【正文】 ，新型二維層狀碳納米材料石墨烯由于其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)引起了全球科學(xué)家的廣泛關(guān)注，石墨烯被認(rèn)為可以吸附和脫附各種原子和分子，石墨烯的磁性復(fù)合材料或其前驅(qū)體氧化石墨烯等已在吸附脫除水體有機(jī)污染物方面體現(xiàn)出了優(yōu)勢。六方氮化硼(h．BN)是石墨的等電子體，具有與石墨類似的層狀結(jié)構(gòu)和成鍵性質(zhì)，而其單層材料因具有與石墨烯類似的二維蜂窩狀構(gòu)型和完全相同的晶格結(jié)構(gòu)而被稱為“白石墨烯”。若將多層的石墨型hBN通過一定方法制成單層或少層h．BN(可以稱為類石墨烯型h．BN)將可極大的提升其比表面積，在吸附分離污染物方面或許會體現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢。 生物炭是由生物質(zhì)原料(秸稈、果殼、木屑和家畜糞便等)在厭氧條件下通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化而得的一種固態(tài)富碳物質(zhì)。不同于生物質(zhì)，生物炭穩(wěn)定性高，結(jié)構(gòu)中常含有大量的芳環(huán)結(jié)構(gòu)，對環(huán)境中的重金屬和有機(jī)污染物等常體現(xiàn)出極佳的吸附性能。目前研究顯示，小麥和玉米秸稈的灰分對四環(huán)素和磺胺甲惡唑有很強(qiáng)的吸附效果。Fan等考察了竹炭對氯霉素的吸附性能，結(jié)果顯示，竹炭經(jīng)NaOH堿化處理后對氯霉素的吸附能力顯著增強(qiáng)，其原因主要是NaOH處理后增強(qiáng)了竹炭與氯霉素之間的兀．7c相互作用，但H2S04酸化處理卻降低了竹炭的吸附性能。 粘土礦物是一些含鋁、鎂等為主具有無序過渡結(jié)構(gòu)的含水層狀硅酸鹽礦物，是各類土壤和沉積物的主要成分，廣泛分布于自然界中。粘土礦物的種類很多，如蒙脫石、高嶺石、伊利石、坡縷石等，具有成本低、吸附能力強(qiáng)、綠色環(huán)保等幾種新型吸附劑的設(shè)計(jì)、制備及其對水中抗生素污染物的吸附性能研究優(yōu)點(diǎn)，在水處理中具有潛在的應(yīng)用前景。 蒙脫石亦稱微晶高嶺石，是由含水硅鋁酸鹽構(gòu)成的層狀礦物，顆粒細(xì)小，主要成分為八面體蒙脫石微粒。蒙脫石由于層間域的存在，同時具有外表面積和內(nèi)表面積，因此比表面積很大，表面能也很高，體現(xiàn)出較強(qiáng)的表面吸附能力。 研究表明，蒙脫石K10對甲氧芐啶有較強(qiáng)的吸附性，吸附量隨pH(2．5“．3)增加而增加，6 h達(dá)吸附平衡，吸附過程符合準(zhǔn)二級動力學(xué)方程，吸附機(jī)理為離子交換作用，吸附過程自發(fā)且放熱。鈉蒙脫石可快速吸附水中環(huán)丙沙星，陽離子型和兩性離子型的環(huán)丙沙星可強(qiáng)有力地吸附于鈉蒙脫石上，陽離子交換作用為其主要的吸附機(jī)理；當(dāng)溶液pH值大于環(huán)丙沙星的pKa2值后，吸附量顯著下降，此時的吸附機(jī)理主要是絡(luò)合作用‘1311。Liu等‘1321比較了鈉蒙脫石和六種有機(jī)蒙脫石對四環(huán)素的吸附性能，用含不同長度烴鏈的季銨陽離子修飾得到的六種有機(jī)蒙脫石對四環(huán)素的最大吸附量為1000～2000 mmol／Kg，顯著高于鈉蒙脫石對四環(huán)素的最大吸附量769 mmol／Kg。Rahardjo等用天然和有機(jī)膨潤土(主要成分是蒙脫石)吸附廢水中氨芐青霉素，吸附等溫線符合Toth模型。 沸石是一類含鈣、鈉為主的天然硅鋁酸鹽礦石，因其在灼燒時會產(chǎn)生沸騰現(xiàn)象而得名。硅(鋁)氧四面體構(gòu)成了沸石的三維骨架，堿金屬或堿土金屬離子分布在骨架中各種大小不同的空穴和通道中，因與骨架聯(lián)系較弱，可與其他離子發(fā)生陽離子交換作用。此外，不同孔徑的空穴還可吸取或?yàn)V過分子大小不同的其他物質(zhì)，因此常作為一種分子篩用于水的凈化或污染物的分離。Kang等系統(tǒng)考察了沸石對四環(huán)素的吸附性能，吸附速率符合粒子內(nèi)擴(kuò)散模型，3 h達(dá)吸附平衡，吸附存在pH依賴性，Langmuir和Freundlich模型均可描述其等溫線特征，吸附過程自發(fā)且吸熱，四環(huán)素與沸石表面Al”的絡(luò)合作用為吸附主要機(jī)制。此外，研究發(fā)現(xiàn)，高硅絲光沸石可有效吸附氨苯磺胺‘1351，高硅沸石HSZ．385對五種磺胺類抗生素(磺胺噻唑、磺胺甲嘧啶、磺胺甲二唑、磺胺二甲嘧啶和磺胺甲惡唑)均體現(xiàn)出強(qiáng)的吸附能力，且吸附量受pH影響明顯。 伊利石為一種富鉀、高鋁、低鐵的硅酸鹽黏土礦物，具有類似云母的層狀結(jié)構(gòu)，粒徑很小，具有光滑、細(xì)膩、耐熱、無膨脹性等理化特性。研究發(fā)現(xiàn)，伊利 石對水中的污染物具有一定的吸附能力。Chang等考察了層狀伊利石對水中 四環(huán)素的吸附去除情況，在pH 56環(huán)境下吸附量為32 mg／g，吸附等溫線遵循Freundlich模型，8 h達(dá)吸附平衡，吸附動力學(xué)符合準(zhǔn)二級和Elovich方程。 坡縷石又名凹凸棒石，具有鏈層狀結(jié)構(gòu)，形態(tài)呈纖維或毛發(fā)狀，其晶體內(nèi)部由平行的硅氧四面體雙鏈構(gòu)成，結(jié)構(gòu)上類似于碳納米管，為典型的納米級纖維礦物，具有極大的比表面積和離子交換能力，對有機(jī)化合物常表現(xiàn)出優(yōu)異的吸附性能。Chang等系統(tǒng)研究了四環(huán)素在坡縷石上的吸附行為，2 h后的平衡吸附量為210 mmol／Kg，pH和離子強(qiáng)度對吸附有顯著的影響，吸附過程吸熱且表現(xiàn)為強(qiáng)的物理吸附特征。 累托石是一種罕見的由類云母層和類蒙脫石層規(guī)則交替堆積而成的特殊的層狀鋁硅酸鹽粘土礦物，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、耐高溫，具有一定的吸附性能和陽離子交換能力。研究顯示，累托石可有效吸附脫除水中的金霉素，Langmuir最大平衡吸附量為177．7 mg／g，吸附發(fā)生在累托石的層問，8 h達(dá)吸附平衡，動力學(xué)行為符合準(zhǔn)二級方程，溶液pH會影響吸附，最佳pH條件為pH 2“，吸附過程吸熱。高嶺石是一種層狀結(jié)構(gòu)鋁硅酸鹽粘土礦物，常以微晶或隱晶態(tài)存在，呈疏松塊狀或粉末狀。高嶺石經(jīng)風(fēng)化或沉積等作用變成高嶺土(陶瓷的制作原料)。Li等研究顯示高嶺石吸附環(huán)丙沙星和四環(huán)素的機(jī)制主要是高嶺石外表面的陽離子交換作用。Zhao等‘1421研究了pH、離子強(qiáng)度(Li+、Na+、K+、Ca2+和M92+)和重金屬Cu2+以及腐植酸對高嶺石吸附四環(huán)素的影響，結(jié)果表明，在pH 36環(huán)境下高嶺石可有效吸附四環(huán)素，但當(dāng)pH6后吸附量隨pH增加而下降，陽離子態(tài)的四環(huán)素通過陽離子交換吸附在高嶺石外表面，而兩性離子態(tài)四環(huán)素則主要以絡(luò)合作用吸附；Li+、Na+、K+、Ca2+和M92+對吸附表現(xiàn)出競爭性抑制作用；Cu2+則顯著促進(jìn)了吸附；腐殖酸對吸附的影響在不同pH條件下有所差異，pH6時促進(jìn)吸附，但pH6后影響不明顯。 現(xiàn)今，離子交換樹脂、吸附樹脂及其他新型樹脂作為一種具有吸附分離功能的重要高分子材料在水處理和環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。離子交換樹脂是一類帶有功能基團(tuán)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)高分子化合物，其結(jié)構(gòu)主要由不溶性的三維網(wǎng)狀骨架和骨架上連接的功能基團(tuán)構(gòu)成，因功能基團(tuán)上帶有荷電的可交換離子，使其具有離子交換能力。按骨架結(jié)構(gòu)的不同，離子交換樹脂有凝膠型和大孔型兩類，而大孔型又有強(qiáng)酸(．S03H)、弱酸(COOH)型陽離子交換樹脂和弱堿(．NH2，．NRH，NR2)、強(qiáng)堿(N+R3)型陰離子交換樹脂等。吸附樹脂(聚合物吸附劑)是一類以吸附為特征能濃縮分離有機(jī)物的高分子聚合物，其結(jié)構(gòu)上有些不帶任何功能團(tuán)，而有些則帶有不同極性的功能團(tuán)，當(dāng)其帶有強(qiáng)極性功能團(tuán)時很難與離子交換樹脂嚴(yán)格區(qū)分，因而該類吸附樹脂也稱離子交換樹脂。由于這些聚合樹脂具有吸附和選擇性離子交換相結(jié)合的分離、純化等多種功能，目前在抗生素廢水治理中顯示出越來越重要的地位。Yang等研究了系列樹脂(高度交聯(lián)樹脂MN．20MN．200和NDA．150，氨化聚苯乙烯樹脂MN．150和MN．100，大孔樹脂XAD．4)對抗生素氟哌酸、四環(huán)素、土霉素、磺胺嘧啶和磺胺甲惡唑等的吸附能力和吸附機(jī)制，結(jié)果顯示，盡管這些樹脂具有不同的表面性質(zhì)和孔結(jié)構(gòu)但對抗生素的吸附均體現(xiàn)出相似的pH依賴性，吸附量均隨溶液中兩性離子型抗生素比例的增加而增加。疏水作用、靜電作用、H．鍵和兀．兀電子供受體作用等吸附機(jī)制在不同pH條件下發(fā)揮著不同程度的作用，部分樹脂的吸附還表現(xiàn)出微孔填充的吸附機(jī)制。此外，研究還顯示，脂肪族丙烯酸酯中性大孔樹脂XAD．7對水中甲氧芐啶有較好的吸附脫除能力，吸附等溫線符合Freundlich模型，吸附過程為物理吸附。磁粉樹脂與顆粒狀樹脂相比，由于比表面積的極大提升使得磁粉樹脂對四環(huán)素的吸附性能顯著提高。 介孔材料是一類孔徑介于2～50 nm具有顯著表面效應(yīng)的多孔材料，因其具有極高的比表面積、規(guī)整有序的孔道結(jié)構(gòu)、孔徑極為均一可調(diào)等特點(diǎn)在吸附、分離提純、藥物包埋緩釋、催化及氣體傳感等領(lǐng)域發(fā)揮著極其重要的作用。按其化學(xué)組成不同，介孔材料可分為硅基介孔材料和非硅基介孔材料兩類。 硅基介孔材料的骨架是二氧化硅，目前應(yīng)用和研究最多，有純硅和摻雜其他元素的兩種類型；非硅基介孔材料則主要包括介孔的碳、過渡金屬及其氧化物、磷酸鹽和硫化物等，如介孔碳、介孔鎳、介孔Ti0介孔磷酸鋁鉻鋯和介孔ZnS等，在應(yīng)用方面體現(xiàn)出許多硅基介孔材料達(dá)不到的效果。介孔材料規(guī)整有序、可調(diào)控的孔徑和結(jié)構(gòu)，再輔以功能金屬或有機(jī)官能團(tuán)的改性使其成為一種很重要的分子篩材料在水中抗生素的吸附分離方面表現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢。研究顯示，金屬Ni和La摻雜的MCM．41分別表現(xiàn)出對水中諾氟沙星和四環(huán)素的吸附分離作用。四環(huán)素在金屬Fe摻雜SBA．15上的最大平衡吸附量為41．7 mg／gtl501。Liu等‘1511以沸石A為前驅(qū)體摻雜介孔材料MCM．41后吸附分離水中四環(huán)素，吸附等溫線符合Langmuir模型，酸性和中性pH環(huán)境更有利于該介孔材料對四環(huán)素的吸附，基于離子交換的化學(xué)吸附和靜電吸附為其主要吸附機(jī)制。Xu等引合成的規(guī)則有序磁性介孔硅微球體現(xiàn)出對四環(huán)素和磺胺甲嘧啶高效的吸附性能，298 K溫度下四環(huán)素和磺胺甲惡唑在該材料上的最大單分子層吸附量分別為0．0791和0．0342 mmol／g，吸附速率可用準(zhǔn)一4級動力學(xué)方程描 述，該磁性介孔材料可循環(huán)使用至少4次。Shi等合成了磁性介孔碳納米復(fù)合物用于吸附分離環(huán)丙沙星，吸附動力學(xué)符合準(zhǔn)二級方程，等溫線符合Langmuir模型，中性pH環(huán)境吸附效果最佳，離子強(qiáng)度對吸附的影響極小。此外，循環(huán)使用10次后，該材料仍保留85％以上的吸附性能。Brigante等研究發(fā)現(xiàn)介孔氧化鈰可作為一種高效吸附劑吸附分離水中四環(huán)素和米諾環(huán)素。系統(tǒng)研究介孔氧化鈰對米諾環(huán)素的吸附性能，結(jié)果顯示，吸附量隨pH和離子強(qiáng)度的增加而降低，但隨溫度的升高而增加，靜電作用和 H．鍵作用為吸附的主要作用力。 此外，金屬及其氧化物、分子印跡聚合物、殼聚糖、凝膠等在含抗生素的污 水處理中也發(fā)揮著重要的作用。Zhang等考察磁性Fe304納米球?qū)鹈顾氐奈叫阅?，結(jié)果顯示，吸附10 h達(dá)平衡，Langmuir最大單分子層吸附量在pH 6．5環(huán)境下為476 mg／g，熱力學(xué)分析顯示吸附過程自發(fā)且吸熱，并且吸附劑可回收。Li等合成表面分子印跡聚合物吸附分離頭孢氨芐，吸附等溫線可用Freundlich 模型描述，298 K溫度下最大多分子層吸附量為34．07 mg／g。Ersan等研究海綿狀鞣酸凝膠吸附四環(huán)素的動力學(xué)和熱力學(xué)特征，四環(huán)素在凝膠上的吸附平衡時間為150 min，吸附過程可用準(zhǔn)二級動力學(xué)方程描述，吸附放熱且自發(fā)。 綜上可知，抗生素濫用情況普遍，對環(huán)境造成的潛在危害不容忽視。對于抗生素的吸附規(guī)律和吸附機(jī)制還有待深入研究，更多經(jīng)濟(jì)有效的吸附材料也有待進(jìn)一步的研發(fā)，高效去除污染水體中抗生素的方法和手段還有待國內(nèi)外研究者的不斷努力。今后的研究工作可從以下幾個方面展開：(1) 吸附劑的解吸再生和循環(huán)利用研究。從工業(yè)角度看，優(yōu)良的吸附劑不僅要有針對污染物的高效吸附能力，還需考慮資源的回收和循環(huán)使用情況。(2) 吸附選擇性和對復(fù)雜水體的處理能力研究。此外還需開展痕量污染物的研究. (3)吸附機(jī)理的量化研究。如果能建立量化的模型來判斷各種作用力（芳環(huán)間的兀．兀作用，疏水效應(yīng)，以及吸附劑表面官能團(tuán)與抗生素之間的作用(如離子交換、絡(luò)合、陽離子橋、靜電引力等））的強(qiáng)度和比重將可更深層次地解析吸附機(jī)制。 目前關(guān)于水中抗生素去除方法的研究主要集中在高級氧化法、吸附法、膜分離技術(shù)及組合工藝等。其中基于自由基氧化的高級氧化技術(shù)得到廣泛關(guān)注，工藝一般選用0H202，結(jié)合光照，或組合金屬及半導(dǎo)體光催化劑來實(shí)現(xiàn)，但該方法不僅成本高，條件苛刻，且在降解抗生素的過程中很難實(shí)現(xiàn)礦化，降解產(chǎn)生的中間代謝物常表現(xiàn)出比母體抗生素更強(qiáng)的生態(tài)毒性，應(yīng)用受到限制。而吸附法，作為一種非破壞手段，常表現(xiàn)出低成本、易操作、污染物脫除率高且無高毒性代謝物風(fēng)險等優(yōu)點(diǎn)，成為環(huán)境污染物治理技術(shù)中最具應(yīng)用前景的方法之一，而如何設(shè)計(jì)開發(fā)低成本高性能的吸附劑成為吸附處理水環(huán)境中抗生素類污染物的關(guān)鍵。 開展新型高效經(jīng)濟(jì)吸附劑的研究，將對環(huán)境保護(hù)和人類的可持續(xù)發(fā)展具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。