表面活性劑改性納米羥基磷灰石對(duì)Cd2+吸附研究

尹英杰，楚龍港，2，朱司航，3，4，李 陽 ，晏朝睿，3，4，商建英，3，4*

（1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100193；2.中國科學(xué)院南京土壤研究所土壤環(huán)境與污染修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210008；3.教育部植物-土壤相互作用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193；4.農(nóng)業(yè)部華北耕地保育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193）

近年來，重金屬污染因其潛伏性、長期性和不可逆轉(zhuǎn)性而成為全球所關(guān)注的環(huán)境問題[1]。其中，鎘是毒性最大的重金屬之一[2]，其對(duì)人體健康的危害極大，即使在非常低的濃度下，也能誘發(fā)鈣代謝紊亂、增加心臟病和癌癥的發(fā)病率[3]。痛痛病、腎臟損害和肺氣腫等都是鎘的有害影響[4]。目前，處理水體重金屬污染的方法繁多，主要包括離子交換、化學(xué)沉淀、膜過濾和吸附法等[5]，這些方法在應(yīng)用于大量廢水的處理時(shí)大部分表現(xiàn)出操作繁瑣和成本高昂等劣勢，但吸附法因其吸附去除效率高、成本低、選擇性好而被廣泛應(yīng)用[6]，其對(duì)污染物吸附去除效果很大程度上取決于吸附劑的選擇。

羥基磷灰石（Hydroxyapatite，HAP）作為骨骼中主要的無機(jī)成分，是最常用的生物材料，已經(jīng)在醫(yī)學(xué)中使用了40多年[7]。其作為磷灰石礦物的一員，因?yàn)榫哂袃?yōu)秀的重金屬吸附能力、低水溶性、低成本和在氧化還原條件下的高穩(wěn)定性而成為處理長期污染物的理想吸附材料[8]。自20世紀(jì)80年代至今已有大量HAP應(yīng)用于重金屬吸附去除的報(bào)道，如Cu2+、Cd2+、Zn2+和Pb2+等[8-10]。納米羥基磷灰石表面活性常受其粒徑限制：粒徑越小，或能對(duì)重金屬表現(xiàn)出更高的吸附活性[9]，也因此具有極大的應(yīng)用潛力。但納米材料的實(shí)際應(yīng)用仍然面臨挑戰(zhàn)，如相對(duì)高的聚集傾向。王莉麗等[11]指出，納米羥基磷灰石粉末團(tuán)聚程度非常高，這可能對(duì)其吸附效果產(chǎn)生影響。有研究表明，納米羥基磷灰石在污染修復(fù)上的應(yīng)用受限于其本身的聚集性[12]。但這些研究并沒有關(guān)注納米羥基磷灰石聚集特性對(duì)重金屬吸附性能的影響。

表面活性劑因其結(jié)構(gòu)特性而表現(xiàn)出良好的分散性，如Wang等[13]在石墨烯納米片懸浮液中加入陽離子型表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）后，其尺寸更小，層數(shù)更少。黃新民等[14]的研究表明，恰當(dāng)選擇和使用表面活性劑可以有效地分散納米TiO2粒子。因此，本研究選取陰離子型表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）對(duì)納米羥基磷灰石進(jìn)行分散改性，分析改性前后納米羥基磷灰石的差異，并深入探討納米羥基磷灰石的聚集特性對(duì)其Cd2+吸附特性的影響機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器

實(shí)驗(yàn)采用的納米羥基磷灰石（nHAP）粒徑為60 nm，純度＞96%，購自南京埃普瑞納米材料有限公司；十二烷基苯磺酸鈉[CH3（CH2）11SO3Na，SDBS]和氯化鈉（NaCl）為分析純，購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；氯化鎘（CdCl2·2.5H2O）購自上海阿拉丁生化科技股份有限公司；實(shí)驗(yàn)所用水均為超純水。

實(shí)驗(yàn)儀器包括：分析天平（ME，梅特勒-托利多儀器有限公司，瑞士）、超聲波清洗器（KQ-300，昆山市超聲儀器有限公司）、調(diào)速振蕩器（HY-4H，常州市凱航儀器有限公司）、Zeta激光粒度電位儀（Zetasizer Nano-ZS90，馬爾文儀器有限公司，英國）、ICP-OES（Avio200，珀金埃爾默股份有限公司，美國）。

1.2 表征分析

使用透射電子顯微鏡（TEM，JEOL JEM-1230 JPN，日本電子株式會(huì)社，日本）測定nHAP及其表面活性劑改性材料的形態(tài)、大小和水合狀態(tài)。使用X射線衍射儀（XRD，D8，布魯克科技有限公司，德國）對(duì)樣品粉體進(jìn)行掃描（2θ=10°～70°），測定nHAP及其表面活性劑改性材料的晶體結(jié)構(gòu)。使用傅里葉變換紅外光譜儀（FTIR，Nixolet iS50，賽默飛世爾科技有限公司，美國）測定nHAP及其表面活性劑改性材料的表面官能團(tuán)種類狀況，掃描范圍為4000～400 cm-1，掃描速度為0.2 cm-1。使用Zeta激光粒度電位儀測定nHAP及其表面活性劑改性材料的Zeta電位和流體動(dòng)力學(xué)直徑（Hydrodynamic diameter，Dh），表征其聚集狀況。

1.3 聚集實(shí)驗(yàn)

將nHAP按固液比1∶1000溶于超純水，向其中加入表面活性劑SDBS，使用功率為300 W的超聲波清洗器對(duì)混合溶液超聲10 min，配制成含有SDBS 0.05%質(zhì)量濃度的nHAP懸濁液，記為S-HAP。按照上述步驟，不加入表面活性劑制得的懸浮液作為對(duì)照，標(biāo)記為B-HAP。

nHAP的聚集性以納米懸浮液中顆粒Dh值隨時(shí)間的變化趨勢來表征，用Zeta激光粒度電位儀在633 nm工作波長，90°散射角條件下，采用時(shí)間分辨動(dòng)態(tài)光散射方法（TR-DLS）對(duì)顆粒Dh值進(jìn)行測定。測定前抽取0.5 mL的B-HAP和S-HAP分別與0.5 mL 20 mmol·L-1的NaCl溶液混合，保持懸浮液與電解質(zhì)溶液體積比為1∶1?；旌弦簻u旋5 s后開始測定，而后每隔30 s監(jiān)測一次Dh值，至20 min時(shí)停止。

1.4 吸附實(shí)驗(yàn)

使用CdCl2·2.5H2O配制成1000 mg·L-1的 Cd2+儲(chǔ)備液。分別量取5 mL的B-HAP和S-HAP于15 mL聚乙烯離心管中。吸附動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)：分別向含有B-HAP和S-HAP的離心管中加入100 mg·L-1的Cd2+溶液，設(shè)置振蕩時(shí)間為1、5、10、30、60、120 min。等溫吸附實(shí)驗(yàn)：分別向含有B-HAP和S-HAP的離心管中加入4、10、20、40、50、60、70、80 mg·L-1的Cd2+溶液，振蕩時(shí)間為120 min。吸附動(dòng)力學(xué)和等溫吸附實(shí)驗(yàn)均在室溫（25℃）和恒定pH條件下，以150 r·min-1進(jìn)行振蕩，每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。樣品用0.22 μm無機(jī)濾膜過濾后使用ICP-OES測定溶液中的Cd2+濃度。

1.5 DLVO計(jì)算

本實(shí)驗(yàn)采用DLVO理論來計(jì)算相互作用的納米顆粒之間的總勢能（Φtot），以表征納米顆粒之間的聚集傾向，計(jì)算公式：

式中：Φvdw為范德華引力勢能；Φel為靜電斥力勢能。

范德華引力勢能的表達(dá)式[15]：

式中：R為膠體半徑；H為膠體與膠體之間的相互作用距離；A為Hamaker常數(shù)；A121為膠體-溶液體系的Hamaker常數(shù)，其計(jì)算公式[16]：

式中：1表示納米顆粒，2表示水；A11為HAP的Hamaker常數(shù)，6.0×10-20J[17]；A22為水的 Hamaker常數(shù)，3.7×10-20J[18]。

靜電斥力勢能的表達(dá)式[15，19]：

式中：ε0為真空的介電常數(shù)，8.854×10-12C2·N-1·K-1；εw為水的相對(duì)介電常數(shù)，78.55；KB為玻爾茲曼常數(shù)，1.381×10-23C2·J·K-1；T為絕對(duì)溫度，293 K；z為離子價(jià)態(tài)；q為基本電子電荷，1.602×10-19C；i為溶液離子強(qiáng)度；NA為阿伏伽德羅常數(shù)，6.02×1023mol-1；κ為德拜-休克爾參數(shù)；γ為顆粒的表面電勢，目前普遍采用Zeta（ζ）電勢來計(jì)算表面電勢（式6），ζ電勢可以通過Zeta激光粒度電位儀測得。

1.6 數(shù)據(jù)分析

使用Excel 2016和SPSS 20.0進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理與分析，使用SigmaPlot 12.5進(jìn)行模型擬合與繪圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 B-HAP和S-HAP的性質(zhì)

2.1.1 TEM分析

圖1為B-HAP和S-HAP的TEM圖像。圖1a顯示，nHAP具有桿狀結(jié)構(gòu)，其顆粒間發(fā)生明顯的團(tuán)聚現(xiàn)象，團(tuán)聚體直徑約為900～1400 nm。圖1b顯示，S-HAP中的團(tuán)聚體直徑為400～700 nm，團(tuán)聚程度明顯低于B-HAP，表明SDBS改性極大地增強(qiáng)了nHAP在超純水中的穩(wěn)定性。

圖1 B-HAP和S-HAP的TEM圖像Figure 1 TEM imagines of B-HAP and S-HAP

2.1.2 聚集粒徑的分析

圖2為B-HAP和S-HAP 在10 mmol·L-1NaCl條件下Dh值和時(shí)間的變化關(guān)系，表征了B-HAP的聚集特性。圖2顯示，B-HAP的Dh值在前600 s大致呈現(xiàn)出線性增大趨勢，由初始1000 nm增大至2500 nm，隨后保持不變。而S-HAP的Dh值隨時(shí)間的變化則不明顯，始終穩(wěn)定在450 nm左右。比較B-HAP和S-HAP的聚集狀況可知，SDBS改性不僅明顯減小了nHAP的Dh值，而且極大地增強(qiáng)了nHAP的穩(wěn)定性，表明SDBS對(duì)nHAP具有強(qiáng)烈的分散能力。Park等[20]用十二烷基硫酸鈉（SDS）改性納米氧化鋅的研究中也得到了相似的結(jié)果。

圖2 B-HAP和S-HAP的聚集曲線Figure 2 Aggregation curves of B-HAP and S-HAP

2.1.3 XRD和FTIR分析

圖3a為B-HAP和S-HAP的X射線衍射圖譜。B-HAP和S-HAP的2θ衍射角對(duì)應(yīng)的衍射峰均與HAP的標(biāo)準(zhǔn)衍射卡片（PDF，NO.74-0566）比對(duì)結(jié)果一致。在B-HAP和S-HAP的XRD圖譜中，（002）、（211）、（300）、（130）、（222）和（213）等特征峰均在相應(yīng)峰位出現(xiàn)，且未發(fā)生明顯的偏移現(xiàn)象，其中B-HAP和S-HAP的衍射峰峰強(qiáng)均較高，且兩個(gè)晶面衍射峰（002）、（211）峰窄，表明這兩種材料的純度較高[21]。與B-HAP相比，S-HAP中并未觀察到有新的物相生成，表明HAP為樣品中的唯一結(jié)晶成分，這和已有的報(bào)道結(jié)果一致[22]。圖中（002）和（300）等特征峰的減弱則可能是SDBS吸附在nHAP表面造成的[23]，說明這種改性可能只是表面特性的改變，即改性只發(fā)生在nHAP的表面。

圖3b為B-HAP和S-HAP的傅里葉變換紅外光譜分析結(jié)果，表征了兩種材料的表面官能團(tuán)特性。B-HAP和S-HAP表面官能團(tuán)種類大體上表現(xiàn)出一致性，其中3429 cm-1處的吸收峰是-OH伸縮振動(dòng)引起的[24]，1035 cm-1處的吸收峰對(duì)應(yīng)PO34-的v3振動(dòng)吸收峰，602 cm-1和563 cm-1處的吸收峰對(duì)應(yīng)PO34-的 v4振動(dòng)吸收峰[25]，其中-OH和PO34-均為HAP的特征譜帶[21]。與B-HAP相比，S-HAP譜圖中有更多的吸收峰，其在2826、2855 cm-1和1191 cm-1處出現(xiàn)的吸收峰分別對(duì)應(yīng)于對(duì)稱和不對(duì)稱的-CH2及SO23-的伸縮振動(dòng)[26]。而對(duì)稱和不對(duì)稱的-CH2及SO23-是SDBS的特征譜帶，表明nHAP經(jīng)SDBS改性后，引入了新的官能團(tuán)。對(duì)比圖3b中B-HAP及S-HAP的FTIR譜圖結(jié)果可知，兩種材料的-OH及PO34-特征峰并未發(fā)生明顯的偏移，且對(duì)應(yīng)特征峰之間的吸收強(qiáng)度無顯著差異，這表明nHAP經(jīng)SDBS改性后，只引入了新的官能團(tuán)，而并未對(duì)其本身結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，這和XRD結(jié)果是一致的。

2.2 DLVO相互作用

圖3 B-HAP和S-HAP的X射線衍射圖（a）和FTIR圖譜（b）Figure 3 XRD patterns（a）and FTIR sperctrum（b）of B-HAP and S-HAP

表1 B-HAP和S-HAP的ζ、Dh值和DLVO參數(shù)Table 1 The Zeta potential，Dhvalue and calculated DLVO parameters of B-HAP and S-HAP

影響已有一些研究。Jin等[28]指出，CTAB改性極大地抑制了納米四氧化三鐵的聚集，其吸附砷的能力是未改性納米四氧化三鐵的兩倍。甘莉等[29]利用離子型表面活性劑改性納米氧化鐵的研究表明，CTAB通過抑制納米氧化鐵的聚集從而顯著提高了其對(duì)于磷酸鹽的吸附能力。路則洋等[30]的研究表明，CTAB對(duì)納米氧化鐵具有很好的穩(wěn)定性和分散性，CTAB改性納米氧化鐵對(duì)硝酸鹽的去除率達(dá)97.32%，比未改性納米氧化鐵高出23%。但這些研究并未對(duì)表面活性劑如何抑制納米顆粒的聚集以及聚集特性如何影響吸附性能進(jìn)行更進(jìn)一步的分析。

nHAP改性前后顆粒之間的DLVO勢能曲線如圖4所示，表征納米顆粒之間的Φtot值隨顆粒之間H的變化關(guān)系。由圖可知，H很小時(shí)，顆粒間的相互作用由范德華引力主導(dǎo)，在此范圍內(nèi)存在一個(gè)極小勢能值，即初級(jí)勢阱，此時(shí)納米顆粒易發(fā)生聚沉作用；隨著H逐漸增大，靜電斥力和范德華引力以不同速率減小，總勢能在此范圍內(nèi)存在一個(gè)極大值與極小值，即勢壘（Φmax）和次級(jí)勢阱（Φmin2）。只有顆粒的熱運(yùn)動(dòng)能大于Φmax時(shí)，顆粒才有可能越過此Φmax，落入Φmin2，從而發(fā)生聚集；Hahn和O′Melia[31]指出，一般Φmin2絕對(duì)值超過平均熱運(yùn)動(dòng)能（0.5 kT），即可發(fā)生可逆性聚集，且Φmin2絕對(duì)值越大，顆粒越容易發(fā)生聚集[32]。由圖4可知，SDBS改性后，體系的Φmax值顯著增大，由4.31 kT增大至189.30 kT，極大地減小了顆粒越過Φmax發(fā)生聚沉的可能性，另外，其Φmin2絕對(duì)值由2.10 kT減小至0.26 kT，小于平均熱運(yùn)動(dòng)能，從而阻礙了nHAP顆粒在第二極小勢能處的聚集。

圖4 B-HAP和S-HAP顆粒之間的DLVO勢能曲線Figure 4 Calculated DLVO interaction energy profiles for B-HAP and S-HAP

TEM分析結(jié)果可知，由于DLVO作用，nHAP顆粒之間會(huì)聚集形成巨大的團(tuán)聚體，這將導(dǎo)致彼此之間的外表面相互覆蓋而失去其有效性，造成比表面積的下降。而SDBS改性后，nHAP之間的聚集現(xiàn)象受到了明顯的抑制。這表明SDBS改性后，HAP的比表面積將會(huì)增大[20]。而da Rocha等[33]指出，HAP對(duì)Cd2+的吸附能力強(qiáng)弱，與其溶解能力、Ca/P等因素?zé)o關(guān)，而主要由其比表面積所控制；Zhang等[34]的研究也表明HAP對(duì)Cd2+的吸附量隨其比表面積的增加而增大。

2.3 吸附動(dòng)力學(xué)

B-HAP和S-HAP對(duì)Cd2+的吸附量隨接觸時(shí)間變化關(guān)系如圖5所示。B-HAP和S-HAP對(duì)Cd2+的吸附量均隨接觸時(shí)間的增加而增大，在吸附反應(yīng)進(jìn)行1 min時(shí)B-HAP的吸附去除率為31.64%，而S-HAP的吸附效率則更快，為50.61%。這種在吸附反應(yīng)前期的速率增加可能是SDBS改性使nHAP的分散度明顯提高，增加了單位時(shí)間Cd2+接觸nHAP的幾率。甘莉等[29]的研究也得到了相似的結(jié)果。在整個(gè)吸附動(dòng)力學(xué)過程中，吸附反應(yīng)在前10 min表現(xiàn)出較快的吸附速率，往后隨著接觸時(shí)間的增加，吸附速率逐漸減小直至吸附反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，其中S-HAP（t=1 h）比B-HAP（t=2 h）更先達(dá)至平衡。這表明，nHAP經(jīng)SDBS改性后，其對(duì)Cd2+的吸附速率及吸附量均顯著增加。

圖5 B-HAP和S-HAP對(duì)Cd2+的吸附量和時(shí)間的關(guān)系Figure 5 Adsorption kinetics of Cd2+on B-HAP and S-HAP

吸附動(dòng)力學(xué)是確定吸附效率的重要特征[35]，因此，本研究采用擬一級(jí)（式7）和擬二級(jí)（式8）動(dòng)力學(xué)模型[36]對(duì)實(shí)驗(yàn)的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合：

式中：t為吸附反應(yīng)時(shí)間，min；qt和qe分別為t時(shí)刻和吸附反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)的吸附量，mg·kg-1；k1和 k2分別為擬一級(jí)吸附速率常數(shù)（min-1）和擬二級(jí)吸附速率常數(shù)（g·mg-1·min-1）。

吸附動(dòng)力學(xué)模型擬合結(jié)果如表2所示。比較R2可知，擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型能更好地描述S-HAP和B-HAP對(duì)Cd2+的吸附動(dòng)力學(xué)過程，這說明B-HAP和S-HAP對(duì)Cd2+的吸附過程可能均受化學(xué)吸附控制[37]。吸附速率常數(shù)k2值越大，表明吸附過程進(jìn)行的速度越快，吸附反應(yīng)達(dá)到平衡所需要的時(shí)間也越短[38]。由表2可知，S-HAP的k2值是B-HAP的1.85倍，表明SDBS改性后，nHAP對(duì)Cd2+的吸附速率明顯增強(qiáng)。

2.4 等溫吸附

B-HAP和S-HAP對(duì)Cd2+的吸附等溫線（25℃，2 h）如圖6所示。兩種吸附材料對(duì)Cd2+的吸附量均隨平衡濃度的增加而增大，其中B-HAP在平衡濃度為13 mg·L-1左右處達(dá)到吸附平衡狀態(tài)，而S-HAP的吸附過程則未達(dá)到平衡。由圖可知，實(shí)驗(yàn)條件下，S-HAP對(duì) Cd2+的最大吸附量為 59.77 mg·g-1，是 B-HAP 的1.39倍（43.03 mg·g-1），這表明SDBS改性極大地增強(qiáng)了nHAP對(duì)Cd2+的吸附能力。

表2 B-HAP和S-HAP吸附Cd2+的動(dòng)力學(xué)模型擬合參數(shù)Table 2 Parameters of kinetic models for Cd2+adsorption on B-HAP and S-HAP

分別采用Langmuir（式9）和Freundlich（式10）吸附模型對(duì)nHAP及SDBS改性材料對(duì)Cd2+的等溫吸附實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合：

式中：qe為吸附反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)的吸附量，mg·kg-1；Qm為吸附材料對(duì) Cd2+的最大吸附量，mg·kg-1；Ce為吸附反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)溶液中Cd2+的濃度，mg·L-1；n為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)；KL和KF分別為Langmuir吸附平衡常數(shù)（L·mg-1）和Freundlich吸附平衡常數(shù)（mg1-n·Ln·g-1）。

Langmuir和Freundlich吸附模型對(duì)等溫吸附數(shù)據(jù)的擬合結(jié)果如表3所示。比較R2可知，Langmuir模型和Freundlich模型均能較好地描述B-HAP對(duì)Cd2+的吸附過程，而S-HAP對(duì)Cd2+的吸附過程則更符合Freundlich吸附模型，這可能是SDBS改性對(duì)HAP吸附Cd2+的過程產(chǎn)生了顯著影響，吸附機(jī)理偏向多層吸附[5]。Freundlich模型中KF值越大，則吸附能力越強(qiáng)[39]。表2中顯示S-HAP的KF值大于B-HAP，進(jìn)一步說明S-HAP對(duì)Cd2+的吸附能力強(qiáng)于B-HAP。這表明SDBS改性明顯增強(qiáng)了nHAP對(duì)Cd2+的吸附能力。

圖6 B-HAP和S-HAP對(duì)Cd2+的吸附量與平衡濃度之間的關(guān)系Figure 6 Adsorption isotherms of Cd2+on B-HAP and S-HAP

表3 B-HAP和S-HAP對(duì)Cd2+的等溫吸附模型參數(shù)Table 3 Parameters of isotherm models for Cd2+adsorption on B-HAP and S-HAP

2.5 FTIR圖譜分析

綜上所述，SDBS通過抑制nHAP聚集，增大其比表面積，從而增強(qiáng)了對(duì)Cd2+的吸附能力，但Shu等[40]指出，用表面活性劑進(jìn)行改性時(shí)，其本身對(duì)于污染物的吸附能力不容忽視。因此本研究分析了S-HAP對(duì)Cd2+吸附前后的FTIR譜圖（圖7）：吸附Cd2+后并未出現(xiàn)新的吸收峰，-OH（3429 cm-1處的吸收峰）、PO3-4的v3（1035 cm-1的吸收峰）和v4（563 cm-1和602 cm-1）等振動(dòng)吸收峰均在相應(yīng)峰位出現(xiàn)，未發(fā)生明顯變化；原有的S-HAP的對(duì)稱和不對(duì)稱的-CH2對(duì)應(yīng)的吸收峰峰強(qiáng)沒有明顯變化，但SO2-3的峰強(qiáng)有所減弱。Nuhoglu等[41]認(rèn)為這可能是SO2-3與Cd2+結(jié)合所引起的，而Lee等[42]分別用SDS、SDBS和SO（辛酸鈉）等陰離子型表面活性劑對(duì)活性炭進(jìn)行改性的研究也表明，活性炭表面負(fù)載的表面活性劑為其引入的官能團(tuán)（SO2-4、SO2-3和COO-）為Cd2+吸附提供了額外的離子交換位點(diǎn)。SDBS改性為nHAP引入的SO2-3可以和Cd2+結(jié)合從而增大nHAP的吸附能力，說明SDBS本身對(duì)于促進(jìn)nHAP吸附Cd2+的貢獻(xiàn)的確存在，但其貢獻(xiàn)量還鮮有研究。

圖7 S-HAP吸附Cd2+前后的FTIR圖譜Figure 7 FTIR spectrum of before and after Cd2+adsorption on S-HAP

3 結(jié)論

（1）納米羥基磷灰石（nHAP）顆粒之間發(fā)生了明顯的聚集現(xiàn)象，十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）附著在nHAP表面，能夠極大地抑制其聚集現(xiàn)象的發(fā)生；SDBS改性使nHAP帶有更多的負(fù)電荷，極大地增加了勢壘，減小了次級(jí)勢阱，有效降低顆粒間團(tuán)聚的概率，增加了整個(gè)體系的穩(wěn)定性。

（2）改性（S-HAP）和未改性（B-HAP）的nHAP對(duì)Cd2+的吸附動(dòng)力學(xué)過程更符合擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，其中S-HAP的k2值是B-HAP的1.85倍；等溫吸附過程更符合Freundlich模型，S-HAP對(duì)Cd2+的吸附能力顯著高于B-HAP。

（3）SDBS改性影響nHAP吸附Cd2+的可能機(jī)制主要包括：SDBS改性后極大地抑制了nHAP聚集現(xiàn)象的發(fā)生，從而增大了nHAP的比表面積；SDBS改性后引入的SO2-3為Cd2+的吸附提供了更多的位點(diǎn)。