Redox-Active Magnetic Composites for Anionic Contaminant Removal from Water

氧化还原 六价铬 吸附 磺酸 二茂铁 材料科学 醋酸 水溶液 单体 无机化学 化学 有机化学 电化学 化学工程 高分子化学 聚合物 电极 物理化学 工程类
作者
Kai‐Jher Tan,Satoshi Morikawa,Katherine R. Phillips,Nil Özbek,T. Alan Hatton
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:14 (7): 8974-8983 被引量:19
标识
DOI:10.1021/acsami.1c21466
摘要

Global water security is jeopardized by the presence of anthropogenic contaminants, which can persist resiliently in the environment and adversely affect human health. Surface adsorption of polluting species is an effective technique for water purification. In this work, redox-active magnetic compounds were designed for the targeted removal of inorganic and organic anions in water via polymeric redox-active vinylferrocene (VFc) and pyrrole (Py) moieties. An Fe3O4@SiO2@PPy@P(VFc-co-HEMA) composite was prepared in a four-step process, with the outermost layer possessing heightened hydrophilicity as a result of the optimized incorporation of 2-hydroxyethylmethacrylate (HEMA) monomers into the backbone of the ferrocene macromolecule. The synthesized materials are able to separate carcinogenic hexavalent chromium oxyanions and other charged micropollutants, and exhibit a 2-fold or greater enhancement in adsorption uptake once the redox-active ferrocene groups are oxidized to ferrocenium cations, with capacities of 23, 49, 66, and 95 mg/g VFc for maleic acid, 2-(6-methoxy-2-naphthyl)propionic acid (Naproxen), (2,4-dichlorophenoxy)acetic acid (2,4-D), and (2-dodecylbenzene)sulfonic acid (DBS), respectively, and a > 99% extractability of chromium in the 1 ppm range. The application of redox-active components to a magnetic particulate scaffold improves maneuverability and phase contact, giving rise to new potential aqueous separation process frameworks for water or product purification.
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