Biosynthesized iron oxide nanoparticles used for optimized removal of cadmium with response surface methodology

吸附 朗缪尔吸附模型 X射线光电子能谱 傅里叶变换红外光谱 离子强度 化学 核化学 氧化铁纳米粒子 响应面法 水溶液 Box-Behnken设计 表面改性 磁性纳米粒子 纳米颗粒 单层 氧化铁 材料科学 化学工程 色谱法 纳米技术 物理化学 有机化学 工程类 生物化学
作者
Jiajiang Lin,Binglin Su,Mengqiang Sun,Bo Chen,Zuliang Chen
出处
期刊:Science of The Total Environment [Elsevier BV]
卷期号:627: 314-321 被引量:100
标识
DOI:10.1016/j.scitotenv.2018.01.170
摘要

To effectively reuse adsorbent in removal of Cd (II), magnetic modification was considered as an alternative. In this study, iron oxide nanoparticles (IONPs) synthesized from the extract of Excoecaria cochinchinensis Lour leaves were modified by low-temperature calcination, and used to remove Cd (II). Transmission electron microscopy (TEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and magnetic properties analysis confirmed the successful synthesis of nanoscale magnetic FeOC composite. Response surface methodology (RSM) served to optimize the adsorption of Cd (II) by IONPs based on Box-Behnken design (BBD). According to the quadratic model, the effect of each factor on the removal of Cd (II) by IONPs was: pH > dosage > ionic strength > temperature. In percentage terms, 98.50% of Cd (II) (10 mg L-1) was removed when the pH, absorbent dosage, temperature and ionic strength conditions were 8.07, 2.5 g L-1, 45 °C, and 0.07 mol L-1, respectively. The adsorption of Cd (II) by IONPs is consistent with pseudo-second order kinetics and Langmuir adsorption isotherm models, indicating that the process of adsorption of Cd (II) by IONPs belongs to monolayer chemical adsorption. The -COOH, -COH, Cπ electron and ≡FeOH may be the binding sites for Cd (II) on the surface of IONPs. Overall, IONPs can be used to remove Cd (II) effectively from aqueous solution in a wide range of conditions.

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