羟基磷灰石的制备及除氟性能研究

采用化学沉淀法,使用不同原料制备羟基磷灰石;研究羟基磷灰石的除氟性能及除氟机理。静态吸附试验结果表明,样品对氟离子的吸附性能良好,吸附平衡时间一般在3 h左右;随着溶液氟离子浓度的增加,平衡吸附容量不断增加,两者都没有极限值,属于弗兰德里希（Freundlich）吸附。     

合成碳羟基磷灰石对水中双酚A的吸附性能研究

利用废弃蛋壳为原料、尿素为添加剂,合成纳米碳羟基磷灰石(CHAP)用于吸附水中双酚A（BPA）。利用红外光谱、扫描电镜和X射线能谱测试技术对CHAP样品表面化学进行了表征,同时考察了环境因子pH值、吸附时间和BPA初始浓度对吸附的影响。实验结果表明,CHAP对BPA去除率在酸性（pH=3～6）溶液中较好,而在中性和碱性环境中减弱。通过静态吸附实验数据计算分析得知,CHAP对BPA吸附符合Langmuir和Freundlich等温式,准二级动力学模型比准一级动力学模型能更好地描述CHAP对BPA吸附动力学行为。     

羟基磷灰石的制备及其对水中氟离子的吸附

本研究利用红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)和X射线粉末衍射(XRD)观察了共沉淀法合成羟基磷灰石(HAP)的形貌及其晶型结构,并探讨了Ca/P摩尔比、反应时间及反应温度等因素对羟基磷灰石吸附水中氟离子性能的影响。结果表明,n(Ca/P)=1.5/1、反应时间1 h、反应温度40℃、陈化时间48 h、煅烧温度200℃、煅烧时间2 h时,HAP除氟效果最佳,吸附效率和吸附容量分别达到68.8%和6.88 mg/g。实验数据Langmuir 等温模式拟合效果优于Freundlich模式,热力学参数计算可知,HAP对氟离子的吸附是自发 (ΔG0吸热 (ΔH0>0),熵增 (ΔS0 >0)的过程。HAP对氟离子的吸附符合拟二级反应动力学过程。     

羟基磷灰石除氟滤料的吸附平衡及动力学

羟基磷灰石(HAP)是一种高容量、环保型饮用水除氟材料。以氢氧化钙和磷酸为原料采用沉淀法合成了羟基磷灰石,并用红外光谱和XRD图谱进行了表征。研究了接触时间、pH值和温度等因素对羟基磷灰石吸附氟性能的影响。通过对吸附过程中的热力学动力学参数的计算来判断吸附的实质过程。研究结果表明,60 min以内吸附速率较快,在约70 min时吸附过程趋于平衡;酸性环境中的吸附效果要比在碱性环境中要好;升高温度有利于吸附的进行。吸附过程更符合Langmuir吸附模型,说明化学吸附占主导地位;吸附过程是一个自发的吸热过程,其中ΔGo<0,ΔHo为13.10 kJ/mol,Ea为15.24 kJ/mol,ΔSo为31.42 J/(mol.K);吸附过程符合拟二级动力学模型。     

羟基磷灰石吸附水溶液中Zn^2＋影响因素的研究

对羟基磷灰石（HAp）吸附水溶液中Zn^2＋的各种影响因素进行了系统的研究.实验结果表明,去除率与Zn^2＋的初始浓度呈负相关关系;酸性环境不利于HAp对Zn^2＋的吸附,随着pH值的增加去除率迅速升高,当pH值升到10左右时,去除率几乎接近100%,之后随着碱性的增强去除率反而下降;去除率与作用时间、HAp的用量和作用温度呈正相关关系.HAp对水溶液中Zn^2＋的吸附符合Langmuir等温吸附模型,它对Zn^2＋的最大吸附容量为6.72 mg/g.     

方解石基羟基磷灰石的制备及其对水中氟化物的去除效能研究

采用方解石基羟基磷灰石材料去除水溶液中的氟化物。研究吸附剂用量、反应时间、F-初始浓度、共存阴离子分别对吸附量的影响,以及吸附过程中材料渗透率的变化。结果表明:反应在100min达到平衡,饱和吸附量为10.98mg/g;吸附量随着吸附剂用量、F-初始浓度的提高以及反应时间的延长而增大,当反应达到平衡时不再发生变化;除HCO-3外,其他共存阴离子(NO-3、SO2-4和Cl-)对吸附量影响不大;材料渗透率随反应时间的延长而下降,但大大高于传统羟基磷灰石材料的渗透率;方解石基羟基磷灰石材料对水溶液中氟化物的吸附符合Langmuir等温吸附方程以及Psuedo-二级动力学吸附模型,符合单层吸附反应。同时,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对方解石基羟基磷灰石材料及其反应产物进行表征,探讨方解石基羟基磷灰石材料的除氟机制。     

羟基磷灰石类纳米材料磷释放特征及影响因素

羟基磷灰石类纳米材料 (nHAP) 因具有良好的重金属污染阻控性能和植物营养作用而被广泛关注,磷素释放动力学是决定其截污效率和供肥性能的关键过程,但其释放动力学特征及其影响因素尚不清楚。采用湿化学共沉淀方法调控老化时间 (2、12 h) 合成获得2种具有短棒状结构的nHAPs (nHAP_{2 h}和nHAP_{12 h}),系统探究纳米材料老化时间、温度/溶液pH值/共存腐殖酸和土壤溶液环境对nHAP磷释放动力学的影响。结果表明：材料老化时间越长,nHAP晶体越大,nHAP_{12 h}晶体长度比nHAP_{2 h}高17%。在实验条件下,晶体尺寸更大的nHAP_{12 h}磷酸根释放量比nHAP_{2 h}低61%~232%,温度升高、pH增大和土壤溶液会扩大材料老化时间引起的磷释放差距,而共存腐殖酸会缩小这种差距。除土壤溶液体系外,nHAPs磷酸根释放一般分为早期快速释放阶段和后期慢速积累阶段直至达到平衡,其磷酸根表观释放速率常数K从0.09~4.36 min⁻¹变化至0.01~0.78 min⁻¹。温度从5 ℃升至25 ℃时会促进nHAPs磷酸根释放 (2%~19%),10、50 mg C·L⁻¹的共存腐殖酸的羧基和酚基与nHAPs作用同样会促进nHAPs磷酸根释放 (10%~195%),pH从5提高到8.5时会抑制nHAPs磷酸根释放 (3%~15%),nHAPs在土壤溶液体系中磷有效性显著下降 (18%~76%)。本研究为nHAP作为土壤助剂和新型农用纳米助剂应用提供新的理论参考。     

羟基磷灰石吸附水溶液中Zn2+影响因素的研究

对羟基磷灰石(HAp)吸附水溶液中Zn2 的各种影响因素进行了系统的研究.实验结果表明,去除率与Zn2 的初始浓度呈负相关关系;酸性环境不利于HAp对Zn2 的吸附,随着pH值的增加去除率迅速升高,当pH值升到10左右时,去除率几乎接近100%,之后随着碱性的增强去除率反而下降;去除率与作用时间、HAp的用量和作用温度呈正相关关系.HAp对水溶液中Zn2 的吸附符合Langmuir等温吸附模型,它对Zn2 的最大吸附容量为6.72 mg/g.     

羟基磷灰石沉淀法在医药中间体废磷酸盐资源化中的应用

以医药中间体生产过程中产生的富含磷酸盐的废盐为原料合成羟基磷灰石,实现废盐中磷酸盐的资源化,并对分离出羟基磷灰石后的溶液进行了处理。结果表明:（1）废盐中主要成分为磷酸钠与磷酸氢二钠,总质量分数为73.5%～75.8%,杂质主要含有氯化钠与N,N-二甲基苯胺,质量分数分别为20.6%～22.9%和3.3%～3.5%。（2）以废磷酸盐为原料,室温下共沉淀陈化24h即可得到具有羟基磷灰石结构特征的晶体。合成的羟基磷灰石对Pb²⁺具有良好的吸附效果,最大吸附量可达1 090.7mg/g,同时吸附过程中并未检测出有机物,不会产生二次污染。（3）分离出羟基磷灰石后的溶液中主要含有氯化钠和有机物,经蒸发结晶、600℃高温热处理后,所得氯化钠达到《工业盐》（GB/T 5462—2015）精制工业干盐一级标准,可回收利用。     

EDTA/纳米羟基磷灰石联合修复重金属污染土壤

土壤淋洗可能导致残留重金属活化,采用淋洗/钝化联合修复重金属污染土壤可在一定程度上减少这一影响。研究了EDTA淋洗、纳米羟基磷灰石钝化及两者联合修复对土壤重金属洗脱率、TCLP浸出浓度、化学形态分布的影响,构建了涵盖土壤重金属残留量、生物有效性和生理毒性的环境风险评价方法,对淋洗、钝化及其联合修复进行了评价。结果发现,EDTA淋洗对Pb和Cu的洗脱效果较好,对Zn浸出浓度的削减率较高。当EDTA投加量为2 g·L-1时,Zn的浸出浓度降低了70.40%。纳米羟基磷灰石对Pb和Zn具有较好的钝化效果,对Cu和Cd的钝化作用相对较弱。当纳米羟基磷灰石投加量为2%时,Pb浸出浓度削减率高达89.65%。淋洗/钝化联合修复大幅度降低了Pb和Cd的浸出浓度,降低了可还原态Cu残留量、可还原态和残渣态Cd残留量,以及弱酸提取态和可还原态Zn、Pb残留量。当EDTA和纳米羟基磷灰石投加量分别为1 g·L-1和1%时,土壤重金属总环境风险削减率达到74.12%。EDTA对土壤中Cu和Cd的洗脱效果较好,后续钝化修复作用有限,Pb和Zn则可通过淋洗/钝化联合修复大幅度提高削减环境风险削减率。     

不同Ca/P比下碳酸根对磷酸钙沉淀反应回收磷的影响

以模拟污水处理厂污泥厌氧消化液为处理对象,进行磷酸钙沉淀除磷小试实验,考察了不同Ca/P物质的量比下碳酸根(CO2-3)对磷酸钙沉淀反应回收磷的影响;利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对沉淀产物进行表征。结果表明,磷酸钙沉淀反应是一个快速过程,CO2-3的存在并未改变这一显著特征。磷酸钙沉淀反应过程中,CO2-3的存在降低了磷的去除率,改变了沉淀物形貌、结构和组分;实验设定范围内,磷酸钙的过饱和度越高,越难形成晶体态羟基磷灰石((Ca5(PO4)3OH,HAP);当pH值为9.0,Ca/P比为1.67时,CO2-3取代HAP晶格中的PO3-4,形成碳磷灰石(CHAP);当pH值为9.0,Ca/P比为3.33和5.01时,CO2-3和PO3-4之间竞争,形成碳酸钙(CaCO3);增大Ca/P能有效提高磷的去除率,降低CO2-3对磷酸钙沉淀反应的抑制作用,但综合考虑实际效果,选择Ca/P比为3.33作为适宜的反应条件。     

钝化剂在烟草植物修复铅镉污染土壤中的作用

重金属钝化剂可以改变土壤中重金属的形态,降低其在土壤中的有效浓度、植物毒性及生物有效性,影响污染土壤中植物的生长及其对重金属的吸收。在温室盆栽条件下研究了施加羟基磷灰石（HA）、纳米羟基磷灰石（nHA）、纳米零价铁（nFe0）和纳米TiO2（nTiO2）对烟草植物修复铅镉污染土壤的作用。结果表明,HA降低土壤中Ph、cd的有效性、促进烟草生长、增加了烟草叶、茎、根中cd的吸收量和根系中Pb的吸收量,有利于Ph、cd的钝化和植物修复。nHA也可以降低土壤中Pb、cd的有效性,增加了烟草叶中cd的吸收量,有利于Pb、cd的钝化和cd的植物提取。nFe0和nTiO2：对于土壤Pb和cd的钝化作用和植物修复均没有显著影响。综合来看,HA最适合应用于烟草植物修复铅镉污染土壤。     

钝化剂在烟草植物修复铅镉污染土壤中的作用简

重金属钝化剂可以改变土壤中重金属的形态,降低其在土壤中的有效浓度、植物毒性及生物有效性,影响污染土壤中植物的生长及其对重金属的吸收。在温室盆栽条件下研究了施加羟基磷灰石（HA）、纳米羟基磷灰石（nHA）、纳米零价铁（nFe⁰）和纳米TiO₂（nTiO₂）对烟草植物修复铅镉污染土壤的作用。结果表明,HA降低土壤中Pb、Cd的有效性、促进烟草生长、增加了烟草叶、茎、根中Cd的吸收量和根系中Pb的吸收量,有利于Pb、Cd的钝化和植物修复。nHA也可以降低土壤中Pb、Cd的有效性,增加了烟草叶中Cd的吸收量,有利于Pb、Cd的钝化和Cd的植物提取。nFe⁰和nTiO₂对于土壤Pb和Cd的钝化作用和植物修复均没有显著影响。综合来看,HA最适合应用于烟草植物修复铅镉污染土壤。     

碳酸根对磷酸钙沉淀反应回收磷的影响简

以模拟的厌氧消化液为处理对象,通过小试实验,考察不同初始磷浓度C_P、Ca/P物质的量比、pH和温度下,碳酸根（CO₃^2-）对磷酸钙沉淀反应回收磷的影响;利用扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）对沉淀产物进行表征。结果表明,高浓度的CO₃^2-对以磷酸钙沉淀反应去除和回收磷的效率影响较大;C_P相同时,CO₃^2-浓度（C_CO3^2-）越大,P的去除率越低,低C_P（20 mg/L）时尤为显著;当C_CO3^2-相同时,随着C_P的增大,反应速率加快,P的去除率逐渐升高,但升高幅度越来越小;增大Ca/P比和pH能提高P的去除率,降低CO₃^2-对磷酸钙沉淀反应的抑制作用,综合考虑实际效果,应选择Ca/P比为3.33,pH为9.0作为适宜的反应条件;升高温度对降低CO₃^2-对磷酸钙沉淀反应的抑制作用贡献不大。在C_P为60 mg/L,Ca/P比为1.67,pH为9.0,温度为20℃的条件下,当C _CO3^2-为0时,得到的沉淀产物主要为羟基磷灰石HAP;当C _CO3^2-为30 mmol/L时,得到的沉淀产物为磷酸钙和碳酸合磷灰石的混合物。     

CTAB-HAP@ZMS复合材料的制备及其对氟离子的吸附性能

使用贝壳和粉煤灰等固体废弃物为原材料,采用水热合成法将十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性后的羟基磷灰石(HAP)负载到粉煤灰基沸石分子筛(ZMS)上,得到一种高效的吸附剂(CTAB-HAP@ZMS)用于去除氟离子。当投加量为8.0 g·L⁻¹、pH为3、温度为55 ℃时,CTAB-HAP@ZMS复合材料的最高吸附容量达到了10.4 mg·g⁻¹,对10.0 mg·L⁻¹氟化钠溶液中F⁻的去除率可以达到95%。动力学和热力学拟合参数表明吸附过程主要为多分子层式、自发、吸热的化学吸附。将此吸附剂用于处理模拟地热水(F⁻初始浓度为8.0 mg·L⁻¹),去除率达到89%,残留浓度低于我国饮用水质量标准中F⁻的浓度限值(1.0 mg·L⁻¹)。此外,经4次循环再生吸附后,CTAB-HAP@ZMS复合材料仍然表现出较高的氟离子去除效率。该复合材料的制备不仅能使固体废物资源化,还在氟离子去除方面有广阔应用前景。     

碳酸根对磷酸钙沉淀反应回收磷的影响

以模拟的厌氧消化液为处理对象,通过小试实验,考察不同初始磷浓度Cp、Ca／P物质的量比、pH和温度下,碳酸根（CO3 2-）对磷酸钙沉淀反应回收磷的影响;利用扫描电镜（SEM）、x射线衍射仪（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FT．IR）对沉淀产物进行表征。结果表明,高浓度的CO3 2-对以磷酸钙沉淀反应去除和回收磷的效率影响较大;Cp相同时,CO3 2-浓度（CCO3^2-）越大,P的去除率越低,低C,（20mg／L）时尤为显著;当CCO3^2-相同时,随着Cp的增大,反应速率加快,P的去除率逐渐升高,但升高幅度越来越小;增大Ca／P比和pH能提高P的去除率,降低CO3 2-对磷酸钙沉淀反应的抑制作用,综合考虑实际效果,应选择Ca／P比为3．33,pH为9．0作为适宜的反应条件;升高温度对降低CO3 2-对磷酸钙沉淀反应的抑制作用贡献不大。在Cp为60ITIg／L,Ca／P比为1．67,pH为9．0,温度为20℃的条件下,当CCO3^2-为0时,得到的沉淀产物主要为羟基磷灰石HAP;当CCO3^2-为30mmol／L时,得到的沉淀产物为磷酸钙和碳酸合磷灰石的混合物。