Селективное удаление тяжелых металлов из промышленных сточных вод с использованием наночастиц маггемита: эффективность и механизмы

В настоящем исследовании изучена применимость наночастиц маггемита (γ-Fe2O3) для селективного удаления токсичных тяжелых металлов из сточных вод гальванического производства. Наночастицы маггемита размером 10 нм синтезировали золь–гель-методом и охарактеризовали с помощью рентгеновской дифракции (XRD) и просвечивающей электронной микроскопии (TEM). Удельная поверхность наночастиц, определенная методом Брунауэра–Эммета–Теллера, составила 198 м2/г. Для определения кинетики и механизмов адсорбции Cr(VI), Cu(II) и Ni(II) наночастицами маггемита проводили эксперименты в периодическом режиме. Было установлено, что процесс адсорбции в значительной степени зависит от pH, благодаря чему наночастицы обеспечивали селективную адсорбцию этих трех металлов из сточных вод. Адсорбция тяжелых металлов быстро достигала равновесия — в течение 10 мин, а экспериментальные данные хорошо описывались изотермой Ленгмюра. Исследования регенерации показали, что после последовательных циклов адсорбции–десорбции наночастицы маггемита сохраняли исходную способность удалять металлы. Исследования механизма с использованием TEM, XRD и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии показали, что адсорбция Cr(VI) и Cu(II), вероятно, обусловлена электростатическим притяжением и ионным обменом, тогда как адсорбция Ni(II), по-видимому, происходит только за счет электростатического притяжения.