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磷酸锆吸附-无害化处理重金属污染
磷酸锆修饰电极进行重金属离子的吸附与检测
实验方法
硝酸铅 [Pb(N03)2]作为Pb2+的来源。实验所用吸附剂(ZrP)均为50 mg。所有的吸附实验均在室温条件下与150 mL的锥形瓶中进行。100 mL的NaAc-HAc (pH 4.0)溶液中混有不同浓度的金属离子。为了使吸附达到平衡，溶液在摇床中震荡24 h。其固相和液相经10000 rpm下离心6 min得以分离，用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP)检测上层清液中金属离子的浓度，并将离心所得固体在真空干燥箱中，65℃ 条件下干燥用于XPS分析。整个实验过程中，用0.1 M NaAc和HAc溶液来调节体系的pH始终维持在4.0。吸附试验在常温常压下进行。
层状磷酸锆（ZrP）选择性电化学检测Pb2+的示意图及吸附或未吸附重金属离子的几何结构
经ZrP吸附的Pb2+扩散至电极表面并在一定电位下还原为Pb，随后经阳极溶出将其再氧化为Pb2+，通过Pb2+的溶出峰电流可测定定量吸附的Pb2+。在诸多常见金属离子当中，如Zn2+，cd2+，Pb2+，Cu2+’，Hg2+基于Pb2+与剥层ZrP的较强的结合作用，我们认为剥层ZrP这一修饰材料可优先吸附Pb2+，继而在诸多金属离子中实现对pb2+的选择性检测。
大分子客体(四甲基氢氧化铵水溶液)TMAOH克服α-ZrP层与层之间的相互作用力，插层进入主体材料层板之间，使α-ZrP层间距增大，经搅拌超声后层与层被迫分离得到分离的单体ZrP片层的过程。由于α-ZrP的层板与层间含有大量的活性基团P-OH，该基团在水溶液中容易质子化后脱去质子H使得层板表面带负电荷；大分子的TMA+端基带正电荷，因此，正负电荷之间的静电作用力使TMA+进入层板之间，层间距增大，超声处理后层与层之间分离，每一个片层都成为了一个独立的个体。
吸附能力的比较
剥离的单层磷酸锆(ZrP)在pH=4.0的醋酸-醋酸钠缓冲溶液中对金属离子Pb2+,cd2+，Cu2+，Zn2+，Hg2+吸附能力的强弱。（50 mg的吸附剂磷酸锆加入到100 mL分别含有0.25,0.5,1.0 mM的金属离子溶液中。）
ZrP材料对五种金属离子都表现出了很好的吸附能力，其中，对Pb2+,的吸附容量明显高于其它四种金属离子，即剥离之后的单层ZrP材料在电化学检测的实验条件下对Pb2+,依然表现出了良好的选择性吸附的能力。如下图所示
在所示的总图谱中，ZrP材料中的本征元素O，C，Zr，P分别在电子能为532，284，183及134 eV处出现了特征峰，对应于Ols，Cls，Zr3d和P2p轨道的能量值。除此之外，吸附后的材料中分别表现出了不同程度强弱的金属元素Pb，Cd，Cu，Hg，Zn的特征峰，说明ZrP材料对五种金属离子都有吸附作用。其中，Pb的特征峰信号非常明显，其它几种金属元素的特征峰信号比较微弱，但依然是可以被探测的到的，由此进一步验证了ZrP材料对Pb2+,有较强的吸附选择性。
结论
磷酸锆（ZrP）对金属离子的选择性响应起源于它们之间的选择性的吸附作用。
磷酸锆(ZrP)之所以对铅（Pb2+），表现出了较强的吸附能力，由于吸附完成后，磷酸锆与Pb原子发生了内部络合作用，而吸附其它几种金属离子则主要是由于静电吸引作用力，显然，络合作用力要明显强于单纯的静电作用；另一方面，磷酸锆是一种阳离子型的离子交换剂，一般情况下，具有较低水合能的二价金属离子更容易被吸附到阳离子交换剂上，在几种金属离子中，Pb2+,具有较低的水合能，因此更容易与磷酸锆发生反应，这也可能是对金属离子具有选择性作用的一个原因
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