Kinetic removal of Cr6+ by carboxymethyl cellulose-stabilized nano zerovalent iron particles

Abstract

Carboxymethyl cellulose (CMC) was used in the chemical reduction method for producing dispersible nano zero-valent iron (nZVI) particles served as reactive, mobile and convenient adsorbent. CMC-stabilized nZVI particles at CMC:Fe 2+ = 0.0034 molar ratio were characterized using Fouriertransform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), and transmission electron microscopy (TEM) assisted with probe ultrasonication dispersing tool. FTIR depicted that the CMC monomers were adsorbed onto nZVI particles primarily through carbonyl head groups via monodentate bonding. The botryoidally clusters were the predominant morphology of CMC-stabilized nZVI particles under SEM observation. Those spherical particles were evenly dispersed at sizes less than 100 nm under TEM analysis. nZVI particles stabilization with CMC (at CMC:Fe 2+ molar ratio of 0.005) prevented the aggregation and resulted in high catalytic reactivity observed at pseudo-first order constant value, K 1 of 0.0196 min 1 for Cr 6+ removal in aqueous solution. This study demonstrates that CMC-stabilized nZVI particle has the potential to become an effective agent for in situ subsurface environment remediation.Keywords: aggregation; CMC; kinetic Cr 6+ removal; stabilized nZVI particles; ultrasonication КИНЕТИЧКО ОТСТРАНУВАЊЕ НА Cr 6+ ВО ВОДЕН РАСТВОР НА НАНО-НУЛАВАЛЕНТНИ ЧЕСТИЧКИ НА ЖЕЛЕЗО СТАБИЛИЗИРАНИ СО КАРБОКСИМЕТИЛ ЦЕЛУЛОЗАКарбокисиметил целулоза (CMC) е употребена за хемиска редукција со која се добиваат честички на дисперзивно нулавалентно железо (nZVI) кое може да послужи како реактивен, мобилен и погоден апсорбент. Со CMC-стабилизираните честички на nZVI со моларен однос CMC:Fe 2+ = 0.0034 се карактеризирани со помош на Фуриеова трансформна инфрацрвена спектроскопија (FTIR), скенирачка електронска микроскопија (SEM) и трансмисиона електронска микроскопија (TEM) помогната со ултразвучна дисперзивна алатка. FTIR покажа дека мономерите на СМС се атсорбирани врз честичките на nZVI примарно преку карбонилните групи со монодентатно сврзување. Доминатна морфологија на CMC стабилизираните nZVI се ботриоидни кластери кои се определени со SEM. Овие сферни честички се рамномерно дисперзирани со големина помала од 100 nm како што покажува анализата со TEM. Честичките на nZVI стабилизирани со CMC (со моларен однос на CMC:Fe 2+ од 0.005) ја спречуваат агрегацијата што резултира со висока каталитичка реактивност која е забележана кај вредноста на константа за псевдо-прв ред, K 1 од 0.0196 min 1 при отстранување на Cr 6+ од водни раствори. Оваа студија покажува дека CMC стабилизираните честички на nZVI имаат потенцијал да се користат како ефикасно средство за in situ ремедијација на животната средина.Клучни зборови: агрегација; CMC; кинетичкко отстранување на Cr 6+

Enhanced removal of As (V) from aqueous solution using modified hydrous ferric oxide nanoparticles

“…5c). The stretching frequencies for the functional groups of CMC are expected to shift significantly if CMC molecules are adsorbed to the surface of the Fe nanoparticles49; thus, it is worth noting that the –OH stretching band shifts from 3450 cm −1 to 3423 cm −1 for CMC and CMC–HFO particles, respectively. This observation demonstrates that an enhanced intermolecular hydrogen bond is formed between CMC and the Fe 3+  19.…”