Green Fabrication of Zinc-Based Metal–Organic Frameworks@Bacterial Cellulose Aerogels via In Situ Mineralization for Wastewater Treatment

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作者
Xinru Liu,Jie Gu,Yongqi Cao,Liping Tan,Tongjun Liu
出处
期刊:Molecules [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:30 (5): 982-982
标识
DOI:10.3390/molecules30050982
摘要

Compared to conventional adsorbents, zinc-based metal-organic frameworks (MOFs) such as zeolite imidazolium skeleton-8 (ZIF-8) exhibit enhanced thermal, chemical, and structural stability. Nonetheless, their powdered form results in limited dispersibility in aqueous solutions and a tendency to aggregate, which significantly restricts their utility in adsorption applications. This study reports a green composite aerogel through the in situ mineralization of ZIF-8 onto bacterial cellulose (BC) for the effective removal of toxic metal ions (Cu2+) and Congo red (CR) from wastewater. The ZIF@BC composite aerogel was characterized using scanning electron microscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, thermogravimetric analysis, X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, and specific surface area analysis. The findings indicated that the ZIF-8 produced were evenly distributed across the BC nanonetwork, facilitating effective adsorption of CR and Cu2+. The maximum adsorption capacities of the ZIF@BC aerogels were determined to be 397.55 mg/g for CR and 424.80 mg/g for Cu2+, as per the Langmuir isotherm. Furthermore, the ZIF-8@BC aerogels demonstrated excellent selectivity and reusability, particularly for CR adsorption. The proposed mechanism for the interaction between the composite aerogel and CR and Cu2+ involves electrostatic interactions, hydrogen bonding, π-π bonding, coordination bonding, ion exchange, microchemical precipitation, and pore diffusion. This research offers significant promise for the utilization of MOF powders and highlights substantial industrial potential.

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