Highly Selective and Efficient Removal of Heavy Metals by Layered Double Hydroxide Intercalated with the MoS42- Ion

Journal of the American Chemical Society

Volumn 138, Issue 8, 2016, Pages 2858-2866

  Ma, Lijiao ^a   Wang, Qing ^a   Islam, Saiful M ^b   Liu, Yingchun ^a   Ma, Shulan ^a,b   Kanatzidis, Mercouri G ^b  

^a BEIJING NORMAL UNIVERSITY   (China)

^b NORTHWESTERN UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ADSORPTION; CADMIUM; CADMIUM COMPOUNDS; HEAVY METALS; LEAD; MERCURY (METAL); METAL IONS; METALS; MOLYBDENUM COMPOUNDS; POLLUTION; WATER POLLUTION; X RAY DIFFRACTION;

ADSORPTION MECHANISM; DISTRIBUTION COEFFICIENT; HEXAGONAL PRISMATIC SHAPE; LAYERED DOUBLE HYDROXIDES; MAGNESIUM-ALUMINUM LAYERED DOUBLE HYDROXIDES; PSEUDO-SECOND ORDER MODEL; REMOVAL OF HEAVY METAL IONS; SINGLE-PHASE MATERIALS;

COPPER;

ALUMINUM MAGNESIUM HYDROXIDE; CADMIUM; COBALT; COPPER ION; HEAVY METAL; LEAD; MERCURY; NICKEL; SILVER; TETRATHIOMOLYBDATE AMMONIUM; ZINC ION;

ADSORPTION; ARTICLE; ECOSYSTEM RESTORATION; HEAVY METAL REMOVAL; INVESTIGATIVE PROCEDURES; ISOTHERM; PARTITION COEFFICIENT; PH; WATER POLLUTION; X RAY DIFFRACTION;

EID: 84959562322     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jacs.6b00110     Document Type: Article

References (90)

1. Hubner, R.; Astin, K. B.; Herbert, R. J. H. J. Environ. Monit. 2010, 12, 740 10.1039/B917023E
2. Carnizello, A. P.; Marcal, L.; Calefi, P. S.; Nassar, E. J.; Ciuffi, K. J.; Trujillano, R.; Vicente, M. A.; Korili, S. A.; Gil, A. J. Chem. Eng. Data 2009, 54, 241 10.1021/je800221a
3. Shannon, M. A.; Bohn, P. W.; Elimelech, M.; Georgiadis, J. G.; Marinas, B. J.; Mayes, A. M. Nature 2008, 452, 301 10.1038/nature06599
4. Schwarzenbach, R. P.; Escher, B. I.; Fenner, K.; Hofstetter, T. B.; Johnson, C. A.; von Gunten, U.; Wehrli, B. Science 2006, 313, 1072 10.1126/science.1127291
5. Bhattacharyya, K. G.; Gupta, S. S. Sep. Purif. Technol. 2006, 50, 388 10.1016/j.seppur.2005.12.014
6. Tonini, D. R.; Gauvin, D. A.; Soffel, R. W.; Freeman, W. P. Environ. Prog. 2003, 22, 167 10.1002/ep.670220314
7. Wang, X. H.; Deng, W. Y.; Xie, Y. Y.; Wang, C. Y. Chem. Eng. J. 2013, 228, 232 10.1016/j.cej.2013.04.104
8. Blanchard, G.; Maunaye, M.; Martin, G. Water Res. 1984, 18, 1501 10.1016/0043-1354(84)90124-6
9. Mohan, D.; Singh, K. P. Water Res. 2002, 36, 2304 10.1016/S0043-1354(01)00447-X
10. Zhao, X. W.; Jia, Q.; Song, N. Z.; Zhou, W. H.; Li, Y. S. J. Chem. Eng. Data 2010, 55, 4428 10.1021/je100586r
11. Du, W.; Yin, L. B.; Zhuo, Y. Q.; Xu, Q. S.; Zhang, L.; Chen, C. H. Ind. Eng. Chem. Res. 2014, 53, 582 10.1021/ie4016073
12. Liu, J. S.; Ma, Y.; Xu, T. W.; Shao, G. Q. J. Hazard. Mater. 2010, 178, 1021 10.1016/j.jhazmat.2010.02.041
13. Albadarin, A. B.; Al-Muhtaseb, A. H.; Al-laqtah, N. A.; Walker, G. M.; Allen, S. J.; Ahmad, M. N. M. Chem. Eng. J. 2011, 169, 20 10.1016/j.cej.2011.02.044
14. Tharanitharan, V.; Srinivasan, K. Asian J. Chem. 2010, 22, 3036 10.1162/NECO-a-00051
15. Benhammou, A.; Yaacoubi, A.; Nibou, L.; Tanouti, B. J. Colloid Interface Sci. 2005, 282, 320 10.1016/j.jcis.2004.08.168
16. El Mouzdahir, Y.; Elmchaouri, A.; Mahboub, R.; ElAnssari, A.; Gil, A.; Korili, S. A.; Vicente, M. A. Appl. Clay Sci. 2007, 35, 47 10.1016/j.clay.2006.08.002
17. Sutorik, A. C.; Kanatzidis, M. G. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 7901 10.1021/ja971667x
18. Muller, A.; Krickemeyer, E.; Wittneben, V.; Bogge, H.; Lemke, M. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1991, 30, 1512 10.1002/anie.199115121
19. Shafaei-Fallah, M.; He, J. Q.; Rothenberger, A.; Kanatzidis, M. G. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 1200 10.1021/ja1089028
20. Ding, N.; Kanatzidis, M. G. Nat. Chem. 2010, 2, 187 10.1038/nchem.519
21. Bag, S.; Trikalitis, P. N.; Chupas, P. J.; Armatas, G. S.; Kanatzidis, M. G. Science 2007, 317, 490 10.1126/science.1142535
22. Kanatzidis, M. G. Adv. Mater. 2007, 19, 1165-1181 10.1002/adma.200601763
23. Bag, S.; Gaudette, A. F.; Bussell, M. E.; Kanatzidis, M. G. Nat. Chem. 2009, 1, 217 10.1038/nchem.208
24. Oh, Y.; Morris, C. D.; Kanatzidis, M. G. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 14604 10.1021/ja3061535
25. Manos, M. J.; Chrissafis, K.; Kanatzidis, M. G. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 8875 10.1021/ja061342t
26. Mercier, L.; Pinnavaia, T. J. Adv. Mater. 1997, 9, 500 10.1002/adma.19970090611
27. Brown, J.; Mercier, L.; Pinnavaia, T. J. Chem. Commun. 1999, 69 10.1039/a807249c
28. Feng, X.; Fryxell, G. E.; Wang, L. Q.; Kim, A. Y.; Liu, J.; Kemner, K. M. Science 1997, 276, 923 10.1126/science.276.5314.923
29. Shin, Y. S.; Fryxell, G.; Um, W. Y.; Parker, K.; Mattigod, S. V.; Skaggs, R. Adv. Funct. Mater. 2007, 17, 2897 10.1002/adfm.200601230
30. Riley, B. J.; Chun, J.; Ryan, J. V.; Matyáš, J.; Li, X. S.; Matson, D. W.; Sundaram, S. K.; Strachan, D. M.; Vienna, J. D. RSC Adv. 2011, 1, 1704 10.1039/c1ra00351h
31. Figueira, P.; Lopes, C. B.; Daniel-da-Silva, A. L.; Pereira, E.; Duarte, A. C.; Trindade, T. Water Res. 2011, 45, 5773 10.1016/j.watres.2011.08.057
32. Parham, H.; Zargar, B.; Shiralipour, R. J. Hazard. Mater. 2012, 205, 94 10.1016/j.jhazmat.2011.12.026
33. Manos, M. J.; Ding, N.; Kanatzidis, M. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2008, 105, 3696 10.1073/pnas.0711528105
34. Manos, M. J.; Kanatzidis, M. G. Chem.-Eur. J. 2009, 15, 4779 10.1002/chem.200900353
35. Manos, M. J.; Malliakas, C. D.; Kanatzidis, M. G. Chem.-Eur. J. 2007, 13, 51 10.1002/chem.200600892
36. Manos, M. J.; Kanatzidis, M. G. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 16441 10.1021/ja308028n
37. Manos, M. J.; Kanatzidis, M. G. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 6599 10.1021/ja900977p
38. Manos, M. J.; Petkov, V. G.; Kanatzidis, M. G. Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 1087 10.1002/adfm.200801563
39. Fard, Z. H.; Malliakas, C. D.; Mertz, J. L.; Kanatzidis, M. G. Chem. Mater. 2015, 27, 1925 10.1021/acs.chemmater.5b00374
40. Mertz, J. L.; Fard, Z. H.; Malliakas, C. D.; Manos, M. J.; Kanatzidis, M. G. Chem. Mater. 2013, 25, 2116 10.1021/cm400699r
41. Sarma, D.; Malliakas, C. D.; Subrahmanyam, K. S.; Islam, S. M.; Kanatzidis, M. G. Chem. Sci. 2016, 7, 1121 10.1039/C5SC03040D
42. Fard, Z. H.; Islam, S. M.; Kanatzidis, M. G. Chem. Mater. 2015, 27, 6189 10.1021/acs.chemmater.5b02805
43. Li, J. R.; Wang, X.; Yuan, B. L.; Fu, M. L. J. Mol. Liq. 2014, 200, 205 10.1016/j.molliq.2014.09.008
44. Khan, A. I.; O'Hare, D. J. Mater. Chem. 2002, 12, 3191 10.1039/b204076j
45. Constantino, V. R. L.; Pinnavaia, T. J. Catal. Lett. 1994, 23, 361 10.1007/BF00811370
46. Corma, A.; Fornes, V.; Rey, F.; Cervilla, A.; Llopis, E.; Ribera, A. J. Catal. 1995, 152, 237 10.1006/jcat.1995.1078
47. Gérardin, C.; Kostadinova, D.; Sanson, N.; Coq, B.; Tichit, D. Chem. Mater. 2005, 17, 6473 10.1021/cm051588h
48. Rives, V.; Ulibarri, M. A. Coord. Chem. Rev. 1999, 181, 61 10.1016/S0010-8545(98)00216-1
49. Xue, X. Y.; Gu, Q. Y.; Pan, G. H.; Liang, J.; Huang, G. L.; Sun, G. B.; Ma, S. L.; Yang, X. J. Inorg. Chem. 2014, 53, 1521 10.1021/ic402494m
50. Ma, S. L.; Chen, Q. M.; Li, H.; Wang, P. L.; Islam, S. M.; Gu, Q. Y.; Yang, X. J.; Kanatzidis, M. G. J. Mater. Chem. A 2014, 2, 10280 10.1039/c4ta01203h
51. Ma, S. L.; Islam, S. M.; Shim, Y.; Gu, Q. Y.; Wang, P. L.; Li, H.; Sun, G. B.; Yang, X. J.; Kanatzidis, M. G. Chem. Mater. 2014, 26, 7114 10.1021/cm5036997
52. Ma, S. L.; Shim, Y.; Islam, S. M.; Subrahmanyam, K. S.; Wang, P. L.; Li, H.; Wang, S. C.; Yang, X. J.; Kanatzidis, M. G. Chem. Mater. 2014, 26, 5004 10.1021/cm5020477
53. Ma, S. L.; Huang, L.; Ma, L. J.; Shim, Y.; Islam, S. M.; Wang, P. L.; Zhao, L. D.; Wang, S. C.; Sun, G. B.; Yang, X. J.; Kanatzidis, M. G. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 3670 10.1021/jacs.5b00762
54. Iyi, N.; Matsumoto, T.; Kaneko, Y.; Kitamura, K. Chem. Mater. 2004, 16, 2926 10.1021/cm049579g
55. Ma, S. L.; Fan, C. H.; Du, L.; Huang, G. L.; Yang, X. J.; Tang, W. P.; Makita, Y.; Ooi, K. Chem. Mater. 2009, 21, 3602 10.1021/cm9007393
56. Ma, S. L.; Wang, J.; Du, L.; Sun, Y. H.; Gu, Q. Y.; Sun, G. B.; Yang, X. J. J. Colloid Interface Sci. 2013, 393, 29 10.1016/j.jcis.2012.10.015
57. Ma, S. L.; Du, L.; Wang, J.; Chu, N. K.; Sun, Y. H.; Sun, G. B.; Yang, X. J.; Ooi, K. Dalton. Trans. 2011, 40, 9835 10.1039/c1dt10982k
58. Hibble, S. J.; Feaviour, M. R. J. Mater. Chem. 2001, 11, 2607 10.1039/b103129p
59. Weber, T.; Muijsers, J. C.; vanWolput, H. J. M. C.; Verhagen, C. P. J.; Niemantsverdriet, J. W. J. Phys. Chem. 1996, 100, 14144 10.1021/jp961204y
60. Xu, Z. P.; Zeng, H. C. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 1743 10.1021/jp0029257
61. Clark, R. J. H.; Walton, J. R. J. Chem. Soc., Dalton Trans. 1987, 1535 10.1039/dt9870001535
62. Ogawa, M.; Saito, F. Chem. Lett. 2004, 33, 1030 10.1246/cl.2004.1030
63. Miyata, S. Clays Clay Miner. 1983, 31, 305 10.1346/CCMN.1983.0310409
64. Yamaoka, T.; Abe, M.; Tsuji, M. Mater. Res. Bull. 1989, 24, 1183 10.1016/0025-5408(89)90193-1
65. Nakato, T.; Kuroda, K.; Kato, C. Chem. Mater. 1992, 4, 128 10.1021/cm00019a027
66. Vermeulen, L. A.; Thompson, M. E. Nature 1992, 358, 656 10.1038/358656a0
67. Lehto, J.; Clearfield, A. J. Radioanal. Nucl. Chem. 1987, 118, 1 10.1007/BF02165649
68. Chen, X. B.; Feng, X. D.; Liu, J.; Fryxell, G. E.; Gong, M. L. Sep. Sci. Technol. 1999, 34, 1121 10.1081/SS-100100700
69. Yantasee, W.; Warner, C. L.; Sangvanich, T.; Addleman, R. S.; Carter, T. G.; Wiacek, R. J.; Fryxell, G. E.; Timchalk, C.; Warner, M. G. Environ. Sci. Technol. 2007, 41, 5114 10.1021/es0705238
70. Liu, C. Q.; Huang, Y. Q.; Naismith, N.; Economy, J. Environ. Sci. Technol. 2003, 37, 4261 10.1021/es0343104
71. Liu, J.; Feng, X. D.; Fryxell, G. E.; Wang, L. Q.; Kim, A. Y.; Gong, M. L. Adv. Mater. 1998, 10, 161 10.1002/(SICI)1521-4095(199801)10:2<161::AID-ADMA161>3.0.CO;2-Q
72. Beyki, M. H.; Bayat, M.; Miri, S.; Shemirani, F.; Alijani, H. Ind. Eng. Chem. Res. 2014, 53, 14904 10.1021/ie501989q
73. Anirudhan, T. S.; Suchithra, P. S. Appl. Clay Sci. 2008, 42, 214 10.1016/j.clay.2007.12.002
74. Gonzalez, M. A.; Pavlovic, I.; Barriga, C. Chem. Eng. J. 2015, 269, 221 10.1016/j.cej.2015.01.094
75. Perez, M. R.; Pavlovic, I.; Barriga, C.; Cornejo, J.; Hermosin, M. C.; Ulibari, M. A. Appl. Clay Sci. 2006, 32, 245 10.1016/j.clay.2006.01.008
76. Huang, G. L.; Wang, D.; Ma, S. L.; Chen, J. L.; Jiang, L.; Wang, P. Y. J. Colloid Interface Sci. 2015, 445, 294 10.1016/j.jcis.2014.12.099
77. Alcaraz-Espinoza, J. J.; Chavez-Guajardo, A. E.; Medina-Llamas, J. C.; Andrade, C. A. S.; de Melo, C. P. ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 7231 10.1021/acsami.5b00326
78. Liang, X. F.; Hou, W. G.; Xu, Y. M.; Sun, G. H.; Wang, L.; Sun, Y.; Qin, X. Colloids Surf., A 2010, 366, 50 10.1016/j.colsurfa.2010.05.012
79. Zhou, L. C.; Ji, L. Q.; Ma, P. C.; Shao, Y. M.; Zhang, H.; Gao, W. J.; Li, Y. F. J. Hazard. Mater. 2014, 265, 104 10.1016/j.jhazmat.2013.11.058
80. Badruddoza, A. M.; Shawon, Z. B.; Daniel, T. W. J.; Hidajat, K.; Uddin, M. S. Carbohydr. Polym. 2013, 91, 322 10.1016/j.carbpol.2012.08.030
81. Guo, X. Y.; Du, B.; Wei, Q.; Yang, J.; Hu, L. H.; Yan, L. G.; Xu, W. Y. J. Hazard. Mater. 2014, 278, 211 10.1016/j.jhazmat.2014.05.075
82. Nakayama, H.; Hirami, S.; Tsuhako, M. J. Colloid Interface Sci. 2007, 315, 177 10.1016/j.jcis.2007.06.036
83. Farrukh, A.; Akram, A.; Ghaffar, A.; Hanif, S.; Hamid, A.; Duran, H.; Yameen, B. ACS Appl. Mater. Interfaces 2013, 5, 3784 10.1021/am400427n
84. Saha, B.; Das, S.; Saikia, J.; Das, G. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 8024 10.1021/jp109258f
85. Shan, C.; Ma, Z. Y.; Tong, M. P.; Ni, J. R. Water Res. 2015, 69, 252 10.1016/j.watres.2014.11.030
86. Liu, T. T.; Yang, M.; Wang, T. X.; Yuan, Q. P. Ind. Eng. Chem. Res. 2012, 51, 454 10.1021/ie201197r
87. Bhattacharya, A. K.; Naiya, T. K.; Mandal, S. N.; Das, S. K. Chem. Eng. J. 2008, 137, 529
88. Prasad, T. P.; Diemann, E.; Muller, A. J. Inorg. Nucl. Chem. 1973, 35, 1895 10.1016/0022-1902(73)80124-1
89. Muller, A.; Menge, R.; Prasad, T. P. Z. Anorg. Allg. Chem. 1972, 391, 107 10.1002/zaac.19723910203
90. Quagraine, E. K.; Georgakaki, I.; Coucouvanis, D. J. Inorg. Biochem. 2009, 103, 143 10.1016/j.jinorgbio.2008.09.015