Aqueous Nd3+ capture using a carboxyl-functionalized porous carbon derived from ZIF-8

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作者
Imteaz Ahmed,Samiran Bhattacharjee,Chang‐Soo Lee,Kyoung‐Ku Kang,Ji‐Whan Ahn,Wha‐Seung Ahn
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier BV]
卷期号:594: 702-712 被引量:30
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2021.03.036
摘要

A porous graphitic carbon was obtained via the pyrolysis of a zeolite imidazolate framework (ZIF-8) under Ar atmosphere. Then, the carbon was functionalized with carboxylic groups and applied for separation of neodymium ions (Nd3+) from water. The adsorbent (denoted as C-ZDC) was characterized by X-ray diffraction, N2 adsorption–desorption isotherms, infrared spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, scanning and transition electron microscopies, thermogravimetric analysis, and Boehm titration. A practical adsorption equilibrium was attained within 4 h, and the adsorption isotherm at 25 °C revealed a maximum adsorption capacity of 175 mg/g, which is one of the highest values reported for different kinds of adsorbents. The adsorption kinetics and equilibrium isotherms were modeled, and the selectivity for Nd3+ over other metal ions was examined. From the effect of solution pH on the adsorption and material characterization results before and after adsorption, the high adsorption capacity of C-ZDC was ascribed to the formation of coordination bonds between Nd3+ ions and the –COOH groups. Further, the material was reusable for at least four adsorption–desorption cycles after a simple step of acid washing.
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