吸附材料对多环芳烃的吸附作用和效果(3)

　　固相萃取是检测PAHs时常用的一种富集方法，萃取柱中吸附剂的选择对富集效果有直接的影响，传统的萃取柱填料包括硅胶、高聚物等，但是这些材料对PAHs的吸附能力有限，有时并不能达到很低的检测限。MA等[43]用多壁碳纳米管作为固相萃取的吸附剂来富集水溶液中的16种PAHs分子，用己烷洗脱15min,再用气相色谱-质谱联用来检测PAHs含量，检测限达到2~8.5ng/L,结果表明碳纳米管与PAHs之间的疏水性作用及π-π相互作用使其对PAHs有很好的吸附能力。
　　
　　碳纳米管的结构、表面性质等对PAHs的吸附有重要的影响，与石墨烯类似，含氧官能团的存在一般不利于PAHs的吸附。GLOMSTAD等[44]比较了单壁碳纳米管、多壁碳纳米管（MWCNTs-15、MWCNTs-30）、 羟 基 修 饰 的 多 壁 碳 纳 米 管（MWCNTs-OH）、 羧 基 修 饰 的 多 壁 碳 纳 米 管（MWCNTs-COOH）对菲的吸附性能。这5种材料对菲的吸附动力学均符合Dubinin?Ashtakhov模型，拥有最大比表面积的SWCNTs对菲的吸附容量分别是MWCNTs-15和MWCNTs-30的4.7倍和3.2倍 , 表 面 有 含 氧 官 能 团 的MWCNTs-OH和MWCNTs-COOH对菲的吸附容量更小。
　　
　　2.4硅基介孔材料
　　
　　有序硅基介孔材料因其具有比表面积大、孔道规整、孔径均匀、孔径和酸性可调等特点，在催化、吸附、分离等领域都有着广泛的应用前景。硅基介孔材料表面存在大量硅羟基，因此具有亲水性，而PAHs分子本身是疏水的，所以未改性的硅基介孔材料对PAHs的吸附能力并不强。研究者们通常利用丰富的硅羟基实现对材料表面功能化及疏水改性，来提高材料的吸附能力。王小文等[45]比较了未煅烧去除模板剂的MCM-41-dry和煅烧去除模板剂的MCM-41-cal对焦化废水中有机污染物的吸附效果，前者对有机污染物的去除率远远高于后者，虽然MCM-41-dry的比表面积远小于MCM-41-cal,但保留在孔道中的模板剂提高了材料的疏水性，对长链烷烃及PAHs的吸附能力增强。
　　
　　研究者们从吸附机理出发，有针对性的对硅基介孔材料进行改性，充分利用介孔材料的优点，提高对PAHs的吸附效率及吸附选择性。MEHDINIA等[46]用金纳米颗粒修饰磁性MCM-41,用于检测水溶液中痕量的PAHs,金纳米颗粒与PAHs分子之间形成电子供受体作用，使得该材料对PAHs有很强的吸附能力，检测限达到0.002~0.004μg/L.介孔材料的酸性对PAHs的吸附能力也有一定的影响，PAHs分子中的π电子可与酸性位之间产生相互作用。ARAJO等[16]通过一步法合成硅铝比分别为10和30的Al-MCM-41, 比 较 了MCM-41、Al-MCM-41（10）、Al-MCM-41（30）这3种介孔材料对萘、蒽、芘的吸附性能，结果显示随着Al含量的增加，Al-MCM-41对PAHs的吸附能力增强，对于不同的PAHs,吸附能力随着PAHs分子中苯环环数的增多而增强。此外，在吸附剂表面引入含π键的官能团，也可以增强对PAHs的吸附能力。VIDAL等[47]用1,4-二（三乙氧基硅基）苯和1-苯基三乙氧基硅烷作为混合硅源，合成了一种有序介孔有机硅材料PMO,这种材料的骨架中及表面上均含有苯环，对水溶液中的PAHs具有良好的吸附效果。COSTA等[48]通过一步法合成氨基苯甲酸修饰的MCM-41（PABA-MCM-41）用来吸附水溶液中的苯并[k]荧蒽和苯并[b]荧蒽，修饰后吸附剂对两种PAHs的最大吸附量相较于修饰前分别提升了44.5:和32.0:.BAUTISTA等[49]通过后嫁接法将虫漆酶共价结合在SBA-15表面，研究了其对PAHs的吸附降解能力，这种材料结合了介孔材料优良的稳定性和虫漆酶的高活性，对萘、菲、蒽的去除率分别达到82:、73:、55:,易于回收，可重复利用。
　　
　　硅基介孔材料用于PAHs吸附最大的优势是易于回收、可重复利用，但硅基介孔材料本身对PAHs的吸附能力并不强，需要从吸附机理出发，对硅基介孔材料进行改性，结合其自身的结构优势，来提高对PAHs的吸附能力，因而介孔材料作为吸附剂的研究重点应在于针对不同PAHs的特点来探索材料的改性方法，同时鉴于介孔材料优良的孔道性质、稳定性和可再生性，可以重点开发介孔材料在PAHs的样品前处理及痕量检测方面的应用。
　　
　　3   结语
　　
　　PAHs作为环境中广泛存在的有机污染物，对人类健康造成巨大威胁，吸附法以其特有的优势成为人们处理PAHs的主要方法。开发和制备新型的吸附剂一直是努力的方向，吸附机理的研究需更加深入以指导开发更高效的吸附剂。此外，还应在吸附剂再生方面进行探索，选择适当的再生方法，对吸附剂和PAHs进行回收利用，避免二次污染。目前吸附法去除环境中PAHs的研究已经取得一定的进展，但很多方面还需要进一步深入探究。总之，吸附过程的关键在于吸附剂，通过探索PAHs与吸附剂之间的相互作用机理以开发出吸附性能好、结构稳定、易于回收和再生的吸附剂是实现吸附法去除环境中PHAs的关键。
　　
　　参考文献
　　
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