金属有机骨架吸附去除PPCPs的研究进展

介绍了MOFs、MOFs基复合物、MOFs衍生物在吸附水中PPCPs(药物和个人护理产品)污染物的研究进展,探讨溶液pH、PPCPs初始浓度、离子强度等因素对吸附性能与吸附机理的影响,最后对MOFs基材料未来在去除水中PPCPs的研究方向做出展望。     

药物与个人护理用品在给水系统中的存在及去除研究进展

近年来药物与个人护理用品(PPCPs)在给水系统中的存在及迁移转化情况备受关注。总结了PPCPs类物质在水源水、出厂水、管网和龙头水中的存在状况以及给水处理工艺对代表性PPCPs物质的去除效率。PPCPs在水源水中的浓度多在ng/L到μg/L间,在出厂水、给水管网及龙头水中的浓度一般在ng/L的水平。常见的给水处理工艺只能部分去除水中的PPCPs,其中预氧化、消毒、活性炭吸附对PPCPs的去除效果较好,混凝沉淀、过滤、澄清不能有效去除PPCPs。考察自来水中PPCPs对人体健康的影响,开发高效可靠的PPCPs检测手段以及去除工艺是今后的研究方向。     

人工湿地处理PPCPs污水研究进展

医药和个人护理用品(PPCPs)具有持久、痕量和难生物降解的特点,PPCPs对婴幼儿的胚胎发育产生抑制,对生物多样性产生毒害。人工湿地处理含PPCPs的污水,具有工艺简单、费用低、出水水质稳定等优点。PPCPs在人工湿地中的迁移转化涉及吸附、植物吸收、光降解、微生物降解等复杂过程,出水中典型PPCPs的成分如萘普生、布洛芬和双氯芬酸等的去除率分别达到85%、99%和82%,可以实现高效去除。     

PPCPs在水环境中的污染现状及去除技术研究进展

药物和个人护理用品(PPCPs)的污染现状及去除技术是近年来水环境领域的研究热点。文章归纳了PPCPs的来源及迁移路线;简述了PPCPs的污染现状,PPCPs在世界各地的水环境中均有检出,有的已经具有生态风险;总结了目前PPCPs的主要去除方法及研究现状,包括生物接触氧化技术、臭氧氧化技术、光催化氧化技术、膜分离技术、吸附技术以及这些技术的联合使用等,并对各种技术去除PPCPs的优势和瓶颈问题进行了分析。对未来PPCPs的去除方法进行了展望,多技术整合、生态技术、无污染可再生的绿色技术将是PPCPs去除的技术方向。     

碳材料吸附水中PPCPs的研究进展

随着药物及个人护理品(PPCPs)的广泛使用,水环境中PPCPs的污染越来越严重。吸附技术对于去除PPCPs表现出一定的优势,其中碳材料对PPCPs的吸附去除被广泛研究。针对碳材料(活性炭和碳纳米管)对水体中PPCPs的吸附机理和研究进展进行了总结和分析,并进一步探讨了碳材料在当前应用中存在的问题及今后的发展方向,以促进相关研究工作的发展。     

剩余污泥吸附痕量典型药物影响因素

传统的污水处理工艺不能完全去除药物和个人护理用品（PPCPs）,可能通过吸附作用存在于剩余污泥中。当污泥经土地或农业利用,其中含有的PPCPs可能释放出来,污染水环境,因此,揭示PPCPs经污泥吸附去除的影响因素,对于预测或评估污泥中PPCPs含量尤其重要。以北京某污水处理厂剩余污泥为对象,利用高效液相色谱-质谱联用仪,研究了痕量浓度下3种典型药物在污泥中的赋存特性。随pH增大,环丙沙星与磺胺甲唑的吸附容量减小,而扑热息痛的吸附容量增加;主要是因为pH不仅改变药物在水中的存在形态,而且影响微生物细胞体的表面电位。胞外聚合物（EPS）对污泥吸附3种典型药物均有促进作用,且不依赖于pH;主要是因为EPS中含有的金属离子与有机物成分决定污泥吸附药物性能。     

生物炭对几类常见新兴污染物去除的研究进展

近年来药物和个人洗护用品（PPCPs）以及内分泌干扰物（EDCs）等新兴污染物频频检出,引起人们高度关注。众多研究表明,这些新兴污染物已经广泛分布在河流、湖泊、海洋、土壤、沉积物和地下水等环境介质中,而这些物质具有不易降解特性,加之不断排入水体环境,在水体环境中呈现“假持续存在”状态,对生态环境和人体健康造成诸多的不良影响。本文首先简述了以PPCPs和EDCs为代表的新兴污染物在环境中的来源、传播、分布和去除技术,并以表格形式综述了PPCPs和EDCs在各地区的污染现状。最后介绍了生物炭在去除PPCPs和EDCs上的研究现状和进展,分别通过生物炭制备原料、热解温度、改性或活化方式、溶液pH、离子强度和干扰物等因素综述了其对生物炭吸附PPCPs和EDCs的影响,并在最后做出总结和展望,以期能给今后生物炭在去除PPCPs和EDCs等新兴污染物上的相关研究和实际应用提供更多思路。     

剩余污泥吸附痕量典型药物影响因素

传统的污水处理工艺不能完全去除药物和个人护理用品(PPCPs),可能通过吸附作用存在于剩余污泥中。当污泥经土地或农业利用,其中含有的PPCPs可能释放出来,污染水环境,因此,揭示PPCPs经污泥吸附去除的影响因素,对于预测或评估污泥中PPCPs含量尤其重要。以北京某污水处理厂剩余污泥为对象,利用高效液相色谱-质谱联用仪,研究了痕量浓度下3种典型药物在污泥中的赋存特性。随pH增大,环丙沙星与磺胺甲唑的吸附容量减小,而扑热息痛的吸附容量增加;主要是因为pH不仅改变药物在水中的存在形态,而且影响微生物细胞体的表面电位。胞外聚合物(EPS)对污泥吸附3种典型药物均有促进作用,且不依赖于pH;主要是因为EPS中含有的金属离子与有机物成分决定污泥吸附药物性能。     

碳材料吸附去除水中抗生素的研究进展

综述了碳材料用于吸附去除水中抗生素的研究进展。简要介绍了碳材料对水中抗生素的吸附机理,主要是物理吸附、化学吸附以及静电相互作用。重点介绍了传统型碳材料、新型碳材料、纳米碳材料以及复合材料在抗生素吸附去除中的应用现状,并且比较了以上4种碳材料对水中抗生素的吸附特点,总结目前碳材料对抗生素的吸附缺陷。最后展望未来碳材料吸附去除水中抗生素的研究方向,提出未来需要关注复合材料和复合工艺对抗生素的吸附去除,充分利用组合技术的优势。     

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。     

水环境中药物类PPCPs的赋存及处理技术进展

药品和个人护理品(PPCPs)类新兴污染物在水环境中被广泛检测出,因其生物累积性和潜在的生态危害性,近年来受到高度关注。文中总结了水环境中PPCPs的赋存状况,解析了水环境中PPCPs的来源和迁移、转化路径,发现传统污水处理厂尚不能彻底、有效地去除PPCPs,污水厂的尾水排放是水环境中PPCPs的重要来源。同时,比较了污水厂常规处理和三级处理工艺对PPCPs的去除效果,指出污水处理厂基于宏量常规污染物和微量新兴污染物的同步去除技术或复合去除技术是削减水环境新兴污染物浓度的核心途径,开发能够经济、高效地去除各类PPCPs的深度处理技术仍然十分必要。     

A low pressure SWCNT-ENM sandwich membrane system for the removal of PPCPs from water

While carbon nanotubes are known as efficient adsorbents for removal of a number of contaminants from water, the possibility of their leaching into drinking water has prevented their application in water treatment. In this study, single walled carbon nanotubes (SWCNT) were sandwiched between two electrospun nanofibre membranes (ENM). The relatively small pore size of the ENM prevented the mechanically entangled nanotubes from passing through and contaminating the water. The performance of the SWCNT-ENM was evaluated in a lab-scale setup for the removal of PPCPs. For this purpose, a feed solution spiked with known concentrations of six PPCPs was passed through the membrane system. The target substances included acetaminophen (ACT), bezafibrate (BZF), iopromide (IOP), diclofenac (DCF), carbamazepine (CBZ), and sulphamethoxazole (SMX). The same test was also conducted using a single contaminant (ACT). Results demonstrated a decrease in the overall percent removal of PPCPs as feed flow rate and PPCP concentration increased. For multi-component feeds containing equal amounts of the aforementioned PPCPs, the overall percent removal decreased from 90.8% to 71.0% when increasing the feed concentration from 30 to 600 μg/L. Experiments using sandwiched powdered activated carbon (PAC) showed that the dynamic adsorption capacity of PPCPs by SWCNT-ENM was higher than that of PAC-ENM, and remained unaffected by the feed composition. In addition, the high porosity of this novel membrane allowed for flow of water with low resistance such that the trans-membrane pressure was found to be as low as 4 kPa at a pure water flux of 330 L/m²h.     

镧(La)改性吸附材料脱除水体磷酸盐研究进展

磷素是水体富营养化的主要限制性因子,合适的除磷方法对控制水体富营养化具有重要意义。吸附法是一种经济、高效、操作简单的除磷方法,但如何选择合适的吸附材料是其应用的关键。La应用于常规吸附材料改性可提高其吸附磷酸盐的性能,同时可提高La利用效率。为进一步促进La改性吸附材料脱除水体磷酸盐的发展,本文归纳了国内外关于La改性吸附材料应用于水体磷酸盐脱除的相关研究,介绍了La改性吸附材料脱除磷酸盐的能力,分析了La改性吸附材料脱除磷酸盐的机理、主要影响因素以及解吸磷酸盐的特性。同时在此基础上提出未来应制备出对实际水体磷酸盐脱除高效和选择性强的La改性吸附材料,深入研究吸附材料制备机理以及脱除磷酸盐机理,探明吸附材料解吸磷酸盐的简单方法,并作出吸附材料解吸循环使用的经济效益评价。     

生物炭基复合材料制备及其对水体特征污染物的吸附性能

以重金属、药物及个人护理品污染物（PPCPs）和氮磷氟等为代表的水体主要污染物脱除已成为水污染治理研究的重点。吸附法由于其具有操作简易、成本效益高等优势，在水污染治理方面应用广泛。相比于传统吸附材料，生物炭具有原材料丰富、比表面积大、成本低廉等优势，但其表面官能团的丰富度有限，经适当改性能够增加生物炭的吸附活性位，从而提高其吸附性能。本文根据改性剂类型、合成方法及合成的先后顺序，系统阐释了生物炭的改性方法及其复合体的理化特性；结合最新研究报道，在合成方法、吸附性能和机理方面归纳汇总了生物炭基复合材料在水体重金属、PPCPs和其他污染物中的吸附应用，并对生物炭基吸附剂再生与资源化利用的新理念及应用进行了概述，最后展望了生物炭基吸附剂有待深入研究的方面，并提出建设性的意见。     

PBMA/GMA-SiO2吸附剂的制备及其高效去除铅离子

以甲基丙烯酸丁酯(BMA)和甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)功能化的纳米SiO2为单体,通过可逆加成-断裂链转移自由基聚合(RAFT)法制备了PBMA/GMA-SiO2有机/无机复合吸附材料,并将其用于吸附含Pb2+的水溶液。考察了吸附时间、温度、pH以及Pb2+初始质量浓度对吸附效果的影响,并对其吸附动力学和热力学特性进行了探讨。结果表明,PBMA/GMA-SiO2对Pb2+具有良好的吸附性能,其对Pb2+的饱和吸附量为423.84mg/g,吸附最佳pH=5~6,平衡时间为1 h,去除率随Pb2+初始质量浓度的减小而增加。优化实验条件下,50 mg吸附剂在298 K时,对pH=6的50 mL 0.02 g/L含Pb2+溶液的去除率高达100%。热力学和动力学过程模拟结果表明,吸附的动力学过程比较符合准二级动力学速率方程,Langmuir等温方程比Freundlich等温方程更适合于描述此吸附行为。颗粒内扩散过程是吸附速率的控制步骤,但不是唯一的速率控制步骤。吸附剂经过5次脱附、吸附后,依然具有较强吸附Pb2+的能力。     

药物和个人护理用品(PPCPs)处理方法研究进展

药物和个人护理用品(PPCPs)是一类新兴的污染物,虽然其在环境中的浓度很低,却对环境有着深远且不可恢复的影响。目前对环境中PPCPs的检测及处理方法的研究已成为热点。该论文对环境中PPCPs的存在情况、PPCPs的检测方法、处理方法及影响因素等进行了总结概括和对比,并预测了PPCPs处理方法的研究与发展趋势,为环境中PPCPs的处理提供了有益的参考。     

Adsorption desalination: Advances in porous adsorbents

With the continuous growth of the world population, the demand for fresh water is ever increasing. Water desalination is a means of producing fresh water from saline water, and one of the proposed solutions in the scientific community for solving the current global freshwater shortage. Adsorption is foreseen as a promising technology for desalination due to its relatively low energy requirements, low environmental impact, low cost and high salt removal efficiency. More importantly, chemicals are not required in adsorption processes. Active carbons, zeolites, carbon nanostructures, graphene and coordination framework materials are amongst the most investigated adsorbents for adsorption desalination, which show different performances regarding adsorption rate, adsorption capacity, stability and recyclability. In this review, the latest adsorbent materials with their features are assessed (using metrics) and commented critically, and the current trend for their development is discussed. The adsorption mode is also reviewed, which can provide guidance for the design of adsorbents from the engineering application point of view.     

金属有机框架材料的水稳定性及吸水应用进展

水蒸气广泛存在于空气和工业气体中,收集利用或去除水蒸气都需要利用高吸水储水的吸附剂。金属有机框架材料(metal-organic frameworks,MOFs)作为一种具有高孔隙率、高比表面积的新型多孔材料,同时具备网状结构和孔径可控调节的特性,被广泛应用于吸附、分离、催化、过滤等多个领域。将MOFs应用于水吸附领域不仅要求MOFs具备较高的水稳定性,还需要具备亲水和吸附-脱附循环能力。本文综述了水稳定性MOFs的基本组成,基于皮尔森软硬酸碱理论的设计原则,水吸附行为的影响因素以及空气集水、气体除湿等应用领域的进展,以饱和吸湿量为参考罗列了13种水吸附MOFs及其衍生物的物理参数。最后总结了水吸附MOFs在合成机理、批量制备和应用领域存在的问题,并对应提出了解决思路,期望为MOFs在水吸附应用的研究方向提供有价值的参考。