Page 13 - 《精细化工》2022年第7期
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第 7 期                      刘振波，等: ZIF-8 及其衍生材料在水处理领域的应用                                 ·1299·


            高 ZIF-8 的吸附和催化性能，同时，两种衍生材料                         ZHANG 等  [43] 制备了 Fe@ZIF-8，首次用于去除水溶
                                                                         2+
            在一定条件下都可将吸附后的 Cr(Ⅵ)催化还原为相                          液中的 UO 2 。在 pH=4.5 时，该材料的吸附容量为
                                                                                 2+
            对无害的 Cr(Ⅲ)，Cr(Ⅲ)很容易转化为易于去除的                        277.77 mg/g，对 UO 2 有显著的选择性，在酸性环境
            Cr(OH) 3 ，污染性大幅降低。                                 中进行吸附，去除率是单一 ZIF-8 的 4.5 倍。LIAO
                 HUANG 等   [38] 利用 ZnO 纳米粒子、Hmim 和             等 [44] 制备了苯胺/氧化石墨烯(AGO)复合材料用于
                                                                             2+
            Fe 3 O 4 @SiO 2 磁性纳米粒子制备了具有高比表面积                   选择性富集 UO 2 ，吸附容量为 341.5 mg/g。相比之
            的磁性氮掺杂多孔碳复合材料（MNPC），其在 2 min                       下，Fe@ZIF-8 的吸附容量较低且选择性也较差，但
                                     2+
            内对质量浓度为 20 mg/L Hg 溶液的去除率为 95%，                    ZIF-8 金属的掺杂过程可通过调节原料比例、优化处
            吸附容量高达 429 mg/g，10 次吸附循环后，去除率                      理条件，得到吸附容量更大的吸附材料。LI 等                     [45]
            仍>95%，表明 MNPC 不仅具有良好的吸附性能，                         利用 ZIF-8 与亚乙基亚胺（PEI）复合制备了单斜纳
                                                                                                  2+
                                                                                                          −
            还有较高的可循环再生能力。LIU 等                [39] 利用功能化       米片 ZIF-8/PEI，用于吸附水溶液中 UO 2 和 ReO 4 混
                                                                                             −
                                                                                     2+
            滤纸组装了 ZnS-ZIF-8 新型吸附材料用于吸附废水                       合离子，该纳米片对 UO 2 和 ReO 4 吸附容量分别为
                                                     2+
                    2+
            中的 Hg ，ZnS-ZIF-8 能在极短时间内对 Hg 显示                    665.3 和 358.2 mg/g。
            出优异的捕获效率，其吸附容量达到了 925.9 mg/g，                          ZIF-8 能够高效捕获和储存放射性碘，并且
            这种新颖的整体吸附材料显示出快速、简单、高选                             ZIF-8 的纳米复合膜具有用于从放射性废水中有效
            择性的优点，有望开发出一种以集成过滤器-吸附柱                            去除碘的潜力。LONG 等           [46] 利用聚 4-乙烯基吡啶
                                            2+
            的形式从废水中快速、高效去除 Hg 的装置。                             （PVD）与 ZIF-8 通过逆扩散法制备了纳米复合膜
                 WANG 等  [40] 利用 ZIF-8 与粉煤灰（FA）制备了             PVD/ZIF-8，该纳米膜对废水中碘的去除效果比单一
            体积小、成本低、稳定性高的纳米复合材料 ZIF-                           的 ZIF-8 更佳，其最大吸附容量为 73.33 mg/g，碘
            8/FA，ZIF-8/FA 具有比 ZIF-8 更好的稳定性和更大                  的去除率可保持在 92%左右。5 个吸附循环周期后，
            的吸附容量。ZIF-8 和 FA 之间的吸附协同作用使                        碘的去除率为 73.4%。LEE 等         [47] 利用 3-氨基-1,2,4-
            ZIF-8/FA 在吸附水溶液重金属离子中表现出比单一                        三唑修饰 ZIF-8，三唑环的存在不仅提供了有效的吸
            FA 和 ZIF-8 更高的速率，有效解决了 FA 吸附性能                     附位点，而且与配位氮原子与碘形成了较强的相互
                                                        2+
            低以及 ZIF-8 难回收的问题。ZIF-8/FA 对水中 Cu 、                 作用，经修饰的 ZIF-8 的吸附能力是单一 ZIF-8 的
               2+
                     2+
            Zn 和 Ni 的吸附容量分别为 335、197 和 93 mg/g。                8.7 倍。结果表明，修饰后的 ZIF-8 是一种非常有前
                 ZIF-8 去除重金属离子的应用潜力需进一步提                       途的用于处理核废水的材料。
            升，开发绿色廉价且兼具吸附催化性能的 ZIF-8 功                             尽管 ZIF-8 在吸附放射性核素方面取得了较大
            能材料，使 ZIF-8 吸附性能和光催化还原性能进行                         的进展，但其实际应用仍有一些未解决的问题和挑
            协同，形成绿色可持续的去除过程。由于重金属溶                             战。（1）酸稳定性：在实际放射性核素环境中，水
            液大多呈酸性，所以 ZIF-8 在酸性复杂水溶液中的                         体环境通常呈强酸性，ZIF-8 在此条件下的金属-
            长期稳定性是一个值得考虑的问题。另一个问题是，                            配体配位键是否稳定是一个值得考虑的问题；（2）
            使用后的再生条件和可能的二次污染目前也缺乏相                             水稳定性：应深入研究辐射、生物污垢和高盐度对
            关文献支撑。此外，ZIF-8 孔径一般<2 nm，不利于                       ZIF-8 水稳定性的影响；（3）选择性：吸附过程中不
            重金属离子在内部扩散，如何有效地扩大 ZIF-8 孔                         仅包括放射性核素，还应包括一些碱金属、碱土金
            径仍需要科研人员进行更深入的研究。                                  属和卤素等与环境有关的元素，需要考虑竞争吸附
            1.2   在治理核污染和捕捉放射性碘方面的应用                           多种金属离子对 ZIF-8 的潜在影响。
                 随着核能发电和燃料加工的快速发展，核工业                          1.3   在抗生素吸附方面的应用
            废水（如铯、铼和铀等）和放射性碘如果处理不当                                 YU 等 [48] 用 ZIF-8 对质量浓度为 100 mg/L 的氧
            将对生态环境和人类健康构成潜在威胁。                                 氟沙星溶液进行处理。结果表明，氧氟沙星去除率
                 LE 等 [41] 利用铁氰化物（FC）对 ZIF-8 进行改               为 97.4%，最大平衡吸附容量达 194.5 mg/g，优于
                                         +
            性得到 了 ZIF-8-FC，其 对 Cs 的吸 附容量 高达                    大多物理吸附剂。LI 等         [49] 用 ZIF-8 去除水中的四环
            422.42 mg/g，比单一的 ZIF-8 高出 15.9 倍，其在海               素（TC）和盐酸土霉素（OTC）。结果表明，ZIF-8
                                     +
            水条件下均保持了良好的 Cs 选择吸附性能。LI 等                  [42]   可同时去除 90.7%的 TC 和 82.5%的 OTC，对 TC 和
            通过将磁性累托石（MR）作为介质来稳定碱性溶液                            OTC 的最大吸附容量分别为 303.0 和 312.5 mg/g。为进
            中的六氰基铁酸锌钾（PZH）得到了 PZH/MR，结                         一步增加 ZIF-8 对抗生素的吸附性能，以聚乙烯吡咯
                            +
            果表明，其对 Cs 的吸附容量为 215.13 mg/g，比原                    烷酮  [50] 、十六烷基三甲基溴化铵       [51] 对ZIF-8 进行改性，
            始 PZH 增加 20%以上，但吸附容量低于 ZIF-8-FC。                   研究发现，得到的 ZIF-8 衍生材料对 TC 的吸附容量
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