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Exfoliated Graphitic Carbon Nitride for the Fast Adsorption of Metal Ions from Acid Mine Drainage: A Case Study from the Sungun Copper Mine

机译：剥落的石墨化氮化物用于酸性矿山排水中金属离子的快速吸附：以Sungun铜矿为例

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Graphitic carbon nitride (g-C3N4) was easily synthesized from melamine and subsequently sonicated to create exfoliated g-C3N4. Samples were characterized with scanning electron and transmission electron microscopy, X-ray diffraction, N-2 adsorption-desorption, and Fourier transformed infrared analysis. The un-exfoliated and exfoliated g-C3N4 were both assessed as adsorbents for the removal of Cu2+, Mn2+, Zn2+, Pb2+, Fe3+, and Cd2+ from synthetic solutions and acid mine drainage (AMD) from the Sungun copper mine in Iran. Batch adsorption experiments were conducted to evaluate the adsorption process. The results indicated that the sorption capacities of the g-C3N4 remarkably increased after sonication, apparently indicating that the sorption mechanisms were largely due to chemical interactions between the metal ions and functional groups on the g-C3N4 surface. The kinetic study clarified that the adsorption process followed a pseudo-second-order kinetic model. The sorption isotherms of all of the metal ions on the exfoliated g-C3N4 correlated well with both Langmuir and Freundlich adsorption isotherms. Sorption experiments using both the AMD and the multi-component solutions clarified that exfoliated g-C3N4 has good potential for AMD treatment. ZusammenfassungGraphitisches Kohlenstoffnitrid (g-C3N4) wurde einfach aus Melamin synthetisiert und in Folge mittels Ultraschall exfoliiertes g-C3N4 hergestellt. Die Proben wurden mit Rasterelektronenmikroskopie, Transmissionselektronenmikroskopie, Rontgendiffraktometrie, N2-Gasadsorption-Desorption und fouriertransformierter Infrarotanalyse charakterisiert. Das foliierte und das exfoliierte g-C3N4 wurden als Adsorptionsmittel zur Entfernung von Cu2+, Mn2+, Zn2+, Pb2+, Fe3+ and Cd2+ aus synthetischer Losung und aus sauren Grubenwassern (AMD) aus dem Sungun Kupfererzbergbau eingesetzt. Chargenweise Adsorptionsversuche wurden durchgefuhrt, um den Adsorptionsprozess zu evaluieren. Die Ergebnisse zeigen, dass das Aufnahmevermogen von g-C3N4 nach der Ultraschallbehandlung signifikant ansteigt. Das ist offenkundig ein Indiz, dass der Sorptionsmechanismus weitgehend auf die chemische Interaktion zwischen den Metallionen und den funktionellen Gruppen an der g-C3N4-Oberflache beruht. Die kinetische Untersuchung zeigt, dass der Adsorptionsprozess einem pseudo-kinetischem Modell zweiter Ordnung folgt. Die Sorptionsisothermen aller Metallionen auf dem exfoliierten g-C3N4 korrelieren sowohl mit den Langmuir-, als auch mit den Freundlichadsorptionsisothermen. Sorptionsversuche mit AMD aus dem Sungun Kupfererzbergbau und den Mehrkomponentenlosungen zeigen, dass exfoliiertes g-C3N4 gutes Potential fur die Behandlung von sauren Grubenwassern hat. ResumenEl nitruro de carbono grafitico (g-C3N4) se sintetizo facilmente a partir de melamina y posteriormente se sonico para crear g-C3N4 exfoliado. Las muestras se caracterizaron con microscopia electronica de barrido y electron de transmision, difraccion de rayos X, adsorcion-desorcion de N2 y analisis infrarrojo transformado de Fourier. El g-C3N4 no exfoliado y exfoliado se evaluaron como adsorbentes para la eliminacion de Cu2 +, Mn2 +, Zn2 +, Pb2 +, Fe3 + y Cd2 + de soluciones sinteticas y drenaje acido de mina (AMD) de la mina de cobre Sungun. Se realizaron experimentos de adsorcion en batch para evaluar el proceso de adsorcion.Los resultados indicaron que las capacidades de sorcion del g-C3N4 aumentaron notablemente despues de la sonicacion, lo que aparentemente indica que los mecanismos de sorcion se debieron en gran medida a las interacciones quimicas entre los iones metalicos y los grupos funcionales en la superficie g-C3N4. El estudio cinetico mostro que el proceso de adsorcion siguio un modelo cinetico de pseudo segundo orden. Las isotermas de sorcion de todos los iones metalicos sobre el g-C3N4 exfoliado correlacionaron bien con las isotermas de adsorcion Langmuir y Freundlich. Los experimentos de sorcion usando tanto AMD de Sungun Mine como las soluciones de componentes multiples mostraron que el g-C3N4 exfoliado tiene un buen potencial para el tratamiento de AMD.
机译：容易从三聚氰胺合成石墨碳氮化物（g-C3N4），然后进行超声处理以生成脱落的g-C3N4。通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜，X射线衍射，N-2吸附-脱附和傅里叶变换红外分析对样品进行表征。未剥落和剥落的g-C3N4均被评估为吸附剂，用于从合成溶液中去除Cu2 +，Mn2 +，Zn2 +，Pb2 +，Fe3 +和Cd2 +以及伊朗的Sungun铜矿中的酸性矿山排水（AMD）。进行批量吸附实验以评估吸附过程。结果表明，超声处理后，g-C3N4的吸附能力显着提高，显然表明吸附机理主要是由于金属离子与g-C3N4表面的官能团之间的化学相互作用所致。动力学研究表明，吸附过程遵循伪二级动力学模型。脱落的g-C3N4上所有金属离子的吸附等温线与Langmuir和Freundlich吸附等温线密切相关。使用AMD和多组分溶液进行的吸附实验表明，剥落的g-C3N4具有很好的AMD治疗潜力。 Zusammenfassung石墨粉（g-C3N4）融合了甜味素并在Folge手套Ultraschall exfoliiertes g-C3N4 hergestellt中合成。探针，透射电子显微镜，伦琴衍射仪，N2-气体吸附-脱附和傅立叶变换红外分析。碳纤维和C3N4粉末的吸附和吸附铜，锰，锌，铅，Fe3 +和Cd2 +的合成吸附剂由洛桑和索伦·格鲁宾瓦森根（AMD）合成。电荷吸附吸附剂，可提高吸附性。模具，A-gna-C3N4在超超临界处理中的重要意义。化学工业与化学工业之间的相互干扰，金属和碳的相互作用与C3N4-Oberflache相似。运动学杂志，伪动态化学模型。金属吸附剂会导致金属离子的剥落，​​C-C3N4的抗氧化能力也会降低。可能需要使用AMD的Sungun Kupfererzbergbau和Den Mehrkomponentenlosungen zeigen吸附剂，也可能使用g-C3N4脱落剂，可能会损坏Behandlung von sauren Grubenwassern帽子。取消碳黑涂鸦（g-C3N4）的条件是，部分和部分后继性的g-C3N4剥落了。透射电子显微镜，反辐射电子显微镜，X2脱电子离子，N2脱附吸附电子，傅立叶红外吸收电子显微镜等。 El g-C3N4不会剥落Cu2 +，Mn2 +，Zn2 +，Pb2 +，Fe3 +和Cd2 +的表面吸附剂会导致皮肤上的铜离子污染（AMD） 。进行了整体评估的实验性实验结果。在结果中发现了C-C3N4的奥古斯丁现象，而在美国的永久性研究机构则在整个过程中失去了自己的声誉。 g-C3N4的智商和金属质保函。电影制片人最喜欢的电影制片人。 Las isotermas de sodo losiones metalicos sobre el g-C3N4 exfoliado correlacionaron bien con las isotermas de adsorcion Langmuir y Freundlich。 AMD的Sungun矿山的化学实验组和AMD的C-C3N4燃料电池组的倍增性能。

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