Синтез магнитных адсорбентов хромзамещенных ферритов кобальта Co(CrxFe1–x)2O4 для удаления фосфатов

  • Ки Ан Чан Химический факультет, Университет науки, Хошимин, Вьетнам; Химический факультет, Университет науки, Вьетнамский национальный университет, Хошимин, Вьетнам https://orcid.org/0000-0002-0365-8794
  • Ньат Линь Чан Химический факультет, Университет науки, Хошимин, Вьетнам; Химический факультет, Университет науки, Вьетнамский национальный университет, Хошимин, Вьетнам https://orcid.org/0000-0001-8527-1958
  • Данг Хоа Нгуен Ань Химический факультет, Университет науки, Хошимин, Вьетнам; Химический факультет, Университет науки, Вьетнамский национальный университет, Хошимин, Вьетнам https://orcid.org/0000-0002-0968-0968
  • Куинь Нху Ле Тхи Химический факультет, Университет науки, Хошимин, Вьетнам; Химический факультет, Университет науки, Вьетнамский национальный университет, Хошимин, Вьетнам https://orcid.org/0000-0002-8081-5570
  • Тхе Луан Нгуен Химический факультет, Университет науки, Хошимин, Вьетнам; Химический факультет, Университет науки, Вьетнамский национальный университет, Хошимин, Вьетнам https://orcid.org/0000-0001-6305-6878
  • Хуу Тхинь Фам Нгуен Химический факультет, Университет науки, Хошимин, Вьетнам; Химический факультет, Университет науки, Вьетнамский национальный университет, Хошимин, Вьетнам https://orcid.org/0000-0002-9308-5263
  • Ань Тьен Нгуен Химический факультете, Педагогический университет Хошимина, Хошимин, Вьетнам https://orcid.org/0000-0002-4396-0349
  • Куок Тьет Нгуен Институт прикладного материаловедения, Вьетнамская Академия наук и технологий, 1Б ТЛ29 Район 12, Хошимин, Вьетнам https://orcid.org/0000-0002-2218-9225
  • Тьен Хоа Ле Химический факультет, Университет науки, Хошимин, Вьетнам; Химический факультет, Университет науки, Вьетнамский национальный университет, Хошимин, Вьетнам https://orcid.org/0000-0003-0058-0298
DOI: https://doi.org/10.17308/kcmf.2022.24/9852
Ключевые слова: замещение хрома, кобальтовый феррит, удаление фосфатов, магнитный адсорбент, содержание Cr3 на поверхности

Аннотация

Целью данной работы является получение порошков хромзамещенного феррита кобальта Co(CrxFe1–x)2O4 методом простого соосаждения с отжигом с различным содержанием Cr для создания новых магнитных адсорбентов с целью удаления из воды фосфат-ионов. Воздействие замещения Cr на кристаллическую структуру, фазовый состав, морфологию, атомный состав поверхности, площадь поверхности и магнитные свойства полученных адсорбентов были исследованы с помощью рентгеновской дифракции, сканирующей электронной микроскопии, энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии, методом адсорбции-десорбции азота Брунауэра–Эммета– Теллера (БЭТ) и магнитометрии с вибрирующим образцом. Согласно результатам все полученные образцы
Co(CrxFe1–x)2O4 показали более высокий уровень адсорбции фосфата по сравнению с порошком CoFe2O4, однако их магнитные свойства уменьшились с увеличением допанта. Среди них был выявлен наиболее перспективный материал – образец Co(Cr0.25Fe0.75)2O4, магнитные свойства которого оставались достаточно высоки, чтобы легко отделить его от раствора, а его максимальная адсорбционная способность P (по модели Ленгмюра) в 4.84 раза превысила тот же показатель у CoFe2O4, что объясняется наличием на поверхности ионов Cr3+ и повышенной удельной
площадью поверхности этого замещенного образца. Более того, данные по адсорбции образца Co(Cr0.25Fe0.75)2O4 также соответствовали модели химической кинетики псевдо-второго порядка, а константа скорости адсорбции составила 0.87 мгП–1/с–1, что в два раза больше по сравнению с CoFe2O4.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Ки Ан Чан, Химический факультет, Университет науки, Хошимин, Вьетнам; Химический факультет, Университет науки, Вьетнамский национальный университет, Хошимин, Вьетнам

студент 4 курса химического факультета, Университет науки, Вьетнамский национальный университет (Хошимин, Вьетнам).

Ньат Линь Чан, Химический факультет, Университет науки, Хошимин, Вьетнам; Химический факультет, Университет науки, Вьетнамский национальный университет, Хошимин, Вьетнам

студент 4 курса химического факультета, Университет науки, Вьетнамский национальный университет (Хошимин, Вьетнам).

Данг Хоа Нгуен Ань, Химический факультет, Университет науки, Хошимин, Вьетнам; Химический факультет, Университет науки, Вьетнамский национальный университет, Хошимин, Вьетнам

студент 3 курса химического факультета, Университет науки, Вьетнамский
национальный университет (Хошимин, Вьетнам).

Куинь Нху Ле Тхи, Химический факультет, Университет науки, Хошимин, Вьетнам; Химический факультет, Университет науки, Вьетнамский национальный университет, Хошимин, Вьетнам

студент 3 курса химического факультета, Университет науки, Вьетнамский национальный университет (Хошимин, Вьетнам).

Тхе Луан Нгуен, Химический факультет, Университет науки, Хошимин, Вьетнам; Химический факультет, Университет науки, Вьетнамский национальный университет, Хошимин, Вьетнам

магистр х. н, химический факультет, Университет науки, Вьетнамский национальный университет (Хошимин, Вьетнам).

Хуу Тхинь Фам Нгуен, Химический факультет, Университет науки, Хошимин, Вьетнам; Химический факультет, Университет науки, Вьетнамский национальный университет, Хошимин, Вьетнам

магистр х. н., химический
факультет, Университет науки, Вьетнамский национальный университет (Хошимин, Вьетнам).

Ань Тьен Нгуен, Химический факультете, Педагогический университет Хошимина, Хошимин, Вьетнам

к. х. н., заведующий кафедрой неорганической химии, Педагогический университет Хошимина (Хошимин, Вьетнам).

Куок Тьет Нгуен, Институт прикладного материаловедения, Вьетнамская Академия наук и технологий, 1Б ТЛ29 Район 12, Хошимин, Вьетнам

к. х. н., Институт прикладного
материаловедения, Вьетнамская Академия наук и
технологий (Хошимин, Вьетнам).

Тьен Хоа Ле, Химический факультет, Университет науки, Хошимин, Вьетнам; Химический факультет, Университет науки, Вьетнамский национальный университет, Хошимин, Вьетнам

к. х. н., заведующий кафедрой неорганической химии, Университет науки, Вьетнамский национальный университет (Хошимин, Вьетнам).

Литература

Cooperband L. R., Good L. W. Biogenic phosphate minerals in manure: implications for phosphorus loss to surface waters. Environmental Science & Technology. 2002;36(23): 5075–5082. https://doi.org/10.1021/es025755f

Oguz E., Gurses A., Canpolat N. Removal of phosphate from wastewaters. Cement and Concrete Research. 2003;33(8): 1109–1112. https://doi.org/10.1016/S0008-8846(03)00016-4

Smith V. H., Schindler D. W. Eutrophication science: where do we go from here? Trends in Ecology & Evolution. 2009;24(4): 201–207. https://doi.org/10.1016/j.tree.2008.11.009

Guo H., Li W., Wang H., Zhang J., Liu Y., Zhou Y. A study of phosphate adsorption by different temperature treated hydrous cerium oxides. Rare Metals. 2011;30: 58–62. https://doi.org/10.1007/s12598-011-0197-5

Cheng X., Huang X., Wang X., Sun D. J. Influence of calcination on the adsorptive removal of phosphate by Zn–Al layered double hydroxides from excess sludge liquor. Journal of Hazardous Materials. 2010;177: 516–523. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2009.12.063

Lu S. G., Bai S. Q., Zhu L., Shan H. D. Removal mechanism of phosphate from aqueous solution by fly ash. Journal of Hazardous Materials. 2009;161: 95–101. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2008.02.123

Delaneya P., Manamon C. M., Hanrahan J. P., Copley M. P., Holmes J. D., Morris M. A. Development of chemically engineered porous metal oxides for phosphate removal. Journal of Hazardous Materials. 2011;185: 382–391. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2010.08.128

Zhang X., Sun F., He J., Xu H., Cui F., Wang W. Robust phosphate capture over inorganic adsorbents derived from lanthanum metal organic frameworks. Chemical Engineering Journal. 2017;326: 1086–1094. https://doi.org/10.1016/j.cej.2017.06.052

Santos L. C., da Silva A. F., dos Santos Lins P. V., da Silva Duarte J. L., Ide A. H., Meili L. Mg-Fe layered double hydroxide with chloride intercalated: Synthesis, characterization and application for efficient nitrate removal. Environmental Science and Pollution Research. 2020;27: 5890–5900. https://doi.org/10.1007/s11356-019-07364-4

Sunday K. J., Taheri M. L. NiZnCu-ferrite coated iron powder for soft magnetic composite applications. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2018;463: 1–6. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2018.05.030

Anupama A. V., Kumaran V., Sahoo B. Application of Ni-Zn ferrite powders with polydisperse spherical particles in magnetorheological fluids. Powder Technology. 2018;338: 190–196. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2018.07.008

Hoang N. T. P., Le T. K. Polyethylene glycolassisted sol-gel synthesis of magnetic CoFe2O4 powder as photo-Fenton catalysts in the presence of oxalic acid. Journal of Sol-Gel Science and Technology. 2018;88: 211–219. https://doi.org/10.1007/s10971-018-4783-y

Lai L., Xie Q., Chi L., Gu W., Wu D. Adsorption of phosphate from water by easily separable Fe3O4@SiO2 core/shell magnetic nanoparticles functionalized with hydrous lanthanum oxide. Journal of Colloid and Interface Science. 2016;465: 76–82. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2015.11.043

Lin Z, Chen J. Magnetic Fe3O4@MgAl-LDH@La(OH)3 composites with a hierarchical core-shellstructure for phosphate removal from wastewater and inhibition of labile sedimentary phosphorus release. Chemosphere. 2021; 264: 128551. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.128551

APHA (American Public Health Association). Standard methods for the examination of water and wastewater, 19th ed. APHA, Washington, DC. 1995.

Raghasudha M., Ravinder D., Veerasomaiah P. Magnetic properties of Cr-substituted Co-ferrite nanoparticles synthesized by citrate-gel autocombustion method. Journal of Nanostructure in Chemistry. 2013;3: 63. https://doi.org/10.1186/2193-8865-3-63

Li Z., Dai J., Cheng C., Suo Z., quing W. Synthesis and magnetic properties of chromium doped cobalt ferrite nanotubes. Materials Research Express. 2020;7: 086102. https://doi.org/10.1088/2053-1591/abae26

Fournier J. T., Landry R. J. ESR of Exchange coupled Cr3+ ions in phosphate glass. The Journal of Chemical Physics. 1971;55: 2522–2525. https://doi.org/10.1063/1.1676442

Worsztynowicza A., Kaczmareka S. M., Kurzawab M., Bosacka M. Magnetic study of Cr3+ ion in M2CrV3O11–x (M=Zn, Mg) compounds. Journal of Solid State Chemistry. 2005;178: 2231–2236. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2005.04.033

Shannon R. D. Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and

halcogenides. Acta Crystallographica Section A. 1976;32: 751–767. https://doi.org/10.1107/S0567739476001551

Del Bubba M., Arias C. A., Brix H. Phosphorus adsorption maximum of sands for use as media in subsurface flow constructed reed beds as measured by the Langmuir isotherm, Water Research. 2003;37: 3390–3400. https://doi.org/10.1016/S0043-1354(03)00231-8

Rai D., Moore D. A., Hess N. J., Rao L., Clark S. B. Chromium(III) hydroxide solubility in the aqueous Na+–OH––H2PO4 ––HPO42––PO43––H2O system: a thermodynamic model. Journal of Solution Chemistry. 2007;36: 1213–1242. https://doi.org/10.1007/s10953-007-9179-5

Lente G., Magalhães M. E. A., Fábián. I. Kinetics and mechanism of complex formation reactions in the iron(III)-phosphate ion system at large iron(III) excess. Formation of a tetranuclear complex. Inorganic Chemistry. 2000;39: 1950–1954. https://doi.org/10.1021/ic991017p

Опубликован
2022-08-26
Как цитировать
Чан, К. А., Чан, Н. Л., Ань, Д. Х. Н., Тхи, К. Н. Л., Нгуен, Т. Л., Нгуен, Х. Т. Ф., Нгуен, А. Т., Нгуен, К. Т., & Ле, Т. Х. (2022). Синтез магнитных адсорбентов хромзамещенных ферритов кобальта Co(CrxFe1–x)2O4 для удаления фосфатов. Конденсированные среды и межфазные границы, 24(3), 306-314. https://doi.org/10.17308/kcmf.2022.24/9852
Выпуск
Том 24 № 3 (2022)
Раздел
Оригинальные статьи

Copyright (c) 2022 Конденсированные среды и межфазные границы

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

Crossref
Scopus
Google Scholar
Europe PMC