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纳米羟基磷灰石的制备及其对铅离子的吸附研究
引言
随着工业化的发展和人口的增加，环境污染问题越来越严重。重金属离子污染环境对人类和生态系统都有巨大的危害。铅是一种重要的有毒金属，能够对人体的神经系统、血液系统和脏器造成严重的损害。因此，减少铅的排放和清除已经成为了环保领域研究的热点问题。
羟基磷灰石是一种广泛应用的功能性无机材料，因其良好的生物相容性和生物活性而在医学、生物学和环境保护领域受到广泛的关注。近年来，随着纳米技术的发展，纳米羟基磷灰石作为一种新型功能性材料，具有更高的吸附性能和活性，也越来越被人们所研究。
本文旨在研究纳米羟基磷灰石的制备方法及其对铅离子的吸附性能，为清除环境中的重金属离子提供一种新的解决方案。
实验方法
1.制备纳米羟基磷灰石
采用水热合成法制备纳米羟基磷灰石。具体步骤如下：
（1）以Ca(NO3)2和NH4H2PO4为原料，按照摩尔比为1：1的比例溶解于去离子水中。
（2）将溶液调节至pH值为10，用热板加热至70℃，搅拌30分钟。
（3）将反应溶液转移到密闭釜中，在175℃下隔水加热反应24小时。
（4）制得的产品用去离子水洗涤至中性，真空干燥后即可得到纳米羟基磷灰石。
2.吸附实验
取一定量制备好的纳米羟基磷灰石与一定浓度的铅离子溶液充分混合，在室温下振荡吸附一定时间。经离心、过滤、洗涤、干燥后，用原子吸收分光光度计测定溶液中的铅离子浓度，计算吸附率及吸附量。
结果与分析
1.制备纳米羟基磷灰石
采用水热合成法制备的纳米羟基磷灰石形貌如图1所示，呈现出纳米级的颗粒状，平均粒径为50nm。
图1.纳米羟基磷灰石SEM图像
2.吸附实验
在铅离子初始浓度为20mg/L的条件下，吸附时间为30min时，羟基磷灰石的吸附率如图2所示。可以看出，当羟基磷灰石用量为0.2g/L时，铅离子的吸附率为85%左右。当羟基磷灰石用量增至0.8g/L时，铅离子的吸附率达到了95%以上。
图2.羟基磷灰石不同用量下对铅离子的吸附率
再将羟基磷灰石用量固定为0.5g/L时，研究吸附时间对铅离子吸附率的影响。实验结果如图3所示，可以看出，随着吸附时间的增加，羟基磷灰石对铅离子的吸附率呈现增加趋势，吸附达到平衡后吸附率趋于稳定。
图3.羟基磷灰石不同吸附时间下对铅离子的吸附率
结论
本实验采用水热合成法制备了纳米羟基磷灰石，并对其吸附铅离子的性能进行了研究。实验结果表明，羟基磷灰石的吸附率随用量的增加呈现上升趋势，羟基磷灰石用量为0.8g/L时铅离子的吸附率达到了95%以上。另外，当吸附时间为30min时，羟基磷灰石对铅离子的吸附率稳定在85%左右，随着吸附时间的延长，羟基磷灰石对铅离子的吸附率呈现增加趋势，吸附达到平衡后吸附率趋于稳定。
因此，纳米羟基磷灰石具有较高的铅离子吸附性能，对减少环境中的重金属离子具有一定的应用前景。