Enhanced removal of Cr(VI) from aqueous solutions by polymer-mediated nitrogen-rich reduced graphene oxide

吸附 水溶液 六价铬 化学 弗伦德利希方程 石墨烯 氧化物 金属 碳纤维 无机化学 氮气 核化学 材料科学 有机化学 纳米技术 复合数 复合材料
作者
Junjie Geng,Qianwei Liang,Wenyi Yu,Wei Chen,Guining Lu,Hanjin Luo
出处
期刊:Journal of Hazardous Materials [Elsevier BV]
卷期号:436: 129184-129184 被引量:48
标识
DOI:10.1016/j.jhazmat.2022.129184
摘要

The efficient removal of heavy metal by rationally designed carbon-based adsorbents is a key challenge in the field of water purification. Herein, we report a nitrogen-enriched lignosulfonate exfoliated graphene oxide (N-LEGO) for hexavalent chromium (Cr(VI)) removal from aqueous solution. The nitrogen content of N-LEGO reached 13.28%, and the ratio of N-bonding configurations (pyri-N:amine-N:pyrro-N:grap-N) was 2.3:1.6:1:2.3. For Cr(VI) with initial concentration of 70 mg L−1 under pH= 2, the residuary concentration after treated by N-LEGO was close to 0.004 mg L−1, which meets the industrial wastewater discharge standard. The Cr(VI) adsorption behavior on N-LEGO can be fitted with the pseudo-second-order kinetics and Freundlich isotherm model well. The adsorption mechanism of Cr(VI) on N-LEGO includes anions electrostatic attraction, reduction and surface chelation. Density functional theory (DFT) simulations showed that N atoms doping was feasible and thermodynamically stable, meanwhile the N-doped system was easier to adsorb Cr2O72- than HCrO4-. The findings of this work can provide a new idea for the development of N-doped carbon-based adsorbents for the removal of highly toxic Cr(VI) from aqueous solutions.

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