Новости

Jun 17, 2023

Хелатирующий захват и магнитное удаление не

Scientific Reports, том 6, номер статьи: 21027 (2016) Цитировать эту статью 7011 Доступов 28 Цитирований 7 Подробности о альтметрических метриках Метод рекультивации почвы, основанный на магнитном обогащении,

Научные отчеты, том 6, Номер статьи: 21027 (2016) Цитировать эту статью

7011 Доступов

28 цитат

7 Альтметрика

Подробности о метриках

Представлен метод рекультивации почв, основанный на магнитном обогащении. Новый магнитный твердый хелаторный порошок FS@IDA (наночастицы Fe3O4@SiO2 ядро-оболочка, покрытые хелаторами иминодиуксусной кислоты) использовался в качестве реактивного магнитного носителя для селективного захвата немагнитных тяжелых металлов в почве путем хелатирования и удаления магнитной сепарацией. FS@IDA был получен посредством реакций неоргано-органического и органического синтеза, в результате которых на поверхности магнитных наночастиц Fe3O4@SiO2 (FS) образовались хелатные группы. В этих реакциях использовали силановый связующий агент и хлорацетат натрия. Результаты показывают, что FS@IDA может хелатировать компоненты тяжелых металлов карбонатов Cd, Zn, Pb, Cu и Ni, сульфата и хлорида свинца в водонерастворимых солевых системах. Полученные хелаты FS@IDA-Cd и FS@IDA-Pb можно разделить с помощью магнита, в результате чего степень удаления Cd и Pb составляет примерно 84,9% и 72,2% соответственно. FS@IDA не смогла удалить остаточные тяжелые металлы и те, которые связаны с органическими веществами в почве. FS@IDA существенно не изменил химический состав почвы, обеспечил быстрый хелатный захват, простую магнитную сепарацию и облегчил элюирование тяжелых металлов. FS@IDA также можно легко подготовить и переработать.

Согласно официальному отчету, недавно опубликованному Министерством охраны окружающей среды Китая1, 19,4% пахотных земель в Китае загрязнены тяжелыми металлами, такими как кадмий, ртуть и мышьяк, и органическими загрязнителями, такими как полициклические ароматические углеводороды, что приводит к экологические проблемы и проблемы безопасности пищевых продуктов. Например, в ходе «инцидента с отравленным рисом» в мае 2013 года Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов Гуанчжоу, Китай, обнаружило, что 44,4% риса и связанных с ним продуктов, потребляемых в Гуанчжоу, были загрязнены кадмием2. Восстановление почв на больших площадях крайне необходимо. Было предложено несколько стратегий удаления тяжелых металлов, таких как химическое выщелачивание3, электрокинетическая ремедиация4 и фиторемедиация5,6, которые используются на экспериментальной основе в Китае.

Использование магнитных наночастиц (МНЧ) в качестве адсорбентов для решения экологических проблем привлекает все большее внимание из-за их уникальных свойств адсорбции ионов металлов и легкого отделения от водных растворов с помощью магнита11,12,13,14. МНЧ Fe3O4 с адсорбционными функциональными группами на поверхности хорошо подходят для селективного извлечения ионов тяжелых металлов из сточных вод или промышленных стоков15,16,17 путем захвата ионов металлов в растворе. Загруженные наночастицы затем можно извлечь с помощью магнита, а ионы металлов можно впоследствии удалить из МНЧ. Этот процесс является устойчивым, поскольку МНП можно использовать повторно и при этом не используются опасные химические вещества.

Недавно уникальные МНЧ ядро-оболочка, в частности Fe3O4@SiO2 (FS), которые имеют поверхностные хелатирующие группы, были получены с помощью органо-неорганических и поверхностных реакций функционализации18. Частицы ФС, покрытые N-[(3-триметоксисилил)пропил]этилендиаминотриуксусной кислотой, были приготовлены и использованы для экстракции и разделения редкоземельных ионов18. Эти материалы также были функционализированы амино-, имино- и сульфоновыми группами и использованы для селективного удаления Pb(II) и Cr(VI) из водных растворов19. Частицы FS, функционализированные порфирином, использовались для обнаружения, адсорбции и удаления водных ионов Hg2+17. Сравнение частиц FS с поверхностной функциональностью и МНЧ показывает, что они не только обладают улучшенной устойчивостью к кислой среде во время магнитного извлечения, но также избирательно адсорбируют некоторые ионы тяжелых металлов, которые могут быть легко десорбированы позже. Однако на сегодняшний день практически все литературные сообщения о разделении ионов тяжелых металлов с помощью МНЧ и частиц ФС с хелатирующими поверхностными группами сосредоточены на системах водных растворов. Напротив, захват других химических форм тяжелых металлов в твердо-жидких системах и многофазных почвенных системах широко не исследовался.