含不同粒徑羥基磷灰石牙膏吸附重金屬離子的研究
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【摘要】:羥基磷灰石是(hydroxyapatite, HA)是脊椎動物的骨骼和牙齒的主要組成部分,同時也是一種具有生物活性的材料。HA是鈣的磷酸鹽化合物,分子式是Ca10(PO4)(OH)2,還具有較強(qiáng)的吸附性能。將其摻入牙膏中,不僅能去除口腔異味、去除菌斑、增白牙齒、脫敏抗齲,而且在口腔清潔過程中進(jìn)入下水道還能去除廢水中的重金屬離子。隨著城市化、工業(yè)化、礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用以及大量化學(xué)產(chǎn)品的廣泛使用,環(huán)境污染加重,工業(yè)排放的重金屬廢水越來越多。本課題組前期實驗發(fā)現(xiàn)含80nm HA牙膏對水溶液中常見重金屬離子具有吸附效果。本實驗進(jìn)一步探討,將粒徑更小的HA摻入到碳酸鈣牙膏中,觀察其對銅離子,鋅離子、鉛離子的吸附作用差異。 目的 本實驗研究含60nm HA及12μm HA的牙膏對水溶液中銅離子、鋅離子、鉛離子的吸附效能。分別定量對比研究納米和微米級HA對銅離子、鋅離子、鉛離子的吸附差異,并且觀察吸附的穩(wěn)定性。方法 取含3%60nm HA碳酸鈣牙膏、3%12μm HA碳酸鈣牙膏、空白牙膏(不含HA普通碳酸鈣牙膏)分別配成3組系列濃度牙膏懸液,分別加入體積為50mL的銅、鋅、鉛離子溶液中,靜置1d后過濾,用電感藕合等離子發(fā)射光譜儀(Inductively coupled plasma emission spectrometer, ICP)測定溶液中殘余離子的量,計算吸附率。將反應(yīng)后溶液下層沉淀物于120℃下烘干48h,采用能譜儀(Energy Disperse Spectroscopy, EDS)檢測離心后沉淀物粉末的元素組成部分。將上述方法重復(fù)配置反應(yīng)體系,將溶液靜置14d、28d后再次檢測殘余離子濃度并計算吸附率。,結(jié)果 (1)含HA牙膏對銅離子、鋅離子、鉛離子都有一定的吸附作用,隨著牙膏懸液濃度的逐漸增大,反應(yīng)體系中殘存的3種離子濃度逐漸減少。其中以含60nm HA牙膏的吸附能力最強(qiáng),含12μm HA牙膏次之,空白牙膏最低。對銅離子的吸附以含60μm HA牙膏的吸附能力最強(qiáng),達(dá)到54.86%,吸附是一個持續(xù)的過程。牙膏懸液濃度越高,吸附的效能越大,吸附呈現(xiàn)上升趨勢,但空白牙膏對銅離子的吸附不穩(wěn)定,出現(xiàn)了解吸附現(xiàn)象。對鋅離子的吸附,牙膏懸液濃度在低濃度(2.4g/100mL)時,3種牙膏吸附鋅的能力相差不大,但隨著牙膏懸液濃度的不斷上升,以含60nm HA牙膏的吸附率明顯比其他兩種牙膏吸附率高,最高達(dá)44.30%,在牙膏懸液濃度3.5g/100mL時,吸附率趨于平衡。吸附率不再隨著牙膏的濃度增加而明顯增加。吸附是一個持續(xù)的過程,沒有出現(xiàn)明顯的解吸附現(xiàn)象。對鉛離子的吸附,在牙膏懸液低濃度時已達(dá)到吸附的平衡,以含60nm HA牙膏的吸附能力最強(qiáng),吸附率最高達(dá)到91.59%,吸附較穩(wěn)定無解吸附現(xiàn)象。 (2)在沒有添加分散劑的情況下,含HA牙膏懸液對銅離子、鋅離子、鉛離子的吸附能力比前期實驗的低。前期實驗中摻80nm HA牙膏溶液對銅離子的吸附能力達(dá)305mg/g,本實驗中含60nm HA牙膏溶液對銅離子的吸附能力只有65.63mg/g。前期實驗中摻80nm HA牙膏溶液對鋅離子的吸附能力達(dá)26.92mg/g,本實驗中含60nm HA牙膏溶液對鋅離子的吸附能力只有9.13mg/g。前期實驗中摻80nm HA牙膏溶液對鉛離子的吸附能力達(dá)84.46mg/g,本實驗中含60nm HA牙膏溶液對鉛離子的吸附能力最高達(dá)到82.03mg/g。 (3)含HA牙膏懸液吸附銅、鋅、鉛3種重金屬離子溶液后離心沉淀形成的粉末經(jīng)EDS檢測發(fā)現(xiàn)粉末沉淀中存在銅、鋅、鉛3種重金屬元素,進(jìn)一步證實含HA牙膏有吸附重金屬能力。 結(jié)論 含HA牙膏對銅、鋅、鉛離子具有較強(qiáng)的吸附作用。以含60nm HA牙膏的吸附能力最強(qiáng),吸附能力與HA在牙膏懸液中的分散性相關(guān)。
【關(guān)鍵詞】:羥基磷灰石 牙膏 吸附 分散性 銅離子 鋅離子 鉛離子
【學(xué)位授予單位】:南方醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2014
【分類號】:R783.1
【目錄】:
- 摘要3-6
- ABSTRACT6-11
- 第一章 前言11-22
- 1 含羥基磷灰石牙膏的作用11-13
- 2 水體中重金屬污染13-16
- 3 羥基磷灰石的吸附作用16-17
- 4 本實驗研究的意義17-18
- 參考文獻(xiàn)18-22
- 第二章 含不同粒徑的羥基磷灰石牙膏對銅離子的吸附能力及穩(wěn)定性研究22-43
- 1 實驗材料及方法22-25
- 2 結(jié)果25-38
- 3 討論38-41
- 4 小結(jié)41
- 參考文獻(xiàn)41-43
- 第三章 含不同粒徑的羥基磷灰石牙膏對鋅離子的吸附能力及穩(wěn)定性研究43-62
- 1 實驗材料及方法43-44
- 2 結(jié)果44-57
- 3 討論57-59
- 4 小結(jié)59-60
- 參考文獻(xiàn)60-62
- 第四章 含不同粒徑的羥基磷灰石牙膏對鉛離子的吸附能力及穩(wěn)定性研究62-80
- 1 實驗材料及方法62-63
- 2 結(jié)果63-76
- 3 討論76-78
- 4 小結(jié)78-79
- 參考文獻(xiàn)79-80
- 全文總結(jié)80-81
- 綜述81-86
- 參考文獻(xiàn)84-86
- 縮寫詞簡表86-87
- 在讀期間研究成果87-88
- 致謝88-89
【參考文獻(xiàn)】
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本文編號:410227
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