CN104667699A - 纳米二氧化硅吸附大气中铅的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供纳米二氧化硅吸附大气中铅的应用，属于环保技术领域。本发明将纳米二氧化硅应用于大气铅污染的治理，充分利用了纳米二氧化硅独特的物理化学性质，操作步骤简单，操作成本低，适用范围广，可有效减少大气中铅污染。
Description
本申请为申请日2012年8月27日、申请号201210307066.6、发明名称“纳米二氧化硅吸附大气中铅的应用”的中国专利申请的分案申请。
技术领域
本发明属于环保技术领域，尤其涉及纳米二氧化硅吸附大气中铅的应用。
背景技术
铅(Pb)是自然界基本金属元素。由于铅在工业中的广泛应用，铅污染已经成为最常见的重金属污染之一，污染主要来源于汽车加工厂，电池厂和冶炼厂等。铅污染包括大气铅污染、水铅污染和土壤铅污染等存在形式，其中尤以大气铅污染对人类生存环境的危害最为严重。人类呼吸、饮用、吞咽以及接触含有铅的空气、水和污染物都可能导致铅中毒，从而产生高血压、神经疾病和肌肉关节疼痛等健康问题。因此，降低铅污染对于人类生存和健康至关重要。
尽管各国政府出台了各种措施来降低铅污染，比如关闭已污染的电池厂，减少汽车尾气排放，但是，当前仍然缺乏有效减少或去除污染大气中已经存在的铅的方法。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，发明人首次在大气中铅捕获方面进行了大量的探索研究，预料不到地发现，纳米二氧化硅可以有效吸附大气中的铅，减少大气中铅污染。基于上述发现，从而完成本发明。
本发明提供纳米二氧化硅吸附大气中铅的应用。
采用上述技术方案，本发明将纳米二氧化硅应用于大气铅污染的治理，充分利用了纳米二氧化硅独特的物理化学性质，操作步骤简单，操作成本低，适用范围广，可有效减少大气中铅污染。
作为本发明的进一步改进，所述纳米二氧化硅为粉末状，其粒径范围为5～30nm。
作为本发明的进一步改进，所述纳米二氧化硅的平均粒径为13.0nm。平均粒径为13.0nm的纳米二氧化硅，对大气中铅的吸附能力远远大于微米二氧化硅，可有效减少大气中铅污染。
作为本发明的进一步改进，所述纳米二氧化硅的Zeta电位为-40～-30mV，具有较好的稳定性。
作为本发明的进一步改进，所述铅包括铅烟和铅尘。铅烟和铅尘是大气铅污染的主要形式，纳米二氧化硅对铅烟和铅尘都具有很好的吸附效果，适用范围广泛。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明将纳米二氧化硅应用于大气铅污染的治理，充分利用了纳米二氧化硅独特的物理化学性质，操作步骤简单，操作成本低，适用范围广，可有效减少大气中铅污染。
附图说明
图1为平均粒径为13.0nm的纳米二氧化硅吸附电源厂A生产车间大气中铅的检测结果图。
图2为平均粒径为13.0nm的纳米二氧化硅吸附电源厂B生产车间大气中铅的检测结果图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。
实施例一
将5g平均粒径为13.0nm的粉末状纳米二氧化硅和5g粒径范围为1-5μm的粉末状微米二氧化硅分别置于培养皿中，编号，随机放置于大气中铅含量超标的电源厂A生产车间空气流动微弱处，打开盖子，同时设置空白对照组，各实验组设3个平行，分别静置1周、2周、3周、4周后，取回各实验组的样品。取回的各实验组样品分别经5mL超纯水洗涤，用浓硝酸加热消解后，使用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)检测其吸附的铅含量。ICP-MS工作参数设置如下，RF功率：1500W；高盐雾化器，镍锥；进样深度：8.0mm；分析泵速：0.10r/s；载气流速：1.06L/min；真空度<2×10-4Kpa；碰撞池He气流速：4.0ml/min；测定前先用1μg/L的含有钴、铊和钇的混合调谐液进行质谱最佳化调谐。
将实验结果进行计算、比较发现：平均粒径为13.0nm的纳米二氧化硅对大气中铅的吸附能力远远大于粒径范围为1-5μm的微米二氧化硅，且与1-5μm组微米二氧化硅相比，P<0.01，结果如图1所示。
实施例二
将5g平均粒径为13.0nm的粉末状纳米二氧化硅和5g粒径范围为1-5μm的粉末状微米二氧化硅分别置于培养皿中，编号，随机放置于大气中铅含量超标的电源厂B生产车间空气流动微弱处，打开盖子，同时设置空白对照组，各实验组设3个平行，分别静置1周、2周、3周、4周后，取回各实验组的样品。取回的各实验组样品分别经5mL超纯水洗涤，用浓硝酸加热消解后，使用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)检测其吸附的铅含量。ICP-MS工作参数设置如下，RF功率：1500W；高盐雾化器，镍锥；进样深度：8.0mm；分析泵速：0.10r/s；载气流速：1.06L/min；真空度<2×10-4Kpa；碰撞池He气流速：4.0ml/min；测定前先用1μg/L的含有钴、铊和钇的混合调谐液进行质谱最佳化调谐。
将实验结果进行计算、比较发现：平均粒径为13.0nm的纳米二氧化硅对大气中铅的吸附能力远远大于粒径范围为1-5μm的微米二氧化硅，且与1-5μm组微米二氧化硅相比，P<0.01，结果如图2所示。
本发明所用的平均粒径为13.0nm的粉末状纳米二氧化硅购自杭州万景新材料有限公司，粒径范围为1-5μm的粉末状微米二氧化硅购自Sigma公司，经ICP-MS检测其元素含量，检测结果如表1所示。从表1可知，购买的平均粒径为13.0nm的粉末状纳米二氧化硅和粒径范围为1-5μm的粉末状微米二氧化硅样品中均不含铅元素，不会对后续铅吸附检测造成干扰。
表1 纳米二氧化硅和微米二氧化硅样品的元素含量分析表
将平均粒径为13.0nm的粉末状纳米二氧化硅使用美国Santa Burbara公司的Nicomp380/ZLS submicron particle sizer进行检测，其平均粒径为13.0±1.8nm，其Zeta电位为-33.7mV。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.纳米二氧化硅吸附大气中铅的应用，所述纳米二氧化硅为粉末状，其粒径范围为1～30nm。
2.根据权利要求1所述的纳米二氧化硅吸附大气中铅的应用，其特征在于：所述纳米二氧化硅的平均粒径为13.0nm。
3.根据权利要求2所述的纳米二氧化硅吸附大气中铅的应用，其特征在于：所述纳米二氧化硅的Zeta电位为-40～-30mV。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的纳米二氧化硅吸附大气中铅的应用，其特征在于：所述铅包括铅烟和铅尘。
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