Nanocomposite beads with engineered pore architecture for improved removal of emerging contaminants from water
Notice bibliographique
Résumé
• Developed adsorbent with faster adsorption rate suitable for gravitational POU device. • Improved the mechanical properties of nanocomposite beads through internal gelation. • Improved the specific surface area of the biopolymeric nanocomposite beads by 71 %. • Reduced diffusion/mass transfer resistance of the beads for improved water treatment. • Improved maximum adsorption capacity of TC by 43 % and DCF by 780 %. The rapid crosslinking process for the formation of biopolymeric beads typically limits their adsorption rates and capacities due to suboptimal pore structures and morphology. In conventional beads, the highly porous core is enclosed by a semi-permeable shell, restricting mass transfer. To address this, we engineered the pore architecture of the beads using an internal gelation (IG) process. This approach overcomes diffusion resistance barriers, and improves the environmental performance of the beads. By controlling the gelation process with CaCO 3 (IGC), which is a gas forming agent, and CaSO 4 (IGS), which controls the rate of cross-linking from within the beads, we tailored the pore architecture. We characterized the beads in terms of elemental composition, morphology, mechanical properties, and stability. The IG beads, containing only 3.5 wt% graphene oxide (GO), showed significantly faster adsorption rates—up to two orders of magnitude higher for diclofenac and twice as fast for tetracycline removal compared to externally gelled (EG) beads. IGS beads demonstrated superior adsorption capacities, with multiple-fold increases for both diclofenac and tetracycline, due to enhanced intraparticle diffusion enabled by the IG process. The exceptional performance of IGS beads is attributed to the creation of a highly porous outer shell with hierarchical linkage to the inner core, reducing diffusion resistance and maximizing the adsorption potential of GO’s sp 2 hybridized domains, without the need for chemical reduction of the nanosheets. IGC beads, with improved mechanical properties, also showed remarkable adsorption capacities comparable to IGS beads, and surpassing that of EG beads. Our technique, not material specific, can be used in any hydrogel that is made by ionic cross-linking for a broad range of applications.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| 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 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».