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Magnetic flower-like α-Fe2O3@N–C particles as an efficient adsorbent for removal of 2,4-dichlorophenol: Thermodynamics, kinetics and adsorption mechanism
磁性花状α-Fe2O3@N -C颗粒对2,4-二氯苯酚的吸附剂:热力学、动力学和吸附机理
研究背景
氯酚类化合物（CP）是工业生产中不可或缺的原料。它们广泛用于杀虫剂、橡胶、塑料、消毒剂和防腐剂。然而，氯化石蜡是通过不当使用进入环境的。例如，除草剂以地表径流、印染废水排放和水体消毒剂加药的形式进入水环境，对水生生物和生态系统造成不可逆转的损害。2,4-DCP是氯化石蜡的典型污染物。苯环上含有氯取代基，这赋予了2,4-DCP强度和稳定性。它是脂溶性的、生物浓缩的和神经毒性的。它会引起呼吸窘迫、内分泌紊乱和单端孢霉素的影响。因此，近年来，制备可回收的活性炭以去除水中残留的2,4-DCP引起了人们的广泛关注。
研究方法
本文在甘油乙醇溶液中，以葡萄糖为碳源，尿素为氮源。在水热碳化阶段，羟基和Fe3+的配位形成的高表面能核心促进了微球的自加载。研究了温度对水热阶段微观结构的影响。结合pH值和吸附剂用量的变化来确定吸附剂的性能。通过拟合热力学和动力学模型以及一系列表征工具，探索了颗粒的性质和吸附行为的特征。
实验结果解析
图1. MC-1（a）、MC-2（b）、MC-3（c）和MC-4（d）的低倍放大图像。HMC、MC-1、MC-2、MC-3和MC-4的XRD光谱（e），MC-2吸附前后的XRD光谱（f），吸附后MC-2的局部放大倍数（g）。
图7. 洗脱液对再生性能的影响，乙醇·去离子水（a）、盐酸·去离子水的影响（b），磁分离后MC-2的照片（c）和离子竞争吸附（d）。
图9. 吸附机理图
试验结论
综上所述，本研究提供了一种通过水热自组装法和限氧碳化制备磁性花状MC吸附剂的简便方法，在有效处理含2,4-二氯酚废水方面具有很高的性能。MC-2在pH值为7.0时表现出更高的吸附容量。在298 K下，2,4-二氯苯酚的最大吸附容量为108.556 mg·g−1。Langmuir等温线和伪二阶方程模型拟合与实验结果吻合良好。此外，热力学实验表明，吸附是一种自发吸热过程，升温有利于吸附。此外，这项工作表明MC-2可以多次回收。因此，MC-2是一种有前景的从废水中回收2,4-二氯苯酚的吸附剂。
原文链接
https://doi.org/10.1016/j.pnsc.2024.01.005
期刊简介
Progress in Natural Science: Materials International(PNSMI)由中国材料研究学会主办，是一本综合类英文SCI学术期刊，刊登材料科学领域的基础研究和应用基础研究方面的高水平、有创造性和重要意义的最新研究成果。
2022年最新影响因子4.8，分区为中科院材料科学二区。入选2019年中国科技期刊卓越行动计划，2022、2023连续两年获评中国最具国际影响力学术期刊。
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