羟基磷灰石纳米粒子制备及其对Pb_2_离子的吸附性能.pdf

第29卷第6期环境化学Vol．29，No．6
2010年11月ENVIRONMENTALCHEMISTRYNoveMber2010

羟基磷灰石纳米粒子制备及其对Pb2+离子的吸附性能*

孙玉绣＊＊周松杨华

(功能分子结构与性能重点实验室，天津师范大学化学学院，天津，300387)

摘要采用微乳液法与水热合成法相结合的合成手段，探索新的羟基磷灰石纳米材料合成方法，通过改变
实验参数，制备出不同形貌的纳米羟基磷灰石，并考察其表面形貌对重金属离子(Pb2+)吸附性能的影响．
关键词羟基磷灰石，吸附，重金属离子，纳米粒子．

在保护环境、治理重金属的污染中，吸附分离技术是重要的手段之一，吸附分离技术的关键在于吸
附剂．在众多的环境矿物材料中，磷灰石族矿物，由于其特殊的晶体化学特征，使得它对多种金属阳离子
具有广泛的容纳性和吸附固定作用，从而成为一种新型的环境矿物材料．
近年来人们对羟基磷灰石(HA)吸附无机离子或含无机离子的物质的影响因素进行了讨论，发现影
响HA吸附金属氧化物或金属离子的条件各不相同，程度差别较大，但温度和pH值是其中两个必不可
少的因素，控制好温度，调节好溶液pH值，是发挥HA吸附金属离子作用的关键因素．Hidekazu等［1］发
现在pH值为中性、F－浓度小于0．03Mol·l－1时，HA表面吸附F－遵守LangMuir规律;当F－浓度大于
0.04Mol·l－1时，HA的表面溶解生成钙基氟磷酸盐新相，内部OH－更多地被F－替代．pH值和F－浓度影
响了HA吸附的具体行为和吸附能力．黄志良等［2］采用Sol-gel法合成纳米HA，认为采用Sol-gel法合成
的纳米HA材料在常温、常压、不调pH的操作下有较大的吸附能力．Vega等［3］发现:当pH＜2．5时，HA
对氧化钒矿的吸附量可忽略;温度在288K、pH值为3．5时，HA对氧化钒矿的吸附量最大，通过协调HA
上·OH基团的位置，VO2+能够吸附在HA上，HA对VO2+的吸附取决于溶液的pH值和温度．刘羽等［4］
做了一系列天然磷矿石和人工合成羟基磷灰石处理废水中2+2+2+2+2+2+2+的
Pb、Cd、Fe、Cu、Zn、Hg、UO2
实验，结果表明磷灰石对绝大多数重金属离子去除效果较好．Frauchiger等［5］研究了在生理溶液中钛表
面吸附沉积HA的量与时间和pH值的关系，发现钛浸泡在生理溶液中6个月后，吸附沉积的钙磷比才
能达到HA本身的钙磷比;随着pH值增大，在同一时间内钛能吸附沉积较高钙磷比的HA．Zhao等［6］采
用共沉积的方法制备吸附HA粒子的稀土(氧化钇和氧化锆)复合物，它们能使HA粒子较好地分散在
悬浊液中．随着pH值增大，该复合物对HA吸附密度减小．
此外人们还研究了HA吸附金属的结合力的大小及影响这种结合力的因素．GoMez等［7］研究了
Cd2+、Zn2+、Co2+等3种金属与HA的亲合力，发现Cd2+＞Zn2+＞Co2+;随着金属浓度和pH值的增加，
三种金属与HA的亲合性会发生变化，产生非理想离子交换吸附和特殊吸附两种机制．Misra［8］则发现在
水溶液中柠檬酸碱金属盐吸附于HA表面是一种离子交换的过程．MotouM等［9］通过研究灭菌AgZ/HA
复合物发现在HA吸附金属过程中，金属直接通过改变HA表面的位置结构来影响它的吸附性能．朱永
官等［10］采用羟基磷灰石对不同类型的土壤进行铅的吸附-解吸试验，研究表明，土壤中加入羟基磷灰石
明显增加了土壤对铅的吸附量和吸附亲合力，同时降低了土壤中铅的解吸百分数，羟基磷灰石对铅吸附
的反应机理可能与磷灰石溶解后与铅形成磷酸盐沉淀及其对铅的表面吸附作用有关．国外也有不少学
者开展关于羟基磷灰石在环境保护中去除有害废水的研究，都取得较好的效果．然而，关于羟基磷灰石
的形貌对重金属离子的吸附性能的影响在国内报道较少．
本文采用微乳液法与水热合成法相结合的合成手段，探索新的羟基磷灰石纳米材料合成方法，通过
改变实验参数，制备出不同形貌的纳米羟基磷灰石，并对其表面吸附重金属离子(Pb2+)进行吸附性能

2009年11月30日收稿．
*国家自然科学基金项目(20803052);天津师范大学博士基金(52X09007)资助．
＊＊通讯联系人，Tel:[phone];E-Mail:[e-mail]
1060环境化学29卷

对比研究．

1实验部分

1．1水热-微乳结合法制备羟基磷灰石纳米粒子实验
具体过程如下所述，将－1()水溶液加入到由环己烷
10Ml0．5Mol·lCaNO3256Ml、16MlTX-100、16Ml
正丁醇组成的混合油相中，形成澄清透明的均一体系然后将－1()水溶液在剧
．10Ml0．3Mol·lNH42HPO4
烈搅