Une approche de chimie verte a été développée pour convertir le sol rouge largement distribué en matériau composite zéolite d’oxyde de fer FAU. Ce matériau est capable d’éliminer les fers métalliques capillaires dans l’eau et de restaurer la santé de l’eau. Ce protocole démontre la stratégie d’utilisation directe du sol comme matière première pour les capteurs d’éco-matériaux et fournit un aperçu de l’utilisation des ressources de quatre sols typiques basés sur la philosophie du cycle élémentaire.
La présente étude peut être instructive pour les chercheurs concernés qui s’intéressent à l’utilisation des ressources en sol. Maintenant, cela peut être la synthèse des matériaux et la médiation de l’eau. Pour commencer, retirez la couche supérieure de 30 centimètres du sol contenant des plantes et des matières organiques résiduelles au site de collecte, puis recueillez la terre rouge et séchez-la à l’air libre à température ambiante.
Après un séchage approprié, filtrer le sol à travers un tamis à 30 mailles. Pesez cinq grammes de cette terre rouge prétraitée, un gramme de dioxyde de silicium et 7,63 grammes d’hydroxyde de sodium, et ajoutez-les à un mortier d’agate naturel. Ensuite, broyez-les pendant deux à trois minutes en une poudre fine.
Pour l’activation alcaline, transférez ce mélange alcalin dans une doublure de réacteur en téflon de 100 millilitres sans le revêtement extérieur en acier inoxydable et chauffez-le dans le four à 200 degrés Celsius pendant une heure. Ajoutez ensuite 60 millilitres d’eau désionisée dans la doublure du réacteur en téflon contenant le mélange alcalin activé. Ajouter une barre d’agitation de la taille appropriée et agiter le mélange à 600 tr / min sur l’agitateur magnétique pendant trois heures à 25 degrés Celsius.
Pour le processus de cristallisation, transférer le gel homogène dans un autoclave en acier inoxydable de 100 millilitres et chauffer le gel dans un four à 100 degrés Celsius pendant 12 heures. Ensuite, lavez la zéolite obtenue avec de l’eau désionisée plusieurs fois jusqu’à ce que le pH de la solution soit proche de sept. Utilisez une centrifugeuse pour séparer le solide et le liquide et recueillir le solide au fond du tube à centrifuger de 50 millilitres.
Enfin, sécher le produit obtenu pendant huit heures dans un four à 80 degrés Celsius, puis le broyer en une poudre fine pour une caractérisation ultérieure. Préparer 50 millilitres de 1000 parties par million de solutions aqueuses d’ion cuivre bivalent, d’ion chrome trivalent, d’ion chrome hexavalent, d’ion arsenic trivalent, d’ion cadmium bivalent, d’ion plomb bivalent, d’ion zinc bivalent et d’ion nickel bivalent. Et notez le pH de chaque solution.
Ensuite, ajoutez 50 milligrammes de zéolite à chaque solution de métalloïde lourd. Enfin, ajuster le pH de la solution avec 0,1 molaire d’acide chlorhydrique ou 0,1 molaire d’hydroxyde de sodium, et agiter le mélange à 600 tours par minute pendant 48 heures à 25 degrés Celsius. Ensuite, filtrez les solutions mélangées à travers des membranes de 0,22 micron.
Diluez-les à 1000 x en ajoutant une solution d’acide nitrique à 2% et mesurez les concentrations résiduelles de métalloïdes lourds avec spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif avec une plage d’essai de 0,001 partie par million à une partie par million. La structure cristalline de la structure de zéolite de type FAU et de l’oxyde ferrique montre que la zéolite FAU est composée d’anneaux tridimensionnels à 12 chaînons. Il appartient au système cristallin cubique.
Le groupe d’espace est FD 3M, et le paramètre de cellule unitaire est 24,3450 angström. Le diagramme de défraction des rayons X en poudre du matériau composite zéolithe de type FAU à base d’oxyde de fer a révélé une grande correspondance de cet échantillon avec les matériaux standard simulés, suggérant le succès de la synthèse. L’image de microscopie électronique à balayage a clarifié que le matériau composite de zéolite de type FAU à base d’oxyde de fer présente une morphologie en forme d’aiguille avec une grande pureté.
La cartographie par spectroscopie des rayons X à dispersion d’énergie montre que les éléments typiques de la composition de zéolithes comme le silicium, l’aluminium, le sodium et l’oxygène étaient répartis uniformément sur le matériau, et le fer était distribué discrètement dans le matériau composite. La capacité d’absorption du matériau composite zéolite de type FAU d’oxyde de fer pour huit solutions typiques de métaux lourds a montré une capacité fascinante d’absorption d’ions plomb bivalents et d’ions cadmium bivalents. Les étapes les plus cruciales concernant la synthèse valide de matériaux comptés comprennent l’activation alcaline, la préparation des précurseurs et la cristallisation.
Ce travail ouvre la voie à l’utilisation directe du sol comme matière première pour la synthèse des matériaux de votre mentor, qui peut être étendue à d’autres types de sols pour de vastes applications d’ingénierie environnementale.
