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Synthesis of Chitosan/Halloysite Nanotubes Composite Aerogel as Adsorbents

埃洛石 气凝胶 吸附 材料科学 壳聚糖 朗缪尔吸附模型 复合数 解吸 吉布斯自由能 化学工程 吸收(声学) 热力学 复合材料 物理化学 化学 工程类 物理
作者
Huihong Feng,Yanglin Hu,Jingwen Liu,Quan‐Zhen Li,Nali Chen,Huixia Feng
出处
期刊:Science of Advanced Materials [American Scientific Publishers]
卷期号:15 (12): 1575-1582 被引量:1
标识
DOI:10.1166/sam.2023.4571
摘要

A novel chitosan/halloysite nanotubes composite aerogel (CS/HNTs) was prepared by incorporation of halloysite nantubes into crosslinked chitosan network via vacuum freeze drying. Nitrogen adsorption—desorption isotherms analysis show it has a specific surface area of 51.24 m 2 g –1 with an average pore diameter of 8.96 nm, the resulting CS/HNTs was used as an efficient adsorbent material for removal of Cr(VI) from water. The adsorption performance of CS/HNTs for Cr(VI) under different experimental conditions were studied. The adsorption experiments show that the adsorption capacity of CS/HNTs composite aerogel for Cr(VI) increases slightly with the increase of temperature and the optimum pH value for Cr(VI) adsorption is found at pH = 2. The maximum adsorption capacity of Cr(VI) was estimated to be 49.85 mg g –1 with the optimum adsorbent dose of 0.10 g at 30 °C. The adsorption kinetics of the assay exhibit a strong correlation with the mathematical model known as the pseudo—second—order equation. The experimental results exhibit a high level of conformity with the Langmuir isotherm, providing evidence of a state of equilibrium. Moreover, detailed computations have been conducted to ascertain crucial thermodynamic parameters such as the change in Gibbs free energy (Δ G °), modification in enthalpy (Δ H °), and variation in entropy (Δ S °). These calculated parameters provide compelling evidence that the adsorption of Cr(VI) onto CS/HNTs is a spontaneous process driven by thermodynamic favorability. Furthermore, the process is characterized by the absorption of heat from the surroundings, indicating an endothermic nature.
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