Chromium (VI) removal kinetics by magnetite-coated sand: Small-scale flow-through column experiments.
Chromium (VI) removal kinetics by magnetite-coated sand: Small-scale flow-through column experiments.
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磁铁矿包覆砂去除铬 (VI) 的动力学：小规模流通柱实验
DOI：
10.1016/j.jhazmat.2021.125648
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发表时间：
2021
影响因子：
13.6
通讯作者：
Byrne J. M.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Sorwat J;Mellage A;Maisch M;Kappler A;Cirpka O. A;Byrne J. M.
磁铁矿纳米粒子是处理有毒 Cr(VI) 的有前途的材料，但由于其尺寸小，安全处理具有挑战性。我们准备了含有 10% 或 100% (v/v) 磁铁矿包覆砂的流通柱。 Cr(VI) 去除效率是在不同的 Cr(VI) 浓度（0.1 或 1.0 mM）、中性或碱性 pH 值以及有氧/缺氧条件下确定的。我们制定了一个反应传输模型，可以准确预测总 Cr 去除量，并考虑可逆和不可逆（化学）吸附反应。我们的结果表明，该材料可去除并不可逆地螯合 Cr(VI)。对于浓度范围，使用 10% 和 100% (v/v) 填充柱，分别去除 > 99% 和 72% 的流入 Cr(VI)。需要两个不同的参数集才能将相同的模型公式拟合到 10% 或 100% (v/v) 柱（例如，最大吸附容量 (qmax) 分别为 1.37 µmol Cr/g 砂和 2.48 µmol Cr/g），我们将其归因于装填过程中磨损驱动的磁铁矿微粒分离，从而导致反应表面积增加。此外，在有氧条件下的实验表明，即使在存在 O2 的情况下处理，磁铁矿包覆砂仍保持较高的去除能力 (47%)。我们的实验和模型分析表明，磁铁矿覆膜砂是一种有前途且适合处理固定床反应器或渗透性反应屏障中 Cr(VI) 污染水的介质。
Magnetite nanoparticles are promising materials for treating toxic Cr(VI), but safe handling is challenging due to their small size. We prepared flow-through columns containing 10% or 100% (v/v) magnetite-coated sand. Cr(VI) removal efficiency was determined for different Cr(VI) concentrations (0.1 or 1.0 mM), neutral or alkaline pH, and oxic/anoxic conditions. We formulated a reactive-transport model that accurately predicted total Cr removal, accounting for reversible and irreversible (chemi)sorption reactions. Our results show that the material removes and irreversibly sequesters Cr(VI). For the concentration range used 10% and 100% (v/v) -packed columns removed > 99% and 72% of influent Cr(VI), respectively. Two distinct parameter sets were necessary to fit the identical model formulation to the 10 or 100% (v/v) columns (e.g., maximum sorption capacities (qmax) of 1.37 µmol Cr/g sand and 2.48 µmol Cr/g, respectively), which we attributed to abrasion-driven magnetite micro-particle detachment during packing yielding an increase in reactive surface area. Furthermore, experiments under oxic conditions showed that, even when handled in the presence of O2, the magnetite-coated sand maintained a high removal capacity (47%). Our coupled experimental and modelling analyses indicates that magnetite-coated sand is a promising and suitable medium for treating Cr(VI)-contaminated water in fixed-bed reactors or permeable reactive barriers.
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影响因子：
--
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通讯作者：
N. Telling
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--
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