Page 15 - 《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                                 ·1301·


            系，这在有效监控吸附过程方面具有极大的潜力。                             与 As(Ⅲ)和 As(Ⅴ)的静电吸引作用。JHUNG 等              [68]
                                      2+
            制 备的荧光吸 附剂对 Cu 具 有优异 吸附容 量                         将介孔引入到 ZIF-8 结构中，用于吸附去除水中的
            （608 mg/g）和大的响应范围，在质量浓度为 0.05~                     胂酸（ASA）。研究表明，介孔 ZIF-8 对 ASA 的吸
                                            –4
                                  –7
            200 g/L（浓度为 2.07×10 ~8.29×10  mol/L）溶液中            附容量较大，吸附速度快，且使用的吸附剂容易再
                                                                                         2–
                  2+
            对 Cu 展 现了超高灵敏度〔 0.04 g/L （ 1.91×                   生。在 pH 为 4.0~9.5 时，ASA 与带正电荷的 ZIF-8
              –7
            10  mol/L）〕和强大的抗干扰能力，可促进环境水体                       之间的静电相互作用很容易发生，pH<9.5 时，与带
            监测和工业废物管理领域的实质性进步。                                 负电荷的 ZIF-8 间存在排斥力，在 pH>4.0 时，吸附
                                                               容量可能会由于 ASA 与带正电荷的 ZIF-8 之间的弱
                                                               相互作用而减少。因此，ASA 的吸附机理主要是带
                                                               正电荷的 ZIF-8 表面与 ASA 的阴离子形式之间的静
                                                               电相互作用。

                                                               2.2   配位作用
                                                                         [69]
                图 4   合成 RhB@ZIF-8 智能吸附剂的示意图        [64]           MIN 等    合成了磁性 Fe 3 O 4 @ZIF-8 材料，其对
                                                                  2+
            Fig. 4    Schematic diagram of synthesis of RhB@ZIF-8   UO 2 的吸附容量高达 523.5 mg/g，吸附机理主要是
                   smart adsorbent [64]                        Zn 原子与 UO 2 之间的配位。LIU 等          [70] 制备了脱乙
                                                                            2+

                 LIANG 等  [65] 利用 ZIF-8 与新型纤维素（CM）             酰壳多糖与 ZIF-8 复合单片（CS/ZIF-8），用于去除
            复合成功制备了 ZIF-8@CM，并用于固相萃取吸附                         水中的 U(Ⅵ)。在 pH=3.0 时，CS/ZIF-8 对 U(Ⅵ)的
            水中的多环芳烃。结果显示，ZIF-8@CM 不仅保持                         最大吸附容量为 629 mg/g。其吸附机理可能是 U(Ⅵ)
            了 ZIF-8 大的比表面积，还极大提高了 ZIF-8 的传                     与咪唑、羟基和氨基的配位作用。WANG 等                  [71] 采用
            质速率，ZIF-8 纳米晶体通过疏水和 π-π 相互作用大                      原位水热法制备了 ZIF-8 与聚丙烯腈的复合材料
                                                                                                           2+
            大提高了对多环芳烃的吸附能力，与其他基于金属有                            （ZIF-8/PAN），在 pH=3.0 时，ZIF-8/PAN 对 UO 2
            机框架材料的提取技术相比，基于 ZIF-8@CM 的萃                        的最大吸附容量高达 530.3 mg/g，吸附机理主要是
            取方法不仅省时、操作简单，而且对多环芳烃具有较                            U(Ⅵ)和氮原子之间的配位作用（图 5）。

            高的提取效率、较高的检测灵敏度和很高的准确性。
                 在光催化降解染料方面，基于 ZIF-8 的材料的
            水稳定性和重复使用性有待提高。因此，开发在强
            酸性和强碱性条件下均具有高稳定性的 ZIF-8 材料
            非常重要。另外，关于 ZIF-8 光催化降解染料的反
            应参数（如染料浓度、反应体系 pH、反应时间和温
            度）的研究报道不多，应加以关注；在水体环境监
                                                                                          2+
                                                                         图 5  ZIF-8 吸附 UO 2 的机理  [71]
            测方面，可适当地引入一些活性位点来对 ZIF-8 进                                                                2+ [71]
                                                                  Fig. 5    Mechanism of ZIF-8 adsorption of UO 2
            行改性，以增强 ZIF-8 表面功能特性，进而提高其
                                                               2.3   π-π 相互作用
            吸附效率和吸附容量。
                                                                   CHAO 等  [72] 通过将聚多巴胺（PDA）涂覆到电
            2   ZIF-8 及其衍生材料用于水处理的主要                           纺纳米纤维的表面上，接着将 ZIF-8 纳米晶体附着
                机理                                             在纤维表面，得到了 ZIF-8/PDA/PAN，其对 TC 具
                                                               有显著的吸附效率和重复利用性，在 298 K 时最大
                 ZIF-8 及其衍生材料的表面有许多功能部分，如                      吸附容量高达 478.18 mg/g，吸附机理主要是 π-π 相
            低配位的 Zn 原子、N 原子和咪唑连接体，其分别对                         互作用。SUN 等      [73] 将 Cu 掺杂到 ZIF-8 中得到了
            应于可能的配位、氢键相互作用和 π-π 相互作用。                          Cu-ZIF-8，其对 TC 的吸附能力是单一 ZIF-8 的 2.4
            此外，ZIF-8 在水处理过程中还可能包括静电吸引和                         倍，在 25  ℃时，TC 在 ZIF-8 上的吸附动力学平衡
            光催化机理等。总之，ZIF-8 在去除水中污染物的过                         吸附容量为 307.9 mg/g，吸附过程与准二级动力学
            程中，可能涉及上述一种或多种机理                  [66] 。           和 Langmuir 模型能够很好地吻合，吸附机理主要源
            2.1   静电吸引                                         于两种物质之间的 π-π 相互作用。SARKER 等               [74] 通
                 JIAN 等 [67] 在室温下制备了 ZIF-8 纳米吸附剂，              过离子液 体 （IL）与 ZIF-8 结合并热解得到 了
            在 pH=7.0 时，As(Ⅲ)和 As(Ⅴ)的最大吸附容量分别                   IL@ZIF-8 衍生炭材料（IMDC），用于去除有毒的除
            为 49.49 和 60.03 mg/g，吸附机理主要是 ZIF-8 表面              草剂 3-(3,4-二氯苯基)-1,1-二甲基脲（DUR）和 2,4-
   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20