| 双表面封端羟基磷灰石纳米修复剂对复杂污染体系中多种重金属离子的高效吸附 |
| Dual-surface capped hydroxyapatite nano-amendment with tuned alternate long-short chain configuration for efficient adsorption towards multi-heavy metal ions in complex-contaminated systems |
| 作者 | 单位 | E-mail | | 高莫愁 | 中国生态环境部南京环境科学研究所, 国家环境保护土壤环境管理与污染控制重点实验室, 南京 210042
河南大学纳米科学与工程研究院, 郑州 450046
吉林大学无机合成与制备化学国家重点实验室, 长春 130012 | | | 孟姗 | 河南大学纳米科学与工程研究院, 郑州 450046
河南大学化学与分子科学学院, 郑州 450046 | | | 张金中 | 加利福尼亚大学圣克鲁兹分校化学与生物化学系, 圣克鲁兹 90095 | | | 冯文华 | 中国生态环境部南京环境科学研究所, 国家环境保护土壤环境管理与污染控制重点实验室, 南京 210042
河南大学纳米科学与工程研究院, 郑州 450046 | | | 董烁 | 河南大学基础医学院, 郑州 450046 | | | 陈建平 | 中国生态环境部南京环境科学研究所, 国家环境保护土壤环境管理与污染控制重点实验室, 南京 210042
河南大学纳米科学与工程研究院, 郑州 450046 | | | 赵彦保 | 中国生态环境部南京环境科学研究所, 国家环境保护土壤环境管理与污染控制重点实验室, 南京 210042
河南大学纳米科学与工程研究院, 郑州 450046 | | | 余来贵 | 河南大学纳米科学与工程研究院, 郑州 450046 | | | 应蓉蓉 | 中国生态环境部南京环境科学研究所, 国家环境保护土壤环境管理与污染控制重点实验室, 南京 210042 | yrr@nies.org | | 邹雪艳 | 中国生态环境部南京环境科学研究所, 国家环境保护土壤环境管理与污染控制重点实验室, 南京 210042
河南大学纳米科学与工程研究院, 郑州 450046 | zouxueyan@henu.edu.cn |
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| 摘要: 采用水热法一步合成了羟基磷灰石纳米颗粒(HAP NPs)，并通过亚氨基二乙酸(IDA)和3-巯基丙基三甲氧基硅烷(MPS)对其进行原位表面修饰，在其表面接枝—SH和—COOH螯合基团，得到双表面封端的HAP-IDA/MPS材料，并表征了其结构，评价了其对Hg2+、Cu2+、Zn2+、Ni2+、Co2+和Cd2+的吸附性能。结果表明，0.10 g的HAP-IDA/MPS吸附剂对初始质量浓度为20 mg·L-1的Hg2+、Cu2+、Zn2+、Ni2+、Co2+和Cd2+的总吸附量达到13.7 mg·g-1，约为HAP的4.3倍。在这些重金属离子中，HAP-IDA/MPS对Hg2+的吸附率最高，这是因为Hg2+与HAP-IDA/MPS中的—SH发生化学反应生成了硫化汞，而与其他金属硫化物相比，硫化汞的溶度积常数最低。 |
| 关键词: 重金属 羟基磷灰石 纳米修复剂 结构调控 协同吸附 |
| 基金项目: 河南省自然科学基金面上项目(No.232300420166)、河南省重点研发与推广专项(科技攻关)(No.252102231052)、中国博士后科学基金面上项目(No.2021M690913)、国际(地区)合作与交流项目(No.82020108017)、国家环境保护土壤环境管理与污染控制重点实验室开放课题(No.MEESEPC202310)和开封市科技计划项目(No.2202002)资助。 |
| Abstract: Hydroxyapatite nanoparticles (HAP NPs) were synthesized by a one-step hydrothermal method. The surface of HAP NPs was grafted -SH and -COOH chelating groups via in situ surface-modification with iminodiacetic acid (IDA) and 3-mercaptopropyl trimethoxysilane (MPS) to afford dual surface-capped nano-amendment HAPIDA/MPS. The structure of HAP-IDA/MPS was characterized, and its adsorption performance for Hg2+, Cu2+, Zn2+, Ni2+, CO2+, and Cd2+ was evaluated. The total adsorption capacity of 0.10 g HAP-IDA/MPS nano-amendment for Hg2+, Cu2+, Zn2+, Ni2+, CO2+, and Cd2+ with an initial mass concentration of 20 mg·L-1 reached 13.7 mg·g-1, about 4.3 times as much as that of HAP. Notably, HAP-IDA/MPS nano-amendment displayed the highest immobilization rate for Hg2+, possibly because of its chemical reaction with -SH to form sulfide, possessing the lowest solubility product constant among a variety of metal sulfides. |
| Keywords: heavy metal hydroxyapatite nano-amendment configuration tuning synergistic adsorption |
| 投稿时间：2024-12-06 修订日期：2025-05-09 |
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| 高莫愁,孟姗,张金中,冯文华,董烁,陈建平,赵彦保,余来贵,应蓉蓉,邹雪艳.双表面封端羟基磷灰石纳米修复剂对复杂污染体系中多种重金属离子的高效吸附[J].无机化学学报,2025,41(7):1427-1438. |
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