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A magnetically recyclable carboxyl-functionalized chitosan composite for efficiently removing methyl orange from wastewater: Isotherm, kinetics, thermodynamic, and adsorption mechanism

吸附 化学工程 壳聚糖 复合数 朗缪尔吸附模型 化学 动力学 解吸 甲基橙 材料科学 核化学 色谱法 有机化学 复合材料 催化作用 光催化 物理 工程类 量子力学
作者
Qingqing Wang,Xiaoli Jia,Mingchao Jin,Ruijie Guo,Baolong Niu,Hong Yan,Huifang Wang
出处
期刊:International Journal of Biological Macromolecules [Elsevier BV]
卷期号:253: 126631-126631 被引量:13
标识
DOI:10.1016/j.ijbiomac.2023.126631
摘要

In this study, a kind of magnetically recyclable adsorbent for dyes was synthesized by grafting diethylenetriamine pentaacetate acid (DTPA) to the composite of Fe3O4 microspheres and crosslinked chitosan (CS). The microstructures, molecular structure, crystal structure, and magnetic hysteresis loops of the chitosan matrix adsorbent before and after grafting was characterized. The results suggested that DTPA was covalent bonded with the composite of Fe3O4 microspheres and chitosan. The modified composite has larger specific surface area and can realize rapid solid-liquid separation. Batch experiments were conducted to optimize the parameters affecting the adsorption of methyl orange (MO). The adsorption process could be better described by pseudo-second-order kinetics model and Langmuir isotherm equation, and its saturated adsorption capacity of the modified adsorbents was 1541.5 mg·g-1 at 25 °C, which was 1.40 times of that the unmodified adsorbent (1104.1 mg·g-1). The obtained values of the thermodynamic parameters indicated that the adsorption was a spontaneous process. The regeneration experiment proved the stability and reproducibility of the adsorbent even after five cycles of adsorption-desorption. The primary adsorption mechanism was electrostatic interaction and hydrogen bonding. The adsorbent could be potentially applied for removing dyes from wastewater in wide pH of range, especially acid wastewater.
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