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Probing the interaction effects of metal ions in MnxFe(3−x)O4 on arsenite oxidation and adsorption
RSC Advances ( IF 3.9 ) Pub Date : 2020-1-15 , DOI: 10.1039/c9ra09543h Linda Ouma 1, 2 , Augustine Ofomaja 1
RSC Advances ( IF 3.9 ) Pub Date : 2020-1-15 , DOI: 10.1039/c9ra09543h Linda Ouma 1, 2 , Augustine Ofomaja 1
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Wastewater treatment is still a global concern and materials capable of pollutant sequestration continue to be improved in a bid to ensure water reusability and curb water shortages. Some of the most promising materials so far are nanosized materials because of their unique properties and the ease of manipulation to improve their properties. In this work we investigated the effects of varying Fe3+ : Fe2+ ratios in magnetite nanoparticles and the influence of manganese doping. Diffraction measurements indicated that the manganese introduced into the magnetite matrix displaced some Fe atoms resulting in the formation of a uniform phase matching the card data for magnetite with no additional manganese phases being formed. XPS confirmed the presence of manganese on the surface of the doped nanomaterials and that both As(III) and As(V) were bound on the adsorbent surface. The central composite design (CCD) of response surface methodology (RSM) was used to determine the effects the nanoparticle compositions had on As(III) adsorption and oxidation. A quadratic equation was used to model the experimental data with a correlation coefficient close to unity indicating that the model was a good fit for the data. The interaction between Fe3+ and Mn had a positive influence in the reduction of As(III) in solution while Fe3+/Fe2+ interactions had antagonistic effects and the Fe2+/Mn interactions were found to be insignificant. Increasing the amounts of Fe3+ and manganese therefore resulted in the highest reduction in As(III) concentration.
中文翻译：
探讨MnxFe(3−x)O4中金属离子对亚砷酸盐氧化和吸附的相互作用影响
废水处理仍然是全球关注的问题，能够隔离污染物的材料不断得到改进，以确保水的可重复利用并遏制水资源短缺。迄今为止，一些最有前途的材料是纳米材料，因为它们具有独特的性能，并且易于操作以改善其性能。在这项工作中，我们研究了磁铁矿纳米粒子中不同 Fe 3+ : Fe 2+比例的影响以及锰掺杂的影响。衍射测量表明，引入磁铁矿基体中的锰取代了一些铁原子，导致形成与磁铁矿卡数据相匹配的均匀相，而没有形成额外的锰相。 XPS 证实了掺杂纳米材料表面存在锰，并且 As( III ) 和 As( V ) 均结合在吸附剂表面上。响应面法 (RSM) 的中心复合设计 (CCD) 用于确定纳米颗粒组合物对 As( III ) 吸附和氧化的影响。使用二次方程对实验数据进行建模，相关系数接近于 1，表明该模型非常适合数据。 Fe 3+和Mn之间的相互作用对溶液中As( III )的还原具有积极影响，而Fe 3+ /Fe 2+相互作用具有拮抗作用，并且发现Fe 2+ /Mn相互作用不显着。 因此，增加Fe 3+和锰的量导致As( III )浓度的最大降低。
更新日期：2020-01-15
中文翻译：
探讨MnxFe(3−x)O4中金属离子对亚砷酸盐氧化和吸附的相互作用影响
废水处理仍然是全球关注的问题，能够隔离污染物的材料不断得到改进，以确保水的可重复利用并遏制水资源短缺。迄今为止，一些最有前途的材料是纳米材料，因为它们具有独特的性能，并且易于操作以改善其性能。在这项工作中，我们研究了磁铁矿纳米粒子中不同 Fe 3+ : Fe 2+比例的影响以及锰掺杂的影响。衍射测量表明，引入磁铁矿基体中的锰取代了一些铁原子，导致形成与磁铁矿卡数据相匹配的均匀相，而没有形成额外的锰相。 XPS 证实了掺杂纳米材料表面存在锰，并且 As( III ) 和 As( V ) 均结合在吸附剂表面上。响应面法 (RSM) 的中心复合设计 (CCD) 用于确定纳米颗粒组合物对 As( III ) 吸附和氧化的影响。使用二次方程对实验数据进行建模，相关系数接近于 1，表明该模型非常适合数据。 Fe 3+和Mn之间的相互作用对溶液中As( III )的还原具有积极影响，而Fe 3+ /Fe 2+相互作用具有拮抗作用，并且发现Fe 2+ /Mn相互作用不显着。 因此，增加Fe 3+和锰的量导致As( III )浓度的最大降低。
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