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Accès ouvert déclaré 2026 article

Built-in electric field leverages synergistic thermodynamic–kinetic enhancement for superior fixed-bed oxyanion adsorption

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Le résumé fourni par la source

Fixed-bed adsorption is a widely adopted method for the removal of diverse aqueous pollutants at the industrial scale, including oxyanions such as arsenite [As(III)], arsenate [As(V)], and phosphate [P(V)]. However, owing to the inherently unsteady operating conditions, effective strategies that synergistically coregulate thermodynamics and kinetics to enhance adsorption performance remain limited. Here, we propose a generalizable approach that leverages a built-in electric field (BEF) around nanoconfined metal oxides to stabilize metastable pollutant-surface complexes, thereby optimizing both the adsorption capacity and kinetics of oxyanions to substantially improve working capacity. As a proof of concept, nanoscale hydrous zirconium oxide (HZO) was embedded inside quaternized poly(styrene-co-divinylbenzene) beads (PS + ) to prepare HZO@PS + for As(III) removal. The positively charged PS + matrix electrostatically attracts the negatively polarized oxygen atoms of adsorbed As(III), stabilizing a metastable monodentate-mononuclear As(III)-HZO complex instead of the conventional bidentate-binuclear configuration. This BEF-induced modulation maintains high adsorption selectivity while enhancing both adsorption capacity and rate. In fixed-bed column tests, the working capacity increased dramatically from 160 bed volumes (BV) for a BEF-free analogue (HZO@PS 0 ) to 1,790 BV for HZO@PS + , driven by concurrent improvements in adsorption thermodynamics and kinetics. Similar metastable surface complexes, along with substantial enhancements in adsorption performance, were also preliminarily indicated in other metal oxide-oxyanion systems, suggesting that this BEF-enabled strategy may provide a broadly applicable design principle for high-performance adsorbents suitable for fixed-bed operation.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Built-in electric field leverages synergistic thermodynamic–kinetic enhancement for superior fixed-bed oxyanion adsorption
Date Crossref
10/09/2026
Éditeur
National Academy of Sciences
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Où se fait cette recherche

  • State Key Laboratory of Pollution Control and Resource Reuse pays non établi dans la notice
    Structure de recherche
  • Nanjing University Research Center for Environmental Nanotechnology pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • School of Environment State Key Laboratory of Water Pollution Control and Green Resource Recycling pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure

State Key Laboratory of Pollution Control and Resource Reuse, Research Center for Environmental Nanotechnology — Nanjing University et State Key Laboratory of Water Pollution Control and Green Resource Recycling — School of Environment.

Une affiliation ne permet pas de déduire la nationalité d’un auteur.

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