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ZIF-8 derived carbon@3D-printed columns as efficient continuous-flow adsorbents of parabens from water
Journal of Hazardous Materials ( IF 12.2 ) Pub Date : 2024-11-29 , DOI: 10.1016/j.jhazmat.2024.136697 Marta Bauzà, Andreu Figuerola, Gemma Turnes Palomino, Carlos Palomino Cabello
Journal of Hazardous Materials ( IF 12.2 ) Pub Date : 2024-11-29 , DOI: 10.1016/j.jhazmat.2024.136697 Marta Bauzà, Andreu Figuerola, Gemma Turnes Palomino, Carlos Palomino Cabello
In this study, we report a novel and cost-effective solution for removing parabens from water by combining MOF-derived porous carbons and 3D printing. In addition to being easy to prepare, the resulting 3D-printed device, with a cube-array structure, can also be fabricated in a robust column format for flow-through extraction of pollutants. Using an in-situ growth method, ZIF-8 MOF was directly deposited onto a 3D-printed device, achieving a stable and durable integration of the MOF onto the device. After the carbonization process, fully functional devices were obtained, entirely coated with a zinc-free carbon layer derived from ZIF-8, exhibiting both micro- and mesoporosity. c-ZIF-8@3D-printed cubes exhibited fast adsorption kinetics in batch conditions, achieving over 90 % extraction of ethylparaben within just 1 h, thanks to the mesoporosity of the obtained ZIF-8 derived carbon, as well as the possibility of establishing π-π interactions between it and the pollutant. Continuous-flow experiments demonstrated that c-ZIF-8@3D-printed columns showed high extraction efficiency for four parabens, maintaining removal rates between 83–92 % after 10 cycles. The columns also showed easy regeneration, enabling multiple uses of the 3D support and enhancing both the sustainability and efficiency of the water treatment process. Finally, the c-ZIF-8@3D-printed column was also tested for the simultaneous extraction of parabens from different real water samples with excellent results, confirming its potential for practical applications in water treatment.
中文翻译:
ZIF-8 衍生的 carbon@3D 打印柱作为水中对羟基苯甲酸酯的高效连续流吸附剂
在这项研究中,我们报告了一种新颖且经济高效的解决方案,通过结合 MOF 衍生的多孔碳和 3D 打印从水中去除对羟基苯甲酸酯。除了易于制备之外,所得的 3D 打印设备具有立方体阵列结构,还可以制造成坚固的色谱柱形式,用于污染物的流通式提取。使用原位生长方法,将 ZIF-8 MOF 直接沉积到 3D 打印设备上,实现了 MOF 与设备的稳定持久集成。碳化过程后,获得了功能齐全的器件,完全涂有源自 ZIF-8 的无锌碳层,表现出微观和中间孔性。c-ZIF 8@3D打印的立方体在批量条件下表现出快速吸附动力学,由于获得的 ZIF-8 衍生碳的介孔性以及在它与污染物之间建立 π-π 相互作用的可能性,在短短 1 小时内实现了超过 90% 的对羟基苯甲酸乙酯提取。连续流实验表明,c-ZIF 8@3D印制色谱柱对四种对羟基苯甲酸酯的提取效率很高,10 次循环后去除率保持在 83–92% 之间。这些塔还表现出易于再生的特点,实现了 3D 支架的多种用途,并提高了水处理过程的可持续性和效率。最后,还测试了 c-ZIF 8@3D打印柱从不同的真实水样中同时提取对羟基苯甲酸酯,效果极佳,证实了其在水处理中的实际应用潜力。
更新日期:2024-11-29
中文翻译:
ZIF-8 衍生的 carbon@3D 打印柱作为水中对羟基苯甲酸酯的高效连续流吸附剂
在这项研究中,我们报告了一种新颖且经济高效的解决方案,通过结合 MOF 衍生的多孔碳和 3D 打印从水中去除对羟基苯甲酸酯。除了易于制备之外,所得的 3D 打印设备具有立方体阵列结构,还可以制造成坚固的色谱柱形式,用于污染物的流通式提取。使用原位生长方法,将 ZIF-8 MOF 直接沉积到 3D 打印设备上,实现了 MOF 与设备的稳定持久集成。碳化过程后,获得了功能齐全的器件,完全涂有源自 ZIF-8 的无锌碳层,表现出微观和中间孔性。c-ZIF 8@3D打印的立方体在批量条件下表现出快速吸附动力学,由于获得的 ZIF-8 衍生碳的介孔性以及在它与污染物之间建立 π-π 相互作用的可能性,在短短 1 小时内实现了超过 90% 的对羟基苯甲酸乙酯提取。连续流实验表明,c-ZIF 8@3D印制色谱柱对四种对羟基苯甲酸酯的提取效率很高,10 次循环后去除率保持在 83–92% 之间。这些塔还表现出易于再生的特点,实现了 3D 支架的多种用途,并提高了水处理过程的可持续性和效率。最后,还测试了 c-ZIF 8@3D打印柱从不同的真实水样中同时提取对羟基苯甲酸酯,效果极佳,证实了其在水处理中的实际应用潜力。