[發明專利]一種鉛-鈣-氟磷灰石固溶體制備方法及其應用

有效

• 申請號: 202010925374.X
• 申請日: 2020-09-06
• 公開（公告）號: CN112079341B
• 公開（公告）日: 2023-04-04
• 發明（設計）人: 朱宗強;莫南;朱義年;唐沈;楊洪渠;王星星;魏婉瑩;玄惠靈;方雅莉;趙寧寧;張立浩
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: C01B25/32
• 分類號: C01B25/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種水熱法合成鉛?鈣?氟磷灰石固溶體的方法。首先利用硝酸鈣、硝酸鉛和氟化鈉作為Ca、Pb和F源，然后利用煮沸法獲取脫氣超純水，通過配制硝酸鉛和硝酸鈣溶液，并以450:50、400:100、250:250、100:400、50:450鈣與鉛的比例混合作為基礎液，將氟化鈉溶液加入至硝酸鉛與硝酸鈣混合溶液中，再將磷酸氫二胺加入至硝酸鉛、硝酸鈣和氟化鈉的混合溶液中，最后加入濃氨水，調節pH至8.0后持續在25℃下攪拌，將其放入100℃恒溫水浴加熱48h，最后取出樣品，得到結晶度高、穩定性好的鉛?鈣?氟磷灰石固溶體。

技術領域

本發明屬于材料安全領域，涉及鉛-鈣-氟磷灰石固溶體合成方法及其應用。該方法利用鉛離子和氟離子可以替代鈣離子和羥基(-OH)進入羥基磷灰石晶格，形成鉛-鈣-氟磷灰石的完全類質同像固溶體。

背景技術

鉛(Pb)，原子序數為82，熔點為327℃，沸點為1740℃，是電和熱的不良導體，有強的抗腐蝕性能。常見的鉛有+2和+4兩種價態，其形成的化合物有黃色的氧化鉛，紅褐色的二氧化鉛，鮮紅色的四氧化三鉛和黃色的鉻酸鉛。世界衛生組織曾公布鉛是對人體毒性最強的三種重金屬之一，對人體無任何生理益處，而人體中理想的血鉛濃度應為零，因為人體中血鉛每增加10μg，其智商數將會下降2～3。鉛一般由呼吸道、消化道和皮膚進入人體，對人體組織有較好的親和力，進入人體一段時間后將會轉移至骨骼上，以不溶性的磷酸鉛形式沉積在人體內。人體中存在過量的鉛會干擾血紅素的合成，侵襲紅細胞，導致貧血；對神經系統有損害作用，嚴重時會損害腦細胞，導致腦損傷。鉛污染是一個全球化的問題。人類生產活動，如冶煉、電鍍和制革等排放的工業“三廢”，以及農田污灌、施肥和污泥農用，都不同程度上增加了環境中鉛污染負荷，大大超過了環境本身的自凈能力，導致水體受到不同程度的鉛污染。氟(F)，原子序號為9，是一種非金屬元素并且屬于鹵族元素。氟是自然界中廣泛分布的元素之一，主要以螢石、冰晶石和氟磷灰石的形式存在。氟在正常成年人體中約含2～3g，主要分布在骨骼和牙齒中，而氟在血液中每毫升含有0.04～0.4μg。人體所需的氟主要來自飲用水，但是人體每日攝入量超過4mg時會造成中毒，損害健康。而對于我國某些省份地下水氟含量調查結果發現，淺層、中層和深層地下水中高氟水(氟含量1.0mg/L)的分布面積分別占全省面積的37.15％、22.40％和39.20％。所以需要一種新方法進行固定鉛和氟，形成穩定的礦物，到達有效控制鉛和氟污染。

鉛-鈣-氟磷灰石屬于磷酸鹽類礦物，其可以發生同價或異價類質同象替換形成不同類型礦物。有研究者進行研究，結果表明生成的礦物能夠穩定存在，可以成為固定重金屬的一種新方法。本發明提供一種以水熱合成法合成鉛-鈣-氟磷灰石，除去并固定廢水中的二價鉛和一價氟。

發明內容

本發明目的是提供一種水熱合成鉛-鈣-氟磷灰石固溶體的方法。對制備固溶體經過X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、傅里葉變換紅外光譜(FTIR)表征，測試在pH分別為2.00、5.60和9.00條件下對于鉛和氟的浸出濃度，對溶解度和穩定性進行詳細實驗分析，為固定鉛和氟提供數據支撐。

1.一種鉛-鈣-氟磷灰石固溶體合成方法，其特征在于具體步驟為：

(1)首先對超純水進行煮沸脫氣處理，然后待冷卻后立刻配制0.2mol/L?Pb(NO₃)₂溶液，0.2mol/L?Ca(NO₃)₂溶液，0.2mol/L?NaF溶液，0.2mol/L(NH₄)₂HPO₄溶液；