水体中芳香类有机化合物吸附材料的研究进展

魏俊富^1,2，张天烨^1,2，辛卓含^1,3，王智航^1,3，张丽^1,2

1. 天津工业大学分离膜与膜过程国家重点实验室2. 天津工业大学化学与化工学院3. 天津工业大学环境科学与工程学院

摘 要：随着工业的发展,各种有机化合物的种类越来越多,使用也越来越广泛。有机化合物尤其是芳香类化合物的大规模使用给人们带来了便利,但芳香类化合物有毒,会对人体造成损害,可以引发人体内分泌系统疾病、神经系统疾病等,严重的还会引发内脏衰竭,甚至癌症。一旦处理不完全,芳香类化合物便可以随着工业废水、生活废水、医疗废水等进入自然水体。由于其在自然环境下很难自然降解,可以在水体中不断积累,因此对芳香类化合物的后续处理是必须面对的问题。目前,处理水体中有机污染物的主要方法有吸附法、催化降解法、沉淀法、微生物处理法等。其中,吸附法由于具有操作简单、成本低廉的优势,是目前应用十分广泛的方法之一。吸附法处理的核心是吸附材料的选择。吸附材料从最早期的活性炭、沸石、膨润土、竹纤维等天然材料,发展到现在的石墨烯、碳纳米管、吸附树脂等高性能改性材料。早期的活性炭、沸石、竹纤维等材料具有较大的比表面积和丰富的孔道结构,但其不具备选择性,在复杂环境下,不能吸附特定物质,而且容易达成吸附饱和。此外,早期材料的孔道类型往往为封闭型,故而再生性能不好,往往只能作为一次性材料。早期材料虽然有一定不足,但由于成本低廉,目前依然在大规模使用。新型的石墨烯、碳纳米管等材料往往具有更大的比表面积、更丰富的孔隙、更强的吸附作用力等,且经改性后,再生性能改善明显。新一代吸附材料往往可以重复利用10次以上,部分改性甚至可以使材料使用次数达50次以上。但新一代材料的合成和应用成本往往很高,并且虽然选择性有一定改善,但在复杂环境下,吸附位点被占用的问题仍未得到很好的解决。本文从材料类型的角度出发,分别展示了传统吸附材料、碳材料、膜材料、大孔树脂材料的应用和研究进展,以期为新型吸附材料的研发和制备提供参考。

关键词：吸附材料;有机污染物;活性炭;石墨烯;大孔树脂;