Functional covalent organic framework for exceptional Fe2+, Co2+ and Ni2+ removal: An upcycling strategy to achieve water decontamination and reutilization as smoke suppressant and flame retardant simultaneously

吸附 阻燃剂 水溶液中的金属离子 化学 化学工程 金属 共价键 螯合作用 朗缪尔吸附模型 人体净化 材料科学 烟雾 无机化学 废物管理 有机化学 工程类
作者
Yuling Xiao,Chao Ma,Ziyu Jin,Junling Wang,Lingxin He,Xiaowei Mu,Lei Song,Yuan Hu
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier]
卷期号:421: 127837-127837 被引量:91
标识
DOI:10.1016/j.cej.2020.127837
摘要

A key challenge for wastewater remediation is to develop desirable adsorbents possessing abundant approachable binding sites to realize both ultra-fast capture and ultra-high absorbance for heavy metal ions. Herein, we illustrate how the three-dimensional porous covalent organic framework (COF) displays the right combination of properties, thus offering a platform for decorative chelating sites to address heavy-metal poisoning. The rational design is demonstrated by modifying polydopamine (PDA) on COF, which aims at anchoring plentiful functional groups, especially catechol groups to bind heavy metal ions. The obtained PDA-coated COF ([email protected]) achieves rapid capture of Fe2+, Co2+ and Ni2+, and reaches adsorption equilibrium within 10 s. According to the Langmuir fitting, the calculated capture capacities of [email protected] for Fe2+, Co2+ and Ni2+ equal 204.9, 194.2, and 207.5 mg/g, respectively. Thermodynamic studies confirmed the spontaneous and exothermic characteristic of the adsorption process. Adhering to the concept of green chemistry and sustainable development, the good catalytic performance of transition metal ions intrigues us to further investigate its flame retardant application after recovering from sewage. The “recycling” strategy of adsorbed metal ions enables the reduction of fire hazards (heat, smoke and toxic gas) of polystyrene (PS) while retaining the mechanical properties of PS composites.
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