Efficient heavy metal removal from water by alginate-based porous nanocomposite hydrogels: The enhanced removal mechanism and influencing factor insight

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作者
Wei Zhang,Ji Ou,Bin Wang,Hongyu Wang,Qiulai He,Jianyang Song,Huining Zhang,Meiyi Tang,Lean Zhou,Yang Gao,Shuiyu Sun
出处
期刊:Journal of Hazardous Materials [Elsevier]
卷期号:418: 126358-126358 被引量:95
标识
DOI:10.1016/j.jhazmat.2021.126358
摘要

Novel porous alginate-based nanocomposite hydrogels were prepared by incorporating polyaniline-polypyrrole modified graphene oxide (GO@PAN-PPy) as reinforcing fillers into the alginate matrix (GO@PAN-PPy/SA) for Cr(VI) and Cu(II) removal from water. Different in-situ co-polymerization functionalized GO with Py-to-An mass ratios of monomers (from nil to 1:1) and contents of GO@PAN-PPy (from nil to 2.0%(w/v)) were embedded into the alginate backbone to improve the sorption performance. Key factors, such as pH, coexisting metal ions, and swelling states were investigated in batch adsorption modes. The synergistic effect combined from polymer backbone and fillers could lower the impact of the pH-dependent adsorption reaction. With an adsorption ability superior to that of plain SA and GO/SA, the optimized GO@PAN-PPy-2(1)/SA exhibited good experimental maximum adsorption capacities for Cr(VI) (~133.7 mg/g) and Cu(II) (~87.2 mg/g) at pH 3.0, which were better than those of many other similar sorbents. The sorbents possessed excellent adaptability for 0.2 M salt for Cr(VI) removal but poor for Cu(II) removal. Pre-swelling treatment and co-adsorption could enhance the adsorption performance. The excellent reusability of hydrogel was demonstrated after five cycles in single/binary system. Overall, this work reveals that the resultant hydrogel holds potential as candidate sorbent to remove anionic-cationic heavy metal ions from water.
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