Page 30 - 《精细化工》2023年第1期

·22· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

重要手段之一，其中文献报道较多的金属有 Fe、Al、
Zr、La 等 [11-15] 。在酸性条件下，水合铁氧化物极易
溶解，此外，铁基吸附剂对不同的氧化还原条件很
敏感，且在还原条件下易释放已结合的磷酸盐 [16] ，
影响其吸附性能。铝氧化物/氢氧化物在酸性或碱性
条件下都易溶解，在共存阴离子存在条件下，其磷
酸盐吸附容量极易受影响，且 Al 对生物的毒性也限
制了铝化合物的应用 [16] 。相比较而言，锆氧化物在
酸性或者碱性条件下仍保持很强的化学稳定性 [17] ，对
磷酸盐具有较高的吸附选择性 [18] 。La 作为一种稀土元
素，毒性低，在地壳中含量相对丰富 [19-20] 。镧基吸附
剂对磷酸盐的吸附选择性高、结合能力强，即使磷酸
盐浓度非常低时其对磷也具有很好的去除能力 [21] 。
值得注意的是，提高金属的分散性可为磷酸盐提供
更多的吸附位点 [22-23] ，从而可以有效提高吸附剂的
吸附容量。将活性物种充分分散在载体上是提高金 图 1 基于有序多孔材料磷酸盐吸附剂的研究导图
属分散性的有效方法之一。因此，大量的研究尝试 Fig. 1 Schematic illustration of adsorbents based on
ordered porous materials
将活性物种负载到不同载体表面或孔道中合成具有
高吸附性能的吸附剂。有序多孔材料由于具有较大的
比表面积、孔道结构规则有序、孔径大小可调控等特 2 基于不同有序多孔材料的磷酸盐吸附剂
点被广泛应用于吸附领域 [24-25] 。基于有序多孔材料磷 的研究进展
酸盐吸附剂多以具有不同孔道结构的材料作为载
2.1 有序多孔碳材料
体，通过功能化引入各种官能团、金属离子、金属
有序多孔碳材料是指具有不同孔结构的碳材
（氢）氧化物等活性物种，利用活性物种与磷酸盐相
互作用而实现对磷酸盐的吸附去除。 料，其具有比表面积大、化学惰性、耐腐蚀性好、
本文综述了基于不同有序多孔材料制备的磷酸 孔道结构可控等特点。有序多孔碳材料的性质与孔
道结构有关，此外，杂原子的掺杂对其性能也有极
盐吸附剂的研究现状，有序多孔材料主要包括有序
大影响。因此，通过对多孔碳材料掺杂不同原子可
多孔碳材料、有序多孔硅材料、金属有机框架
对其进行改性，经原子掺杂后的多孔碳材料可赋予
（MOFs）（图 1）。此外，介绍了不同基于有序多孔
多孔材料优异的物理化学性质 [33] 。金属的掺杂可改
材料吸附剂的磷酸盐吸附机制、吸附性能、吸附影
变多孔材料的表面电负性，增强多孔材料与带相反
响因素及回收利用等。总结分析了基于多孔材料吸
电荷的磷酸盐之间的静电吸引力，从而增强吸附剂
附剂吸附磷酸盐的优势及存在的问题。最后对基于
的吸附性能。
多孔材料吸附剂的研究进行了展望。
CMK-3 是一种以 SBA-15 为模板合成的典型介
1 磷酸盐吸附机制 孔碳材料，具有孔径均匀、孔容大、相互连通的多
孔结构的特点 [25] 。YANG 等 [34] 通过将 CMK-3 氨丙
基于有序多孔材料磷酸盐吸附剂主要是利用不 基官能化合成了 APTMS-CMK-3 吸附剂，用于吸附
同的官能团（如—NH 2 ）或金属去除磷酸盐。—NH 2 水体中的磷酸盐。CMK-3 经氨丙基修饰后，其表面
和 M—OH（M：La、Zr、Fe、Al 等）基团质子化 在较宽的 pH 范围内带正电荷，等电点从 3.9 增加到
+
+
+
+
后形成—NH 3 和 M—OH 2 ，—NH 3 、M—OH 2 或金属 7.3，有利于促进磷酸盐的吸附。与 CMK-3 的磷酸
离子可与带负电的磷酸根离子通过静电吸引作用完 盐吸附容量（1.99 mg/g）相比，APTMS-CMK-3 的
成吸附过程。对含有 M—OH 基团的吸附剂而言， 磷酸盐吸附容量显著增加，约为 40 mg/g。此外，
磷酸根离子还可与—OH 通过配体交换作用，与金 APTMS-CMK-3 表现出更快的吸附速率和更高的磷
属阳离子络合完成吸附（图 1）。因此，基于有序多 酸盐吸附容量，主要归因于 APTMS-CMK-3 相互连
孔材料吸附剂去除磷酸盐的性能主要取决于活性物 通的多孔结构和较高的等电点。吸附 剂
种的类型，磷酸盐的吸附机制主要是静电吸引作用 APTMS-CMK-3 经 8 次循环再生后仍表现出良好的磷
和配体交换作用 [26-32] 。 酸盐吸附性能。JU 等 [35-36] 采用浸渍法和固相研磨法