Equilibrium, thermodynamic and kinetic studies were carried out for the biosorption of Pb2+, Cd2+ and Ni2+ ions from aqueous solution using the grafted copolymerization-modified orange peel (OPAA). Langmuir and Freundlich isotherm models were applied to describe the biosorption of the metal ions onto OPAA. The influences of pH and contact time of solution on the biosorption were studied. Langmuir model fitted the equilibrium data better than the Freundlich isotherm. According to the Langmuir equation, the maximum uptake capacities for Pb2+, Cd2+ and Ni2+ ions were 476.1, 293.3 and 162.6 mg g−1, respectively. Compared with the unmodified orange peel, the biosorption capacity of the modified biomass increased 4.2-, 4.6- and 16.5-fold for Pb2+, Cd2+ and Ni2+, respectively. The kinetics for Pb2+, Cd2+ and Ni2+ ions biosorption followed the pseudo-second-order kinetics. The free energy changes (ΔG°) for Pb2+, Cd2+ and Ni2+ ions biosorption process were found to be −3.77, −4.99 and −4.22 kJ mol−1, respectively, which indicates the spontaneous nature of biosorption process. FTIR demonstrated that carboxyl and hydroxyl groups were involved in the biosorption of the metal ions. Desorption of Pb2+, Cd2+ and Ni2+ ions from the biosorbent was effectively achieved in a 0.05 mol L−1 HCl solution.

An adsorbent, the chemically modified orange peel, was prepared from hydrolysis of the grafted copolymer, which was synthesized by interaction of methyl acrylate with cross-linking orange peel. The presence of poly (acrylic acid) on the biomass surface was verified by infrared spectroscopy (IR), scanning electron microscopy (SEM) and thermogravimetry (TG). Total negative charge in the biomass surface and the zeta potentials were determined. The modified biomass was found to present high adsorption capacity and fast adsorption rate for Cu (II). From Langmuir isotherm, the adsorption capacity for Cu (II) was 289.0 mg g−1, which is about 6.5 times higher than that of the unmodified biomass. The kinetics for Cu (II) adsorption followed the pseudo-second-order kinetics. The adsorbent was used to remove Cu (II) from electroplating wastewater and was suitable for repeated use for more than four cycles.

Orange peel (OP) was used as raw material to prepare two novel adsorbents: MgOP (Mg(2+) type orange peel adsorbent) and KOP (K(+) type orange peel adsorbent). FTIR and SEM were used to characterize the adsorbents. Effects of pH, solid/liquid ratio, time and metal ion concentration on the Cu(2+) adsorption by these two adsorbents were investigated. The isotherms data were analyzed using the Langmuir, Freudlich, Temkin and Dubinin-Radushkevich models. Langmuir model provides the best correlation for the adsorption of Cu(2+) by both MgOP and KOP, and the mono-layer adsorption capacity for Cu(2+) removal by MgOP and KOP are 40.37 and 59.77 mg/g, respectively. The adsorbed amounts of Cu(2+) increased with the increase in contact time and reached equilibrium within 20 min. The kinetics data were analyzed using four adsorption kinetic models: the pseudo-first and second-order equations, the Elovich equation and intraparticle diffusion equation. Results show that the pseudo-second-order equation fits the experimental data very well. Thermodynamic studies showed the spontaneous and exothermic nature of the adsorption of Cu(2+) by MgOP and KOP.

The extraction of valuable metals from spent Ni–Co–Mn oxide (NCM) cathodes typically encounters the use of strong acids or alkalis, often leading to secondary pollution. Herein, an environmentally friendly recovery route for the selective extraction of lithium (Li) by using sodium persulfate (Na2S2O8) as the sole leaching agent was proposed. Under the optimized conditions, the leaching efficiency of Li achieved 98.02%, and the selective leaching efficiency of Li was 94.80%. Moreover, the lithium carbonate (Li2CO3) product was recovered from the Li-rich filtrate with a high purity of 99.5%. The mechanism of Li selective leaching was revealed by means of wet chemistry, kinetics, thermodynamics, and solid-phase analysis. During selective leaching, free radicals SO4•– and •OH, hydron ion (H+), and sodium ion (Na+) were generated by Na2S2O8. These free radicals can increase the redox potential of the leaching system. Under these conditions, Co and Mn elements were both maintained in a high valence state and the cathode structure was collapsed, thus contributing to the leaching of Li. The proposed environmentally friendly recovery process of Li from spent NCM cathodes is promising for practical applications, offering significant economic benefits.