Multifunctional iron-biochar composites for the removal of potentially toxic elements, inherent cations, and hetero-chloride from hydraulic fracturing wastewater
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Notice bibliographique
Résumé
This paper evaluates a novel sorbent for the removal of potentially toxic elements, inherent cations, and heterochloride from hydraulic fracturing wastewater (FWW). A series of iron-biochar (Fe-BC) composites with different Fe/BC impregnation mass ratios (0.5:1, 1:1, and 2:1) were prepared by mixing forestry wood waste-derived BC powder with an aqueous FeCl 3 solution and subsequently pyrolyzing them at 1000 C in a N 2 -purged tubular furnace. The porosity, surface morphology, crystalline structure, and interfacial chemical behavior of the Fe-BC composites were characterized, revealing that Fe chelated with CeO bonds as CeOeFe moieties on the BC surface, which were subsequently reduced to a C]C bond and nanoscale zerovalent Fe (nZVI) during pyrolysis. The performance of the Fe-BC composites was evaluated for simultaneous removal of potentially toxic elements (Cu(II), Cr(VI), Zn(II), and As(V)), inherent cations (K, Na, Ca, Mg, Ba, and Sr), hetero-chloride (1,1,2-trichlorethane (1,1,2-TCA)), and total organic carbon (TOC) from high-salinity (233 g L -1 total dissolved solids (TDS)) model FWW. By elucidating the removal mechanisms of different contaminants, we demonstrated that Fe-BC (1:1) had an optimal reducing/charge-transfer reactivity owing to the homogenous distribution of nZVI with the highest Fe 0 /Fe 2+ ratio. A lower Fe content in Fe-BC (0.5:1) resulted in a rapid exhaustion of Fe 0 , while a higher Fe content in Fe-BC (2:1) caused severe aggregation and oxidization of Fe 0 , contributing to its complexation/(co-)precipitation with Fe 2+ /Fe 3+ . All of the synthesized Fe-BC composites exhibited a high removal capacity for inherent cations (3.2-7.2 g g -1 ) in FWW through bridging with the CeO bonds and cation- interactions. Overall, this study illustrated the potential efficacy and mechanistic roles of Fe-BC composites for (pre-)treatment of high-salinity and complex FWW. energy from conventional sources This leads to the generation of large amounts of fracturing wastewater (FWW) as a primary negative environmental impact. FWW contains high levels of total dissolved solids (TDS), potentially toxic elements, poorly biodegradable hetero-chlorides, and other dissolved organic substances (Abualfaraj et al.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
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| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
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| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
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