[发明专利]一种掺锶羟基磷灰石重金属吸附材料的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种掺锶羟基磷灰石重金属吸附材料的制备方法及其应用。以硝酸钙作为钙源、磷酸氢二胺作为磷源，同时不同体积的硝酸锶掺入其中，通过水热均相沉淀反应制得所述掺锶羟基磷灰石。锶的掺入能够在一定程度上改变羟基磷灰石的性能缺陷，提升其对重金属废水的吸附能力。本发明采用水热均相沉淀法合成，反应可控性好，且制备工艺简单、操作方便、产量较大，对环境没有污染。

技术领域

本发明属于重金属污水处理技术领域，特别涉及一种掺锶羟基磷灰石重金属吸附材料的制备方法及其应用。

背景技术

重金属是水环境中的主要污染物之一，水体中的重金属主要有汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)、砷(As)、锰(Mn)、铜(Cu)、锌(Zn)、钴(Co)、镍(Ni)等。随着我国经济、社会发展，水资源短缺、水污染问题日趋严重。有关统计表明，我国金属废水约占废水排放总量的10％，采矿、冶炼、电镀、污水灌溉和使用重金属超标制品等人为因素是重金属废水的主要来源，具有潜在的危害性，特别是汞、镉、铅、铬等重金属具有显著的生物毒性，微量浓度即可产生毒性，在微生物作用下会转化为毒性更强的有机金属化合物(如甲基汞)，或被生物富集通过食物链进入人体，造成慢性中毒。日本水俣湾因汞中毒造成的“水俣病”和神通川流域因镉造成的“疼痛病”，我国陕西凤翔等地由于铅污染造成的“血铅事件”、福建紫金矿业渗漏事故造成的铜污染等，都是重金属污染给人体健康和环境带来危害的典型事实。重金属废水毒性大，在环境中不易被代谢，且修复困难。因此，积极开展重金属废水处理及回用新技术研究，有效去除并回收废水中重金属资源势在必行。

在水体重金属污染修复治理方面，目前国内外主要采用化学沉淀法、离子交换法、溶剂萃取法、电解法、生物法等，但这些方法普遍存在价格贵、成本高、技术难掌握、易造成二次污染而不够理想。目前，吸附法被认为是一种更为有效的方法，常用的吸附剂一般为活性炭、生物吸附剂、矿物材料等。活性炭是最早、也是应用最广的吸附剂，但其最大的缺点是价格昂贵、使用寿命短。利用生物吸附剂去除废水中重金属的研究越来越受到重视，但由于生物吸附剂容量一定、选择性高，所以应用范围限制在低浓度、单组分的重金属废水的处理中。环境矿物材料具有很强的吸附能力，吸附效果好且二次污染小，与生物法比较更易于聚集重金属离子，同时不易在环境中分解转化，能够比较彻底地治理水中重金属污染，得到各国学者的重视。

羟基磷灰石作为一类性能结构优良的环境矿物材料，引起了国内外学者的广泛关注。目前，国内外大量研究了天然羟基磷灰石、人工合成的羟基磷灰石和改性的羟基磷灰石，但其人工合成相对复杂、吸附量较小、吸附速率慢的特点又限制了羟基磷灰石的广泛应用。目前制备羟基磷灰石的方法主要有沉淀法、微乳液法、自燃烧法等，这些方法或多或少的存在成本高、制备工艺复杂、周期长、条件苛刻等缺点。元素锶与钙在元素周期表中属于同一主族，锶元素在晶体中可以置换取代羟基磷灰石中的钙，形成置换固溶体。鉴于元素锶与钙之间离子半径和性质存在差异，锶可以使羟基磷灰石的晶格发生畸变，从而改变羟基磷灰石的结晶性和生物降解性。为了使羟基磷灰石细化、均化、活化，提高其吸附性能、改善其苛刻的吸附条件、简化其制备工艺、扩大应用范围有必要改进或寻求一种简易的掺锶羟基磷灰石制备工艺。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种掺锶羟基磷灰石重金属吸附材料的制备方法及其应用。

该方法以硝酸钙作为钙源、磷酸氢二铵作为磷源，同时不同体积的硝酸锶掺入其中，通过水热反应制得所述掺锶羟基磷灰石。对其物相与结构、成分组成以及形貌特征进行表征，并应用于水体中重金属的去除。

制备掺锶羟基磷灰石重金属吸附材料的具体步骤为：