羟基磷灰石对铅吸附性能的研究及其在蚝油中的应用

摘要

随着工业化进程的不断加快，铅污染渗透到了生活的各个方面，食品中的铅污染也日趋严重，对人们的生命健康造成了巨大危害。羟基磷灰石是一种新型吸附材料，对铅有着良好的吸附效果，可用于除去食品中的铅离子。本论文以废弃蛤蜊壳为原料，运用化学沉淀法，在常温下合成羟基磷灰石，考察其对模拟溶液中铅的吸附和解吸效果，确定最佳吸附条件，探讨吸附机理，最后将其用于吸附液体食品中的铅，考察在实际应用中的效果。主要内容如下：
　　 1、以废弃蛤蜊壳为原料，运用化学沉淀法，在常温下合成羟基磷灰石。对制备的羟基磷灰石样品进行X射线衍射、傅里叶变换红外光谱及电镜分析。结果表明，合成的羟基磷灰石尺寸小(20～30nm)，呈短棒状，表面空隙多，XRD衍射峰与JCPDS09-0432相符合，红外图谱中有明显的-OH、PO43-吸收峰，该合成方法过程简单，容易操作，反应条件容易控制。从废弃蛤蜊壳中合成羟基磷灰石不仅增加了经济效益，提高了对蛤蜊的利用率，也避免了对环境的污染，是一种可以推广的合成羟基磷灰石的方法。
　　 2、将羟基磷灰石用于吸附模拟溶液中的铅离子，考察时间、pH值、温度以及铅溶液初始浓度等因素对吸附效果的影响，从动力学和热力学角度探讨吸附机理，结果表明，在对铅离子的吸附中，反应耗时短，30min时基本达到吸附平衡，符合拟二级动力学模型；当pH=3.0时，吸附效果最好，酸性环境对吸附有利，吸附容量随着pH的增大而逐渐降低；吸附容量随着初始Pb2+浓度的增大而增大，符合Langmuir吸附模型，最大吸附容量为1428.571mg/g，是一个自发的吸热反应，高温有利于反应的进行。用7种不同的溶液对吸附后的羟基磷灰石解吸，解吸出的铅很少，解析率低于2.04％，没有明显解吸效果，说明羟基磷灰石对铅离子的吸附能力强，不会造成二次污染。
　　 3、将羟基磷灰石用于吸附蚝油中的铅离子，分别检测吸附后的羟基磷灰石及滤液中的铅离子浓度，所得的吸附率基本一致，吸附率在98％以上，使得加标后的蚝油中铅含量低于行业标准，并且对蚝油的主要理化指标不产生明显影响，不影响蚝油品质。
　　 由废弃蛤蜊壳制备的羟基磷灰石形态良好，对铅有很好的吸附效果，并且很难脱吸附，不会造成二次污染。对蚝油中铅的脱除率达到98％以上，不影响蚝油品质，可以用作液体食品和保健品中铅的脱除材料。因此采用废弃蛤蜊壳制备羟基磷灰石是一种简单易行，容易控制，成本低廉的方法，不仅充分利用资源提高了蛤蜊的附加值，同时减少了环境污染，值得推广应用。