Cu(II) and Cd(II) Removal Efficiency of Microbially Redox-Activated Magnetite Nanoparticles.
Cu(II) and Cd(II) Removal Efficiency of Microbially Redox-Activated Magnetite Nanoparticles.
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DOI：
10.1021/acsearthspacechem.2c00394
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发表时间：
2023-10-19
影响因子：
3.4
通讯作者：
Byrne, James M.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Bayer, Timm;Wei, Ran;Kappler, Andreas;Byrne, James M.
环境中的重金属污染物由于污染饮用水和食品供应的风险而受到全球关注。由于混合价磁铁矿纳米颗粒 (MNP) 的高表面积、反应性和磁恢复能力，可以通过吸附来去除这些金属。 MNP 的吸附能力和整体效率受氧化还原态和表面电荷的影响，后者与溶液 pH 值直接相关。然而，磁铁矿中铁（Fe）的微生物氧化还原循环以及 pH 值的变化对 MNP 金属吸附过程的影响仍然是一个悬而未决的问题。在这里，我们研究了通过微生物 Fe(II) 氧化或 Fe(III) 还原修饰的 MNP 在不同 pH 值下对 Cd2+ 和 Cu2+ 的吸附。我们发现，Cd2+的最大吸附容量随着pH值的增加而增加，从pH 5.0时的256 μmol/g Fe增加到pH 7.3时的478 μmol/g Fe，而Cu2+的最大吸附容量从pH 5.0时的229 μmol/g Fe增加到pH 5.5时的274 μmol/g Fe。微生物还原的 MNP 对 Cu2+ 和 Cd2+ 均表现出最大的吸附力（对于 Cd2+，pH 7.3 时为 632 μmol/g Fe，对于 Cu2+ 在 pH 5.5 时为 530 μmol/g Fe）。磁铁矿氧化也增强了Cu2+的吸附，但抑制了Cd2+。我们的结果表明，MNP 的微生物修饰对 Cu2+ 和 Cd2+ 等水体污染物的（固定）移动具有重要影响，并且 MNP 化学计量的变化比 pH 值的变化具有更大的影响。
Heavy metal pollutants in the environment are of global concern due to their risk of contaminating drinking water and food supplies. Removal of these metals can be achieved by adsorption to mixed-valent magnetite nanoparticles (MNPs) due to their high surface area, reactivity, and ability for magnetic recovery. The adsorption capacity and overall efficiency of MNPs are influenced by redox state as well as surface charge, the latter of which is directly related to solution pH. However, the influence of microbial redox cycling of iron (Fe) in magnetite alongside the change of pH on the metal adsorption process by MNPs remains an open question. Here we investigated adsorption of Cd2+ and Cu2+ by MNPs at different pH values that were modified by microbial Fe(II) oxidation or Fe(III) reduction. We found that the maximum adsorption capacity increased with pH for Cd2+ from 256 μmol/g Fe at pH 5.0 to 478 μmol/g Fe at pH 7.3 and for Cu2+ from 229 μmol/g Fe at pH 5.0 to 274 μmol/g Fe at pH 5.5. Microbially reduced MNPs exhibited the greatest adsorption for both Cu2+ and Cd2+ (632 μmol/g Fe at pH 7.3 for Cd2+ and 530 μmol/g Fe at pH 5.5 for Cu2+). Magnetite oxidation also enhanced adsorption of Cu2+ but inhibited Cd2+. Our results show that microbial modification of MNPs has an important impact on the (im-)mobilization of aqueous contaminations like Cu2+ and Cd2+ and that a change in stoichiometry of the MNPs can have a greater influence than a change of pH.
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影响因子：
4.2
作者：
Hegler, Florian;Posth, Nicole R.;Kappler, Andreas
通讯作者：
Kappler, Andreas
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作者：
Brun, LA;Maillet, J;Pépin, M
通讯作者：
Pépin, M
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11.4
作者：
Berg, Michael;Luzi, Samuel;Stueben, Doris
通讯作者：
Stueben, Doris
DOI：
10.1007/bf01064228
发表时间：
1992-01-01
期刊：
FERTILIZER RESEARCH
影响因子：
--
作者：
EYNARD, A;DELCAMPILLO, MC;TORRENT, J
通讯作者：
TORRENT, J
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3.7
作者：
Etique, M.;Jorand, F. P. A.;Ruby, C.
通讯作者：
Ruby, C.