金属有机骨架材料吸附去除环境污染物的进展

金属有机骨架材料(MOFs)具有超高的比表面积、较高且可调的孔隙率、结构组成多样性、开放的金属位点和化学可修饰等优点,近年来在选择性吸附领域中的应用受到人们的广泛关注。本文综述了MOFs在液相吸附去除各种环境污染物方面的应用进展,包括吸附去除水中的有机污染物、重金属离子以及吸附去除燃油中的有机含硫化合物和有机含氮化合物;讨论了不同MOFs及改性MOFs对环境污染物的吸附性能及吸附机理,指出MOFs的孔结构、开放的金属位点、静电吸附作用、π-π键合作用、氢键作用、酸碱吸附作用等是影响MOFs吸附过程的重要参数或机理,而通过对MOFs进行有目的的功能化改性可以提升MOFs对目标污染物的吸附性能;最后展望了MOFs吸附去除环境污染物今后的研究热点。     

金属有机化合物用于吸附有害金属的研究进展

随着我国工业的快速发展,重金属、放射性金属污染变的尤为严重,这些金属一旦进入了土壤和水体中,将会对环境造成极大的破坏。它们可以在水体中被水生生物富集,也可以在土壤中被植物吸收,从而通过食物链的传递到人体中,对人的身体健康造成极大的危害。金属-有机骨架(metal-organic frameworks,MOFs)材料是一种比表面积大、孔隙度高、种类多样性、结构可调控等优点的化合物,已成为各学科的研究热点。但相对应用于储备气体来说,MOFs材料用于吸附有害金属的研究还是比较少的,尤其是应用于放射性金属的吸附研究。本文综述了近年来MOFs作为吸附有害金属材料的研究进展,对MOFs材料的合成方法、孔径结构、晶型结构及其对吸附有害金属的吸附条件做了深刻的剖析,并对MOFs材料用于吸附有毒有害金属的前景进行了展望,以期为MOFs材料吸附有害金属的应用提供一定的借鉴和参考。     

金属-有机骨架材料用于水中痕量药物污染物的吸附脱除

由于其结构复杂、多态性和多个电离位点等特点，水中的药物污染物很难达到完全脱除。因此，寻找一种高效的吸附剂，对降低此类污染物对人体和环境的影响是至关重要的。金属-有机骨架材料（metal-organic frameworks，MOFs）具有超高比表面积/孔隙率、高度化学/结构可调性以及可设计性等优点，在液相吸附分离中表现出优异的性能。本文简述了近年来MOFs材料、功能化MOFs材料以及MOFs衍生碳材料用于水中痕量抗生素和其他类药物污染物脱除的研究进展。针对特定的药物分子，通过引入特定的官能团及其他物质（如多壁碳纳米管、磁性Fe₃O₄等）可以有效提高吸附能力。此外，通过分析MOFs与药物分子之间的相互作用力，包括静电作用、氢键、π-π相互作用等，并结合本文作者课题组的研究内容，认为今后的研究重点是利用先进的理论计算方法定向筛选或设计高效吸附材料，并充分考虑动力学吸附，以实现水中痕量药物污染物的高效脱除。     

金属-有机骨架材料制备及其吸附净化挥发性有机物应用

吸附技术是控制净化挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds,VOCs)常用且有效的方法之一,其核心和关键是具有高比表面积和孔容的高效吸附材料。金属-有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks,MOFs)是一类具有超高比表面积和孔容的新型高效吸附材料,在VOCs吸附净化领域具有广阔的应用前景。概述了MOFs材料的发展历程,重点介绍了MOFs材料合成制备方法及其对VOCs的吸附研究进展,讨论了相关研究工作尚存在的科学技术问题并展望了未来研究方向。     

金属-有机框架材料的调控策略及其对典型重金属离子的吸附性能

金属-有机框架材料(MOFs)相较于传统吸附材料具有较大的比表面积、可调的孔隙和拓扑结构、丰富的活性官能团等优点，可作为高性能吸附剂去除水体中的重金属污染物。本文介绍了MOFs作为水处理吸附的结构特性，重点分析了基于金属节点掺杂、侧基功能化和合成后修饰的多孔性、表面活性、框架柔性、水稳定性、可扩展性、生物毒性和循环使用性MOFs的调控策略，而后介绍了MOFs在去除重金属离子方面的研究进展，详细介绍了MOFs对水中Pb(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)等阳离子型重金属离子和Cr(Ⅵ)、As(Ⅲ)/As(Ⅴ)等阴离子型含氧离子的吸附性能，并阐述MOFs去除水中重金属离子的作用机理。最后，提出了提升MOFs的水稳定性与吸附性能、平衡MOFs结构特性的关系、研究MOFs在自然界的迁移与富集以及MOFs的低成本高效益的可控性制备等研究方向，以期对MOFs在高性能吸附领域提供参考。     

金属有机框架材料吸附VOCs影响因素研究进展

挥发性有机化合物（VOCs）对环境和人体健康均具有严重危害,而吸附法作为有效的VOCs脱除技术已得到广泛应用。在众多吸附剂中,金属有机框架材料（MOFs）以其极大的比表面积、可调节的孔径和可修饰性等优势,在VOCs脱除领域展示出良好的应用前景。本文首先介绍了在吸附过程中涉及到的吸附机理,从影响因素角度回顾了近年MOFs在VOCs吸附方面的研究进展。按照吸附质与吸附剂的几何结构、改性官能团、MOFs的金属位点、酸碱、水和碳材料复合等多个方面剖析了吸附过程中的影响因素,并将其分为内部影响因素和外部影响因素两大部分。针对影响因素归纳了提高吸附量的主要方法,并对MOFs吸附VOCs的吸附量进行了汇总。最后总结并展望了未来应用MOFs吸附VOCs的研究发展方向,期望为深入研究VOCs脱除技术提供有价值的参考。     

有机金属骨架材料在电化学储能领域中的研究进展

金属有机骨架材料（MOFs）由于其高比表面积、可调孔结构以及多样的组成等引起了学者们的极大关注,尤其在电化学储能领域取得了较大的研究进展。本文综述了近几年MOFs基材料在锂硫电池、锂离子电池和超级电容器等电化学储能领域中的应用。详细介绍了MOFs及其复合材料作为锂硫电池正极载体时与活性物质的作用机理,探讨了MOFs对活性物质硫的物理封装和化学配位作用。此外,阐述了MOFs衍生碳材料因独特孔结构、较强导电性和丰富活性位点等作为电极材料时对电池性能的提升。最后对MOFs基材料在电化学储能中的研究前景作出了展望,指出MOFs基材料中杂原子比例的控制和孔道设计是未来研究的重点。     

金属有机骨架及其衍生材料活化过硫酸盐在水处理中的

金属有机骨架材料（MOFs）具有以金属离子为中心的结构特征,因此利用MOFs及其衍生材料可构建非均相过硫酸盐催化氧化体系,该体系能耗低且高效,在水处理中具有良好的应用前景。本文综述了MOFs及其衍生材料活化过硫酸盐处理水中难降解有机污染物（包括有机染料、环境内分泌干扰物和抗生素）的研究现状,探讨了不同组成及结构的MOFs及MOFs衍生材料对催化降解水中有机污染物性能的影响,指出MOFs及其衍生材料的结构设计、合成策略、不饱和的金属活性位点以及反应体系中的活性物质等是体系催化降解能力的重要影响因素。最后总结了目前基于MOFs材料活化过硫酸盐作为一种新型的高级氧化技术在水处理应用研究中存在的问题,并提出新型高效联合活化体系的构建及活化作用机制深入的探索和完善是今后研究的重点。     

金属有机骨架及其衍生材料活化过硫酸盐在水处理中的应用进展

金属有机骨架材料(MOFs)具有以金属离子为中心的结构特征,因此利用MOFs及其衍生材料可构建非均相过硫酸盐催化氧化体系,该体系能耗低且高效,在水处理中具有良好的应用前景。本文综述了MOFs及其衍生材料活化过硫酸盐处理水中难降解有机污染物(包括有机染料、环境内分泌干扰物和抗生素)的研究现状,探讨了不同组成及结构的MOFs及MOFs衍生材料对催化降解水中有机污染物性能的影响,指出MOFs及其衍生材料的结构设计、合成策略、不饱和的金属活性位点以及反应体系中的活性物质等是体系催化降解能力的重要影响因素。最后总结了目前基于MOFs材料活化过硫酸盐作为一种新型的高级氧化技术在水处理应用研究中存在的问题,并提出新型高效联合活化体系的构建及活化作用机制深入的探索和完善是今后研究的重点。     

金属有机骨架材料用于农药吸附和负载的研究进展

金属有机骨架(MOFs)材料是以金属离子/簇为中心原子,通过与一种或多种有机配体,采用配位方式构建成为具有周期性无限网络框架结构的晶体多孔材料。鉴于其表面积大、孔径可调节和结构多样化等独特优势,广泛应用于许多领域,已成为材料领域最为活跃的研究热点之一。笔者将对MOFs在农药吸附和负载方面的研究及其应用进行综述,并对其前景进行展望,以期为MOFs在农药领域的应用提供参考。     

活性炭吸附处理含酚废水的研究进展

含酚废水对环境和生物有较大危害,是一种常见的化工废水。活性炭作为良好的吸附剂被广泛用于污水处理,也常被用于吸附处理含酚废水。最新的研究集中于开发利用各种含碳原材料,并探究活性炭制备和改性方法,以改善活性炭对酚类的吸附性能。部分机理研究则关注活性炭的孔隙结构和表面官能团及其对吸附酚类性能的影响。本文从活性炭的制备和改性出发,归纳整理活性炭吸附酚类的特性和机理,分析吸附过程的主要影响因素,并对研究发展方向进行推论和展望。分析表明含碳量高的原材料适合制备活性炭,尤其是含碳废弃物。活性炭的苯酚吸附性能受比表面积和表面官能团的共同影响,这对于活性炭的制备和改性有指导意义。活性炭吸附苯酚的具体应用中,需要控制粒度、pH、温度、吸附时间和竞争吸附等影响因素。     

Effective adsorption of ciprofloxacin hydrochloride from aqueous solutions using metal-organic framework

ABSTRACT

Metal organic frameworks (MOFs) have become material of special attention due to their high porosity and large surface area. Adsorptive removal of ciprofloxacin hydrochloride using MOFs from aqueous waste and real wastewater has been studied in this work. The MOF-5 synthesized showed higher adsorption capacity as compared to activated charcoal. The adsorption satisfies the pseudo-second-order kinetic model and adsorption isotherm is very well explained by the Freundlich and the Sips isotherm. The adsorption mechanism may be explained by the electrostatic interactions of the pharmaceutical compounds and the MOF-5 surface. Finally, it can be concluded that MOF-5 has shown a great potential for their application in wastewater treatment technology development.     

生物质吸附材料对Cr(VI)的吸附还原研究进展

重金属污染是当今工业发展所面临的一个重要环境问题,传统处理含铬废水的方法具有工艺简单、操作方便等优点,但存在二次污染、处理成本高等问题。寻找成本低、去除效率高的重金属废水处理方法是当下研究的一个重要方向。本工作介绍了生物质吸附法对含铬废水的处理研究,简述了生物质材料在金属吸附回收领域的优势,分析了当前生物质吸附材料的研究内容和发展现状,归纳了目前常用的物理、化学改性方法,并详细介绍了改性生物质材料对Cr(VI)的吸附效果,然后根据吸附剂表面活性基团与吸附质之间相互作用的类型,分析总结了生物质吸附材料对Cr(VI)的四种吸附机理以及在吸附过程中氨基、羟基、硫醇等活性基团作为电子供体对Cr(VI)的还原机理。最后,从研究与应用的角度,对生物质吸附材料吸附还原Cr(VI)的未来研究方向做出展望。     

金属有机框架材料吸附分离水中铀的应用

金属有机框架材料（metal-organic frameworks,MOFs）具有极高的比表面积和孔隙率,结构可设计调控,但在水相吸附分离方面存在水稳定和选择吸附性较差、分离困难、合成与再生成本偏高等问题。针对MOFs的缺陷,可以通过有目的的功能化改性从而提升其对目标污染物的吸附性能。本文介绍了MOFs的结构优势,分析了水稳定性的影响因素和判断手段,简述了具有代表性的高水稳定性MOFs材料的特性;根据MOFs改性方法的分类回顾了MOFs及改性MOFs在去除水相中放射性铀的应用;基于不同分析技术探讨了MOFs与铀酰离子的吸附机理;提出推动MOFs在吸附铀方面规模化应用发展的核心是合成高稳定性MOFs,通过改性提高MOFs的选择吸附性能和再生性以及深入研究吸附机理。     

沸石材料的改性及其对水体污染物的吸附性能

吸附法以其选择性强、操作简易、二次污染少等优势逐步成为污水处理的重要方法。天然沸石材料具有孔腔结构丰富、吸附成本低廉以及吸附性能高等优势,但存在选择吸附性差、与水相分离困难、再生成本偏高等问题。通过改性,可以为沸石吸附剂对阴离子污染物的吸附提供更多吸附活性位点。本文基于沸石材料改性制备的国内外最新研究进展,总结了不同改性材料制备复合吸附材料的研究工作,重点介绍了沸石材料改性方法及其应用,进一步回顾了改性沸石材料对水中污染物的吸附性能和影响因素。通过改性提高沸石材料的选择吸附性能及吸附后的绿色再生将是推动沸石吸附材料规模化应用发展的核心。     

金属有机骨架材料在吸附脱硫领域的应用

燃油中的含硫化合物燃烧产生的SO_x是环境污染的主要来源之一，近年来随着环保法规的日趋严格，油品的超深度脱硫已成为当务之急。吸附脱硫（ADS）因具有低能耗、条件温和、操作简单和反应高效等优点，被认为是实现深度脱硫的最有前景的技术之一。目前，作为多孔材料族的新成员，金属有机骨架（MOFs）已显示出良好的吸附脱硫性能。本文综述了近10年来MOFs在吸附脱硫中的最新研究成果。首先，简述了MOFs的不同分类，包括IRMOFs、ZIFs、MILs、PCNs、HKUST-1、UiOs、CPOs等类型，详细介绍了每一类MOFs中具有代表性的材料及其复合物在吸附脱硫中的研究和应用进展，对每种材料的吸附脱硫效果及回收再生、循环利用情况进行了分析；然后总结了不同MOFs的吸附脱硫机理，概述了MOFs吸附剂的稳定性；最后，指出了MOFs在今后应用中应着重解决的问题，并对MOFs在吸附脱硫领域的应用前景进行了展望。     

复合改性蒙脱土在污水处理中的应用研究进展

随着经济社会的发展，污水处理问题已成为人们关注的热点。蒙脱土因孔结构丰富、储量丰富且廉价易得而被广泛用于污水处理领域，目前关于蒙脱土吸附材料的研究多采用酸改性、有机改性等于单一改性手段提升其吸附能力，但单一改性蒙脱土存在功能单一、活性较差等问题。诸多研究者将目光集中于复合改性，文章对复合改性蒙脱土，酸-有机改性、无机-有机改性和有机阴离子-阳离子活性剂改性等的研究进展进行了综述，并对复合改性蒙脱土的制备过程和吸附机理进行了分析。提出今后复合蒙脱土研究的主要方向是合成可利用多种方式实现对所有污染物的无差别处理且易于从溶液中分离再生的蒙脱土，如合成既有吸附性，又有光催化和Fenton氧化能力的复合改性蒙脱土，以期为蒙脱土在实际污水处理中提供一定的理论参考。