吸附法去除水中新污染物研究进展

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2025-0088

摘要/Abstract

摘要：

随着工业、农业的快速发展和人们生活水平的提高，多种新污染物持续释放到环境中，特别是有机磷酸酯（OPEs）、邻苯二甲酸酯（PAEs）、双酚类（BPs）、全氟及多氟烷基物质（PFAS）、抗生素、农药、多溴二苯醚（PBDEs）和多氯联苯（PCBs）等，对人类健康和生态环境造成了严重威胁。吸附法是高效处理新污染物废水的技术之一。综述了生物质、天然矿物质、合成高分子、纳米材料等4类吸附剂在处理新污染物废水中的研究进展，并比较了4种吸附剂在处理新污染物废水中的优缺点，展望了吸附法处理水中新污染物未来的发展方向，以期为水环境中新污染物的高效去除提供理论参考和技术支撑。

关键词: 新污染物, 水体, 生物质, 天然矿物质, 合成高分子材料, 纳米材料, 吸附剂

Abstract:

With the development of industry and agriculture and the improvement of living standards, a variety of emerging contaminants continue to be released into the environment. In particular, organophosphate esters, phthalate esters, bisphenols, per- and polyfluoroalkyl substances, antibiotics, pesticides, polybrominated diphenyl ethers, and polychlorinated biphenyls, pose a serious threat to human health and the ecological environment. The adsorption method is one of the efficient technology for treating emerging contaminants wastewater. This paper reviewed the research progress of four types of adsorbents, including biomass, natural minerals, synthetic polymers, and nanomaterials, in the treatment of emerging contaminants wastewater, compared the advantages and disadvantages of these four adsorbents in treatment process, pointed out the future research directions for the application of the adsorption method to treat emerging contaminants wastewater. This review aims to provide theoretical insights and technical support for the efficient purification of emerging contaminants in aquatic environments.

Key words: emerging contaminants, water bodies, biomass, natural minerals, synthetic polymers, nanomaterials, adsorbents

中图分类号:

X703

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https://www.iwt.cn/CN/Y2025/V45/I11/38

图/表 7

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新污染物		生物质吸附剂	原料	吸附机制	吸附量或去除率	参考文献
有机磷酸酯	磷酸三乙酯（TEP）、磷酸三（2-氯乙基）酯（TCEP）、磷酸三（2-氯丙基）酯（TCPP）、磷酸三丁酯（TBP）和磷酸三苯酯（TPhP）	活性炭	煤基颗粒活性炭（商用）	范德华力、毛细管作用、氢键、π-π作用	TEP 0.154 mmol/g；TCEP 1.62 mmol/g；TCPP 1.88 mmol/g；TBP 2.42 mmol/g；TPhP 1.52 mmol/g	〔8〕
	敌敌畏	椰子纤维生物炭	椰子壳	静电作用、π-π作用、疏水作用和氢键	90.90 mg/g	〔9〕
	磷酸三苯酯（TPP）、磷酸三（1，3-二氯异丙基）酯（TDCPP）、TCEP、TCPP和磷酸三（2-丁氧基乙基）酯（TBEP）	土壤有机碳	微生物作用所形成的腐殖质、动植物残体和微生物体的总体	氢键、疏水性吸附、π-π作用	TPP>90%；TDCPP 66.9%；TCEP 57.2%；TCPP 58%； TBEP 94.6%	〔10〕
邻苯二甲酸酯	邻苯二甲酸二丁酯（DBP）	活性炭	椰子壳	疏水性吸附、氢键、π-π作用	0.105 mg/g	〔11〕
	邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DEHP）	生物炭	海藻、Burkholderia cepacia	氢键、疏水性吸附、离子交换	6 mg/g	〔11〕
	邻苯二甲酸二甲酯（DMP）、DEP	生物炭	小麦秸秆、花生壳	表面官能团、孔隙填充和π-π作用	DMP 1.981 mg/g；DEP 3.589 mg/g	〔12〕
双酚类	BPS	土壤有机碳	微生物作用所形成的腐殖质、动植物残体和微生物体的总体	疏水作用和π-π作用	0.157~0.498 mg/g	〔13〕
双酚类	氧苯类物质	生物炭	玉米废物	氢键、疏水性吸附、离子交换	最高达82.84%	〔14〕
全氟及多氟烷基物质	全氟辛烷磺酸（PFOS）和全氟辛酸（PFOA）	活性炭	煤炭	离子交换、静电作用、疏水作用	0.79 mmol/g	〔15〕
抗生素	磺胺类、四环素类（TC）和喹诺酮类	生物炭	农业废弃物、中草药残留、稻壳、枫叶、核桃壳等	π-π作用、氢键	0.20~407.3 mg/g	〔16〕
抗生素	磺胺类、四环素类（TC）和喹诺酮类	水炭	甘蔗渣、小麦秸秆废料、葡萄籽、稻壳、玉米秸秆等	π-π作用、氢键	0.20~407.3 mg/g	〔16〕
农药	阿特拉津、吡虫啉	生物炭	桉树皮、玉米芯、竹片、稻壳、稻草	静电作用、疏水作用	阿特拉津 1.23~89.8 mg/g；吡虫啉 0.59~89.5 mg/g	〔17〕
多溴二苯醚	4-溴联苯醚	生物炭	玉米秸秆与海藻酸钠制成的微球制剂	π-π作用	28.6 mg/g	〔18〕
多氯联苯	2-CB、4-CB	生物炭	松针	分配作用、表面吸附、π-π作用和毛细管作用		〔19〕

新污染物		生物质吸附剂	原料	吸附机制	吸附量或去除率	参考文献
有机磷酸酯	磷酸三乙酯（TEP）、磷酸三（2-氯乙基）酯（TCEP）、磷酸三（2-氯丙基）酯（TCPP）、磷酸三丁酯（TBP）和磷酸三苯酯（TPhP）	活性炭	煤基颗粒活性炭（商用）	范德华力、毛细管作用、氢键、π-π作用	TEP 0.154 mmol/g；TCEP 1.62 mmol/g；TCPP 1.88 mmol/g；TBP 2.42 mmol/g；TPhP 1.52 mmol/g	〔8〕
	敌敌畏	椰子纤维生物炭	椰子壳	静电作用、π-π作用、疏水作用和氢键	90.90 mg/g	〔9〕
	磷酸三苯酯（TPP）、磷酸三（1，3-二氯异丙基）酯（TDCPP）、TCEP、TCPP和磷酸三（2-丁氧基乙基）酯（TBEP）	土壤有机碳	微生物作用所形成的腐殖质、动植物残体和微生物体的总体	氢键、疏水性吸附、π-π作用	TPP>90%；TDCPP 66.9%；TCEP 57.2%；TCPP 58%； TBEP 94.6%	〔10〕
邻苯二甲酸酯	邻苯二甲酸二丁酯（DBP）	活性炭	椰子壳	疏水性吸附、氢键、π-π作用	0.105 mg/g	〔11〕
	邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DEHP）	生物炭	海藻、Burkholderia cepacia	氢键、疏水性吸附、离子交换	6 mg/g	〔11〕
	邻苯二甲酸二甲酯（DMP）、DEP	生物炭	小麦秸秆、花生壳	表面官能团、孔隙填充和π-π作用	DMP 1.981 mg/g；DEP 3.589 mg/g	〔12〕
双酚类	BPS	土壤有机碳	微生物作用所形成的腐殖质、动植物残体和微生物体的总体	疏水作用和π-π作用	0.157~0.498 mg/g	〔13〕
双酚类	氧苯类物质	生物炭	玉米废物	氢键、疏水性吸附、离子交换	最高达82.84%	〔14〕
全氟及多氟烷基物质	全氟辛烷磺酸（PFOS）和全氟辛酸（PFOA）	活性炭	煤炭	离子交换、静电作用、疏水作用	0.79 mmol/g	〔15〕
抗生素	磺胺类、四环素类（TC）和喹诺酮类	生物炭	农业废弃物、中草药残留、稻壳、枫叶、核桃壳等	π-π作用、氢键	0.20~407.3 mg/g	〔16〕
抗生素	磺胺类、四环素类（TC）和喹诺酮类	水炭	甘蔗渣、小麦秸秆废料、葡萄籽、稻壳、玉米秸秆等	π-π作用、氢键	0.20~407.3 mg/g	〔16〕
农药	阿特拉津、吡虫啉	生物炭	桉树皮、玉米芯、竹片、稻壳、稻草	静电作用、疏水作用	阿特拉津 1.23~89.8 mg/g；吡虫啉 0.59~89.5 mg/g	〔17〕
多溴二苯醚	4-溴联苯醚	生物炭	玉米秸秆与海藻酸钠制成的微球制剂	π-π作用	28.6 mg/g	〔18〕
多氯联苯	2-CB、4-CB	生物炭	松针	分配作用、表面吸附、π-π作用和毛细管作用		〔19〕

新污染物		天然矿物质	吸附机制	去除率或吸附能力	参考文献
有机磷酸酯	TCPP	火成岩	范德华力、毛细管作用、络合作用	26%~28%	〔20〕
有机磷酸酯	毒死蜱	黏土矿物	疏水作用和π-π作用	6.33 mg/g	〔21〕
双酚类	BPA	水铁矿、针铁矿和菱铁矿	氢键、静电作用	水铁矿 54%；针铁矿 16%；菱铁矿 2%	〔22〕
农药	百草枯、麦草畏、溴氰菊酯、阿特拉津	黏土矿物	离子交换	百草枯 47%；麦草畏 76.6%；溴氰菊酯 36.39~36.74 mg/g；阿特拉津（0.05~1.0 mg/L） 99.5%	〔23〕
多氯联苯	2-CB、4-CB	胡敏酸-蒙脱石复合体	疏水性吸附、电子受配体等非键作用	2-CB 46.53 mg/kg 4-CB 42.97 mg/kg	〔19〕

新污染物		天然矿物质	吸附机制	去除率或吸附能力	参考文献
有机磷酸酯	TCPP	火成岩	范德华力、毛细管作用、络合作用	26%~28%	〔20〕
有机磷酸酯	毒死蜱	黏土矿物	疏水作用和π-π作用	6.33 mg/g	〔21〕
双酚类	BPA	水铁矿、针铁矿和菱铁矿	氢键、静电作用	水铁矿 54%；针铁矿 16%；菱铁矿 2%	〔22〕
农药	百草枯、麦草畏、溴氰菊酯、阿特拉津	黏土矿物	离子交换	百草枯 47%；麦草畏 76.6%；溴氰菊酯 36.39~36.74 mg/g；阿特拉津（0.05~1.0 mg/L） 99.5%	〔23〕
多氯联苯	2-CB、4-CB	胡敏酸-蒙脱石复合体	疏水性吸附、电子受配体等非键作用	2-CB 46.53 mg/kg 4-CB 42.97 mg/kg	〔19〕

新污染物		合成材料	吸附机制	去除效果	参考文献
有机磷酸酯	TCEP、TCPP	金属有机框架	氢键、范德华力、π-π堆积、金属配位作用		〔20〕
	TCEP、TCPP、TBP、TPhP、三苯基氧化膦（TPPO）	树脂材料（XAD4疏水和XAD7hP亲水树脂）	氢键、疏水性吸附	XAD4 0.786~2.25 mmol/g； XAD7hP 0.74~1.65 mmol/g	〔28〕
	TCEP	铁氧化物水合物树脂基纳米复合物	磁性吸附、静电作用、络合吸附	95.5%	〔29〕
全氟及多氟烷基物质	PFOA、PFOS、PFHxA、PFHpA、F-53B	阴离子交换树脂	离子交换	5 mmol/g	〔30〕
	PFOA、PFOS、PFOH、PFBS、PFDA、PFHpA、PFPeA、PFBA、TFA	金属有机框架	静电作用、路易斯酸碱、疏水、氢键和范德华力	17~754 mg/g	〔31〕
	PFOS、PFOA、PFTeDA、PFNA	磁性吸附剂和分子印迹聚合物	磁性吸附	PFOS 1.289~1 455.52 mg/g；PFOA 5.45~12.4 mg/g； PFNA 19.56 mg/g	〔32〕
	PFBA、PFHxA、PFOA、PFBS、PFHxS和PFOS	β-环糊精聚合物	疏水性吸附	0~454 mg/g	〔33〕
	PFBA、PFPeA、PFHxA、PFHpA、PFOA、PFNA、PFDA、PFBS、PFHxS、PFOS、GenX	含氟聚合物吸附剂	氟相互作用、疏水作用、静电作用	>98%	〔34〕
抗生素	多西环素、环丙沙星（CIP）、青霉素G和阿莫西林	本征微孔聚合物	氢键、π-π相互作用、疏水作用	>80%	〔35〕
农药	波尔多液、嘧菌酯、百菌清、嘧啶环胺、肟菌酯、4-氯苯氧乙酸、2，3，4，6-四氯苯酚、毒死蜱、西维因、呋喃丹、噻虫嗪、吡虫啉、啶虫脒、烯啶虫胺、二英、噻虫胺、噻虫啉	环糊精基吸附剂	包合作用	波尔多液 110.0 mg/g（吸附Cu²⁺）；嘧菌酯、百菌清、嘧啶环胺、肟菌酯的富集倍数分别为143、135、151、159倍； 2，3，4，6-四氯苯酚 0.63 mmol/g；毒死蜱 1.26 mg/g；西维因 27.22 mg/g；呋喃丹 19.53 mg/g；噻虫嗪 100 mg/g；吡虫啉 2.88 mg/g；啶虫脒 3.11 mg/g；烯啶虫胺 2.96 mg/g；二英 2.56 mg/g；噻虫胺 1.77 mg/g；噻虫啉 2.88 mg/g	〔36〕
	草甘膦、阿特拉津、对硫磷、马拉硫磷、敌敌畏、二嗪磷	金属有机骨架	配位、静电作用、氢键、π-π作用、酸碱作用和疏水作用	草甘膦 25~1516 mg/g；对硫磷 370.4 mg/g；敌敌畏 571 mg/g；二嗪磷 370.4mg/g	〔37〕
	敌草隆	分子印迹聚合物	选择性吸附	98%	〔27〕
多溴二苯醚	2，4，4'-三溴联苯醚（BDE-28）、 2，2'4，4'-四溴联苯醚（BDE-47）、 2，2'，4，4'，5-五溴联苯醚（BDE-99）、 2，2'，4，4'，6-五溴联苯醚（BDE-100）、 2，2'，4，4，5，6'-六溴联苯醚（BDE-154）	Fe₃O₄@COF磁性共价有机框架材料	磁性吸附、疏水作用、π-π作用	BDE-28 3.303 mg/g； BDE-47 2.861 mg/g； BDE-99 3.132 mg/g； BDE-100 3.779 mg/g； BDE-154 3.139 mg/g	〔38〕

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