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ナノスケールの水和酸化ジルコニウム（HZO）は、ヒ素と球体の協調を形成する能力のために、地下水精製の大きな可能性を保持しています。特に水処理における実用的な応用のための宿主材料のカプセルとして頻繁に使用されているにもかかわらず、HZO上の溶質の吸着メカニズムは適切に調査されていません。この研究では、ZR-ASの調整構成を調査し、表面錯化モデリング（SCM）、XPS、FT-IR分析を使用して、最も信頼できるZR-AS構成を特定しました。対応する内因性調整定数（KINTR）値はSCMによって計算され、ナノ凝固効果は、強力なアニオン交換器D201内にカプセル化されたHZOナノ粒子（NP）と裸のHZOを比較することにより区別されました。ポテンティオメトリック滴定は、表面ジルコニウムヒドロキシル基（≡ZroH）が主にプロトン化された形（するまっている）（するまっている）であることを示唆しています。バッチ吸着実験により、D201ホストは、低イオン強度（≤0.01M Nano3）およびpH> 6で、第四紀アンモニウム基によるイオン交換を介して（v）として吸着できることを示しています。BARE HZOよりも広範囲のpH（3-10）およびイオン強度（0.001-0.1 M NANO3）の容量。SCMシミュレーションでは、二次筋軟骨単核（MM-H2）の配位構成がpH 3-6で支配する一方、pH> 7で脱プロトン化された二核（BB-H0）が支配することが明らかになりました。HZO@D201（それぞれ10-0.66および10-16.10）は、ナノ整形によって引き起こされる優れた化学結合親和性を示していることを示しています。得られたKINTR値は、pH 3および9のヒ素酸吸着等温線を予測するために使用され、結果はSCMシミュレーションの結果と一致します。この研究は、熱力学的観点から新たなナノコンポジット吸着剤のナノ凝縮効果を調査するための実行可能な方法を提供し、研究と実用的な応用のためにHZOの参照調整平衡定数を提供するかもしれません。
ナノスケールの水和酸化ジルコニウム（HZO）は、ヒ素と球体の協調を形成する能力のために、地下水精製の大きな可能性を保持しています。特に水処理における実用的な応用のための宿主材料のカプセルとして頻繁に使用されているにもかかわらず、HZO上の溶質の吸着メカニズムは適切に調査されていません。この研究では、ZR-ASの調整構成を調査し、表面錯化モデリング（SCM）、XPS、FT-IR分析を使用して、最も信頼できるZR-AS構成を特定しました。対応する内因性調整定数（KINTR）値はSCMによって計算され、ナノ凝固効果は、強力なアニオン交換器D201内にカプセル化されたHZOナノ粒子（NP）と裸のHZOを比較することにより区別されました。ポテンティオメトリック滴定は、表面ジルコニウムヒドロキシル基（≡ZroH）が主にプロトン化された形（するまっている）（するまっている）であることを示唆しています。バッチ吸着実験により、D201ホストは、低イオン強度（≤0.01M Nano3）およびpH> 6で、第四紀アンモニウム基によるイオン交換を介して（v）として吸着できることを示しています。BARE HZOよりも広範囲のpH（3-10）およびイオン強度（0.001-0.1 M NANO3）の容量。SCMシミュレーションでは、二次筋軟骨単核（MM-H2）の配位構成がpH 3-6で支配する一方、pH> 7で脱プロトン化された二核（BB-H0）が支配することが明らかになりました。HZO@D201（それぞれ10-0.66および10-16.10）は、ナノ整形によって引き起こされる優れた化学結合親和性を示していることを示しています。得られたKINTR値は、pH 3および9のヒ素酸吸着等温線を予測するために使用され、結果はSCMシミュレーションの結果と一致します。この研究は、熱力学的観点から新たなナノコンポジット吸着剤のナノ凝縮効果を調査するための実行可能な方法を提供し、研究と実用的な応用のためにHZOの参照調整平衡定数を提供するかもしれません。
Nanoscale hydrated zirconium oxide (HZO) holds great potential in groundwater purification due to its ability to form inner-sphere coordination with arsenate. Despite being frequently used, especially as encapsulations in host materials for practical application in water treatment, the adsorption mechanisms of solutes on HZO are not appropriately explored, in particular for arsenate adsorption. In this study, we investigated the Zr-As coordination configuration and identified the most credible Zr-As configuration using surface complexation modeling (SCM), XPS and FT-IR analysis. The corresponding intrinsic coordination constants (Kintr) values was calculated by SCM, and the nanoconfinement effects were distinguished by comparing bare HZO with the HZO nanoparticles (NPs) encapsulated inside the strongly basic anion exchanger D201. Potentiometric titration suggests that the surface Zirconium hydroxyl groups (≡ZrOH) mainly exist in protonated form (≡ZrOH2+). Batch adsorption experiments demonstrate that the D201 hosts could adsorb As(V) through ion exchange by the quaternary ammonium groups under the low ionic strength (≤0.01 M NaNO3) and at pH > 6. The nanocomposite (HZO@D201) exhibits a higher adsorption capacity in a wide range of pH (3-10) and ionic strength (0.001-0.1 M NaNO3) than bare HZO. SCM simulations reveal that the coordination configuration of diprotonated monodentate mononuclear (MM-H2) dominates at pH 3-6, while deprotonated bidentate binuclear (BB-H0) dominates at pH > 7. For each configuration, the intrinsic coordination constants (Kintr) of HZO@D201 (10-0.66 and 10-16.10, respectively) are significantly higher than those of bare HZO (10-12.24 and 10-44.42, respectively), indicating a superior chemical bonding affinity caused by nanoconfinement. The obtained Kintr values are used to predict arsenate adsorption isotherms in pH 3 and 9, and the results align with the SCM simulation outcomes. This study may offer a feasible method for investigating the nanoconfinement effect of emerging nanocomposite adsorbents from a thermodynamic perspective, and provide reference coordination equilibrium constants of HZO for research and practical application.
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