低分子量有機酸對納米羥基磷灰石固定鉛的影響及機理

《低分子量有機酸對納米羥基磷灰石固定鉛的影響及機理》是依託南京師範大學，由魏巍擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：低分子量有機酸對納米羥基磷灰石固定鉛的影響及機理
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：魏巍
• 依託單位：南京師範大學

項目摘要

利用納米羥基磷灰石（nHAP）將環境中的鉛轉化為地球化學穩定性極高的氯磷鉛礦來實現對鉛的固定，是一種極具套用前景的污染控制技術，已引起國內外環境領域極大關注；以往對nHAP固定鉛等重金屬的研究較多注重固定機理及共存無機離子的影響，相對忽略土壤中廣泛存在的、且在根際區域含量較高的低分子量有機酸（LMWOAs）在nHAP固定重金屬過程中的作用和機制。本項目通過研究nHAP對LMWOAs的吸附，LMWOAs對nHAP表面電荷、溶解性能和晶體結構的影響；LMWOAs與鉛的絡合及其對nHAP固定鉛效率的影響；特別是根系分泌的LMWOAs對氯磷鉛礦穩定性的影響；目的是闡明根際典型LMWOAs（乙酸、草酸、蘋果酸和檸檬酸）如何影響nHAP將鉛轉化為氯磷鉛礦的效率，及如何影響nHAP對鉛固定產物的穩定性；試圖為有效提高nHAP對鉛污染環境的修復效果提供理論依據。

結題摘要

利用納米羥基磷灰石（nHAP）將環境中的鉛轉化為地球化學穩定性極高的氯磷鉛礦（CPY），從而實現對鉛的固定得到了環境領域的廣泛認可。本研究重點關注了環境中普遍存在的低分子量有機酸（LMWOAs）對nHAP固定鉛的影響機理。重要結果如下：（1）發現LMWOAs在nano-HAP表面的吸附和有機酸的極性大小以及有機酸與nano-HAP表面的Ca配位能力強弱決定，草酸的極性較大，而且與Ca的配位能力較強，因此在nano-HAP表面的吸附量大於蘋果酸和檸檬酸；不同有機酸對nano-HAP釋放鈣和磷能力順序為檸檬酸 ＞ 草酸 ＞ 蘋果酸。（2）LMWOAs能與Pb2+競爭nHAP表面的吸附位點，阻礙了對Pb2+的吸附固定；草酸能夠顯著提高nHAP對Pb2+的去除效果，但是XRD和FT-IR光譜顯示固定產物為草酸鉛；晶化程度較低的nHAP對Pb2+的固定能力最強，且不受LMWOAs的影響，固定產物為CPY。（3）溶液中Pb2+最容易和帶兩個負電荷的草酸根絡合，其次是和檸檬酸根絡合，而與蘋果酸的絡合能力最弱；檸檬酸和蘋果酸能夠與鉛形成溶解性的穩定絡合物促進CPY的溶解，但不改變物相組成，草酸能夠將CPY部分轉化為草酸鉛。（4）CPY培養植物實驗發現，CPY對植物有一定毒性；充足的磷供應能夠提高植物對鉛的吸收；根際區域CPY的穩定性顯著降低，主要是由於根系分泌大量LMWOAs，特別是草酸。上述結果極大地豐富了納米含磷材料環境套用的基礎研究，提示我們在套用nHAP固定環境中的鉛時，必須充分考慮LMWOAs的影響；同時，對於同樣屬於溶解性有機質重要組成的天然高分子有機物（胡敏酸、富里酸等）對納米材料環境套用的影響，今後有必要加強研究。