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Zn(II)、Pb(II)和Cu(II)在高岭石上的微观吸附特性比较
Scientific Reports ( IF 3.8 ) Pub Date : 2022-09-24 , DOI: 10.1038/s41598-022-20238-z
Li Tian 1, 2 , Kai-Bin Fu 1, 2 , Shu Chen 1, 2 , Jun Yao 3 , Liang Bian 1, 2
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在这项研究中,高岭石通过批次控制实验和第一性原理计算来研究铜、铅和锌离子的比较吸附。不同的吸附条件被认为是溶液酸度、离子初始浓度和接触振荡时间的影响。吸附系统等温线和动力学研究更符合 Langmuir 和准二级动力学模型。它们在两小时内达到吸附平衡,Zn(II)、Pb(II) 和 Cu(II) 在高岭石上的最大吸附量分别为 15.515、61.523 和 44.659 mg/g。此外,采用 X 射线衍射、傅里叶变换红外光谱、和具有能量色散X射线光谱的扫描电子显微镜。结果表明,Zn(II)、Pb(II) 和 Cu(II) 最有可能吸附在高岭石表面。此外,通过第一性原理密度泛函计算,系统地研究了[Zn(OH)]+、[Pb(OH)]+和[Cu(OH)]+在高岭石(001)表面的吸附机理。通过计算平衡吸附构型的吸附能、态密度和电子密度来评价不同离子的吸附特性。[Zn(OH)]+、[Pb(OH)]+ 和 [Cu(OH)]+ 的吸附能分别为 - 0.49、- 1.17 和 - 1.64 eV。模拟结果表明,高岭石表面的金属离子和O原子之间形成了新的杂化轨道,随着电子转移发生吸附过程。[Pb(OH)]+ 的电荷转移方向与 [Zn(OH)]+ 和 [Cu(OH)]+ 的电荷转移方向相反。[Zn(OH)]+ 比 [Cu(OH)]+ 和 [Pb(OH)]+ 更容易与高岭石表面的羟基形成多齿络合物。该工作进一步阐明了吸附体系之间的相互作用机制,为高岭石的结构改性和优化提供了基础理论支持,例如增加高岭石的层间距和在其表面引入其他活性基团以提高对重金属离子的吸附能力。在水处理和土壤修复方面。[Zn(OH)]+ 比 [Cu(OH)]+ 和 [Pb(OH)]+ 更容易与高岭石表面的羟基形成多齿络合物。该工作进一步阐明了吸附体系之间的相互作用机制,为高岭石的结构改性和优化提供了基础理论支持,例如增加高岭石的层间距和在其表面引入其他活性基团以提高对重金属离子的吸附能力。在水处理和土壤修复方面。[Zn(OH)]+ 比 [Cu(OH)]+ 和 [Pb(OH)]+ 更容易与高岭石表面的羟基形成多齿络合物。该工作进一步阐明了吸附体系之间的相互作用机制,为高岭石的结构改性和优化提供了基础理论支持,例如增加高岭石的层间距和在其表面引入其他活性基团以提高对重金属离子的吸附能力。在水处理和土壤修复方面。





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更新日期:2022-09-24
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