Geniş çapta dağılmış kırmızı toprağı demir oksit FAU zeolit kompozit malzemesine dönüştürmek için yeşil bir kimya yaklaşımı geliştirilmiştir. Bu malzeme sudaki saç metal demirlerini çıkarabilir ve su sağlığını geri kazanabilir. Bu protokol, toprağı eko-malzeme sensörleri için hammadde olarak doğrudan kullanma stratejisini gösterir ve temel döngü felsefesine dayanan dört tipik toprağın kaynak kullanımı hakkında fikir verir.
Bu çalışma, toprak kaynaklarının kullanımı ile ilgilenen ilgili araştırmacılar için bilgilendirici olabilir. Şimdi bu malzeme sentezi ve su aracılığı olabilir. Başlamak için, toplama alanında bitki ve artık organik madde içeren toprağın 30 santimetrelik üst tabakasını çıkarın ve kırmızı toprağı toplayın ve oda sıcaklığında kurutun.
Uygun şekilde kuruduktan sonra, toprağı 30 mesh elek ile süzün. Bu önceden işlenmiş kırmızı toprağın beş gramını, bir gram silikon dioksiti ve 7.63 gram sodyum hidroksiti tartın ve bunları doğal bir akik harcına ekleyin. Daha sonra, iki ila üç dakika boyunca ince bir toz haline getirin.
Alkali aktivasyon için, bu alkali karışımı paslanmaz çelik dış kaplama olmadan 100 mililitrelik Teflon reaktör astarı içine aktarın ve 200 santigrat derece fırında bir saat ısıtın. Daha sonra aktif alkali karışımı içeren Teflon reaktör astarı içine 60 mililitre deiyonize su ekleyin. Uygun boyutta bir karıştırma çubuğu ekleyin ve karışımı manyetik karıştırıcı üzerinde 25 santigrat derecede üç saat boyunca 600 RPM'de karıştırın.
Kristalizasyon işlemi için, homojen jeli 100 mililitrelik paslanmaz çelik bir otoklavın içine aktarın ve jeli 100 santigrat derece fırında 12 saat ısıtın. Daha sonra, elde edilen zeolit, çözelti pH'ı yediye yakın olana kadar birkaç kez deiyonize suyla yıkayın. Katı ve sıvıyı ayırmak ve katı maddeyi 50 mililitrelik santrifüj tüpünün dibinde toplamak için bir santrifüj kullanın.
Son olarak, elde edilen ürünü 80 santigrat derecelik bir fırında sekiz saat kurutun, ardından sonraki karakterizasyon için ince bir toz haline getirin. İki değerli bakır iyonu, üç değerlikli krom iyonu, altı değerlikli krom iyonu, üç değerlikli arsenik iyonu, iki değerli kadmiyum iyonu, iki değerli kurşun iyonu, iki değerli çinko iyonu ve iki değerli nikel iyonunun milyonda 50 mililitre 1000 parça sulu çözeltilerini hazırlayın. Ve her çözeltinin pH'ına dikkat edin.
Daha sonra, her ağır metalloid çözeltiye 50 miligram zeolit ekleyin. Son olarak, çözeltinin pH'ını 0.1 molar hidroklorik asit veya 0.1 molar sodyum hidroksit ile ayarlayın ve karışımı 25 santigrat derecede 48 saat boyunca dakikada 600 devirde karıştırın. Ardından, karışık çözeltileri 0,22 mikron membranlardan süzün.
%2 nitrik asit çözeltisi ekleyerek bunları 1000 x'e kadar seyreltin ve artık ağır metalloid konsantrasyonlarını, milyonda 0,001 parça ila milyonda bir parça test aralığıyla endüktif olarak bağlanmış plazma kütle spektrometrisi ile ölçün. FAU tipi zeolit çerçevesinin ve ferrik oksidin kristal yapısı, FAU zeolitinin üç boyutlu, 12 üyeli halkalardan oluştuğunu göstermektedir. Kübik kristal sistemine aittir.
Uzay grubu FD 3M'dir ve birim hücre parametresi 24.3450 angstromdur. Demir oksit FAU tipi zeolit kompozit malzemenin toz X-ışını kırılma paterni, bu numunenin simüle edilmiş standart malzemelerle büyük bir eşleşmesini ortaya çıkardı ve sentezin başarısını düşündürdü. Taramalı elektron mikroskobu görüntüsü, demir oksit FAU tipi zeolit kompozit malzemenin yüksek saflıkta iğne benzeri morfoloji gösterdiğini açıklığa kavuşturdu.
Enerji dağıtıcı x-ışını spektroskopisi haritalaması, silikon, alüminyum, sodyum ve oksijen gibi tipik zeolit bileşim elemanlarının malzeme üzerinde eşit olarak dağıldığını ve demirin kompozit malzemede gizlice dağıtıldığını göstermektedir. Sekiz tipik ağır metal çözeltisi için demir oksit FAU tipi zeolit kompozit malzemenin emme kapasitesi, iki değerli kurşun iyonu ve iki değerli kadmiyum iyonu emilimi için büyüleyici derecede yüksek bir kapasite göstermiştir. Geçerli sayılan malzeme sentezi ile ilgili en önemli adımlar alkali aktivasyonu, öncü preparatı ve kristalizasyonu içerir.
Bu çalışma, mentor malzeme senteziniz için toprağın hammadde olarak doğrudan kullanılmasının yolunu açar ve bu da geniş çevre mühendisliği uygulamaları için diğer toprak türlerine daha da genişletilebilir.
