本發(fā)明屬于污染底泥中重金屬的物理化學(xué)處理領(lǐng)域，涉及一種環(huán)境友好型改性納米材料及其制備方法，具體涉及一種改性納米氯磷灰石及其制備方法。
背景技術(shù)：
：目前，我國的重金屬污染問題日益嚴(yán)重，直接威脅到人類的健康與生存。重金屬污染主要來自采礦業(yè)、冶金、表面處理以及重工業(yè)等。治理重金屬污染底泥的方法很多，但最近研究比較集中，發(fā)展也較迅速的治理措施主要是生物修復(fù)技術(shù)和化學(xué)穩(wěn)定技術(shù)?；瘜W(xué)穩(wěn)定技術(shù)，即向重金屬污染底泥中添加一些活性物質(zhì)，如石灰，沸石，磷酸鹽，有機(jī)物料等，這些物質(zhì)能調(diào)節(jié)和改變重金屬的賦存形態(tài)，降低其在環(huán)境中的生物可利用性，從而減少這些重金屬元素對(duì)動(dòng)植物的毒害，達(dá)到修復(fù)的目的。磷酸鹽類化合物是一種常用的修復(fù)鉛污染底泥的物質(zhì)，它能夠?qū)⒌啄嘀械闹亟饘巽U轉(zhuǎn)化成鉛-磷酸鹽沉淀，從而鈍化重金屬鉛，降低其生物毒性。氯磷灰石作為磷灰石族礦物，能夠在一定程度上鈍化污染底泥中的重金屬鉛，但因其溶解性小，顆粒大，在底泥中難遷移，且磷酸鹽材料在修復(fù)底泥重金屬鉛的過程中因磷的流失容易造成水體富營養(yǎng)化，這是無法避免的，因此在實(shí)際應(yīng)用中受到了一定的限制。另外，雖然納米氯磷灰石材料尺寸小，遷移性能好，同時(shí)具有較大的比表面積，但其在溶液中極易碰撞團(tuán)聚成大顆粒從而沉降，因而對(duì)重金屬的修復(fù)效果差，且同樣不能夠避免水體富營養(yǎng)化的風(fēng)險(xiǎn)。因此研究出一種既能有效穩(wěn)定底泥中重金屬，同時(shí)又能在穩(wěn)定底泥重金屬的過程中減少水體富營養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)的改性納米氯磷灰石，對(duì)于最大限度的減少污染物及處理材料本身對(duì)環(huán)境造成的危害具有非常重要的意義。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種粒徑小、穩(wěn)定效率高、成本低，能夠降低水體富營養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)的環(huán)境友好型的改性納米氯磷灰石，同時(shí)還提供了一種與該材料相配套的、成本低廉且操作簡(jiǎn)單的改性納米氯磷灰石的制備方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種改性納米氯磷灰石，所述改性納米氯磷灰石由納米氯磷灰石和鼠李糖脂組成；所述鼠李糖脂修飾于所述納米氯磷灰石表面；所述納米氯磷灰石與鼠李糖脂的質(zhì)量比為19.9277～47∶1。上述的改性納米氯磷灰石中，優(yōu)選的，所述納米氯磷灰石與鼠李糖脂的質(zhì)量比為20～46.498∶1。上述的改性納米氯磷灰石中，優(yōu)選的，所述改性納米氯磷灰石的粒徑為2nm～5nm。作為一個(gè)總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供了一種上述改性納米氯磷灰石的制備方法，包括以下步驟：(1)將CaCl2溶液逐滴加入到鼠李糖脂溶液中，攪拌，得到混合溶液；(2)將Na3PO4溶液逐滴加入到步驟(1)的混合溶液中，攪拌，得到改性納米氯磷灰石。上述的制備方法中，優(yōu)選的，所述CaCl2溶液與所述Na3PO4溶液的體積比為1∶1。上述的制備方法中，優(yōu)選的，所述CaCl2溶液中鈣離子濃度為26.8mM，所述Na3PO4溶液中磷酸根離子濃度為16.0mM。上述的制備方法中，優(yōu)選的，所述CaCl2溶液與所述鼠李糖脂溶液的體積比為1∶2。上述的制備方法中，優(yōu)選的，所述鼠李糖脂溶液中鼠李糖脂濃度為30mg/L～100mg/L。上述的制備方法中，優(yōu)選的，所述鼠李糖脂溶液是將鼠李糖脂與水混合，在pH為8.0～9.0的條件下溶解后配制得到；所述鼠李糖脂的純度為90％，臨界膠束濃度為25mg/L；所述鼠李糖脂由單鼠李糖脂和雙鼠李糖脂組成，所述單鼠李糖脂和所述雙鼠李糖脂的質(zhì)量比為2∶1。上述的制備方法中，優(yōu)選的，所述步驟(1)中：所述攪拌的速度為1000r/min～1500r/min，所述攪拌的時(shí)間為12h～24h；和/或，所述步驟(2)中：所述攪拌的速度為1000r/min～1500r/min，所述攪拌的時(shí)間為12h～24h。本發(fā)明的制備方法中，所述CaCl2溶液的滴加速度優(yōu)選為5～8滴/分鐘，但不限于此；所述Na3PO4溶液的滴加速度優(yōu)選為5～8滴/分鐘，但不僅限于此。本發(fā)明的制備方法中，所述鼠李糖脂溶液的pH值采用氫氧化鈉溶液進(jìn)行調(diào)節(jié)；所述氫氧化鈉溶液的濃度為0.1M。與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：1、本發(fā)明的改性納米氯磷灰石中以鼠李糖脂作為穩(wěn)定劑，其中鼠李糖脂能夠提高納米氯磷灰石在溶液中的分散性和穩(wěn)定性，阻止納米氯磷灰石之間的團(tuán)聚，從而使得改性納米氯磷灰石具有穩(wěn)定性能好、分散性能好、粒徑小(納米級(jí))等優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)，鼠李糖脂能夠?qū)⒌啄嘀羞€原態(tài)重金屬鉛洗脫成水溶態(tài)重金屬鉛，為納米氯磷灰石與重金屬鉛的鈍化反應(yīng)提供良好的基礎(chǔ)，從而增強(qiáng)了納米氯磷灰石對(duì)重金屬鉛的鈍化作用，提高了納米氯磷灰石對(duì)底泥中重金屬鉛的穩(wěn)定化效果。另外，鼠李糖脂通過破壞藻類細(xì)胞的細(xì)胞膜等結(jié)構(gòu)，能夠有效地抑制藻類的生長，從而大大降低了因施用含磷材料所導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)，達(dá)到了抑制水體富營養(yǎng)化的目的。可見，本發(fā)明的改性納米氯磷灰石結(jié)合了納米氯磷灰石鈍化重金屬鉛的作用、鼠李糖脂的陰離子效應(yīng)及其抑制藻類生長的作用，是一種既能更加有效地穩(wěn)定底泥中重金屬，同時(shí)又能在穩(wěn)定底泥重金屬的過程中減少水體富營養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)的環(huán)境友好型材料，能夠最大限度的減少污染物及處理材料本身對(duì)環(huán)境造成的危害，促進(jìn)了磷灰石材料在實(shí)際場(chǎng)地修復(fù)中的應(yīng)用。2、本發(fā)明的改性納米氯磷灰石中，鼠李糖脂是一種環(huán)境友好型生物表面活性劑，它在環(huán)境中自然存在，是一種微生物的代謝產(chǎn)物，能夠在自然環(huán)境中降解且對(duì)生物無毒害作用，對(duì)環(huán)境無污染，因此在應(yīng)用的過程中不會(huì)產(chǎn)生二次污染。3、本發(fā)明還提供了一種改性納米氯磷灰石的制備方法，以鼠李糖脂作為穩(wěn)定劑對(duì)納米氯磷灰石進(jìn)行改性，利用鼠李糖脂產(chǎn)生的陰離子效應(yīng)使帶正電的Ca2+通過靜電作用吸附在鼠李糖脂分子表面，使Ca2+和PO43-充分作用形成納米氯磷灰石，在鼠李糖脂的作用下納米氯磷灰石粒子均勻分散在溶液中，最終得到穩(wěn)定性能好、分散性能好、粒徑小的環(huán)境友好型改性納米氯磷灰石。4、本發(fā)明的改性納米氯磷灰石能夠高效地將底泥中的重金屬鉛由不穩(wěn)定的形態(tài)(弱酸提取態(tài)，可還原態(tài)和可氧化態(tài))轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的殘?jiān)鼞B(tài)，從而減輕重金屬鉛的生物毒性，達(dá)到鈍化底泥重金屬鉛的目的。采用本發(fā)明的改性納米氯磷灰石鈍化重金屬鉛污染底泥，對(duì)重金屬鉛的鈍化作用明顯，操作簡(jiǎn)便，在實(shí)際場(chǎng)地修復(fù)中可以直接應(yīng)用而不需要經(jīng)過震蕩或者攪拌，更適合原位修復(fù)。附圖說明圖1為本發(fā)明實(shí)施例2中改性納米氯磷灰石的透射電鏡圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例2中改性納米氯磷灰石的X射線能量色散分析圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例2中改性納米氯磷灰石與鼠李糖脂的傅里葉紅外光譜圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合說明書附圖和具體優(yōu)選的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但并不因此而限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。以下實(shí)施例中所采用的原料和儀器均為市售。實(shí)施例1一種本發(fā)明的改性納米氯磷灰石(Rha-nClAP)，該改性納米氯磷灰石是由鼠李糖脂(Rha)和納米氯磷灰石組成，鼠李糖脂修飾于納米氯磷灰石的表面，納米氯磷灰石與鼠李糖脂的質(zhì)量比為46.498∶1。本實(shí)施例中，改性納米氯磷灰石的粒徑為2nm～5nm。一種上述本實(shí)施例的改性納米氯磷灰石的制備方法，包括以下步驟：(1)鼠李糖脂溶液的制備：稱取30mg鼠李糖脂(該鼠李糖脂的純度為90％，臨界膠束濃度為25mg/L，且單鼠李糖脂和雙鼠李糖脂的質(zhì)量比為2∶1)溶于800mL超純水中，置于超聲波中超聲十分鐘后用0.1M氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液的pH值至8.4，使其完全溶解，加適量超純水溶解轉(zhuǎn)移到1000mL容量瓶中，用超純水定容至刻度線，搖勻，得到30mg/L的鼠李糖脂溶液。CaCl2溶液的制備：稱取1.9698gCaCl2·2H2O至燒杯中，加適量超純水溶解轉(zhuǎn)移到500mL容量瓶中，用超純水定容至刻度線，搖勻，即可得到濃度為26.8mM的CaCl2溶液。Na3PO4溶液的制備：稱取3.04gNa3PO4·12H2O至燒杯中，加適量超純水溶解轉(zhuǎn)移到500mL容量瓶中，用超純水定容至刻度線，搖勻，即可得到濃度為16.0mM的Na3PO4溶液。(2)將50mL、30mg/L的鼠李糖脂溶液加入到400mL的燒杯中，在1000r/min持續(xù)攪拌的條件下將25mL、26.8mM的CaCl2溶液用滴定管以每分鐘5～8滴的速度逐滴緩慢滴入到燒杯中，滴定完畢后，在1000r/min的條件下持續(xù)攪拌12h，充分反應(yīng)，得到混合溶液。(3)在1500r/min持續(xù)攪拌的條件下，將25mL、16.0mM的Na3PO4溶液用滴定管以每分鐘5～8滴的速度逐滴緩慢滴入到步驟(2)所得的混合溶液中，滴定完畢后，在1500r/min的條件下持續(xù)攪拌12h，充分反應(yīng)后，得到1.34mM改性納米氯磷灰石懸浮液。由于該改性納米氯磷灰石用于底泥重金屬處理，為了保證其在底泥中的分散性，故通常以懸浮液的形式保存。該改性納米氯磷灰石中鼠李糖脂與納米氯磷灰石的質(zhì)量比為46.498∶1。實(shí)施例2一種本發(fā)明的改性納米氯磷灰石(Rha-nClAP)，該改性納米氯磷灰石是由鼠李糖脂(Rha)和納米氯磷灰石組成，鼠李糖脂修飾于納米氯磷灰石的表面，納米氯磷灰石與鼠李糖脂的質(zhì)量比為27.8988∶1。本實(shí)施例中，改性納米氯磷灰石顆粒的粒徑為2nm～5nm。一種上述本實(shí)施例的改性納米氯磷灰石的制備方法，包括以下步驟：(1)鼠李糖脂溶液的制備：稱取50mg鼠李糖脂(該鼠李糖脂的純度為90％，臨界膠束濃度為25mg/L，且單鼠李糖脂和雙鼠李糖脂的質(zhì)量比為2∶1)溶于800mL超純水中，置于超聲波中超聲十分鐘后用0.1M氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液的pH值至8.4，使其完全溶解，加適量超純水溶解轉(zhuǎn)移到1000mL容量瓶中，用超純水定容至刻度線，搖勻，得到50mg/L的鼠李糖脂溶液。CaCl2溶液的制備：稱取1.9698gCaCl2·2H2O至燒杯中，加適量超純水溶解轉(zhuǎn)移到500mL容量瓶中，用超純水定容至刻度線，搖勻，即可得到濃度為26.8mM的CaCl2溶液。Na3PO4溶液的制備：稱取3.04gNa3PO4·12H2O至燒杯中，加適量超純水溶解轉(zhuǎn)移到500mL容量瓶中，用超純水定容至刻度線，搖勻，即可得到濃度為16.0mM的Na3PO4溶液。(2)將50mL、50mg/L的鼠李糖脂溶液加入到400mL的燒杯中，在1000r/min持續(xù)攪拌的條件下，將25mL、26.8mM的CaCl2溶液用滴定管以每分鐘5～8滴的速度逐滴緩慢滴入到燒杯中，滴定完畢后，在1000r/min的條件下持續(xù)攪拌12h，充分反應(yīng)，得到混合溶液。(3)在1500r/min持續(xù)攪拌的條件下，將25mL、16.0mM的Na3PO4溶液用滴定管以每分鐘5～8滴的速度逐滴緩慢滴入到步驟(2)所得的混合溶液中，滴定完畢后，在1500r/min的條件下持續(xù)攪拌12h，充分反應(yīng)后，得到1.34mM改性納米氯磷灰石(Rha-nClAP)懸浮液。由于該改性納米氯磷灰石用于底泥重金屬處理，為了保證其在底泥中的分散性，故通常以懸浮液的形式保存。該改性納米氯磷灰石中鼠李糖脂與納米氯磷灰石的質(zhì)量比為27.8988∶1。將本實(shí)施例2所制得的改性納米氯磷灰石成品置于高分辨透射電鏡下進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)分析，分析結(jié)果如圖1所示。由圖1可知，該成品是粒徑為納米級(jí)的顆粒，其中粒徑為2nm～5nm。結(jié)合X射線能量色散圖(如圖2所示)可以看出，該成品中主要含有C、O、Na、P、Cl、Ca六種元素(由于氫元素的含量較少，吸收峰的強(qiáng)度較弱，因此在圖2中未作出標(biāo)示)，其中C元素和O元素為鼠李糖脂的主要成分，Cl、P、Ca、O四種元素為納米氯磷灰石的成分，高含量的C元素證實(shí)成品中含有鼠李糖脂。而通過本發(fā)明的改性納米氯磷灰石(Rha-nClAP)成品與鼠李糖脂(Rha)的傅里葉紅外光譜圖(如圖3所示)的對(duì)比，可以看出，本發(fā)明的改性納米氯磷灰石成品中含有鼠李糖脂的主要基團(tuán)，如-OH，-C＝O和-CH2等，說明改性納米氯磷灰石中的鼠李糖脂作為一種改性劑其主要成分與官能團(tuán)均未發(fā)生改變，該結(jié)果進(jìn)一步證明了該成品為一種鼠李糖脂改性的納米氯磷灰石。實(shí)施例3一種本發(fā)明的改性納米氯磷灰石(Rha-nClAP)，該改性納米氯磷灰石是由鼠李糖脂(Rha)和納米氯磷灰石組成，鼠李糖脂修飾于納米氯磷灰石的表面，納米氯磷灰石與鼠李糖脂的質(zhì)量比為19.9277∶1。本實(shí)施例中，改性納米氯磷灰石的粒徑為2nm～5nm。一種上述本實(shí)施例的改性納米氯磷灰石的制備方法，包括以下步驟：(1)鼠李糖脂溶液的制備：稱取70mg鼠李糖脂(該鼠李糖脂的純度為90％，臨界膠束濃度為25mg/L，且單鼠李糖脂和雙鼠李糖脂的質(zhì)量比為2∶1)溶于800mL超純水中，置于超聲波中超聲十分鐘后用0.1M氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液的pH值至8.4，使其完全溶解，加適量超純水溶解轉(zhuǎn)移到1000mL容量瓶中，用超純水定容至刻度線，搖勻，得到70mg/L的鼠李糖脂溶液。CaCl2溶液的制備：稱取1.9698gCaCl2·2H2O至燒杯中，加適量超純水溶解轉(zhuǎn)移到500mL容量瓶中，用超純水定容至刻度線，搖勻，即可得到26.8mM的CaCl2溶液。Na3PO4溶液的制備：稱取3.04gNa3PO4·12H2O至燒杯中，加適量超純水溶解轉(zhuǎn)移到500mL容量瓶中，用超純水定容至刻度線，搖勻，即可得到16.0mM的Na3PO4溶液。(2)將50mL、70mg/L的鼠李糖脂溶液加入到400mL的燒杯中，在1000r/min持續(xù)攪拌的條件下將25mL、26.8mM的CaCl2溶液用滴定管以每分鐘5～8滴的速度逐滴緩慢滴入到燒杯中，滴定完畢后，在1000r/min的條件下持續(xù)攪拌12h，充分反應(yīng)，得到混合溶液。(3)在1500r/min持續(xù)攪拌的條件下，將25mL、16.0mM的Na3PO4溶液用滴定管以每分鐘5～8滴的速度逐滴緩慢滴入到步驟(2)所得的混合溶液中，滴定完畢后，在1500r/min的條件下持續(xù)攪拌12h，充分反應(yīng)后，得到1.34mM改性納米氯磷灰石懸浮液。由于該改性納米氯磷灰石用于底泥重金屬處理，為了保證其在底泥中的分散性，故通常以懸浮液的形式保存。該改性納米氯磷灰石中鼠李糖脂與納米氯磷灰石的質(zhì)量比為19.9277∶1。對(duì)比例1一種未改性氯磷灰石的制備方法，包括以下步驟：(1)鼠李糖脂代替溶液的制備：取800mL超純水于燒杯中，用0.1M氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液的pH值至8.4，加適量超純水轉(zhuǎn)移到1000mL容量瓶中，用超純水定容至刻度線，搖勻，得到鼠李糖脂代替溶液。CaCl2溶液的制備：稱取1.9698gCaCl2·2H2O至燒杯中，加適量超純水溶解轉(zhuǎn)移到500mL容量瓶中，用超純水定容至刻度線，搖勻，即可得到26.8mM的CaCl2溶液。Na3PO4溶液的制備：稱取3.04gNa3PO4·12H2O至燒杯中，加適量超純水溶解轉(zhuǎn)移到500mL容量瓶中，用超純水定容至刻度線，搖勻，即可得到16.0mM的Na3PO4溶液。(2)將50mL的鼠李糖脂代替溶液加入到400mL的燒杯中，在1000r/min持續(xù)攪拌的條件下將25mL、26.8mM的CaCl2溶液用滴定管以每分鐘5～8滴的速度逐滴緩慢滴入到燒杯中，滴定完畢后，在1000r/min的條件下持續(xù)攪拌12h，充分反應(yīng)。(3)將25mL、16.0mM的Na3PO4溶液在1500r/min持續(xù)攪拌的條件下用滴定管以每分鐘5～8滴的速度逐滴緩慢滴入步驟(2)所得混合溶液中，滴定完畢后，在1500r/min的條件下持續(xù)攪拌12h，充分反應(yīng)后，得到1.34mM未改性氯磷灰石懸浮液。對(duì)比例2一種十二烷基硫酸鈉改性納米氯磷灰石的鈍化底泥重金屬鉛的方法，包括以下步驟：(1)CaCl2溶液的制備：稱取1.9698gCaCl2·2H2O至燒杯中，加適量超純水溶解轉(zhuǎn)移到500mL容量瓶中，用超純水定容至刻度線，搖勻，即可得到26.8mMCaCl2溶液。Na3PO4溶液的制備：稱取3.04gNa3PO4·12H2O至燒杯中，加適量超純水溶解轉(zhuǎn)移到500mL容量瓶中，用超純水定容至刻度線，搖勻，即可得到16.0mMNa3PO4溶液。十二烷基硫酸鈉(SDS)溶液的制備：稱取0.5g十二烷基硫酸鈉溶于99.5g超純水中，攪拌均勻，即可得到0.5％(w/w)的十二烷基硫酸鈉溶液。鹽酸溶液的制備：取濃鹽酸2.129mL至含有適量超純水的燒杯中，攪拌均勻后轉(zhuǎn)移到500mL容量瓶中，用超純水定容至刻度線，搖勻，即可得到0.05M的鹽酸溶液。(2)將50mL、0.5％(w/w)的十二烷基硫酸鈉溶液加入到400mL的燒杯中，在1000r/min持續(xù)攪拌的條件下將25mL、26.8mMCaCl2溶液用滴定管逐滴緩慢滴入燒杯中，滴定完畢后，在1000r/min的條件下持續(xù)攪拌12h，充分反應(yīng)；(3)將25mL、16.0mMNa3PO4溶液在1500r/min持續(xù)攪拌的條件下用滴定管逐滴緩慢滴入步驟(2)所得混合溶液中，滴定完畢后，在1500r/min的條件下持續(xù)攪拌12h，充分反應(yīng)后，得到產(chǎn)物溶液；(4)用0.05M的鹽酸溶液調(diào)節(jié)步驟(3)所得產(chǎn)物溶液的pH值至8.0，得到1.34mM改性納米氯磷灰石(SDS-nClAP)懸浮液。由于該改性納米氯磷灰石用于底泥重金屬處理，為了保證其在底泥中的分散性，故改性納米氯磷灰石通常以懸浮液的形式保存。該改性納米氯磷灰石中十二烷基硫酸鈉與納米氯磷灰石的質(zhì)量比為3.5843∶1。實(shí)施例4改性納米氯磷灰石和未改性氯磷灰石對(duì)底泥中重金屬鉛的鈍化作用效果。底泥中的重金屬的遷移、轉(zhuǎn)化及其對(duì)生物的毒害和環(huán)境的影響程度，與重金屬在底泥中的賦存形態(tài)存在很大關(guān)系。底泥中重金屬存在形態(tài)不同，其活性、生物毒性和遷移特征也不同。本發(fā)明中根據(jù)BCR連續(xù)提取法將重金屬鉛分為四個(gè)形態(tài)：弱酸提取態(tài)(F1)、可還原態(tài)(F2)、可氧化態(tài)(F3)和殘?jiān)鼞B(tài)(F4)。從理論上來說F1，F(xiàn)2和F3三個(gè)形態(tài)均為不穩(wěn)定形態(tài)，容易在環(huán)境中遷移轉(zhuǎn)化從而直接對(duì)生物產(chǎn)生危害，而F4則為最穩(wěn)定的形態(tài)，溶解度非常低，幾乎不能流動(dòng)。它們的活動(dòng)性強(qiáng)弱順序?yàn)椋篎1＞F2＞F3＞F4。將本發(fā)明實(shí)施例1、2、3中制得的改性納米氯磷灰石和對(duì)比例1中制得的未改性氯磷灰石、對(duì)比例2中所制得的十二烷基硫酸鈉改性納米氯磷灰石應(yīng)用于底泥中重金屬鉛的處理，具體的處理方法為：取0.5g經(jīng)風(fēng)干、研磨后過100目篩得到粒徑≤150μm的含鉛底泥，其pH值為7.98，其中重金屬鉛F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3，F(xiàn)4的含量分別為8.2％，11.1％，60.5％，20.2％。分別將實(shí)施例1至3中的改性納米氯磷灰石和對(duì)比例1中的未改性氯磷灰石、對(duì)比例2中的十二烷基硫酸鈉改性納米氯磷灰石(均為懸浮液的形式)按照與含鉛底泥體積質(zhì)量比10∶1(mL/g)的比例添加到底泥中，在25℃條件下靜置反應(yīng)45d，用BCR連續(xù)提取法測(cè)定底泥中重金屬鉛四種形態(tài)的含量，其檢測(cè)結(jié)果列于表1中。表1底泥中重金屬鉛四種形態(tài)的含量變化從表1的結(jié)果可知，實(shí)施例1至3制得的改性納米氯磷灰石對(duì)底泥中重金屬鉛的鈍化效果明顯優(yōu)于對(duì)比例1制得的未改性氯磷灰石和對(duì)比例2制得的十二烷基硫酸鈉改性納米氯磷灰石，而實(shí)施例2制得的改性納米氯磷灰石對(duì)重金屬鉛的鈍化效果更為明顯，即F4的含量上升到了61.43％，明顯高于其他實(shí)施例和對(duì)比例，說明實(shí)施例2為較佳的實(shí)施例。本發(fā)明的改性納米氯磷灰石中，鼠李糖脂不僅能夠在制備材料的過程中防止氯磷灰石顆粒之間的團(tuán)聚，制備出納米級(jí)別的氯磷灰石，同時(shí)也能夠?qū)⒃诘啄嘀羞€原態(tài)的重金屬鉛洗脫出來，為納米氯磷灰石與重金屬鉛的鈍化反應(yīng)提供良好的基礎(chǔ)，這是十二烷基硫酸鈉不具備的。在使用磷酸鹽材料鈍化底泥重金屬鉛的過程中，有兩個(gè)重要的因素控制著鈍化反應(yīng)：一個(gè)是磷酸根的溶解，一個(gè)是鉛離子的釋放，這兩個(gè)過程同時(shí)控制著整個(gè)鈍化作用，即本發(fā)明通過鼠李糖脂改性的納米氯磷灰石在一定程度上能夠通過洗脫附著在土壤中的重金屬，從而提高納米氯磷灰石對(duì)重金屬的鈍化效果，而這樣的性能是十二烷基硫酸鈉改性納米氯磷灰石所不具備的。實(shí)施例5鼠李糖脂改性納米氯磷灰石和十二烷基硫酸鈉改性納米氯磷灰石對(duì)水體富營養(yǎng)化影響程度的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，包括以下步驟：(1)從武漢淡水藻種庫購進(jìn)銅綠微囊藻，銅綠微囊藻是一種水體富營養(yǎng)化的典型菌種，采用BG11培養(yǎng)基進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)，培養(yǎng)光照強(qiáng)度為2500Lux，光暗比為14h∶10h，培養(yǎng)溫度為25℃。(2)在無菌條件下，分別向50mLBG11培養(yǎng)液中加入1mL高溫滅菌后的實(shí)施例2中制得的鼠李糖脂改性納米氯磷灰石懸浮液(樣品A)、對(duì)比例2中的十二烷基硫酸鈉改性納米氯磷灰石懸浮液(樣品B)和超純水(樣品C)，再向樣品A、B、C中分別加入5.1mL經(jīng)過擴(kuò)大培養(yǎng)的銅綠微囊藻菌液，搖勻后用紗布密封置于25℃環(huán)境中培養(yǎng)，培養(yǎng)光照強(qiáng)度為2500Lux，光暗比為14h∶10h。(3)培養(yǎng)5天后在無菌條件下吸取菌液5mL，置于10mL離心管中，3000rpm離心10min后，傾倒上清液后再加入超純水至5mL，相同轉(zhuǎn)速離心后倒掉超純水，用超純水清洗三次以后，將離心管定量至5mL，在680nm處測(cè)定其吸光度，根據(jù)藻密度和吸光度測(cè)定藻細(xì)胞的標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算出藻細(xì)胞含量。其結(jié)果列于表2中。表2不同改性納米氯磷灰石對(duì)銅綠微囊藻細(xì)胞數(shù)量變化的影響樣品種類5天后藻細(xì)胞數(shù)量(個(gè)/mL)增長量(與空白對(duì)比)樣品A3.3×1050.4×105樣品B6.9×1054.0×105樣品C2.9×105-由表2可以看出，處理五天后，加入十二烷基硫酸鈉改性納米氯磷灰石的培養(yǎng)液中銅綠微囊藻的藻細(xì)胞數(shù)量為6.9×105個(gè)/mL，相比空白樣增加了4.0×105個(gè)/mL，而加入本發(fā)明鼠李糖脂改性納米氯磷灰石的培養(yǎng)液中銅綠微囊藻的藻細(xì)胞數(shù)量達(dá)到3.3×105個(gè)/mL，相比空白樣僅增加了0.4×105個(gè)/mL。可見，本發(fā)明的鼠李糖脂改性納米氯磷灰石能夠有效抑制藻類的生長，從而大大降低了因施用含磷材料所導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)，達(dá)到了抑制水體富營養(yǎng)化的目的，減少了二次污染，而這樣的效果是十二烷基硫酸鈉改性納米氯磷灰石所無法達(dá)到的。由此可見，本發(fā)明的改性納米氯磷灰石結(jié)合了納米氯磷灰石鈍化重金屬鉛的作用、鼠李糖脂的陰離子效應(yīng)及其抑制藻類生長的作用，是一種既能更加有效地穩(wěn)定底泥中重金屬，同時(shí)又能在穩(wěn)定底泥重金屬的過程中減少水體富營養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)的環(huán)境友好型材料，能夠最大限度的減少污染物及處理材料本身對(duì)環(huán)境造成的危害，促進(jìn)了磷灰石材料在實(shí)際場(chǎng)地修復(fù)中的應(yīng)用。以上實(shí)施例僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例。凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)該指出，對(duì)于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下的改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3