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Synchronous oxidation and sequestration for As(III) from aqueous solution by modified CuFe2O4 coupled with peroxymonosulfate: a fast and stable heterogeneous process
RSC Advances ( IF 3.9 ) Pub Date : 2021-1-22 , DOI: 10.1039/d0ra09324f Fu Liu 1 , Jian-Feng Wu 1 , Guang-Chao Zhao 1
RSC Advances ( IF 3.9 ) Pub Date : 2021-1-22 , DOI: 10.1039/d0ra09324f Fu Liu 1 , Jian-Feng Wu 1 , Guang-Chao Zhao 1
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Bifunctional heterogeneous catalytic processes for highly efficient removal of arsenic (As(III)) are receiving increased attention. However, the agglomerated nature and stability of nanoparticles are major concerns. Herein, we report a new process regarding the anchoring of CuFe2O4 nanoparticles on a substrate material, a kind of Fe–Ni foam, to form porous CuFe2O4 foam (CuFe2O4-foam) by in situ synthesis. The prepared material was then applied to activate peroxymonosulfate (PMS) for fast and efficient removal of As(III) from water. The results of removal experiments show that the complete removal of arsenic (<10 μg L−1) from 1 mg L−1 As(III) aqueous solution can be achieved within shorter time (<10 min) using this adsorbent coupled with PMS. The maximum adsorption capability of As(III) and As(V) on the prepared adsorbent is observed to be about 105.78 mg g−1 and 120.32 mg g−1, respectively. CuFe2O4-foam/PMS couple could work effectively in a wide pH range (3.0–9.0) and temperature range (10–60 °C), which is more beneficial to its application in actual water treatment engineering. The exhausted adsorbents can be refreshed for cyclic runs (at least 7 cycles) with insignificant capacity loss using alkaline solution as a regeneration strategy, suggesting this process has good stability. Investigation of the mechanism reveals that the route to the removal of As(III) is synchronous oxidation and sequestration in the arsenic removal process. The large As(III) removal capability and stability of CuFe2O4-foam/PMS show its potential as a promising candidate in real As(III)-contaminated groundwater treatment.
中文翻译：
改性 CuFe2O4 与过氧单硫酸盐联用同步氧化和螯合水溶液中的 As(III)：一种快速稳定的非均相过程
用于高效去除砷 (As( III )) 的双功能多相催化过程受到越来越多的关注。然而，纳米颗粒的团聚性质和稳定性是主要问题。在此，我们报道了一种将CuFe 2 O 4纳米颗粒锚定在基材材料（一种Fe-Ni泡沫）上的新工艺，通过原位合成形成多孔CuFe 2 O 4泡沫（ CuFe 2 O 4 -foam） 。然后将制备的材料用于活化过一硫酸盐 (PMS) 以快速有效地去除 As( III )) 从水中。去除实验结果表明，使用这种吸附剂与 PMS 结合，可以在更短的时间（<10 分钟）内完全去除1 mg L -1 As( III ) 水溶液中的砷（<10 μg L -1 ）。观察到 As( III ) 和 As( V ) 在制备的吸附剂上的最大吸附能力分别约为 105.78 mg g -1和 120.32 mg g -1。铜铁2 O 4-foam/PMS对在较宽的pH范围（3.0-9.0）和温度范围（10-60°C）内均能有效工作，更有利于其在实际水处理工程中的应用。使用碱性溶液作为再生策略，可以在循环运行（至少 7 个循环）中更新用尽的吸附剂，而容量损失微不足道，表明该过程具有良好的稳定性。机理研究表明，去除 As( III ) 的途径是除砷过程中的同步氧化和螯合。CuFe 2 O 4 -foam/PMS的大 As( III ) 去除能力和稳定性显示其作为真正的 As( III ) 污染地下水处理的有希望的候选者的潜力。
更新日期：2021-01-22
中文翻译：
改性 CuFe2O4 与过氧单硫酸盐联用同步氧化和螯合水溶液中的 As(III)：一种快速稳定的非均相过程
用于高效去除砷 (As( III )) 的双功能多相催化过程受到越来越多的关注。然而，纳米颗粒的团聚性质和稳定性是主要问题。在此，我们报道了一种将CuFe 2 O 4纳米颗粒锚定在基材材料（一种Fe-Ni泡沫）上的新工艺，通过原位合成形成多孔CuFe 2 O 4泡沫（ CuFe 2 O 4 -foam） 。然后将制备的材料用于活化过一硫酸盐 (PMS) 以快速有效地去除 As( III )) 从水中。去除实验结果表明，使用这种吸附剂与 PMS 结合，可以在更短的时间（<10 分钟）内完全去除1 mg L -1 As( III ) 水溶液中的砷（<10 μg L -1 ）。观察到 As( III ) 和 As( V ) 在制备的吸附剂上的最大吸附能力分别约为 105.78 mg g -1和 120.32 mg g -1。铜铁2 O 4-foam/PMS对在较宽的pH范围（3.0-9.0）和温度范围（10-60°C）内均能有效工作，更有利于其在实际水处理工程中的应用。使用碱性溶液作为再生策略，可以在循环运行（至少 7 个循环）中更新用尽的吸附剂，而容量损失微不足道，表明该过程具有良好的稳定性。机理研究表明，去除 As( III ) 的途径是除砷过程中的同步氧化和螯合。CuFe 2 O 4 -foam/PMS的大 As( III ) 去除能力和稳定性显示其作为真正的 As( III ) 污染地下水处理的有希望的候选者的潜力。
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