A novel double-network hydrogel made from electrolytic manganese slag and polyacrylic acid-polyacrylamide for removal of heavy metals in wastewater

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作者
Mengyu Ma,Xuan Ke,Ting Wang,Jia Li,Hengpeng Ye
出处
期刊:Journal of Hazardous Materials [Elsevier BV]
卷期号:462: 132722-132722 被引量:53
标识
DOI:10.1016/j.jhazmat.2023.132722
摘要

Electrolytic manganese slag (EMS), a bulk waste generated in industrial electrolytic manganese production, can be a cost-effective adsorbent for heavy metals removal after appropriate modification. In this study, EMS was activated by NaOH and then used to make the EMS-based double-network hydrogel (an EMS/PAA hydrogel) via a one-pot method. The results showed that the EMS/PAA hydrogel exhibits a high selective adsorption capacity of 153.85, 113.63 and 54.35 mg·g-1 for Pb (II), Cd (II) and Cu (II), respectively. In addition, Density Functional Theory (DFT) suggests that the adsorption energies (Ead) of Pb, Cd and Cu on SiO2/PAA of the EMS/PAA gels are - 4.15, - 1.96, and - 2.83 eV, respectively, and SiO2/PAA, with a strong affinity to Pb2+, is one of the reasons for the selective adsorption capacity of EMS/PAA gel for Pb2+. The removal efficiency of the EMS/PAA gel for Pb2+, Cd2+, Cu2+ decreased after four adsorption-desorption cycles by 20.00 %, 24.56 % and 46.56 %, respectively. Mechanism studies suggested that the elimination of the heavy metals by EMS/PAA gels mainly involves electrostatic attraction, inner-sphere complexation, and coordination interactions. The EMS/PAA hydrogels not only have high adsorption capacity, but are also easy to prepare and circulate, making them ideal for practical applications.
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