Chitosan modified diatomite cross-linked with sodium alginate and polyethyleneimine composite gel particles for efficient removal of copper and lead ions

吸附 复合数 化学工程 壳聚糖 Zeta电位 差示扫描量热法 热重分析 X射线光电子能谱 材料科学 化学 复合材料 纳米技术 物理化学 有机化学 纳米颗粒 工程类 物理 热力学
作者
Jianjun Sun,Zongrui Zhang,Mengyun Yu,Weiwei Xu,Guona Bai,Yixin Xiang,Mengqun Li
出处
期刊:Research Square - Research Square
标识
DOI:10.21203/rs.3.rs-4898717/v1
摘要

Abstract This study involved the synthesis of a novel composite gel consisting of chitosan modified diatomite (DE/CS), sodium alginate (SA), and polyethyleneimine (PEI) (DE/CS-PEI@SA) using the ion crosslinking method. The micro characteristics of the composite gels were examined through scanning electron microscopy, X-ray diffraction, differential scanning calorimetry/thermal gravimetric analysis, and Brunauer-Emmett-Teller systems. Their adsorption properties and mechanisms towards copper Cu(II) and lead Pb(II) ions were investigated using infrared, X-ray photoelectron spectroscopy, energy dispersive spectroscopy, and Zeta potential analyses. The DE/CS-PEI@SA composite gels exhibit numerous uniform folds on its surface, boasting a specific surface area of 18.96 m2/g and a pore size ranging from 1.5 to 80.0 nm, demonstrating robust thermal stability pre- and post- adsorption. Notably, these composite gels demonstrate impressive adsorption capacities for Cu(II) (174.39 mg/g) and Pb(II) (295.04 mg/g), respectively. The integration of DE/CS and PEI within the composite gel contributes to a complex pore structure and a multitude of accessible. The adsorption behavior of the composite gel is accurately characterized by the pseudo-second-order kinetic model and Langmuir model. The predominant adsorption mechanism involves single-molecule chemisorption, involving coordination adsorption, ion exchange, and electrostatic attraction. The composite gel demonstrates notable efficiency in adsorption, cost-effectiveness, and ease of separation, rendering it a viable option for wastewater treatment applications.
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