[发明专利]超小粒径羟基磷灰石纳米材料对水中重金属离子的吸附方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超小粒径羟基磷灰石纳米材料的制备方法，并将其应用 于水中Pb²⁺,Zn²⁺,Ni²⁺,Cd²⁺混合离子的吸附。具体而言，本发明涉及超小粒径 球型纳米羟基磷灰石材料的制备，并使用其对水中Pb²⁺,Zn²⁺,Ni²⁺,Cd²⁺混合 离子进行吸附，发现其吸附过程为多层吸附，且在上述金属离子含量很高 (10000ppm)的水中，合成的羟基磷灰石的具有巨大的吸附量(>3000 mg/g)。

背景技术

羟基磷灰石是脊椎动物骨骼和牙齿的重要组成成分，在人体的牙釉质 中，羟基磷灰石的含量占到96％以上。该材料是微溶于水的弱碱性磷酸钙盐， 其钙磷摩尔比为1.67，属于六方晶系，常见形态有片状、柱状、块状、球状、 针状以及多孔状等。羟基磷灰石具有良好的生物相容性，无毒性，植入生物 体后基本不会导致炎症反应，因而目前广泛应用于牙科整形和骨组织修复材 料。研究表明，羟基磷灰石的晶粒越细小，其生物活性越高。

重金属离子由于易与蛋白结合从而导致细胞损伤，因此含重金属离子的 废水排放严重危害人类健康。在生物体中，重金属离子存在富集作用，被动、 植物吸收的重金属不会随着其自身代谢而分解，而是随着食物链逐级被吸 收，最终被高级生物和人类吸收。吸附法是最常见也是最为经济的重金属离 子的去除方法。文献Chemical Engineering Journal 252(2014)64–74中， Hokkanen等人使用纤维素改性的多孔网状碳酸化羟基磷灰石吸附Ni²⁺,Cd²⁺， 发现该材料在最佳条件下，对Ni²⁺,Cd²⁺离子的去除效率高于90％。文献 Arabian Journal of Chemistry(2012)5,439–446中，Mobasherpour等人使用粒 径20-30nm的羟基磷灰石纳米晶吸附水中的Pb²⁺,Ni²⁺,Cd²⁺离子，发现羟基 磷灰石对Pb²⁺离子的选择性吸附尤为明显。文献Journal of Colloid and Interface Science 416(2014)11–18中，Zhao等人制备了粒径25-55μm的羟 基磷灰石微球并将其用于水中Pb²⁺,Cu²⁺,Cd²⁺离子的吸附，发现该吸附过程 可在短时间内达到饱和，且羟基磷灰石对Pb²⁺离子具有明显的吸附选择性。

发明内容

本发明的目的是提供一种超小粒径羟基磷灰石纳米材料的制备方法，并 将其应用于水中Pb²⁺,Zn²⁺,Ni²⁺,Cd²⁺混合离子的吸附。超小粒径羟基磷灰石纳 米材料是通过无机钙盐和无机磷酸盐在碱性水溶液中反应，并用葡萄糖限域 控制粒径得到的，如图1，合成的纳米级羟基磷灰石具有4-20nm的超小粒 径，其活性较一般的羟基磷灰石高。将合成的羟基磷灰石加入到含有不同浓 度的Pb²⁺,Zn²⁺,Ni²⁺,Cd²⁺混合离子的水中，发现当离子浓度不断升高时，羟基 磷灰石的吸附量不断增加，直到离子浓度达到10000ppm时，羟基磷灰石对 Pb²⁺,Zn²⁺,Ni²⁺,Cd²⁺离子的吸附量分别可达到3289，3150，3061和2784mg/g。