作者：2018级本科生 邵海培 环境学院

指导老师：邓述波教授 环境学院

关键词：持久性有机污染物、全氟辛酸(PFOA)替代品、高效吸附、共价有机骨架材料(COFs)

摘要

全氟和多氟烷基物质(PFASs)性质稳定，应用广泛。其中全氟辛酸(PFOA)被发现广泛分布于各类水体，甚至高浓度赋存于生物体和人体中。PFOA被禁用后，其替代品在环境条件下仍具有一定危害。但由于这些替代品化学性质稳定，因此吸附技术可能是最有效的去除方法。与传统吸附材料相比，共价有机骨架材料(COFs)有诸多优点，成为潜在优势吸附材料。

本项目采用带有季铵基团的有机单体组装合成为正电骨架的COFs。选择合适单体并优化合成条件，对COFs结构进行分子级的调控以研制高效吸附水中不同的长度PFOA替代品的阳离子功能化有序孔吸附材料。

全氟和多氟烷基化合物

全氟和多氟烷基物质(PFASs)是一类高度氟化的有机化合物。全氟辛酸(PFOA)是最典型的PFASs之一。

图1 全氟辛酸(PFOA)分子结构示意图

PFASs具有强稳定性、疏水和疏油等特性，应用广泛。

图2 全氟和多氟烷基物质的应用

PFOA替代品的去除方法

PFOA被禁用后，其替代品在环境条件下仍具有持久性、生物累积性和水生毒性。常见可能的去除方法有以下四种：

图3 PFOA替代品(GenX)的去除方法

由于这类物质很难被水解、光解和生物降解，且抗氧化性强，因此吸附技术是最有效的去除方法。

共价有机骨架材料(COFs)

COFs是多孔的共价有机骨架吸附材料，有些COFs还带有正电基团以改善其吸附性能。

图4 COFs材料结构示意图

与活性炭等传统吸附材料相比，COFs材料具有许多优势。

表1 COFs材料与传统吸附材料的对比

主要吸附去除机理

COFs材料吸附水中污染物主要依靠两种机制。

表2 两种主要吸附去除机理

材料功能示意图

图5 COFs材料去除水中PFOA替代品的示意图

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