HKUST-1(Cu)及其复合材料吸附去除水体污染物的研究进展
DOI:10.13822/j.cnki.hxsj.2023.0244
背景介绍
频繁的工业生产活动排放了越来越多成分复杂的废水，其中含有难以通过传统污水处理技术和工艺去除的有毒有害污染物。为去除这些有毒有害污染物，研发新的处理技术及工艺越来越有赖于新型环境功能材料。在吸附去除污染物方面，金属有机框架（MOFs）展现了优异的性能。HKUST-1(Cu)作为一种具有突出吸附性能的金属有机框架材料，近年已经成为吸附水体中有毒物质的研究热点。目前，越来越多的研究者对于HKUST-1(Cu)吸附去除水体污染物的性能产生兴趣。研究表明，引入一些功能材料与其复合可进一步增强其水稳定性和吸附性能。
文章亮点
2. 根据HKUST-1(Cu)和相关复合材料的研究现状和进展，对其去除环境污染物方面的发展趋势做出展望。
内容介绍
1 HKUST-1(Cu)及其典型复合材料的合成方法
1.1 HKUST-1(Cu)的合成方法
1.2 典型HKUST-1(Cu)复合材料的合成方法
图1 HK@CMC复合材料的制备流程[22]
Fig.1 Preparation process of HK@CMC composite materials [22]
2 HKUST-1(Cu)及其典型复合材料吸附去除污染物
a. AC/HKUST-1(Cu)复合材料样品的SEM图像；b. 吸附性能数据图c. Pb(II)离子的初始浓度与复合材料样品吸附性能之间的关系数据图；d. 复合材料对于Pb(II)离子吸附选择性的数据图；e. 复合材料投加量对吸附去除率的影响数据图；f. 吸附去除率随溶液pH值的变化数据图
图2 AC/HKUST-1(Cu)符合材料样品的图像和性能[26]
Fig.2 Image and performances of AC/HKUST-1(Cu) composite sample [26]
HKUST-1(Cu)复合材料可通过吸附来有效处理含有机染料的有色废水，其中的有机染料主要为亚甲基蓝（MB）[28-30]、分散蓝56[31]和刚果红[32]等。
a. Fe3O4/HKUST-1(Cu)/GO样品分辨率为500 nm的SEM图像；b. 对MB的吸附性能；c. 对应条件（10 mg复合材料，5 mL MB，3.74 mg/L）的循环实验
图3 Fe3O4/HKUST-1(Cu)/GO样品的图像和性能[29]
Fig.3 Image and performances of Fe3O4/HKUST-1(Cu)/GO composite sample [29]
2.3 吸附去除新污染物
a. HKUST-1(Cu)/ZnO/SA复合材料样品的分辨率为1 μm的SEM图像；
b. 循环实验；c. 对强力霉素的吸附机理
图4 HKUST-1(Cu)/ZnO/SA复合材料样品的图像和性能[34]
Fig.4 Image and performances of HKUST-1(Cu)/ZnO/SA composite sample [34]
3 结论
当前的研究进展表明，相比于HKUST-1(Cu)本体，由于复合组分的加入，HKUST-1(Cu)系列复合材料的水稳定性一般会获得相当程度的提升。此外，一些复合组分可以与HKUST-1(Cu)实现协同作用，提升材料对水体污染物的吸附性能。在今后的研究工作中，HKUST-1(Cu)系列复合材料结构与性能之间的关系以及吸附机理仍然会是研究重点。为实现HKUST-1(Cu)系列复合材料在水环境中更加持久地发挥作用这一目标，引入疏水基团或组分来提高其水稳定性，也是未来值得研究的方向。
