Magnetic nanocomposites based on Zn,Al-LDH intercalated with citric and EDTA groups for the removal of U(vi) from environmental and wastewater: synergistic effect and adsorption mechanism study

化学 柠檬酸 吸附 螯合作用 离子交换 核化学 插层(化学) 无机化学 纳米复合材料 磁铁矿 离子 有机化学 冶金 材料科学 纳米技术
作者
Natalia Kobylinska,L. N. Puzyrnaya,G. N. Pshinko
出处
期刊:RSC Advances [The Royal Society of Chemistry]
卷期号:12 (50): 32156-32172 被引量:8
标识
DOI:10.1039/d2ra05503a
摘要

The efficient removal of U(vi) ions from contaminated natural waters and wastewaters of industrial processing plants by novel magnetic nanocomposites based on magnetite and Zn,Al-layered double hydroxides intercalated with citric and EDTA groups (Fe3O4/Zn,Al-LDH/Cit and Fe3O4/Zn,Al-LDH/EDTA) was shown. These adsorbents were obtained using co-precipitation and ion-exchange techniques. The infrared spectroscopy confirmed the existence of O-containing groups on the surfaces of Fe3O4/Zn,Al-LDH/Cit and Fe3O4/Zn,Al-LDH/EDTA, which could provide active sites in the interlayer of the adsorbents for the pollutants removal. The intercalation of Zn,Al-LDH with chelating EDTA-groups significantly increased the adsorption capacity toward U(vi) ions (131.22 mg g-1) compared to citric moieties in a wide range of pH (3.5-9.0). The maximum adsorption capacities of U(vi) at pH 7.5 were 81.12 mg g-1 for Fe3O4/Zn,Al-LDH/EDTA and 21.6 mg g-1 for Fe3O4/Zn,Al-LDH/Cit. The higher adsorption capacity of Fe3O4/Zn,Al-LDH/EDTA vs. the citric sample might be explained by high affinity of LDH-supports and high-activity of the chelating groups in formation of the complexes in the interlayer space of the magnetic nanocomposite. The removal of U(vi) by the magnetic nanocomposites occurred due to interlayer complexation and electrostatic interactions. The cations (Na+, K+, Ca2+), HCO3- and fulvic acid anions being typical for natural waters were practically not affected upon the removal of U(vi) from aqueous media. The adsorption performance of Fe3O4/Zn,Al-LDH/EDTA nanocomposites was evaluated in the analysis of environmental and wastewater samples with recoveries in the range of 95.8-99.9%. This superior intercalation performance of LDH-supports provides simple and low-cost adsorbents, providing a strategy for decontamination of radionuclides from wastewater.
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