Synthesis of pH responsive malononitrile functionalized metal organic framework MIL-100(Fe) for efficient adsorption of uranium U(VI) from real-life alkaline leach liquor

丙二腈 吸附 化学 浸出(土壤学) 解吸 金属 核化学 傅里叶变换红外光谱 无机化学 二乙烯三胺 有机化学 化学工程 催化作用 土壤水分 土壤科学 工程类 环境科学
作者
Abhijit Das,Debashis Roy,Karthik Erukula,Sirshendu De
出处
期刊:Chemosphere [Elsevier BV]
卷期号:348: 140780-140780 被引量:9
标识
DOI:10.1016/j.chemosphere.2023.140780
摘要

The porous framework of MIL-100(Fe) was functionalized using malononitrile (MN), through an in-situ Knoevenagel condensation reaction to introduce abundant -CN groups on the surface of the developed adsorbent. The resultant MN-functionalized MIL-100(Fe) exhibited excellent Uranium (U(VI)) removal capacity (i.e., 270 mg/g) at highly alkaline pH (⁓ 10). Different coexisting cations and anions show negligible influence on the U-removal and it was 92.1-99.7 % in presence of different co-ions, with the concentration from 10 to 50 mg/L. Moreover, MIL-100(Fe)_MN showed extremely selective U removal from the actual alkaline leach liquor (⁓ 97 %), without any pH adjustment and leaching of the constituent Fe. The surface-grafted -CN groups were predominantly active towards the coordinative interactions with the U(VI) ionic moieties, as evident from the XPS and FTIR analysis. The MIL-100(Fe)_MN adsorbent was also subjected to five consecutive adsorption-desorption cycles, with >90 % U removal after 5th cycle. Moreover, the regenerated MIL-100(Fe)_MN was structurally and functionally resilient, as observed from the morphological and crystallographic analysis. A convection-pore diffusion based transport model was used to analyze the optimized mass transfer parameters. Overall, the present study highlights the simple design and development of malononitrile-functionalized MIL-100(Fe) as an efficient and selective adsorbent for U(VI) removal from U-rich alkaline leach liquor.

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