納米羥基磷灰石在重金屬污染土壤治理中的應用

納米羥基磷灰石在重金屬污染土壤治理中的應用

[摘要]文章簡要分析了重金屬對土壤造成的污染,并通過-系列針對納米羥基磷灰 石治理重金屬土壤的研究實例論證 了納米羥 基磷灰石在治理重金屬污染土壤中的重要作 用。

 [關鍵詞]納米羥基磷灰石;重金屬污染;治理 

伴隨著生態環境問題的深化,土壤重金屬污染形勢也日趨嚴峻, 現階段針對土壤重金 屬污染而展開的研究和治理,已經成為生態環境治理中的重點內容。在此背景下,大量土 壤污染的治理方法紛紛涌現,其中包括應用納米羥基磷灰石對重金屬污染土壤的治理,

以 下對該方法的應用情況進行深入分析.

一、重金屬對土壤造成的污染

 (一)重金屬土壤污染特點 大部分重金屬屬于過渡性元素,具有過渡性元素的共同特征即電子層結構,正是因為 這一點導致重金屬對土壤產生的化學反應凸顯出以下幾種特點

:①作為-種中心離子,重金屬可以接受大多數簡單分子以及陰離子的獨對電子,從而生成配位絡合物。簡單來說， 就是重金屬在水中的溶解度增大,擴大了其污染范圍;②重金屬還具備可變價態,能夠在 特定幅度內產生氧化還原反應,并且針對具有不同價態的重金屬,會產生不同程度的毒性 和活性;③重金屬處于土壤環境中↓較容易產生水解反應,從而形成毒性氫氧化物造成污 染。

(二)重金屬土壤污染危害 重金屬主要通過以下幾種方式造成土壤污染:①通過外界環境變化而進行傳播污染, 包括在土壤中施加添加劑、酸雨等,加強了重金屬的活性以及其對生物產生的有效性,促 進了植物對重金屬的吸收￥進而對人體和動物產生危害;②通過暴露的土壤間接對人體和 動物產生危害;③借助雨水的滲透作用,浸入土壤深層從而對地下水造成污染。

二、納米羥基磷灰石在重金屬污染治理中的應用

 (一)納米材料在環境污染治理中的應用 納米實際上是一種度量單位，-納米等于百萬分之一毫米 ,也就是一毫微米。而作為 納米材料來講,其主要由納米粒子組合而成。通常情況下,納米粒子是指尺寸為- -至-百 納米之間的細小結構,正是由于其具備尺寸小且大表面等特殊性效果,因此將其獨有的特 點集中展現出來，譬如:導電、熔點、光學、磁性、導熱等等，一般情況下納米材料的各 項特點與其整體所表現出來的性質有所不同。充分利用納米材料的特殊性性能,不僅能夠有效仿制出自然界的所存在的材料,還能夠通過人工合成技術研發出自然界中不存在的新 材料,并且憑借納米工藝將一系列新型材料投入到各個領域的應用中。

(二)羥基磷灰石物理及化學性質

羥基磷灰石又名為羥磷灰石,屬于鈣磷灰石的自然礦化形式,該物質的化學方程式為 Cal0 (PO4)6(OH)2,屬于六方晶體,處于P6/m空間群內,具體晶胞參數為: a=β=90° , a=b=0.943 ~ 0.938nm , c=0.688 ~ 0.686nm , r=120*.其中單位晶胞中含 有Ca2+十個、OH兩個、PO43 六個。在其結構中具有兩種Ca2+位置,各是配位數為七 的Ca( I )位置與配位數為九的Ca( I )位置,在這其中磷氧四面體足依靠共面或者共 角頂的Ca( I). Ca(I)從而有效將其多面體進行連接。在此過程中Ca( I )磷氧多 面體緊緊圍繞六次螺旋軸均勻分布,從而構成平行的C軸形式的結構通道。然而由于 Ca(I). Ca( I )具有不同的位置價鍵和半徑,所以,將二價陽離子介入后將會形成位 置的選擇性,從而產生一系列有序的超結構,另一方面,通過以上環節能夠對其中各項半 徑所涵蓋的二價金屬離子具有較為廣泛的收容性。

(三)納米羥基磷灰石在重金屬污染治理中的應用

 大部分專家學者對納米羥基磷灰石相關性質進行了深入的研究,并以此為基礎延伸出 了納米羥基磷灰石在重金屬吸附能力以及機制等方面的研究。通過國內外專家學者的不斷 探索發現，納米羥基磷灰石能夠連續對水溶液中所含帶的鋅離子與銅離子進行吸附。在此 過程中,鋅離子與銅離子的吸附率分別為94% ~ 97.8%以及97.2% ~ 98.3%。與較為單一的金屬吸附相對比而言, Zn與Cu處于這兩種金屬體系之中其吸附能力會受到這兩種金屬 的的影響,從而導致吸附性有所降低,分別降低10% ~ 62%h和12%~ 75%。鋅離子與 銅離子的具體固定過程可以分為以下幾個方面:①在納米羥基磷灰石表層的特殊位點實施 表層的絡合配位;②鈣離子與銅鋅離子之間發生離子相互交換，并且形成含帶重金屬成分 的納米羥基磷灰石沉淀。在運用納米羥基磷灰石進行含重金屬廢水的處理過程中,還需要 充分考慮納米羥基磷灰石對于復合重金屬污染物處理的效率問題。

       同時,還有部分科研人員針對納米羥基磷灰石在處理污水淤泥污染物方面的功能進行 了探究，研究的主要內容為污水淤泥中Ni2 +和Zn2+的遷移能力,通過-系列實驗研究發 現，在應用納米羥基磷灰石分別處理粘土、泥炭及砂壤這三種污水淤泥過程中,土壤的性 質直接影響到Zn2+遷移淋溶，而與此不同的是Ni2 +的遷移淋溶幾乎不受土壤性質牽連。 由此實驗研究可知,納米羥基磷灰石在處理污水淤泥過程中,不能夠持續有效的抑制砂壤 中的Ni淋出,同時特無法有效減弱泥炭和粘壤中Ni2+與Zn2 +的淋出。

     另外,對于納米羥基磷灰石處理重金屬污染方面,相關科研人員還進行了Pb2+和 Ca2+的離子交換能力研究,該研究發現土壤中CaHAP含量的顆粒大小對于Pb2+和 Ca2+離子交換能力有著極大的影響。在此基礎之上，程世寶以及朱永官等科研人員還對 6種含磷成分的礦石,在對土壤中的Pb2 +進行處理過程中的現象展開了研究。通過實驗 研究證實,含磷的礦石在處理Pb污染程度為中等的土壤時具有較好的成效,能夠有效降 低Pb的污染,具體來說也就是在很大程度上降低由于Pb長期累積在植物中,而對人體健 康造成的潛在威脅。在被Pb污染的土壤中施入含磷類礦物質,不僅能夠使Pb的離子交換 形態發生改變還會使士壤的PH產生變化,而這一系列變化反應可以對 Pb在植物幼株中發生的濃度變化做出解釋。因此可以說,通過以上實驗研究可以證實納米羥基磷灰石在處 理Pb污染土壤時,效果最佳。

 結束語

 綜上所述,加強對納米羥基磷灰石的研究,不斷改進和完善實驗研究方法,有效開發 出納米羥基磷灰石在治理土壤污染方面的更多功能,為重金屬土壤的污染治理提供充足. 有效的環境材料,以及數據支持和理論依據。

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