Synthesis, characterization and application of novel MnO and CuO impregnated biochar composites to sequester arsenic (As) from water: Modeling, thermodynamics and reusability

零电荷点 生物炭 吸附 弗伦德利希方程 傅里叶变换红外光谱 吸热过程 化学 核化学 化学工程 材料科学 冶金 有机化学 热解 工程类
作者
Muhammad Imran,Muhammad Mohsin Iqbal,Jibran Iqbal,Noor S. Shah,Zia Ul Haq Khan,Behzad Murtaza,Muhammad Amjad,Shafaqat Ali,Muhammad Rizwan
出处
期刊:Journal of Hazardous Materials [Elsevier BV]
卷期号:401: 123338-123338 被引量:167
标识
DOI:10.1016/j.jhazmat.2020.123338
摘要

The present study aimed at enhancing the adsorption potential of novel nanocomposites of Sesbania bispinosa biochar (SBC) with copper oxide (SBC/CuO) and manganese oxide nanoparticles (SBC/MnO) for the efficient and inexpensive removal of environmentally concerned contaminant arsenic (As) from contaminated water at batch scale. The scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, energy dispersive X-ray (EDX), X-ray diffraction (XRD) and point of zero charge (PZC) analyses proved successful impregnation of the metallic nanoparticles on SBC surface. The results revealed the maximum As removal (96 %) and adsorption (12.47 mg/g) by SBC/CuO composite at 10 mg As/L, optimum pH-4, dose 1.0 g/L and ambient temperature (25 ± 1.5 °C) as compared with SBC (7.33 mg/g) and SBC/MnO (7.34 mg/g). Among four types of adsorption isotherms, Freundlich isotherm demonstrated best fit with R2 > 0.997. While pseudo second-order kinetic model revealed better agreement with kinetic experimental data as matched with other kinetic models. The thermodynamic results depicted that As adsorption on the as-synthesized adsorbents was endothermic and spontaneous in nature with increased randomness. The SBC/CuO displayed excellent reusability and stability over four adsorption/desorption cycles and proved that the as-synthesized SBC/CuO composite may be the efficient adsorbent for practical removal of As from contaminated water.

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