Enhanced fluoride removal using Mg-Zr binary metal oxide nanoparticles confined in a strong-base anion exchanger

氟化物 吸附 金属 离子交换 吸附 无机化学 化学 氧化物 水溶液中的金属离子 离子 核化学 有机化学
作者
Chengqiang He,Yue Sun,Yingpeng Gu,Hongyu Ji
出处
期刊:Chemosphere [Elsevier BV]
卷期号:358: 141980-141980 被引量:4
标识
DOI:10.1016/j.chemosphere.2024.141980
摘要

Generally, the pH of fluorinated groundwater or many industrial wastewater is neutral, while the majority of metal-modified adsorbents can work efficiently only under acidic conditions. In this study, we synthesized a novel hybrid adsorbent, Mg-Zr-D213, by loading nano-Mg/Zr binary metal (hydrogen) oxides in a strong-base anion exchanger, D213, to enhance the adsorption of fluoride from neutral water. Mg-Zr-D213 exhibited a better fluoride-removal capacity in neutral water than monometallic modified resins. Under the interference of competing anions and coexisting organic acids, Mg-Zr-D213 exhibited superior selectivity. The Langmuir model indicated that the fitted maximum sorption capacity of Mg-Zr-D213 was 41.38 mg/g. The results of column experiments showed that the effective treatment volume of Mg-Zr-D213 was 8–16-times higher than that of D213 for both synthetic groundwater and actual industrial wastewater, and that NaOH-NaCl eluent could effectively recover more than 95% of fluoride. Adsorption experiments with Mg/Zr metal (hydrogen) oxide particles and D213 separately demonstrated a synergistic effect between -N+(CH3)3 and Mg/Zr metal (hydrogen) oxide particles. The ligand exchange or metal-ligand interaction of Mg/Zr metal (hydrogen) oxide particles on fluoride was further demonstrated via X-ray photoelectron spectroscopy. Overall, Mg-Zr-D213 has great potential for enhanced fluoride removal in neutral water.

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