含不同粒径羟基磷灰石牙膏吸附重金属离子的研究

摘要

羟基磷灰石是(hydroxyapatite，HA)是脊椎动物的骨骼和牙齿的主要组成部分，同时也是一种具有生物活性的材料。HA是钙的磷酸盐化合物，分子式是Ca10(PO4)(OH)2，还具有较强的吸附性能。将其掺入牙膏中，不仅能去除口腔异味、去除菌斑、增白牙齿、脱敏抗龋，而且在口腔清洁过程中进入下水道还能去除废水中的重金属离子。随着城市化、工业化、矿产资源的开发利用以及大量化学产品的广泛使用，环境污染加重，工业排放的重金属废水越来越多。本课题组前期实验发现含80 nm HA牙膏对水溶液中常见重金属离子具有吸附效果。本实验进一步探讨，将粒径更小的HA掺入到碳酸钙牙膏中，观察其对铜离子，锌离子、铅离子的吸附作用差异。 目的： 本实验研究含60 nm HA及12μmHA的牙膏对水溶液中铜离子、锌离子、铅离子的吸附效能。分别定量对比研究纳米和微米级HA对铜离子、锌离子、铅离子的吸附差异，并且观察吸附的稳定性。 方法： 取含3％60 nm HA碳酸钙牙膏、3％12μ m HA碳酸钙牙膏、空白牙膏（不含HA普通碳酸钙牙膏）分别配成3组系列浓度牙膏悬液，分别加入体积为50 mL的铜、锌、铅离子溶液中，静置1d后过滤，用电感藕合等离子发射光谱仪(Inductively coupled plasma emission spectrometer，ICp)测定溶液中残余离子的量，计算吸附率。将反应后溶液下层沉淀物于120℃下烘干48 h，采用能谱仪(Energy Disperse Spectroscopy，EDS)检测离心后沉淀物粉末的元素组成部分。将上述方法重复配置反应体系，将溶液静置14d、28 d后再次检测残余离子浓度并计算吸附率。 结果： <1>含HA牙膏对铜离子、锌离子、铅离子都有一定的吸附作用，随着牙膏悬液浓度的逐渐增大，反应体系中残存的3种离子浓度逐渐减少。其中以含60nm HA牙膏的吸附能力最强，含12μm HA牙膏次之，空白牙膏最低。对铜离子的吸附以含60 nm HA牙膏的吸附能力最强，达到54.86％，吸附是一个持续的过程。牙膏悬液浓度越高，吸附的效能越大，吸附呈现上升趋势，但空白牙膏对铜离子的吸附不稳定，出现了解吸附现象。对锌离子的吸附，牙膏悬液浓度在低浓度(＜2.4 g/100 mL)时，3种牙膏吸附锌的能力相差不大，但随着牙膏悬液浓度的不断上升，以含60 nmHA牙膏的吸附率明显比其他两种牙膏吸附率高，最高达44.30％，在牙膏悬液浓度＞3.5 g/100 mL时，吸附率趋于平衡。吸附率不再随着牙膏的浓度增加而明显增加。吸附是一个持续的过程，没有出现明显的解吸附现象。对铅离子的吸附，在牙膏悬液低浓度时已达到吸附的平衡，以含60 nm HA牙膏的吸附能力最强，吸附率最高达到91.59％，吸附较稳定无解吸附现象。 <2>在没有添加分散剂的情况下，含HA牙膏悬液对铜离子、锌离子、铅离子的吸附能力比前期实验的低。前期实验中掺80 nm HA牙膏溶液对铜离子的吸附能力达305 mg/g，本实验中含60 nm HA牙膏溶液对铜离子的吸附能力只有65.63 mg/g。前期实验中掺80 nm HA牙膏溶液对锌离子的吸附能力达26.92 mg/g，本实验中含60 nm HA牙膏溶液对锌离子的吸附能力只有9.13 mg/g。前期实验中掺80 nm HA牙膏溶液对铅离子的吸附能力达84.46 mg/g，本实验中含60 nmHA牙膏溶液对铅离子的吸附能力最高达到82.03 mg/g。 <3>含HA牙膏悬液吸附铜、锌、铅3种重金属离子溶液后离心沉淀形成的粉末经EDS检测发现粉末沉淀中存在铜、锌、铅3种重金属元素，进一步证实含HA牙膏有吸附重金属能力。 结论： 含HA牙膏对铜、锌、铅离子具有较强的吸附作用。以含60 nm HA牙膏的吸附能力最强，吸附能力与HA在牙膏悬液中的分散性相关。

目录

摘要

第一章 前言

1 含羟基磷灰石牙膏的作用

2 水体中重金属污染

3 羟基磷灰石的吸附作用

4 本实验研究的意义

参考文献

第二章 含不同粒径的羟基磷灰石牙膏对铜离子的吸附能力及稳定性研究

1 实验材料及方法

2 结果

3 讨论

4 小结

参考文献

第三章 含不同粒径的羟基磷灰石牙膏对锌离子的吸附能力及稳定性研究

1 实验材料及方法

2 结果

3 讨论

4 小结

参考文献

第四章 含不同粒径的羟基磷灰石牙膏对铅离子的吸附能力及稳定性研究

1 实验材料及方法

2 结果

3 讨论

4 小结

参考文献

全文总结

综述 纳米羟基磷灰石表面活性剂的研究进展

缩写词简表

在读期间研究成果

致谢

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