behaviors, sites and mechanisms

作者:

Ning Wang (王宁) 1,2, Jiangtao Feng (冯江涛) 2, Wei Yan ()(延卫) 2, Luohong Zhang (张洛红) 1, Yonghong Liu (刘永红) 1, Ruihua Mu (穆瑞花) 1

作者单位:

1 Xi’an Polytechnic University, China

2 Xi’an Jiaotong University, China

通讯作者邮箱:

yanwei@xjtu.edu.cn

关键词:

Polyaniline/TiO2 (聚苯胺/TiO2);

Chromium (铬Cr(VI));

Antimony (锑Sb(V));

Adsorption (吸附);

Desorption (脱附);

Mechanism (机理)

文章亮点

• PANI/Ti(OH)n(4-n)+具有良好的吸附性能和可再生性;

• Cr(VI)的吸附位点为羟基、氨基/亚氨基和苯环;

• Sb(V)主要通过氢键和Ti-O-Sb吸附;

• Cr-O-Sb在双体系中的形成具有协同吸附作用;

• 聚苯胺/二氧化钛是一种具有广泛应用潜力的吸附剂,值得进一步研究。

文章简介

由于铬(Cr)和锑(Sb)的生物积累、高迁移率和强毒性,从水生环境中去除它们至关重要。本研究设计了一种由Ti(OH)n(4-n)+和聚苯胺(PANI)组成的复合吸附剂,并通过绿色合法进行合成用于吸附Cr(VI)和Sb(V)。结果表明,合成的PANI/TiO2复合材料对Cr(VI)和Sb(V)具有良好的吸附性能(Cr(VI)为394.43 mg/g,Sb(V)为48.54 mg/g),具有广泛的pH适用性和显著的可再生性能。Cr(VI)的吸附主要包括静电吸引、氢键和阴离子-π相互作用。XPS和FT-IR分析表明,吸附位点为羟基、氨基/亚氨基和苯环。Sb(V)主要通过氢键和表面络合吸附形成Ti-O-Sb配合物。Cr-O-Sb在双体系中的形成证实了Cr(VI)和Sb(V)的协同吸附作用。更重要的是,由于吸附位点的不同,Cr(VI)和Sb(V)的吸附是独立发生的,且表现出协同增效性。结果表明,PANI/TiO2具有实用性、适用性和可重复利用性强等特点,在实际废水处理中具有广阔的应用前景。

图1 摘要图

编者点评

铬和锑在水体中的存在广泛,两者共存的水体也较为常见,对人类健康乃至水生态变化都会产生负面影响。本研究课题组开发合成的PANI/TiO2复合吸附剂对工业废水典型污染物,例如阴/阳离子染料、磷酸根、Cr(VI)和Sb(V),均表现出良好的去除效率。本报道工作对Cr(VI)和Sb(V)在PANI/TiO2上的单独吸附和共吸附进行了系统研究,表征分析了吸附机理和吸附位点,结合之前的报道,该工作旨在开发多元共吸附功能吸附剂,对于吸附技术在实际工业应用具有重要价值。

编者简介

王宁,女,西安工程大学环境与化学工程学院讲师、硕士生导师,博士毕业于西安交通大学,导师为延卫教授,研究方向为功能吸附材料的研发与优化应用。

摘要

Removal of chromium (Cr) and antimony (Sb) from aquatic environments is crucial due to their bioaccumulation, high mobility and strong toxicity. In this work, a composite adsorbent consisting of Ti(OH)n(4–n)+ and polyaniline (PANI) was designed and successfully synthesized by a simple and eco-friendly method for the uptake of Cr(VI) and Sb(V). The synthetic PANI/TiO2 composites exhibited excellent adsorption capacities for Cr(VI) and Sb(V) (394.43 mg/g for Cr(VI) and 48.54 mg/g for Sb(V)), wide pH applicability and remarkable reusability. The adsorption of Cr(VI) oxyanions mainly involved electrostatic attraction, hydrogen bonding and anion-π interactions. Based on X-ray photoelectron spectroscopy and FT-IR analysis, the adsorption sites were shown to be hydroxyl groups, amino/imino groups and benzene rings. Sb(V) was adsorbed mainly through hydrogen bonds and surface complexation to form Ti-O-Sb complexes. The formation of Cr-O-Sb in the dual system demonstrated the synergistic adsorption of Cr(VI) and Sb(V). More importantly, because of the different adsorption sites, the adsorption of Cr(VI) and Sb(V) occurred independently and was enhanced to some extent in the dual system. The results suggested that PANI/TiO2 is a promising prospect for practical wastewater treatment in the removal of Cr(VI) and Sb(V) from wastewater owing to its availability, wide applicability and great reusability.

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