碳酸根掺杂改性磷灰石研究进展

碳酸根是羟基磷灰石(HA)最主要的掺杂离子,对磷灰石结构和性能有重要的影响。介绍了碳羟基磷灰石(CHA)的制备方法、替代机制、替代对结构和性能的影响以及与其它离子的复合替代等研究,并概述了碳酸根掺杂改性磷灰石的研究与应用前景。     

碳酸羟基磷灰石的生物矿化研究

采用湿化学法制备了B型替代为主的碳酸羟基磷灰石(CHA)和羟基磷灰石(HA).利用体外实验方法(in vitro)以及XRD、SEM、FTIR、AAS等手段研究了HA和CHA在模拟生理溶液(SBF)中的降解过程、表面反应产物和生物矿化机理.研究结果表明,CHA具有较高的生物活性,在SBF中浸泡后可形成表面类似天然骨中矿物的碳酸羟基磷灰石层(HCA).材料的组成、溶解度和表面能对矿化层微晶的成核有重要作用.     

锶掺杂羟基磷灰石除氟的吸附行为及机理研究

通过共沉淀法合成锶掺杂羟基磷灰石(Sr-HAP),并将其用于水中氟离子的去除。结果表明，少量锶掺杂提高了HAP比表面积，从而暴露出更多的活性OH^-位点；Sr-HAP对氟离子的吸附符合Langmuir模型和拟二级动力学模型，通过模型拟合计算出对氟离子的q_m为20.75 mg/g;偏酸性和中性条件下，Sr-HAP对氟离子的吸附效果稳定；Sr-HAP吸附除氟的机理主要是静电吸引作用和离子交换。     

固相离子交换法制备碳酸羟基磷灰石涂层的研究

通过涂覆-烧结法在氧化铝(Al2O3)基体上制备羟基磷灰石(HA)/氟羟基磷灰石(FHA)双层涂层,然后采用固相离子交换法在湿CO2气氛中对HA表层进行碳酸化处理。XRD、FTIR和SEM测试结果表明:FHA中间层能有效地抑制HA与Al2O3的反应,湿CO2气氛中的湿气有利于分解相的恢复,而碳酸根能进入到表面涂层结构内部,形成A型替代为主的碳酸羟基磷灰石(CHA)。所获得的双层涂层具有多孔粗糙的表面,但与Al2O3基体结合紧密。     

羟基磷灰石和碳酸羟基磷灰石结构和细胞相容性的对比研究

采用湿化学法制备碳酸羟基磷灰石(CHA)。研究了碳酸根替代对晶体结构和表面能的影响,通过细胞培养实验,比较了羟基磷灰石(HA)和CHA表面的细胞贴附和增殖情况,探讨了表面能与细胞相容性的关系。用X射线衍射和红外光谱分析了晶体结构,用接触角测定仪测量接触角,进而计算样品的表面能。结果表明:湿化学法碱性条件下制备的是以B型替代为主的CHA,其表面能的极性分量高于HA表面能的极性分量,成骨细胞能够在材料表面良好黏附和增殖,具有良好的细胞相容性。     

羟基磷灰石/膨润土复合材料对水中Cd~(2+)吸附研究

采用共沉淀法制备羟基磷灰石/膨润土(HA/B)复合材料,用于去除水溶液中Cd~(2+)。探究了合成时温度、膨润土投加量、Ca~(2+)与PO43–浓度、高温灼烧对吸附的影响。研究了吸附动力学及热力学,分析了Cd~(2+)的吸附机理,研究了pH、阴离子对Cd~(2+)吸附性能的影响以及与阳离子的竞争作用。结果表明,羟基磷灰石成功地负载在膨润土表面;最佳制备条件为:制备温度30℃,羟基磷灰石与膨润土的最佳配比为1:1,Ca(NO3)2的浓度为8.23 g/L,高温灼烧不利于材料的吸附;伪二级动力学模型和Langmuir等温模型能很好地描述Cd~(2+)在HA/B上的吸附,表明吸附以化学吸附为主;热力学表明该吸附是自发的、吸热的过程;F–促进吸附,Cl–抑制吸附,Cu~(2+)、Ca~(2+)、Pb~(2+)、NH4+对Cd~(2+)吸附的干扰大小顺序为:Cu~(2+)Pb~(2+)Ca~(2+)NH4+。     

Ag+改性羟基磷灰石制备及其除氟抑菌特性研究

利用原位共沉淀法制备Ag⁺改性羟基磷灰石(Ag-HAP)吸附剂,考察Ag⁺/Ca²⁺摩尔比对Ag-HAP吸附剂除氟抑菌效果的影响。红外光谱和X-射线粉末衍射实验表明Ag⁺置换Ca²⁺进入HAP晶格中,形成了Ag⁺-Ca²⁺新晶格。利用Langmuir和Freundlich吸附等温方程对实验数据进行拟合,对比相关系数R²值,Langmuir模型能更好地描述该吸附过程,且Ag-HAP吸附剂对氟离子的吸附更趋于单分子层吸附。计算了吸附热力学和动力学参数值,探讨了Ag-HAP吸附剂对氟离子的吸附机理。ΔG⁰＜0、H⁰＞0和ΔS⁰＞0,说明Ag-HAP吸附剂对氟离子的吸附是自发的、吸热的熵增过程,温度升高有利于吸附。吸附活化能E_a=12.645 kJ/mol,迁移能E=7.331 kJ/mol说明该吸附过程以物理吸附为主。Ag-HAP吸附剂对氟离子的吸附符合拟二级反应动力学方程。利用龙头式净水器模拟Ag-HAP吸附剂除氟抑菌的动态吸附过程,抑菌实验表明Ag-HAP吸附剂的加入大大提高了饮用水的抑菌性能。     

氟羟基磷灰石的结构及热稳定性研究

采用湿化学法制备了氟羟基磷灰石(FHA),研究了氟掺杂对晶体结构和热稳定性的影响,探讨了氧化铝基体上磷灰石涂层的组成与热稳定性的关系.用X射线衍射表征了物相组成和晶格参数的变化,用红外光谱分析了晶体结构.结果表明:氟的替代引起了晶格参数和键能的变化,阐述了氧化铝-磷灰石系统中,羟基磷灰石与氟羟基磷灰石的分解机制.     

磁性羟基磷灰石的制备及其除氟性能研究

氟离子在饮用水中浓度超过1.0mg/L,将对人体健康造成极大危害.通过原位共沉淀法将具有磁性的四氧化三铁掺入羟基磷灰石(HAP)中制备磁性HAP.磁性HAP可通过普通磁体将其吸附并分离回收.实验结果表明,最佳的制备条件为反应温度和时间为60℃和1h,陈化温度和陈化时间为25℃和12h,四氧化三铁用量为0.08g.比较了HAP和磁性HAP对水溶液中氟离子的去除效果.Langmuir模型更适合于该体系,拟合得到最大吸附容量为13.70mg/g,说明磁性HAP对氟离子的吸附属于单层吸附.ΔG0<0和ΔH0>0表明该吸附过程为自发的吸热过程.吸附过程符合拟二级动力学.磁性HAP循环再生使用4次以上,仍能保持85％以上的除氟效率.高吸附容量和优异的循环使用性能表明磁性HAP是一种有效的、可重复使用的除氟吸附剂.     

豆渣派生微介孔碳吸附橙黄G的动力学和热力学

以天然生物质豆渣为前驱体,以碳酸钾为活化剂,采用一步碳化活化法制备出豆渣派生微介孔碳(MMPC)。对其进行了表征,并研究MMPC对印染废水中污染因子橙黄G(OG)的吸附。结果表明,MMPC为具有片状结构的无定型微介孔碳,比表面积和孔体积分别为1 247 m~2/g和0.75 cm~3/g,表面含有羟基、羧基和内脂基等含氧官能团,可提供更多的活性吸附位点。MMPC对OG的吸附过程符合准2级动力学模型,化学吸附起主导作用;内扩散不是控制吸附速率的唯一因素;吸附过程为单分子层吸附,符合Langmuir模型,298 K下的理论最大吸附量为1 667 mg/g,0R_L1,说明MMPC对OG的吸附是有利吸附。ΔG_00,ΔH_00,ΔS_00表明吸附是自发进行的、熵增的吸热反应。     

壳聚糖/羟基磷灰石复合材料对氟离子吸附研究

以壳聚糖作为载体,引入羟基磷灰石构成可以吸附氟离子的复合材料,该材料制备简单且原料绿色环保,价廉易得。其对氟离子有很好的吸附作用,具有潜在的应用价值。本文首先考察了吸附时间、氟初始浓度和溶液pH等因素对吸附的影响,并热力学和动力学对吸附过程进行了分析。接考查了外界阴离子对改材料氟离子吸附的影响,最后利用红外光谱对材料吸附氟离子前后进行表征。结果表明:吸附在50 min时即达到平衡,pH为6时获得最佳吸附容量。吸附动力学表明吸附过程为二级吸附机制,吸附等温过程符合Langmuir过程,该吸附过程为自发、吸热和熵增过程;红外光谱表明,羟基不但没有减小,反而在强度上有了增加,这表明氟离子被吸附后形成更强的氢键,从而导致更强的羟基峰。     

猪骨基羟基磷灰石的制备及其对铀的吸附

以猪骨为原料制备羟基磷灰石(HAP),考察了其对重金属离子铀(Ⅵ)的吸附性能,探讨体系pH、含铀废水初始浓度、羟基磷灰石用量、吸附时间、体系温度对吸附性能的影响,并研究其作用机理。结果表明,吸附剂主要组成为羟基磷灰石Ca_(10)(PO_4)_6(OH)_2,其晶体结构由短棒状结构转变为层片状结构。温度为25℃、pH为4时,羟基磷灰石吸附溶液中的铀在80 min内达到平衡,最大吸附量达到483.10 mg/g。吸附量随着体系温度的升高逐渐增大,升温有利于吸附;伪二级动力学方程能更好地拟合吸附过程,吸附行为更符合Langmuir模型。表征与吸附试验表明,吸附机理为铀(Ⅵ)与HAP活性基团的表面络合反应及离子交换反应。     

羟基磷灰石/石墨烯复合物对水中亚甲基蓝的吸附

以石墨烯为载体,通过一步水热法合成羟基磷灰石/石墨烯(HA/RGO)复合物。采用扫描电子显微镜对复合物形貌进行表征,探讨了溶液的pH、初始浓度及反应时间对HA/RGO复合物吸附亚甲基蓝(MB)的影响。结果表明,HA/RGO-1复合物对MB的吸附效果最好,HA/RGO-1复合物吸附量随着溶液的初始浓度和pH的上升而增大,HA/RGO-1复合物的吸附行为符合Langmuir吸附等温线,理论最大吸附量可达666.7 mg/g,反应过程在前80 min反应速率很快,约在480 min内达到吸附平衡,吸附动力学符合准二级动力学模型。     

生物炭和活性炭吸附水中典型染料的研究

用竹屑生物炭和活性炭对染料废水中常见甲基橙进行对比吸附实验。考察吸附时间、甲基橙初始浓度、温度等因素对吸附效果的影响。同时对吸附剂表面进行FTIR、SEM、Bohem滴定法等检测,进一步探究吸附剂表面的化学性质。结果表明:竹屑生物炭比活性炭有更高的表面芳香度和更多种类和数量的含氧官能团,因此,竹炭对甲基橙的吸附效果比活性炭更好。活性炭的等温吸附行为比较符合Langmuir模型(R20.98),竹屑生物炭的吸附行为与Langmuir和Freundlich模型的拟合度都比较高(R20.95),说明竹屑生物炭吸附性能受物理化学等多方面因素的影响。活性炭的动力吸附行为较符合准一级动力学模型(R20.95),竹屑生物炭更符合二级动力学模型(R20.95)。两种吸附剂对甲基橙的吸附量均随着温度的升高而增加,热力学参数ΔG00,ΔH00,ΔS00,说明两种吸附剂对甲基橙的吸附是自发吸热的过程。     

来源于不同有机材料的腐植酸对Cu(II)的吸附

<正>用批次处理方法,据接触时间、pH、离子强度、初始浓度研究了牛粪来源腐植酸(CHA)、泥炭来源腐植酸(PHA)和落叶来源腐植酸(LHA)的水溶液对Cu(II)的吸附。用X光吸收光谱(XAS)检验同等环境下分子水平腐植酸(HA)对铜(II)的吸附。通过元素分析和~(13)C核磁共振光谱分离的HA化学成分具有一定的特性。动力学数据显示,在8h内达吸附平衡。吸附动力学方程符合拟二级方     

文冠果壳活性炭的结构表征及吸附Cu~(2+)的研究

以废弃的文冠果壳为原料,通过H_3PO_4活化法制备高比表面积活性炭。利用N_2吸脱附、SEM、XRD和FTIR对文冠果壳活性炭结构进行了表征。分析了其吸附热力学性质和动力学特性,初步探讨了吸附机理。结果表明,活性炭含有丰富的微孔和中孔结构,总比表面积为1 364.596 m~2/g,平均孔径为1.62 nm;活性炭对Cu~(2+)的吸附等温线符合Langmuir模型,其吸附动力学过程以准二级动力学方程拟合效果最好;在303~323 K温度范围内,活性炭吸附Cu~(2+)的吉布斯自由能ΔG00、焓变ΔH00、熵变ΔS00,表明活性炭对Cu~(2+)吸附是一个自发的吸热过程。     

碳酸根和氟复合取代磷灰石载体的氟缓释研究

氟离子对骨质疏松症及骨缺损有积极的治疗作用。为避免氟突释和外加物的不利影响,以碳酸根和氟复合掺杂取代纳米羟基磷灰石(CFHA)作为氟释载体,研究碳酸根和氟复合取代对磷灰石结构、形貌和离子释放的影响。结果表明:碳酸根和氟取代影响磷灰石载体的晶体尺寸和结晶度,调控氟离子的释放,具有可控氟疗效果。同时,缓释体系SBF矿化液中的钙磷离子会促进生物矿化过程与磷灰石的再沉积,从而影响氟释过程。     

离子掺杂羟基磷灰石光催化抗菌材料的研究进展

论述了离子掺杂羟基磷灰石的研究现状,指出了离子掺杂羟基磷灰石制备、性能与应用研究中存在的主要问题,针对这些问题提出了离子掺杂羟基磷灰石的研究目标,即合成具有光催化亚结构的HAP(Ca10-x-y-zAxByCz(PO4)6 (OH)2),为离子掺杂羟基磷灰石的制备、特性和应用研究指明了方向.     

制备条件对掺镁羟基磷灰石结构及除氟性能的影响

为了提高羟基磷灰石(HAP)滤料的除氟能力,以磷酸、四水硝酸钙和六水硝酸镁为原料,采用化学沉淀法制备一种Mg掺杂羟基磷灰石(Mg-HAP)除氟滤料,研究了制备条件对滤料除氟性能的影响,探究了Mg-HAP滤料的结构与除氟性能之间的关系。结果表明:掺镁量和陈化时间主要影响晶体结构;钙、镁与磷的摩尔比和反应温度主要影响Mg-HAP的纯度;在滤料晶体结构相对保持完整时,滤料的羟基含量越多,滤料的除氟容量越高。在n(Mg)/n(Ca+Mg)为0.10,n(Ca+Mg)/n(P)为1.50,反应温度30℃,搅拌1 h,90℃陈化60 min的优化制备工艺条件下,制备的Mg-HAP滤料样品,Mg在HAP的内部分布均匀;Mg取代羟基磷灰石晶格中的少部分Ca,导致晶面结构发生畸变,晶格缺陷增加,表面吸附能力增强;同时滤料的羟基含量提高,滤料的除氟容量提高。与HAP相比,Mg-HAP除氟容量提高了近4倍。     

石英砂负载羟基磷灰石去除水溶液中锰研究

以石英砂负载羟基磷灰石作为吸附剂,通过静态实验研究了其在不同的pH、投加量、反应时间和初始锰含量等条件下对水溶液中锰的去除效果。结果表明,合成的石英砂负载羟基磷灰石具有较强的吸附性能,能有效去除水溶液中锰。当溶液初始pH为5.0,石英砂负载羟基磷灰石投加量为30 g/L、反应时间240 min,初始Mn质量浓度为5 mg/L的条件下,石英砂负载羟基磷灰石对水溶液中锰的去除率能够达到90%以上;石英砂负载羟基磷灰石对Mn的吸附规律符合Langmuir吸附等温式,吸附过程可用准2级动力学方程(t/q_t)/(min·g~(-1)·mg~(-1))=6.125 min~(-1)t+35.63(R~2=0.999 9)描述。