从复杂的水系统中有效地去除聚乙烯纳米塑料,通过使用基于MOF的复合材料的多种驱动力
Shiqian Zhou1, Xiao Wang2, Xujing Chen1
1State Key Lab of High Performance Ceramics and Superfine Microstructure, Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of Sciences, 585 Heshuo Road, Shanghai 201899, China; University of Chinese Academy of Sciences, 19 (A) Yuquan Road, Beijing 100049, China.
Journal of hazardous materials
|October 22, 2025
概括
一种新的UIO-66/胺泡 (UMF) 复合物有效地从水中去除聚乙烯 (PS) 纳米粒子. 这种稳定且可重复使用的材料为微/纳米塑料污染提供了实际的解决方案.
科学领域:
- 环境科学 环境科学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 化学 化学 化学
背景情况:
- 微/纳米塑料 (MP/NP) 是水生环境中广泛存在的新兴污染物,对环境和生物安全构成重大风险.
- 传统的MP/NP吸附剂往往具有较差的选择性和低周期稳定性,阻碍了有效的水处理.
- 开发稳定高效的吸附剂对于应对MP/NP污染日益增长的挑战至关重要.
研究的目的:
- 开发一种新型复合材料,以有效地从水环境中去除微/纳米塑料 (MP/NP).
- 调查开发的复合材料的吸附能力,稳定性和可重复使用性.
- 阐明MP/NP被复合物吸附的基本机制.
主要方法:
- 在现场合成策略,将UIO-66 (金属有机框架) 与胺泡 (MF) 集成.
- 关于UIO-66/MF (UMF) 复合物的结构完整性和吸附性质的表征.
- 吸附实验用于在各种条件下 (pH,复杂水) 确定平衡时间,容量和效率.
- 使用相互作用研究的机理分析 (疏水,静电,π-π堆叠,H-结合,-π).
- 在多个吸附-脱附周期的重复使用性测试.
主要成果:
- 该UMF复合物在300分钟内实现了PSNP的吸附平衡,具有65.5mg/g的高吸附能力.
- 在广泛的pH范围 (3-10) 和复杂的水性条件下,UMF表现出色,保持了分别超过93%和82%的效率.
- 确定了多种协同相互作用,包括疏水,静电,π-π堆叠,键和-π相互作用,作为关键的吸附机制.
- 该UMF复合材料表现出异常的可重复使用性,在25个循环后保持超过81%的去除效率.
- 系统地披露了影响自来水和河水吸附效率的因素.
结论:
- 该UMF复合材料有效地克服了与传统MOF粉末相关的不稳定性和回收挑战.
- 这种材料提供了一个有希望的,实用的和可持续的解决方案,用于修复MP/NP污染水.
- 开发的UMF复合材料平衡了大规模水处理应用的经济性,可持续性和实用性.
