低分子量有機(jī)酸對(duì)納米羥基磷灰石固定水溶液中鉛離子的影響研究.pdf

1、納米羥基磷灰石與常規(guī)體相材料相比,比表面積大、表面原子數(shù)多且配位不飽和,使其表面形成大量懸空鍵和不飽和鍵,因而具有極高的表面活性。因此,納米羥基磷灰石對(duì)重金屬離子的固定能力應(yīng)大大超過(guò)普通含磷材料。本論文研究了納米羥基磷灰石對(duì)水溶液中鉛離子的固定效果和機(jī)理;探討了低分子量有機(jī)酸在納米羥基磷灰石表面上的吸附行為及其對(duì)含磷材料固定水溶液中鉛離子的影響。主要研究結(jié)果如下:
　　 (1)分別采用中和反應(yīng)法和溶膠-凝膠法合成了兩種不同粒度和

2、結(jié)晶度的納米羥基磷灰石nHAP(A)和nHAP(B),結(jié)晶度為:nHAP(A)＜nHAP(B)。將nHAP(A)和nHAP(B)用于去除水溶液中的鉛離子,研究了吸附時(shí)間、溶液pH值等因素對(duì)納米羥基磷灰石固定Pb2+的影響,并通過(guò)測(cè)試溶液pH的變化,進(jìn)行XRD和TEM分析,研究了納米羥基磷灰石對(duì)Pb2+的固定機(jī)理。結(jié)果表明:nHAP(A)和nHAP(B)對(duì)Pb2+的去除能力隨著溶液pH值的升高而降低;在pH值為2～4時(shí),兩種材料對(duì)Pb2+

3、的去除效果最好;當(dāng)Pb2+濃度為500mg/L時(shí),由中和反應(yīng)法合成的納米羥基磷灰石nHAP(A)對(duì)Ob2+的去除能力是溶膠-凝膠法合成的納米羥基磷灰石nHAP(B)的1.5倍。選用固定鉛能力較強(qiáng)的nHAP(A)用于對(duì)不同濃度鉛溶液進(jìn)行動(dòng)力學(xué)研究,并測(cè)試反應(yīng)過(guò)程中溶液pH值的變化,觀察到在反應(yīng)初始階段溶液的pH值出現(xiàn)快速下降,這表明納米羥基磷灰石對(duì)鉛的固定不但存在溶解-沉淀機(jī)制,還存在著表面配位作用,Pb2+能夠和納米羥基磷灰石表面的≡P

4、OH配位;XRD分析研究表明溶解-沉淀過(guò)程中出現(xiàn)中間相Pb(10-x)Cax(PO4)6(OH)2(PbCaHAP),pb2+離子主要占據(jù)Ca(Ⅱ)位;通過(guò)TEM觀察到納米羥基磷灰石固定Pb2+的最終產(chǎn)物為生物有效性極低的Pb10(PO4)6(OH),2(PbHAP)。以上結(jié)果表明,納米羥基磷灰石能夠?qū)︺U進(jìn)行有效的固定,其中結(jié)晶度較低的nHAP(A)具有較強(qiáng)的反應(yīng)性能,而且中和反應(yīng)合成納米羥基磷灰石方法簡(jiǎn)便易操作,便于大規(guī)模生產(chǎn),使其在

5、鉛污染治理中具有更好的應(yīng)用前景。
　　 (2)研究了納米羥基磷灰石對(duì)有機(jī)酸的吸附,以及有機(jī)酸對(duì)納米羥基磷灰石和磷礦粉固定鉛離子的影響。結(jié)果表明,由中和反應(yīng)法合成的納米羥基磷灰石nHAP(A)對(duì)草酸、蘋(píng)果酸和檸檬酸有較強(qiáng)的吸附能力,遠(yuǎn)高于由溶膠-凝膠法合成的納米羥基磷灰石nHAP(B)。通過(guò)研究乙酸、草酸、蘋(píng)果酸、檸檬酸和EDTA對(duì)nHAP(A)和nHAP(B)以及磷礦粉(PR)固定鉛離子的影響發(fā)現(xiàn):有機(jī)酸濃度低于5 mmol/L

6、時(shí),有機(jī)酸的存在提高了nHAP(B)和PR對(duì)鉛離子的去除效果,且在有機(jī)酸為1 mmol/L時(shí)達(dá)到最高值;機(jī)酸濃度較高(＞5 mmol/L)時(shí),乙酸、蘋(píng)果酸、檸檬酸和EDTA均抑制了nHAP(B)和PR對(duì)鉛離子的固定,抑制能力的強(qiáng)弱順序?yàn)镋DTA＞檸檬酸＞蘋(píng)果酸＞乙酸;草酸的存在提高了nHAP(B)和PR對(duì)鉛離子的固定效果;XRD分析表明,草酸是以生成草酸鉛沉淀的方式提高了鉛離子的固定;但是中和反應(yīng)法合成的結(jié)晶度較低的nHAP(A)對(duì)鉛離