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Nexus between polymer support and metal oxide nanoparticles in hybrid nanosorbent materials （HNMs） for sorption/desorption of target ligands

引用

Frontiers of Environmental Science & Engineering 2015年第5期9卷 929-938页

作者： Ryan C. SMITH Jinze LI Surapol PADUNGTHON Arup K. SENGUPTA Environmental Engineering Program Department of Civil and Environmental Engineering Lehigh University Bethlehem PA 18015 USA

Metal oxide nanoparticles like hydrated ferric oxide （HFO） or hydrated zirconium oxide （HZrO） are excellent sorbents for environmentally significant ligands like phosphate, arsenic, or fluoride, present at trace concentrations. Since the sorption capacity is surface dependent for HFO and HZrO, nanoscale sizes offer significant enhancement in performance. However, due to their miniscule sizes, low attrition resistance, and poor durability they are unable to be used in typical plug-flow column setups. Meanwhile ion exchange resins, which have no specific affinity toward anionic ligands, are durable and chemically stable. By impregnating metal oxide nanoparticles inside a polymer support, with or without functional groups, a hybrid nanosorbent material （HNM） can be prepared. A HNM is durable, mechanically strong, and chemically stable. The functional groups of the polymeric support will affect the overall removal effi- ciency of the ligands exerted by the Donnan Membrane Effect. For example, the removal of arsenic by HFO or the removal of fluoride by HZrO is enhanced by using anion exchange resins. The HNM can be precisely tuned to remove one type of contaminant over another type. Also, the physical morphology of the support material, spherical bead versus ion exchange fiber, has a significant effect on kinetics of sorption and desorption. HNMs also possess dual sorption sites and are capable of removing multiple contaminants, namely, arsenate and perchlorate, concurrently.

关键词： ion exchange sorpfion arsenic perchlorat~,fluoride

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