Hydrothermal synthesis of Zr-doped chitosan carbon-shell protected magnetic composites (Zr–Fe3O4@C) for stable removal of Cr(VI) from water: Enhanced adsorption and pH adaptability

吸附 材料科学 壳聚糖 复合数 核化学 热液循环 碳纤维 化学工程 朗缪尔吸附模型 复合材料 化学 冶金 有机化学 工程类
作者
Jingran Li,Junjie Su,Qi Yang,Zhilin Yang
出处
期刊:Materials Chemistry and Physics [Elsevier BV]
卷期号:306: 128057-128057 被引量:4
标识
DOI:10.1016/j.matchemphys.2023.128057
摘要

In this study, zirconium-doped carbon shell-protected magnetic Fe3O4 composite (Zr–Fe3O4@C) was synthesized by hydrothermal method with chitosan assistance. Chitosan as a stabilizer successfully prevented the aggregation of Fe3O4, resulting in approximately a 30.7% increase in the specific surface area of Zr–Fe3O4@C. TEM analysis revealed that Zr–Fe3O4@C exhibited a relatively uniform square shape with a size of about 120 nm. The synergistic effect between iron and zirconium oxides resulted in a nearly 20% increase in the adsorption capacity of Zr–Fe3O4@C (Fe/Zr molar ratio of 3:1) for Cr(VI) compared to Fe3O4. The introduction of zirconium also significantly improved the acid and base resistance (1–9) and environmental adaptability of Zr–Fe3O4@C composites. With good magnetic properties (53.5 emu/g) and separation recycling properties, Zr–Fe3O4@C showed rapid water separation within 20 s. At a pH of 3 and 30 °C, Zr–Fe3O4@C achieved a maximum adsorption capacity of 132.72 mg/g by the Langmuir isotherm. Furthermore, even after six consecutive treatments, the adsorption performance of Zr–Fe3O4@C for Cr(VI) only decreased by about 9.8%. The stable adsorption performance and regeneration ability suggested that Zr–Fe3O4@C would be considered a reliable candidate for Cr(VI) wastewater remediation.
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