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。     

介孔金属有机框架材料吸附水中重金属离子研究进展

介孔金属有机框架材料（介孔MOFs）相较于传统吸附剂具有孔径大、孔隙率可调、比表面积大、官能团丰富,便于功能化改性修饰等优点,可高效地吸附水体中重金属污染物。本文介绍介孔MOFs的特性、合成策略及四种合成介孔MOFs的方法,重点分析四种方法的介孔形成机理及其所面临的问题,并将四种合成方法的优劣进行了比较。详述介孔MOFs吸附去除水中重金属离子、类重金属阴离子以及放射性金属离子的研究进展;介绍了介孔MOFs在吸附去除重金属离子方面的可重复利用性;阐述介孔MOFs吸附去除水中重金属污染物的作用机理。对介孔MOFs成本高昂、合成条件苛刻、回收利用难等问题提出了优化方向,指出提高介孔MOFs的水稳定性、易回收利用、简便绿色合成技术以及痕量去除将是未来的研究方向。     

层状双金属氢氧化物吸附剂的功能化改性策略

层状双金属氢氧化物（LDHs）是一类阴离子交换能力强、可调性好、热稳定性高、活性位点丰富的纳米吸附材料,在水中污染物的吸附去除方面呈现出巨大潜力。然而,官能团和结构组分的缺陷严重限制了原始LDHs的吸附性能和应用范围。利用不同改性策略对LDHs进行功能化处理,能显著增强LDHs的污染物吸附容量、选择性、稳定性、可回收性以及适用范围。该文从LDHs吸附水中污染物性能的优化出发,重点综述了当前常用的插层、表面修饰、煅烧、复合组装、包埋、制膜等LDHs功能化改性策略,总结了其与水中各种污染物（无机非金属阴离子、重金属离子、染料以及抗生素）之间的作用机理。此外,还阐述了相应的再生手段。最后,简要提出了功能化LDHs吸附剂的优势以及后期研究可能面临的障碍,并对其广阔的应用前景进行了展望。     

层状双金属氢氧化物吸附剂的功能化改性策略

层状双金属氢氧化物（LDHs）是一类阴离子交换能力强、可调性好、热稳定性高、活性位点丰富的纳米吸附材料，在水中污染物的吸附去除方面呈现出巨大潜力。然而，官能团和结构组分的缺陷严重限制了原始LDHs的吸附性能和应用范围。利用不同改性策略对LDHs进行功能化处理，能显著增强LDHs的污染物吸附容量、选择性、稳定性、可回收性以及适用范围。该文从LDHs吸附水中污染物性能的优化出发，重点综述了当前常用的插层、表面修饰、煅烧、复合组装、包埋、制膜等LDHs功能化改性策略，总结了其与水中各种污染物（无机非金属阴离子、重金属离子、染料以及抗生素）之间的作用机理。此外，还阐述了相应的再生手段。最后，提出了功能化LDHs吸附剂的优势以及未来研究可能面临的障碍，并对其广阔的应用前景进行了展望。     

共价有机框架(COF)对重金属离子吸附去除研究进展

由重金属离子引起的水污染是一个全球性的问题,在各种现有去除水中重金属离子的方法中,吸附法由于其工艺简单、效率高等特点,在废水处理领域得到广泛的应用。共价有机框架(COF)是一种新型的结晶多孔聚合物,良好的结构和物理化学性能使其成为水处理领域较为前沿的吸附材料之一,在去除重金属离子领域展现出巨大的潜力。本综述全面介绍了COF材料去除水中重金属离子的研究进展及吸附机理,总结和展望了COF材料面临的机遇和挑战,为设计和制造用于重金属离子去除的COF材料提供一些启发性的信息。     

Cr(Ⅵ)去除用功能化纤维素纳米材料的结构设计研究进展

以Cr(Ⅵ)为代表的重金属离子是一类常见的水体污染物,它具有微量剧毒、难以降解、迁移性强和易在生物体内累积等特点,可对生态系统和人体健康造成严重的危害。纤维素纳米材料（cellulose nanomaterials,CNM）是地球上储量最丰富的一种纤维素衍生物,具有环境友好、生物相容性高和原料来源丰富等优势,其作为绿色经济的重金属离子吸附材料对促进社会可持续性发展和水污染治理具有重要意义。然而纤维素纳米材料对Cr(Ⅵ)的吸附性能差,需对其进行化学改性和组装以提升其对Cr(Ⅵ)的去除效率。本综述系统地介绍和总结了Cr(Ⅵ)去除用CNM的化学改性策略及其几何结构设计的研究进展,并对目前研究中存在的问题进行总结,对未来的发展趋势进行展望。本综述对高效吸附剂的结构设计具有参考价值。     

纳米纤维素去除水体系重金属离子的研究进展

水体系重金属污染治理是目前全世界所面临的一个重大挑战。传统治理方法由于成本高、效率低等问题已不符合当今社会可持续发展战略。纳米纤维素凭借其来源丰富、可再生、化学反应活性高、比表面积大、密度低等优点,在水体系重金属离子去除领域有着光明的应用前景。然而,纳米纤维素吸附材料在水体系重金属去除领域还存在吸附量较低,吸附选择性、再生性、性能稳定性较差,制备成本较高等问题,这限制了其在水体系重金属离子去除领域的工业化应用。通过改性和结构设计不断提高纳米纤维素材料的吸附效率是行之有效的途径,本文从化学改性和结构设计两方面出发,系统地综述了纳米纤维素在水体系重金属离子去除领域的研究现状,并对其中存在的科学技术问题进行总结。最后,展望了纳米纤维素在水体系重金属离子去除领域的发展趋势。     

铁基纳米材料去除水中重金属研究进展

在人类社会高速发展的同时，重金属被排入水体中造成严重的环境污染。铁基纳米材料是环境领域应用最广泛的纳米材料之一，因其反应活性高、吸附性能好、分离回收方便和反应产物环境友好等优点，在分离/固定水中重金属方面受到广泛关注。文中主要综述了铁基纳米材料对水中重金属污染修复的研究进展，总结了铁基纳米材料的制备、分类、功能化方法，探讨了铁基纳米材料去除重金属离子可能的反应机理，包括物理吸附、化学吸附、氧化/还原以及沉淀。文中对影响重金属离子去除的几个环境因素(pH、温度、共存成分)进行了总结归纳。最后，对铁基纳米材料在重金属废水处理领域中的发展前景进行了展望。     

吸附法去除水中药品及个人护理品(PPCPs)研究进展

近几年,环境新兴污染物——药品及个人护理品(PPCPs)在全球范围内不断检出,由于其具有"伪持续性"、难生物降解性、生态毒性等特点,对环境中的生物以及人类健康存在很大威胁。介绍了PPCPs的主要危害和分布情况,重点阐述了有关碳材料、黏土矿物、生物材料、纳米材料等去除水中PPCPs的研究进展,分析了吸附机理,并对吸附法去除水中PPCPs的发展方向进行了展望。     

磁性石墨烯材料对重金属的吸附研究进展

废水中的重金属离子会引起严重的环境健康问题,石墨烯及其复合材料作为一种新型纳米材料具有极大的比表面和极强的表面化学活性,非常适合作为吸附材料治理重金属污染废水。本文综述了磁性石墨烯材料去除水中重金属离子的研究进展和吸附机理,并对磁性石墨烯材料的后续研究进行了展望。     

石墨烯基复合材料去除水中重金属研究进展

近几年,石墨烯及其复合材料因其比表面积大、传输电子能力强、结构稳定、可吸附多种污染物,被认为是极具发展潜力的环保新材料,尤其是在重金属分离方面具有明显的优势。本文综述了各类石墨烯材料在水中重金属去除方面的研究现状,对比分析了不同材料对镉、汞、铬、铜、铅、锌和砷离子的去除能力及机理。认为石墨烯复合材料在水中分散情况、活性官能团种类、电子传输能力调控和重复使用性能对重金属离子去除有重要影响。指出控制石墨烯片层聚集、增加亲水性、提高可回收性和制备高灵敏选择性电极将是石墨烯材料修饰改性的研究热点。此外,石墨烯复合材料对一些有机污染物也有良好的吸附能力,制备能够吸附多类别污染物的净水剂也将成为石墨烯复合材料的一个主要研究方向。     

水葫芦对水中Pb(Ⅱ)的吸附性能研究

通过静态吸附实验,研究了干体水葫芦对水中的重金属离子Pb(II)的吸附性能,考察了吸附剂投加量、重金属溶液起始浓度、溶液起始pH值及吸附时间对Pb(II)去除效果的影响。研究结果表明,水葫芦对Pb(II)吸附效果明显优于桔子皮、木屑和玉米芯屑,具有吸附时间短、投加量少、适应pH值范围广的特点。     

层状双金属氢氧化物的研究进展

主要介绍了层状双金属氢氧化物(LDH)的基本结构,以及共沉淀法、溶液混合法、离子交换法等制备方法,并分析了pH,碱溶液浓度等制备过程中的影响因素,同时介绍了LDH对于污水中重金属离子,如As(III)等的吸附去除。可以看出,pH,碱溶液浓度和金属阳离子的摩尔比均可以较大程度影响LDH的制备。同时当使用未焙烧的LDH进行水中重金属离子As(V)的吸附时,水溶液的pH值对As(V)的吸附效果影响较大。     

新型多孔材料的合成及应用研究进展

新型多孔材料具有孔径可调节、高比表面积和可功能化设计等特点，通过不同需求对其进行结构设计和化学修饰，能够得到各种形貌和性能的新型材料，使得其在吸附与分离、储能和催化等多个领域具有较好的应用潜能。介绍有机多孔材料(HCPs、PIMs、COFs、CMPs)和有机-无机杂化多孔材料(MOFs)的合成方法及其在物质吸附分离与催化领域的研究应用，并对今后的研究热点及发展趋势进行展望。     

碳纳米管对重金属的吸附技术进展研究

综述了一种涉及碳纳米管(CNT)被用作吸附剂去除水中重金属的特定技术。吸附法被认为是从水中去除重金属离子的一种合格技术,使用深共熔溶剂(DES)作为功能化剂以改善CNT,从而提高了CNT的吸附性能,能去除水中重金属。相对于离子液体(IL),DES具有许多优势,包括成本低廉,材料容易获得以及对环境友好,这表明使用带有DES功能化的CNT作为吸附剂能够带来最有效的水中重金属吸附效果。     

海藻酸钠复合膜去除水中Cu(Ⅱ)的吸附机理

采用戊二醛交联海藻酸钠固定化的羟乙基纤维素,制备得到的海藻酸钠-羟乙基纤维素复合膜(GHS),用于去除废水中的Cu(Ⅱ)。研究了Na+离子、二价金属离子对GHS吸附Cu(Ⅱ)效果的影响;通过红外光谱(FTIR)、X射线能谱(EDS)和比表面积及孔径分析仪探讨了相关吸附机理。结果表明,GHS吸附剂保留了较多原材料的活性基团,有利于提高吸附容量;GHS吸附Cu(Ⅱ)的机理主要是离子交换。二价金属离子选择性吸附实验表明,GHS优先吸附水合离子半径小的二价重金属离子。     

碳纳米管对重金属的吸附技术进展研究

综述了一种涉及碳纳米管(CNT)被用作吸附剂去除水中重金属的特定技术。吸附法被认为是从水中去除重金属离子的一种合格技术,使用深共熔溶剂(DES)作为功能化剂以改善CNT,从而提高了CNT的吸附性能,能去除水中重金属。相对于离子液体(IL),DES具有许多优势,包括成本低廉,材料容易获得以及对环境友好,这表明使用带有DES功能化的CNT作为吸附剂能够带来最有效的水中重金属吸附效果。     

氧化石墨烯/天然高分子复合吸附材料在水处理中的应用

近年来,氧化石墨烯(GO)复合吸附材料在水处理方面得到了广泛研究.由GO和天然高分子组成的复合材料具有吸附能力强、机械稳定性好等优点,且表面改性的GO可以进一步提高其吸附稳定性和吸附能力.介绍了GO/天然高分子复合吸附材料的制备方法;总结了GO表面官能团,如巯基、氨基、羧基等对吸附材料吸附性能的影响;综述了GO与壳聚糖、纤维素、海藻酸钠、木质素等天然高分子形成的复合吸附材料对水中染料和重金属离子处理的应用;最后对GO/天然高分子复合吸附材料在实际应用中的发展方向提出了展望.     

多孔框架材料固定化酶研究进展

金属有机框架材料（MOFs）和共价有机框架材料（COFs）具有多孔性、比表面积大、结构可修饰、孔道可调节、框架可设计、易功能化等优点,是固定化酶的优良载体。本文简要介绍了MOFs和COFs的结构、性能以及功能化方法,主要综述了这两种材料在固定化酶领域的最新研究进展,并对二者进行了比较。MOFs和COFs均具有一维、二维、三维结构,其中三维和少量二维结构呈现多孔性。通过预先修饰法、原位修饰法或后合成修饰法可在MOFs表面引入官能团,固定化酶的方法有包埋法、孔道扩散法和表面固定法,固定化酶的种类丰富;而COFs主要通过后合成修饰法引入官能团,以孔道扩散法或表面固定法固定化酶。最后指出,MOFs的水稳定性和酸碱稳定性较差,COFs的制备条件恶劣,MOFs和COFs固定化酶的重复利用性均较差,今后的发展方向是探索更为有效的修饰策略以提高MOFs的稳定性,开发更为安全的COFs制备方法,以及提高固定化酶的重复利用性。     

合成氨装置冷凝液处理技术研究与应用

采用活性分子膜超微过滤组合多官能团纤维吸附凝结水处理技术,可有效去除凝结水中游离态、机械分散态、乳化态、溶解态的各种烃类及其衍生物。同时在活性分子膜和复合碳纤维微孔内官能团的作用下,脱除水中的二、三价金属离子,使凝结水达到锅炉给水要求。