金属有机骨架材料吸附去除水体中重金属研究进展

金属有机骨架(metal-organic frameworks,MOFs)是一类新型的有机-无机杂化多孔材料,由于其具有比表面积大、孔隙率高、孔径可调、结构多样、开放的金属位点和化学可修饰性等诸多优点在污染物吸附去除领域受到广泛的关注。通过总结近几年MOFs、MOFs复合材料和MOFs后修饰材料在水体中重金属离子的吸附去除方面的研究进展,并对其应用前景做出展望。     

金属有机骨架在水环境治理领域的应用

金属有机骨架(MOFs)由金属节点与有机配体通过配位键连接而成的多孔网络框架材料,其具有高比表面积和孔隙率以及丰富可调的孔结构,使其成为广泛关注的研究热点之一。对近几年来MOFs在水环境治理领域,特别是对重金属离子和有机污染物治理领域的研究进展进行了综述;讨论了MOFs通过构件分子和孔结构的修饰与调控对水中污染物的吸附机理;指出作为吸附剂MOFs最大的优越性在于,可根据目标污染物分子、离子的特点,在MOFs中引入不饱和金属位点和各种官能团和对骨架结构、孔隙大小和孔表面物理化学特性进行调控,以达到增大吸附选择性、增加吸附容量、提高吸附速率的目的,在吸附法去除重金属离子和有机污染物治理领域的有很大的潜力。同时,在合成MOFs时采用环境友好的构建分子,避免二次污染,并逐步降低成本。     

金属有机骨架材料及其在降解抗生素中的应用

抗生素作为治疗感染性疾病的药物，使用广泛且用量较大。由于抗生素的大量使用导致其通过直接或间接的途径进入水环境，进而造成水环境污染，对人体健康和生态环境造成危害。因此，基于新材料的吸附和降解技术用于去除水环境中的抗生素具有广泛的应用前景。金属有机骨架(MOFs)是一种新型多孔材料，具有比表面积大、可控性高、可修饰的特点，可选择性、高效地去除水环境中的抗生素。总结了MOFs的合成方式和性质特点，阐述了水环境中抗生素的吸附和催化降解的应用及机理。最后，总结了MOFs材料在水环境中抗生素吸附和催化降解应用中遇到的挑战，并对其应用前景进行了展望。     

MOFs材料合成及其对有机气体吸附研究进展

讨论了金属有机骨架(MOFs)材料的不同合成方法,并结合国内外研究现状分别分析了IRMOFs、MILs、ZIFs和PCN等系列MOFs材料对有机气体吸附的研究进展,比较其性能及分析研究中的难点,对MOFs材料在有机气体吸附领域的应用进行了展望。     

生物质炭对水环境中有机污染物去除的研究进展

随着我国工业化水平的提高，大量有机污染物进入水体，导致水环境遭受破坏。生物质炭因比表面积大、孔隙结构发达、含氧官能团丰富等特性，对水体中有机污染物表现出良好的吸附性能。综述了近年来国内外生物质炭在水体有机污染物的吸附机理、影响因素、改性方法及对不同类型污染物的吸附应用等方面的研究进展，并对未来生物质炭对水环境中有机污染物去除的发展方向进行了探讨。     

铁氧体及其复合材料去除水体中有机污染物的研究进展

铁氧体及其复合材料由于各方面的优异性能,在多种领域已得到广泛应用。介绍了尖晶石型铁氧体、碳负载铁氧体复合材料以及其他铁氧体复合材料的研究进展,重点阐述了它们在降解有机污染物方面的进展;同时,对铁氧体去除水体中有机污染物的吸附机理、光催化氧化机理和非均相Fenton降解机理进行了举例说明。     

金属有机骨架材料在放射性核素去除中的研究

核能利用的过程中, 从铀矿开采、核燃料加工、核能发电到乏燃料后处理, 会产生大量放射性废物, 部分放射性核素会不可避免的释放到环境中, 对环境和人类健康造成重大危害。放射性核素的高效去除是核电健康发展的重要关键科学问题之一。近年来, 高化学稳定性、具有大量功能基团而且结构可调的多孔金属有机骨架材料(MOFs)在放射性污染治理方面受到国内外同行的高度关注。本文系统地介绍了MOFs及MOFs复合材料在放射性核素吸附去除方面的研究进展, 通过宏观吸附、模型分析、先进光谱表征和理论计算四个方面描述放射性核素与MOFs材料的界面作用机理, 并对MOFs材料的吸附性能与其它材料进行对比, 评价MOFs材料在放射性污染治理中的应用前景。     

磁性金属有机复合材料的合成与应用

金属有机框架材料(MOFs)是一种将金属离子中心与有机配体通过配位键结合起来的一类具有网格结构的材料。由于金属离子以及有机配体的多样性,MOFs的结构也具有多样性。磁性金属有机复合材料是一种新型的复合材料,既结合了MOFs的网状结构及结构多变性的优点,又结合了磁性材料易于分离且可重复利用的特性,使得这种材料在药物载体、多相催化、选择吸附等多种方面都有着较为广泛的应用。以经典的几类MOFs为分类依据,研究了它们与磁性材料结合形成新型复合材料的方法,同时概括了这些新型复合材料在不同领域的应用,最后提出了该材料目前所存在的问题,并对今后的研究方向进行了展望。     

金属有机框架材料的结构设计及其抗菌应用研究进展

金属有机框架材料(MOFs)是由金属节点和有机配体组成的多孔晶体，在气体储存、催化降解、传感检测和医药抗菌等诸多领域受到广泛关注。在医药抗菌领域，MOFs不仅可作为良好的药物缓释载体，还兼具生物可降解性、抑制细菌活性等特性，因而成为新一代抗菌材料的研究热点。综述了MOFs的结构设计和特点，从MOFs作为抗菌剂和MOFs作为载体负载抗菌剂进行高效抗菌两个方面详细介绍了其在抗菌领域的应用。     

石墨烯基纳米材料吸附去除有机污染物的研究进展

将石墨烯与金属氧化物/有机物复合,改善其吸附性能,已成为新型吸附材料的研究热点之一。吸附技术除去环境中的不同种类的有机污染物通常简单有效。在过去的几年中,许多研究重点在于石墨烯或者其复合物在空气和水溶液中离子处理方面的应用。详细阐述了石墨烯基纳米材料对水体有机污染物的吸附研究进展,并分析了影响因素和吸附机理,最后展望了石墨烯基纳米材料吸附应用的前景。     

MoS2催化活化单过硫酸盐降解有机污染物研究现状

随着城镇化进程加快,大量含难降解有机污染物的工业废水和生活污水因不合理处置而进入水体,对水环境质量造成严重威胁。过渡金属离子催化活化单过硫酸盐(PMS)产生活性氧去除水中难降解有机物的催化体系的研究已有大量文献报道,但存在金属离子二次污染和催化剂难以回收等问题。MoS₂作为优异的二维半导体材料,在储能和催化领域颇具优势并实现产业化生产。在水处理领域,研究发现MoS₂作为非均相金属催化剂能够有效活化PMS去除水中难降解有机物。本文主要综述了MoS₂作为催化剂、金属离子助催化剂或复合型共催化剂活化PMS体系降解水中有机污染物的研究进展,归纳并比较上述催化体系对污染物的降解效能,对催化反应机制进行探讨分析,并针对目前存在的问题提出相关研究展望。      

金属有机框架材料吸附重金属离子和放射性核素的研究进展

金属有机框架(MOFs)是一类无机-有机配位的多孔材料。与传统吸附剂相比，MOFs具有结构可设计性、功能多样性、比表面积大和孔隙率高等优点，可通过前合成和后修饰法调节孔径大小、引入特定官能团或活性位点，实现快速、高效地分离水中的重金属离子和放射性核素，对资源回收和环境修复意义重大。本文详述了MOFs吸附砷、铬和汞等重金属离子，吸附铀和锝等放射性核素的研究现状及作用机理，总结了提高MOFs吸附性能的方法，提出了MOFs作为重金属和放射性核素吸附剂时亟需解决的问题。     

硅藻土及其复合物处理有机污染物的研究进展

综述了改性硅藻土在吸附催化处理有机污染物方面的进展和研究成果.文献研究表明,硅藻土在经过有效改性后可大大提高孔径、孔隙和比表面积,增加吸附位点,从而大大提高硅藻土对有机污染物的吸附催化效率.改性硅藻土对很多有机污染物(例如亚甲基蓝、刚果红、苯酚、甲醛等)都有良好的吸附或降解效果,且部分研究成果已经实现产业化,在日常生产...     

有机-无机杂化静电纺纳米纤维水净化膜

当前,工业制造过程中产生的含有有机污染物和有毒金属离子的工业废水对环境的污染越来越严重。而且金属离子和有机物在水中不能自发降解,这对人类的生命健康构成巨大的威胁。与此同时,针对水体净化和污染物去除的研究也已经取得了丰硕的成果。静电纺丝纳米纤维由于其可调控的纤维直径、高孔隙率以及高比表面积在水净化领域具有独特优势,引起了广泛的研究兴趣。综述了有机-无机杂化静电纺丝纳米纤维膜材料近年来在污染物吸附、抗菌、光催化及超疏水等水净化领域的应用研究进展,阐明了各种有机-无机杂化纳米纤维膜对污水净化的优势和效果等,并对其在未来水净化方面的发展趋势进行了展望。     

金属负载型生物炭材料在废水治理中的应用进展

有机物污染和重金属污染给生态环境和人类健康带来极大危害,成为人们最关注的环境问题之一,吸附是去除水体中污染物的有效方式。生物炭材料是一种含碳有机物在无氧环境下高温炭化制备的功能材料,具有比表面积大、孔隙率高、性能稳定、绿色环保等优点。近年来,金属负载型生物炭材料对有机物催化降解和重金属离子吸附,均表现出较好的应用潜力,可用于有机物和重金属离子污染废水的治理。综述了金属负载型生物炭材料在有机污染物和重金属离子废水治理中的应用新进展,并探讨了金属负载型生物炭材料的发展趋势。     

金属-有机框架材料对废水中污染物的吸附研究进展

可用的清洁水资源缩减已成为全球面临的重要危机.引起该危机的主要原因是各种污染物因生产、生活或事故排入水体导致水体污染.因此,解决水资源危机的关键在于对污水处理和再生.多种污水处理和再生方法应运而生,其中吸附法因处理效率高、操作简便、成本低而被广泛应用到污水处理中.吸附法的关键在于吸附剂的选择和应用.应用于水处理的传统吸附剂,如活性炭、沸石、天然粘土、活性氧化铝等,在面对复杂水体环境和各种性质迥异的污染物时已不能符合水污染处理的更高标准.因此,新型吸附剂的开发与应用成为吸附领域研究热点.金属有机框架(Metal-organic frame,MOF)材料,一类金属离子或金属簇与有机配体之间自组装配位形成的化合物,具有高比表面积、高孔隙率和可控的孔结构,已成为吸附领域冉冉升起的新星.目前MOF材料作为水处理吸附剂的研究主要集中在:(1)各种MOF材料对不同污染物的吸附性能研究,以揭示相关吸附规律;(2)MOF材料自身功能化或MOF复合材料的制备,以改善自身稳定性,提高其吸附性能或实现选择性吸附;(3)MOF衍生碳吸附材料的研究,以应对恶劣水体环境或极端水处理条件.本文对单一MOF材料、功能化MOF材料、MOF衍生碳材料吸附去除水体中有机染料、其他有机污染物、重金属离子的相关研究进行了综述.概述了多种MOF材料对不同污染物的吸附性能,总结了针对吸附应用的多种MOF功能化方式及其吸附效果的改进,归纳了多种MOF衍生碳材料作为吸附剂在水处理中的应用,指出了目前MOF吸附材料在水处理中存在的主要问题,并提出了解决这些问题的思路.     

金属有机框架改性膜在废水处理中的应用进展

金属有机框架(MOFs)是具有多孔纳米结构的新型膜改性材料,因其复杂的几何形状、可调节的窗口尺寸、高的孔隙率以及优异的水热稳定性等特性,被广泛应用于废水处理,如水处理膜技术。本文以几种常用的MOFs纳米粒子为主,简述了MOFs独特的结构特点。介绍了MOFs改性膜在不同废水处理领域的最新应用进展,以不同MOFs纳米粒子改性膜的制备方法、分离效果和可能的分离机制等方面,分析了其在脱盐、重金属去除、染料去除和油/水分离等领域的重要作用。提出了MOFs改性膜在废水处理领域仍需解决的关键问题,并对MOFs改性膜的未来研究进行了展望。     

金属有机骨架材料在气体吸附与分离中的应用研究进展

金属有机骨架材料(MOFs)因具有超高比表面积、较大的孔隙率、多样化且可调的孔道结构及相对温和的制备条件等优势,目前已成为化学和材料等学科的研究热点之一。概述了MOFs材料的制备方法及其用于气体(含碳、含氮及含硫)吸附与分离方面的研究进展,并对其在该方面今后的发展趋势和应用前景进行了展望。     

氮掺杂生物炭吸附降解有机污染物的研究进展

生物炭是生物质热解和碳化后产生的高含碳物质。氮掺杂生物炭改善了生物炭的性能，使其在吸附降解有机污染物等方面的应用前景更为可观，引起了学者的广泛关注。而氮掺杂生物炭对有机污染物的吸附降解性能受多种因素影响，如生物炭的制备条件及其性质等。详细讨论了生物质原料和掺杂方式等因素对氮掺杂生物炭性质的影响，总结了氮掺杂生物炭吸附和降解有机污染物的影响因素及机理，并提出了氮掺杂生物炭的未来研究方向。     

稻壳基材料应用于水污染治理领域的研究进展

随着工业的快速发展,电镀设备、采矿、纺织等行业排放的废水含有大量的重金属离子和有机污染物,这些污染物严重危害人类的身体健康.因此,如何快速有效地处理水体中的重金属离子和有机污染物是环境修复领域中亟待解决的问题.稻壳因具有来源广泛、可再生、环境友好等特点而被广泛应用于吸附材料和光催化材料领域.大量研究表明,稻壳能够去除污染水体中重金属离子和有机物的种类很多,但是对大多数污染物的去除能力不强,难以在实际应用中得到进一步推广.以稻壳为基体材料制备有高效去除能力的功能性材料,是近几年环境修复领域的研究热点.目前,研究者尝试以炭化、化学修饰等方式对稻壳改性,从而增大比表面积、孔隙率或者增加含氧官能团的数量,吸附性能也能随之改善,但是以上改性后的稻壳材料存在吸附能力弱和容易产生二次污染等问题.研究发现,负载Fe3 O4制备的磁性稻壳生物炭复合材料,不仅吸附性能强,且具有易分离、稳定性强、不会对环境造成二次污染等优点,这为稻壳基材料在实际应用的推广奠定了基础.另外,有研究报道,将稻壳中的SiO2作为半导体光催化剂(如TiO2、Ni2 O3)的载体可提高其光催化性能、回收利用率,使其在光学领域具有良好的使用性能.本文综述了稻壳材料本身的特性和改性稻壳制备稻壳基吸附剂的方法,讨论了稻壳基及其复合材料在水污染治理领域中作为吸附剂和光催化剂的应用.从不同类型的污染物角度出发,论述了稻壳基材料针对重金属离子、有机污染物处理过程中稻壳掺杂材料功能及体系作用机理的影响,还分析了影响污染物吸附的重要因素,最后对目前稻壳基材料在水治理领域应用进行了总结和对今后的研究方向做了展望.