journal article·2023-02-01

Design of Zr-MOFs by Introducing Multiple Ligands for Efficient and Selective Capturing of Pb(II) from Aqueous Solutions

Xiang Liu, Likang Fu, Hongliang Liu, Dekun Zhang, Chao Xiong, Shixing Wang, Libo Zhang

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Abstract

The existence of lead ions seriously affects the quality of many metal products in metallurgical enterprises. Currently, the various methods of lead-ion removal tried by researchers will affect valuable metals in the removal process, thus resulting in low economic efficiency. In this study, a novel metal-organic framework adsorbent (UiO-FHD) which efficiently and selectively captures lead ions is developed by introducing multiple ligands. The maximum adsorption capacity of lead ions is 433.15 mg/g at pH 5. The adsorption process accords with the pseudo-second-order kinetic and the Langmuir isotherm models at room temperature. Thermodynamic experiments indicate that the removal of Pb(II) is facilitated by appropriate temperature reduction. The performance tests indicate that UiO-FHD maintains a high removal rate of 90.35% for Pb(II) after four consecutive adsorption-desorption cycles. The distribution coefficient of lead ions (26.7 L/g) shows that UiO-FHD has excellent selective adsorption for lead ions. It is revealed that the chelation of the sulfhydryl groups and the electrostatic interaction of the hydroxyl groups are the dominant factors to improve the removal rate of Pb(II) by density functional theory calculations. This study clarifies the value of self-designed novel organic ligands in metal-organic framework materials that selectively capture heavy-metal ions.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Metal-Organic Frameworks: Synthesis and Applications · Adsorption and biosorption for pollutant removal · Chemical Synthesis and Characterization

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

National Local Joint Laboratory of Engineering Application of Microwave Energy and Equipment Technology, Kunming, 650093 Yunnan, China

Faculty of Metallurgical and Energy Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming, 650093 Yunnan, China

Fine Chemical Industry Research Institute, School of Chemistry, Sun Yat-Sen University, Guangzhou, 510275 Guangdong, China

Funding

National Natural Science Foundation of China · Yunnan Fundamental Research Projects

References (88)

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