表面活性剂改性纳米羟基磷灰石对Cd2 吸附研究

来源：《农业环境科学学报》2019 年 08 期

作者：尹英杰¹，楚龙港^1,2，朱司航^1,3,4，李阳¹，晏朝睿^1,3,4，商建英^1,3,4* 

单位：1. 中国农业大学资源与环境学院；2. 中国科学院南京土壤研究所土壤环境与污染修复重点实验室；3. 教育部植物-土壤相互作用重点实验室；4. 农业部华北耕地保育重点实验室

摘   要

为了研究纳米羟基磷灰石（nHAP）的聚集特性对其吸附性能的影响，选取阴离子型表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（SDBS） 对nHAP 进行改性，以减小其聚集程度。利用TEM、Zetasizer、XRD 和FTIR 对改性前后nHAP 的形态和结构进行表征，通过批量实验考察SDBS 改性对nHAP 吸附特性的影响，并深入探讨了SDBS 对nHAP 吸附Cd²  的影响机理。

结果表明：SDBS 改性后nHAP 聚集体粒径和D_h 值均显著减小；XRD 和FTIR 结果显示SDBS 为表面改性，并为nHAP 引入了新的官能团SO₃^2-；未改性nHAP（B-HAP）和SDBS 改性nHAP（S-HAP）对Cd²  的吸附动力学过程更符合拟二级动力学模型，其中S-HAP 的k₂ 值是B-HAP 的1.85 倍；等温吸附过程更符合Freundlich 模型，比较K_F 值可知，S-HAP 对Cd²  的吸附能力显著高于B-HAP。

SDBS 改性增强nHAP 吸附能力的可能机制主要包括：抑制聚集，从而增大比表面积；引入的新官能团为Cd²  的吸附提供了更多的位点。

结   论：

（1）纳米羟基磷灰石（nHAP）颗粒之间发生了明显的聚集现象，十二烷基苯磺酸钠（SDBS）附着在nHAP 表面，能够极大地抑制其聚集现象的发生；SDBS 改性使 nHAP 带有更多的负电荷，极大地增加了势垒，减小了次级势阱，有效降低颗粒间团聚的概率，增加了整个体系的稳定性。

 （2）改性（S-HAP）和未改性（B-HAP）的 nHAP对Cd²  的吸附动力学过程更符合拟二级动力学模型，其中S-HAP 的k₂ 值是B-HAP 的1.85 倍；等温吸附过程更符合Freundlich 模型，S-HAP 对Cd²  的吸附能力显著高于B-HAP。

（3）SDBS 改性影响nHAP 吸附Cd²  的可能机制主要包括：SDBS 改性后极大地抑制了nHAP 聚集现象的发生，从而增大了nHAP 的比表面积；SDBS 改性后引入的SO₃^2- 为Cd²  的吸附提供了更多的位点。