Fe doping enhanced Cr(VI) adsorption efficiency of cerium-based adsorbents: Adsorption behaviors and inner removal mechanisms

吸附 兴奋剂 化学 化学工程 无机化学 材料科学 有机化学 光电子学 工程类
作者
Bing Hou,Xinyu Yang,Ling Wang,Shi Tao,Muhammad Akram,Lei Wang,Jun Wan,Baoyu Gao,Jingwen Pan
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier]
卷期号:673: 216-227 被引量:17
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2024.06.036
摘要

Cerium-based adsorbents possessed unique advantages of valence variability and abundant oxygen vacancies in hexavalent chromium (Cr(VI)) adsorption, but high cost and unstable properties restricted their application in Cr(VI) contained wastewater treatment. Herein, a series of bimetallic adsorbents with different cerium/iron ratios (CeFe@C) were prepared by adding inexpensive Fe into Ce-based adsorbents (Ce@C), and the effect of Fe doping on adsorption properties of Ce@C for Cr(VI) was investigated thoroughly. Compared with pristine Ce@C, CeFe@C exhibited excellent removal performance for Cr(VI), and the improved maximum adsorption capacity reached 75.11 mg/g at 25℃. Benefiting from Fe doping, CeFe@C had good regeneration property, with only 25 % decrease after five adsorption–desorption cycles. Contents of trivalent cerium (Ce(III)) and oxygen vacancies (Ov) in bimetallic adsorbents were positively correlated with divalent iron (Fe(II)) doping, indicating that the formation of Ce(III) and surface defects on Ce@C could be effectively regulated by Fe doping. Density functional theory (DFT) calculation results further proved that the doped Fe enhanced the electron transfer effectively and lowered the energy barriers of Cr(VI) adsorption onto Ce@C surface, strengthening the reduction and complexation to Cr(VI). This study provides new insights for improving the Cr(VI) removal performance by modified Ce-based adsorbents, and further promotes the utilization potentiality of low-cost and low-toxicity Ce-based adsorbents in Cr(VI)-containing wastewater treatment.
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