Был разработан подход зеленой химии для преобразования широко распространенного красного грунта в композитный материал цеолита FAU оксида железа. Этот материал способен удалить из волос металлические утюги в воде и восстановить здоровье воды. Этот протокол демонстрирует стратегию непосредственного использования почвы в качестве сырья для датчиков экоматериала и дает представление об использовании ресурсов четырех типичных почв на основе философии элементного цикла.
Настоящее исследование может быть информативным для соответствующих исследователей, которые заинтересованы в использовании почвенных ресурсов. Теперь это может быть синтез материалов и водное посредничество. Для начала удалите 30-сантиметровый верхний слой почвы, содержащий растения и остаточное органическое вещество на месте сбора, и соберите красную почву и высушите ее на воздухе при комнатной температуре.
После правильного высыхания процедите почву через 30-сетчатое сито. Взвесьте пять граммов этой предварительно обработанной красной почвы, один грамм диоксида кремния и 7,63 грамма гидроксида натрия и добавьте их в натуральный агатовый раствор. Затем измельчите их в течение двух-трех минут в мелкий порошок.
Для щелочной активации перенесите эту щелочную смесь в 100-миллилитровую тефлоновую оболочку реактора без наружного покрытия из нержавеющей стали и нагрейте ее в печи с температурой 200 градусов Цельсия в течение одного часа. Затем добавьте 60 миллилитров деионизированной воды в тефлоновый вкладыш реактора, содержащий активированную щелочную смесь. Добавьте перемешивающий батончик соответствующего размера и перемешивайте смесь при 600 об/мин на магнитной мешалке в течение трех часов при 25 градусах Цельсия.
Для процесса кристаллизации перенесите однородный гель в автоклав из нержавеющей стали объемом 100 миллилитров и нагрейте гель в печи при температуре 100 градусов Цельсия в течение 12 часов. Далее полученный цеолит промыть деионизированной водой несколько раз до тех пор, пока рН раствора не приблизится к семи. Используйте центрифугу для разделения твердого и жидкого вещества и сбора твердого вещества на дне 50-миллилитровой центрифужной трубки.
Наконец, высушите полученный продукт в течение восьми часов в печи с температурой 80 градусов Цельсия с последующим измельчением его в мелкий порошок для последующей характеристики. Приготовьте 50 миллилитров по 1000 частей на миллион водных растворов двухвалентного иона меди, трехвалентного иона хрома, шестивалентного иона хрома, трехвалентного иона мышьяка, двухвалентного иона кадмия, двухвалентного иона свинца, двухвалентного иона цинка и двухвалентного иона никеля. И обратите внимание на рН каждого раствора.
Затем добавьте 50 миллиграммов цеолита к каждому раствору тяжелого металлоида. Наконец, отрегулируйте рН раствора с помощью 0,1 молярной соляной кислоты или 0,1 молярного гидроксида натрия и перемешайте смесь со скоростью 600 оборотов в минуту в течение 48 часов при 25 градусах Цельсия. Затем отфильтруйте смешанные растворы через мембраны размером 0,22 мкм.
Разбавляют их до 1000 х путем добавления 2% раствора азотной кислоты и измеряют остаточные концентрации тяжелых металлов с помощью масс-спектрометрии индуктивно связанной плазмы с испытательным диапазоном от 0,001 частей на миллион до одной части на миллион. Кристаллическая структура цеолитового каркаса типа FAU и оксида железа показывает, что цеолит FAU состоит из трехмерных 12-членных колец. Он относится к кубической кристаллической системе.
Пространственная группа — FD 3M, а параметр элементарной ячейки — 24,3450 ангстрема. Порошок рентгеновской дефракционной картины цеолитного композиционного материала оксида железа типа FAU показал большое соответствие этого образца моделируемым стандартным материалам, что свидетельствует об успешности синтеза. Изображение сканирующей электронной микроскопии уточнило, что композитный материал цеолита оксида железа типа FAU демонстрирует игольчатую морфологию с высокой чистотой.
Энергодисперсионное рентгеновское спектроскопическое картирование показывает, что типичные элементы цеолитной композиции, такие как кремний, алюминий, натрий и кислород, были равномерно распределены по материалу, а железо было распределено незаметно в композитном материале. Абсорбционная способность цеолитного композиционного материала оксида железа типа FAU для восьми типичных растворов тяжелых металлов показала удивительно высокую способность к поглощению двухвалентных ионов свинца и двухвалентных ионов кадмия. Наиболее важные этапы, касающиеся правильного синтеза взвешенного материала, включают щелочную активацию, получение предшественника и кристаллизацию.
Эта работа прокладывает путь для прямого использования почвы в качестве сырья для синтеза материала вашего наставника, который может быть дополнительно расширен до других типов почв для широкого применения в области экологической инженерии.
