金属-有机框架材料对废水中污染物的吸附研究进展

摘要

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.