Advanced Materials突破性研究｜通过界面优化，MOF材料高效去除水中PFAS污染

中文标题 ：通过优化UIO-66 MOF界面，从水中取消吸附性去除PFAS.

英文标题 ：Trace Adsorptive Removal of PFAS from Water by Optimizing the UiO-66 MOF Interface.

第一作者 ：Nebojša Ili´c

通讯作者 ：Jörg E. Drewes, Roland A. Fischer, and Soumya Mukherjee

通讯单位 ：慕尼黑大学

文章DOI ：10.1002/adma.202413120

淡水污染物的普遍性、生物累积性和毒性共同构成了首屈一指的环境威胁。

全氟烷基和多氟烷基物质（PFAS）是饮用水处理中最具代表性的污染物之一，目前用于饮用水处理的PFAS吸附剂，即活性炭和离子交换树脂，存在吸附容量低、竞争吸附和/或动力学缓慢等缺点，为了克服这些缺点，开发了具有定制孔径、表面、吸附速率和吸附速率的金属有机骨架（MOFs），和孔化学是有前途的替代品。

由于MOF和聚合物-MOF复合材料的组成模块化， 本文中，我们报道了一系列水稳定的羧酸锆MOFs及其低成本的聚合物接枝复合材料作为C8-PFAS吸附剂，具有基准动力学和“十亿分之一”的去除效率。 PFAS吸附剂的功能关系是通过利用固体吸附剂的界面设计原理，在外部颗粒表面和内部分子结构单元之间产生协同作用而获得的。

图1.吸附剂结构和表征

图2. PFAS批量吸附、去除动力学、痕量水平浓度下的去除和相关相表征

图3.红外（IR）光谱引导的PFAS结合洞察

原始（底部）、PFOA、GenX和A）PFOS负载的UiO-66的IR光谱（左上），B）UiO-66-OS（右上），A）UiO-66-(F) ₄ （左下），和B）UiO-66-(F) ₄ -OS（右下）。

图4.用分子动力学检查PFAS结合位点。

本研究的创新点在于利用表面功能化（如采用有机硅涂层）来调节MOF材料的疏水性和电荷特性，从而显著提高PFAS去除效率。

尤其是在水中的极低浓度（ppb级）的PFAS去除方面，研究发现MOF材料的表面改性比孔结构本身更为关键。

传统MOF吸附材料往往依赖孔隙来捕捉PFAS分子，但通过表面功能化的MOF，如UiO-66-(F) ₄ -OS，显示出更高的PFAS去除能力，尤其是对于较长链的PFAS（如PFOS）。此外，本研究还验证了MOF的再生能力，为解决PFAS污染提供了一个可持续的解决方案。

（来源：PFAS与环境）

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