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ZIF-67 grows in chitosan-rGO hydrogel beads for efficient adsorption of tetracycline and norfloxacin

吸附 化学 石墨烯 化学工程 解吸 朗缪尔吸附模型 壳聚糖 二进制系统 单层 堆积 朗缪尔 有机化学 生物化学 算术 工程类 二进制数 数学
作者
Huimin Yang,Wang Shichen,Yixuan Liu,Yue Hu,Weibo Shen
出处
期刊:Separation and Purification Technology [Elsevier BV]
卷期号:330: 125208-125208 被引量:24
标识
DOI:10.1016/j.seppur.2023.125208
摘要

In this study, a novel hydrogel bead (rGO@ZIF-67@CS) was synthesized by integrating ZIF-67 into a chitosan and reduced graphene oxide (rGO) dual-network system. This hydrogel was designed for efficient removal of tetracycline (TC) and norfloxacin (NOR) in single- and binary-solute systems. The adsorption experiments revealed that TC and NOR can be effectively removed over a wide range of pH (4–8), achieving maximum adsorption capacities of 1685.26 mg·g−1 at pH = 4 for TC and 1890.32 mg·g−1 at pH = 5 for NOR. The pseudo-second-order kinetic and Langmuir models better fitted the kinetic and isotherm data of both antibiotics, indicating a homogeneous adsorption process dominated by monolayer chemisorption. Even after five adsorption–desorption cycles, the adsorption efficiency of the two antibiotics remained above 80 %. In the binary systems, rGO@ZIF-67@CS simultaneously removed 92.68 % of TC and 82.46 % of NOR. Additionally, in practical applications, the fixed-bed system treated 320 mL of the TC solution and 290 mL of the NOR solution. Microscopic characterization suggested that the adsorption mechanisms were likely attributed to pore filling, π-π stacking, hydrogen bond interactions, and complexation.
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