红壤资源化循环利用合成Fe₂O₃/FAU型重金属去除用分子筛复合材料

已经开发出一种绿色化学方法，将广泛分布的红壤转化为氧化铁FAU分子筛复合材料。这种材料能够去除水中的头发金属熨斗并恢复水的健康。该协议展示了直接使用土壤作为生态材料传感器原料的策略，并提供了基于元素循环哲学的四种典型土壤资源利用的见解。

本研究可为对土壤资源利用感兴趣的相关研究者提供参考。现在，这可以是材料合成和水调解。首先，在收集地点去除含有植物和残留有机物的30厘米表层土壤，然后收集红土并在室温下风干。

适当干燥后，通过30目筛过滤土壤。称取5克这种预处理过的红土，1克二氧化硅和7.63克氢氧化钠，并将它们加入天然玛瑙研钵中。接下来，将它们研磨成细粉两到三分钟。

对于碱活化，将这种碱性混合物转移到没有不锈钢外壳的 100 毫升特氟龙反应器衬里中，并在 200 摄氏度的烤箱中加热一小时。然后将60毫升去离子水加入含有活化碱性混合物的特氟龙反应器衬里中。加入适当大小的搅拌棒，并在磁力搅拌器上以600RPM的速度在25摄氏度下搅拌混合物三小时。

对于结晶过程，将均匀的凝胶转移到100毫升不锈钢高压釜中，并在100摄氏度的烤箱中加热凝胶12小时。接下来，用去离子水洗涤获得的沸石几次，直到溶液 pH 值接近 7。使用离心机分离固体和液体，并将固体收集在50毫升离心管的底部。

最后，将获得的产品在80摄氏度的烘箱中干燥8小时，然后将其研磨成细粉以进行后续表征。准备50毫升百万分之1000的二价铜离子，三价铬离子，六价铬离子，三价砷离子，二价镉离子，二价铅离子，二价锌离子和二价镍离子的水溶液。并注意每种溶液的pH值。

接下来，向每个重金属溶液中加入 50 毫克沸石。最后，用0.1摩尔盐酸或0.1摩尔氢氧化钠调节溶液的pH值，并在25摄氏度下以每分钟600转的速度搅拌混合物48小时。然后，通过0.22微米的膜过滤混合溶液。

通过加入2%硝酸溶液将其稀释至1000倍，并用电感耦合等离子体质谱法测量残留的重金属浓度，测试范围为百万分之0.001至百万分之一。FAU型沸石骨架和氧化铁的晶体结构表明，FAU分子筛由三维12元环组成。它属于立方晶体系统。

空间群为FD 3M，晶胞参数为24.3450埃。氧化铁FAU型分子筛复合材料的粉末X射线折射图显示该样品与模拟标准材料具有很好的匹配性，表明合成成功。扫描电镜图像阐明了氧化铁FAU型分子筛复合材料表现出针状形貌，纯度高。

能量色散X射线光谱映射表明，硅、铝、钠、氧等典型沸石组成元素均匀分布在材料上，铁在复合材料中离散分布。氧化铁FAU型分子筛复合材料对8种典型重金属溶液的吸收能力显示出惊人的高二价铅离子和二价镉离子吸收能力。关于有效计数材料合成的最关键步骤包括碱活化、前驱体制备和结晶。

这项工作为直接利用土壤作为导师材料合成的原材料铺平了道路，可以进一步扩展到其他类型的土壤，用于广泛的环境工程应用。