Superstable Mineralization of Heavy Metals Using Low-Cost Layered Double Hydroxide Nanosheets: Toward Water Remediation and Soil Fertility Enhancement

环境修复 吸附 化学 氢氧化物 浸出(土壤学) 吸附 废水 矿化(土壤科学) 水溶液中的金属离子 环境化学 土壤水分 水溶液 金属 无机化学 环境工程 环境科学 污染 氮气 有机化学 土壤科学 物理化学 生物 生态学
作者
Jikang Wang,Xianggui Kong,Mufei Yang,Wenbo Xiong,Zixian Li,Hua Zhou,Geoffrey I. N. Waterhouse,Simin Xu,Hong Yan,Yu‐Fei Song,Haohong Duan,Yufei Zhao
出处
期刊:Industrial & Engineering Chemistry Research [American Chemical Society]
卷期号:62 (1): 365-374 被引量:8
标识
DOI:10.1021/acs.iecr.2c03082
摘要

The efficient removal of heavy metals from wastewater and contaminated soil is vital for the environmental remediation and sustainable recycling of metals. Here, we demonstrate that ultrathin MgFe-LDH nanosheets (LDH-S) offer excellent mineralization of Cu2+ ions in aqueous solutions and soils (ultrahigh uptake capacity of 662 mg/g). The LDH-S can purify real electroplating wastewater (Cu2+ concentration >5000 mg/L) and trace heavy-metal-containing wastewater (∼10 mg/L) to drinkable levels (below 1 ppb). In the process of Cu2+ removal, MgFe-LDH is transformed into Cu(Mg)Fe-LDH through surface adsorption and isomorphous substitution. The Cu(Mg)Fe-LDH product could be used directly to remove azo dyes and phosphate anions by adsorption or be processed into metallic copper via a leaching–electroreduction process. The release of Mg2+ ions by LDH-S during Cu2+ removal was shown to promote crop growth by acting as magnesium fertilizer, even in acidic soils. This work simultaneously addresses several bottlenecks in heavy metal sequestration, including removal capacity, stability, reusability, and metal recovery.

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