水からのPb(II)除去効果を高める二官能化グラフェン酸化物/MnFeO磁性ナノハイブリッドの作製

Judicious fabrication of bifunctionalized graphene oxide/MnFeO magnetic nanohybrids for enhanced removal of Pb(II) from water.

• Kang Dai
• Guyue Liu
• Wenbin Xu
• Zhenzhen Deng
• Yutong Wu
• Chuwen Zhao
• Zijian Zhang

抄録

二官能化グラフェン酸化物/MnFeO磁性ナノ粒子(PEHA-Phos-GO/MnFeO)を簡便な方法で作製し、水溶液からのPb(II)の除去に適用しました。二官能化されたGOナノシート上の多数のアミノ基及びリン酸基とMnFeOの磁性ナノ粒子により、PEHA-Phos-GO/MnFeOは高いPb(II)除去効率と迅速な磁気分離を示した。PEHA-Phos-GO/MnFeOの最大吸着量は366.4mg/gであり、最適吸着pHは5.5であり、GO(212.1mg/g)を大きく上回った。吸着速度と等温線のデータから、吸着過程は擬似2次速度論とラングミュアモデルによってよく記述できることが示された。また、PEHA-Phos-GO/MnFeOへのPb(II)の吸着については、熱力学的研究により自然吸着過程の吸熱性が明らかになった。このように、PEHA-Phos-GO/MnFeOナノハイブリッドは、吸着能力が高く、磁気分離が容易で、再利用が可能であることから、環境汚染浄化における水溶液からの重金属の効率的な除去に非常に有望な吸着剤であると考えられる。

Novel ternary nanohybrids, bifunctionalized graphene oxide/MnFeO magnetic nanoparticles (PEHA-Phos-GO/MnFeO), were prepared by a facile method and applied for the removal of Pb(II) from aqueous solution. Attributing to the numerous amino and phosphate groups on the bifunctionalized GO nanosheets as well as the magnetic nanoparticles of MnFeO, PEHA-Phos-GO/MnFeO demonstrated high removal efficiency of Pb(II) and rapid magnetic separation. The 366.4 mg/g maximum adsorption capacity of Pb(II) on PEHA-Phos-GO/MnFeO was obtained at the optimal adsorption pH of 5.5, much higher than that on GO (212.1 mg/g). The kinetics and isotherm data indicated that the adsorption processes can be well described by the pseudo-second-order kinetics and the Langmuir model. For the adsorption of Pb(II) on PEHA-Phos-GO/MnFeO, thermodynamic studies revealed the endothermic nature of the spontaneous adsorption process. The exhibited adsorption capacity, easy magnetic separation and reusability make the PEHA-Phos-GO/MnFeO nanohybrids very promising adsorbents for efficacious removal of heavy metals from aqueous solutions in environmental pollution cleanup.

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