Facile Synthesis of Manganese Dioxide Nanoparticles for Efficient Removal of Aqueous As(III)

吸附 水溶液 放热反应 弗伦德利希方程 化学 无机化学 纳米颗粒 亚砷酸盐 氧化还原 X射线光电子能谱 化学工程 材料科学 有机化学 纳米技术 工程类
作者
Chao Liu,Ruyue Ding,Fengchun Xie
出处
期刊:Journal of Chemical & Engineering Data [American Chemical Society]
卷期号:65 (8): 3988-3997 被引量:17
标识
DOI:10.1021/acs.jced.0c00311
摘要

The development of highly efficient adsorbents for arsenic removal remains a challenge. In this paper, we propose the facile synthesis of hydrous manganese dioxide (HMO) and investigate its application in removal of As(III). By controlling the ratio of precursors, HMOs with different |ZP| values were successfully synthesized. It is found that HMO with a smaller value of |ZP| achieves a higher arsenic removal rate. Adsorption efficiency is confirmed to be pH-dependent and directly related to the adsorbent dosage. In addition, thermodynamics analysis shows that the adsorption reaction appears to be spontaneous and is accompanied by exothermic phenomena. Furthermore, the removal process of As(III) has the best fitting effect by the Freundlich adsorption model and pseudo-secondary dynamics model, which reveal that the adsorption sites are evenly distributed in the adsorption process. The FT-IR and XPS analysis further proves that the arsenite ions and HMO adsorbents have first formed a complex through electrostatic interaction, which is further converted into a more stable internal structure by a redox reaction. This work not only offers a relatively low cost and highly efficient candidate on the treatment of heavy As(III)-contaminated water but also provides a deep understanding of the relationship between the |ZP| value and adsorption behavior.
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