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【综述】先进多孔材料应用于水净化

2022-12-28 23:47270admin

水资源是地球上最丰富也是最重要的可再生资源。然而，诸如农业和工业等人类生产生活污水的无节制排放导致了日益严重的水污染问题。如果任由这一全球性的环境污染问题持续蔓延，我们的日常生活和身体健康必将遭受严重的威胁，同时也必然会更深远地阻碍人类社会的可持续发展。因此，科学家们一直已来都在研究探索如何高效地移除水体中的有害污染物已达到净化水的目的，从而实现对水资源的可持续开放利用。传统的水净化手段通常以物理方式去除水体中的有害物质，例如煮沸，蒸馏，沉淀等。这些手段以较为简便的手段实现了有效的水净化，然而通常此类方法需要大型工业设备的支持并且消耗大量的能源。近年来，借助更高效的化学和生物手段以实现水体净化的方法已经被广泛使用以实现对物理净化方法的补充和替代。随着工业发展，更多类型的水污染物开始扩散到我们的日常用水中，给我们的身体带来了未知的健康问题，例如全氟及多氟烷基物质（PFAS）等痕量有机水污染物的出现。这些新型的水污染物给水净化带来了新的挑战，多数传统的方法已不适用于新时期的水净化要求。因此，具有高效特异性吸附能力的新型 先进多孔材料 （APMs）开始在水净化领域发挥起了重要作用，其对多种水污染物独有的识别和捕获能力使得这一类新型吸附材料展示出了传统吸附材料所不具有的巨大优势。

本文关注了三类常见的APMs，包括金属-有机框架材（MOFs）、共价有机框架（COFs）和非晶型多孔有机聚合物（POPs），并且全面介绍了它们在染料移除、油污清洁、痕量污染物处理、重金属吸附和放射性物质分离等五大类水净化方面的应用。 和传统吸附材料相比，APMs具有更为规整的纳米尺度的孔结构，其丰富的化学组成和充足的微孔环境也给锚定特异性功能基团创造了分子层面的条件，使得这类多孔材料能够根据具体吸附任务的要求做出精准且便利的优化以实现对针对性水污染物的高效捕获吸附。本文介绍了APMs这一大类材料用于水处理应用的设计原则指导并且详细论述了其在多种水净化要求下的最新进展。

在该综述文章的最后，基于对APMs应用于现实水处理所存在的挑战和机遇也进行了全面深入的讨论，包括科学层面的论述和政府监管方面的忧虑，以使其发展不仅能与水处理需求相一致，也能够最大程度地保障公众利益和增进社会福祉。
原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：
Porous Materials for Water Purification
Yanpei Song, Joshua Phipps, Changjia Zhu, Shengqian Ma
Angew. Chem. Int. Ed ., 2022 , DOI: 10.1002/anie.202216724
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