从废旧锌碳电池中回收ZnO纳米颗粒的环保合成方法，用于染料废水处理

《ChemistrySelect》：Eco-Friendly Synthesis of ZnO Nanoparticles From Spent Zinc–Carbon Batteries for Dye Water Treatment

　　

摘要

回收废弃物对于环境和经济的可持续发展至关重要。本研究探讨了从废旧锌-碳电池中提取锌，并通过湿化学工艺将其转化为氧化锌纳米颗粒（ZnO NPs）的方法。通过多种技术对这些纳米颗粒进行了表征，结果显示它们呈球形、均匀分布，含有58%的锌（质量分数），晶粒大小为33纳米，热稳定性达到800°C，pH_PZC值为6.8，表明其具有丰富的活性表面位点。这些纳米颗粒被用作吸附剂来去除刚果红（Congo Red, CR）染料，在最佳条件下（染料浓度40 mg L^?1、吸附剂用量60 mg、pH 6、温度303–308 K、吸附时间180分钟）可达到98.09%的最大去除率，吸附容量约为60 mg g^?1。随着离子强度的增加，吸附效果降低。动力学数据符合伪二级模型，表明吸附过程为化学吸附；等温线分析结果显示符合Freundlich模型（R² = 0.9999），说明吸附过程为异质多层吸附，且具有较高的吸附容量（q_m = 500 mg g^?1）。热力学参数（ΔH°、ΔG°和ΔS°）表明该过程为自发的、放热的，并由焓变化驱动。吸附机制包括静电吸引、氢键作用、π–π相互作用以及弱配位。ZnO纳米颗粒在经过四次再生循环后仍保持良好的吸附性能，显示出其作为低成本、可持续吸附剂的潜力，适用于处理受染料污染的废水。

图表摘要

通过环保路线，废旧锌-碳电池被转化为氧化锌纳米颗粒。这些纳米颗粒能够高效地从受污染的水中吸附刚果红染料，展现出较高的吸附能力和可重复使用性。这种方法为电池废物的管理提供了可持续的解决方案，同时有助于解决染料污染问题，体现了循环经济的环境修复策略。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

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