Effectiveness of the engineered pinecone-derived biochar for the removal of fluoride from water

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作者
Basit Ahmed Khan,Mahtab Ahmad,Sajid Iqbal,Nanthi Bolan,Shumaila Zubair,Munib Ahmed Shafique,Attaullah Shah
出处
期刊:Environmental Research [Elsevier BV]
卷期号:212: 113540-113540 被引量:52
标识
DOI:10.1016/j.envres.2022.113540
摘要

Drinking fluoride (F-)-contaminated water (>1.5 mg L-1) causes severe dental and skeletal disorders. In the central province of Pakistan, ∼20 times higher levels of F- in the drinking groundwater (compared with the 1.5 mg L-1 permissible limit of the World Health Organization) are triggering bone abnormalities in teenagers. In this study, we demonstrated the potential of pinecone-derived biochar (pristine) impregnated with Fe- and Al-salts (engineered) to defluoridate water. Batch mode adsorption experiments were carried out under variable conditions of solution pH, F- initial concentration, adsorbent dose, and contact time. The engineered biochars resulted in greater adsorption than that of pristine biochar. Specifically, the AlCl3-modified biochar exhibited a maximum adsorption capacity of 14.07 mg g-1 in spiked water and 13.07 mg g-1 in in-situ groundwater. The equilibrium isothermal and kinetic models predicted monolayer, cooperative, and chemisorption types of the adsorption process. The chemical interaction and outer-sphere complexation of F- with Al, Na, and H elements were further confirmed by the post-adsorption analysis of the AlCl3-modified biochar by FTIR and XRD. The AlCl3-modified biochar resulted in 87.13% removal of F- from the in-situ F--contaminated groundwater, even in the presence of naturally occurring competing ions (such as Cl-, HCO3-, SO42-, and NO3-). We conclude that the AlCl3-modified biochar derived from pinecone could be a promising cost-effective adsorbent for the defluoridation of water.
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