Cr(VI) Adsorption by Mg/Al Layered Double Hydroxide-Modified Sphagnum Moss Cellulose Gel: Performance and Mechanism

吸附 六价铬 化学 纤维素 弗伦德利希方程 氢氧化物 化学工程 朗缪尔吸附模型 核化学 层状双氢氧化物 无机化学 有机化学 工程类
作者
Junpeng Ren,Shijiang Zhang,Yu Wang,Huixian Shi,Cheng Zhen
出处
期刊:Molecules [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:30 (8): 1796-1796
标识
DOI:10.3390/molecules30081796
摘要

Hexavalent chromium (Cr(VI)), a highly toxic and carcinogenic contaminant, presents a significant hazard to aquatic ecosystems and human health. Developing environmentally friendly, cost-effective, biodegradable, and easily recyclable adsorbents is critical for efficient Cr(VI) removal. Here, we present an innovative solution using a Mg/Al layered double hydroxide (LDH)-modified sphagnum cellulose gel (MgAl/LDH@SMCG), prepared by pre-treating sphagnum cellulose, crosslinking with polyvinyl alcohol, and doping with LDH. The resulting porous composite gel features abundant -COOH and -OH chelating groups, significantly enhancing its adsorption capacity and structural stability. The material’s structure and surface modifications were systematically characterized using SEM, TGA, FT-IR, and XPS. Batch adsorption experiments were conducted to assess the influence of adsorbent dosage, initial Cr(VI) concentration, pH, contact time, and temperature on performance. Adsorption kinetics, isotherms, and thermodynamics analyses revealed a primary mechanism of monolayer chemical adsorption, with experimental data closely fitting the Freundlich isotherm and pseudo-second-order kinetic models. The modified gel exhibits increased surface roughness and adsorption sites, resulting in markedly improved Cr(VI) removal efficiency. This study not only provides theoretical insights into Cr(VI) adsorption but also highlights the potential of LDH-functionalized cellulose gels for heavy metal wastewater treatment, offering a sustainable pathway for addressing global water contamination challenges.
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