Valorization of red mud and biomass waste via pre-pyrolysis activation for high-performance magnetic biochar in heavy metal remediation
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Notice bibliographique
Résumé
Heavy metal contamination of water remains a critical environmental challenge, demanding efficient, low-cost, and sustainable treatment technologies. This study presents an innovative strategy to address both wastewater pollution and industrial waste disposal by converting red mud (RM), a hazardous byproduct of aluminum production, and maple wood (MW) biomass into magnetic biochar (MBC) adsorbents. Unlike traditional post-pyrolysis biochar (BC) activation methods, a novel pre-pyrolysis biomass chemical activation approach was employed using acid (HNO 3 ) and base (KOH) to tailor the surface properties of the biomass-RM mixture prior to co-pyrolysis. The resulting materials, HNO 3 -MBC and KOH-MBC, displayed distinct physicochemical characteristics and adsorption behaviors. Despite having a lower surface area, KOH-MBC exhibited superior removal efficiencies (∼100 %) for Cu 2+ and Pb 2+ due to its abundant oxygen-containing functional groups (–OH, –COOH). HNO 3 -MBC achieved slightly lower removal (∼95 %) but offered higher mesoporosity. Adsorption was governed by chemisorption mechanisms, including electrostatic attraction, ion exchange, complexation, precipitation, and redox reactions, with both materials fitting pseudo-second-order kinetics and Langmuir isotherm models. Economic analysis highlighted the cost advantage of KOH-MBC (CAD 15.47/kg) over HNO 3 -MBC (CAD 41.29/kg), reinforcing its potential for scalable environmental applications. Overall, this work offers a sustainable and cost-effective pathway to transform industrial wastes into high-performance adsorbents for heavy metal remediation in water.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
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| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| 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 | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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