贺畅涵 王娟* 曲丽君* 艾可龙 张学记

1（青岛大学纺织服装学院， 青岛 266071） 2（青岛大学智能可穿戴技术研究中心， 青岛 266071）3（中南大学湘雅药学院药理学系， 长沙 410083） 4（深圳大学生物医学工程学院， 深圳 518060）

当前，随着人口不断增长和工业化进程不断加快，水污染和水资源短缺等问题日益严峻。废水回收处理可以降低污水对环境和人类的危害，并且可以提高水资源利用率，缓解水资源短缺问题。重金属和有机染料是水环境中污染比较严重的污染物。钢铁、电镀、皮革、纺织和涂料生产等行业等都会产生重金属和有机染料污染，这些工业废水中的重金属和有机染料通常具有高毒性且难以降解[1]，如不妥善处理，将长时间存在水体和土壤中，并可被水生生物吸收和富集，最终通过食物链进入人体，对人类健康造成严重威胁[2]。

为了有效降低水体中重金属和染料的浓度，多种水处理技术，例如电化学法[3]、生物法[4]、光催化降解[5]、膜过滤[6]和吸附法[7]等已被广泛应用，这些方法在工业废水处理方面各有优势和局限性。如电化学法使用和维护成本相对高昂，处理技术复杂[8]；生物法在应用过程中可能产生大量的污泥，并且无法保证可以循环利用；光催化技术需要特定波长的光照，很难降解多种不同类型的污染物；膜过滤过程易出现膜堵塞，维护和清理成本高。相比之下，吸附法操作相对简单[9-11]，吸附剂来源广泛，设计灵活，无二次污染，可吸附不同类型的重金属和染料，并且去除效果良好[12]。为了降低成本、提高吸附效率，研究者开发了多种纳米吸附材料用于富集和分离水体中的重金属和染料，这些纳米材料具有大的比表面积、超高的孔隙率、丰富的活性位点以及易于修饰改性等特点，因而展现出独特的优势。本文介绍了几种新型纳米材料的结构、性质以及吸附机理，包括氧化石墨烯（Graphene oxide，GO）、多壁碳纳米管（Multi-walled carbon nanotubes，MWCNTs）、金属有机框架（Metal-organic frameworks，MOFs）、过渡金属硫化物（Transition metal dichalcogenides，TMDCs）、层状双氢氧化物（Layered double hydroxides，LDH）和多孔有机聚合物（Porous organic polymers，POPs）等，总结了近年来这些材料在水体中重金属和染料去除方面的研究和应用进展，讨论了这些纳米吸附材料的研究和应用目前存在的挑战以及未来的发展方向。

1 金属有机框架

MOFs 是一种结构和性能独特的多孔材料，在水处理方面引起了广泛关注[13-16]。MOFs 是一类新型的晶体材料，其中，有机配体通过形成笼状结构的配位键，并以正电金属离子为节点，组合得到3D 中空的网络结构[17]。因其独特的结构、高孔隙率和较大的比表面积[18-20]，MOFs 及其衍生物对重金属和合成染料均表现出优异的吸附作用，在废水处理方面显示出巨大的应用潜力。

MIL 系列的MOFs 对重金属离子具有良好的吸附能力[21]。Mahmoud 等[22]制备了氨基修饰的磁性MOFs材料nFe3O4@MIL-88A（Fe）/（-NH2），对Cd（Ⅱ）、Pb（Ⅱ）和Cr（Ⅱ）的吸附容量分别为693.0、536.22 和1092.22 mg/g。在25～55 ℃范围内，nFe3O4@MIL-88A（Fe）/（-NH2）对3 种金属离子的吸附容量随温度升高而增大，说明该吸附过程为吸热反应。相关的动力学研究表明，在30 min 内3 种重金属离子均可达到吸附平衡。

单一的MOFs 材料性能有限，基于MOFs 的复合材料通常表现出更优异的吸附性能。将LDH 经Ni50Co50修饰并与MOFs 颗粒UiO-66-（Zr）-（COOH）2复合制成的复合材料（LDH/MOF NC），对Hg（Ⅱ）和Ni（Ⅱ）的吸附容量分别达到了509.8 和441.0 mg/g[23]。Ni50Co50-LDH 为UiO-66-（Zr）-（COOH）2提供了多孔支架，UiO-66-（Zr）-（COOH）2表面丰富的羧基为重金属的吸附提供了活性位点。Efome 等[24]采用静电纺丝技术制备了含有活化MOF-808 的聚丙烯腈（Polyacrylonitrile，PAN）聚合物纤维膜MOF-808/PAN，该聚合膜对Cd（Ⅱ）和Zn（Ⅱ）离子表现出优异的吸附性能，吸附容量分别达到225.05 和287.06 mg/g。

除重金属外，MOFs 对有机染料也具有良好的吸附能力。Cabello 课题组[25]合成了MOF-74（Zn/Fe）磁性碳纳米棒（C-MOF-74（Zn/Fe）），用于吸附甲基橙（Methyl orange，MO）和亚甲基蓝（Methylene blue，MB）两种染料，吸附容量分别达到370 和239 mg/g。C-MOF-74（Zn/Fe）的制备与吸附过程如图1 所示。在吸附过程中，静电吸引和π-π相互作用共同参与MO 和MB 的吸附。Shi 等[26]将单宁酸（Tannic acid，TA）、壳聚糖（Chitosan，CS）和UIO-66 混合并沉积在聚醚砜膜上制备出了TA/CS/MOF 膜状吸附剂，此吸附剂可同时去除染料和重金属，在最佳条件下，对水中阳离子染料酸性大红（Acid brilliant scarlet，AR）、MB 和Cr（VI） 3 种污染物的去除率均达到99%。部分MOFs 及其复合材料的吸附性能见表1。

图1 C-MOF-74（Zn/Fe）吸附有机染料[25]:（A）C-MOF-74（Zn/Fe）的制备过程;（B）C-MOF-74（Zn/Fe）对MB 和MO 的吸附过程Fig.1 Adsorption of organic dyes by C-MOF-74 (Zn/Fe) nanorods[25]: (A) Preparation process of C-MOF-74(Zn/Fe) nanorods; (B) Adsorption procedure of MB and MO by C-MOF-74 (Zn/Fe) nanorods

2 无机层状结构吸附材料

2.1 层状双金属氢氧化物

LDH 是一类二维离子层状化合物，也被称为水滑石，由数层带正电荷的主体层和中间带平衡电荷的阴离子通过非共价键组成，其一般化学式为：[M2+1-xM3+x（OH）2]x+（Xn-）x/m·yH2O，其中，M 代表金属离子，M2+和M3+分别是二价阳离子（如Mg2+、Co2+和Cu2+）和三价阳离子（如Al3+和Fe3+）；x的范围为0.20～0.33；An–是层间阴离子（如CO32–、Cl–、SO42–）。由于中间阴离子与主体层之间的作用力较弱，LDH 容易发生离子交换[28]。LDH 的比表面积大、离子交换能力强且成本较低，因此被广泛用于污水处理领域[29]。目前，已有诸多文献报道了插层、表面改性或者表面喷涂等方式可有效提升LDH 对重金属及染料的吸附容量。插层法有利于去除较小的有机分子或无机分子，表面改性或喷涂的方式可以引入特定基团，以调整LDH 的表面特性，从而提高LDH 的吸附选择性。LDH 去除重金属离子和染料的机理主要包括离子交换、同构取代、络合以及静电相互作用[30]。

Zhou 等[31]将二硫化物（S2–）插入LDH（Mg6Al2（OH）16CO3·4H2O）层间制备出S-LDH，该材料可同时吸附重金属阳离子（Co2+和Ni2+）和重金属阴离子（CrO42–），吸附容量分别达到88.6、76.2 和34.7 mg/g。S-LDH对阳离子的吸附机制是Co2+和Ni2+在离子取代和络合作用下，生成了氢氧化物和硫化物；而对重金属阴离子的吸附是通过离子交换作用实现的。在25～60 ℃的温度范围内，S-LDH 对上述3 种离子的吸附容量随温度升高而增大。考虑到工业废水的温度通常高于环境温度（有时可达到60 ℃），S-LDH 在工业废水的净化处理方面具有良好的应用潜力。Chen 等[32]通过在Mg-Al-LDH 层间插入硫化物[SnS4]4–制备了[SnS4]4–/Mg-Al-LDH，该材料可以有效去除水体中的Hg（Ⅱ），吸附容量为360.6 mg/g。当Hg（Ⅱ）浓度较低时（5～10 mg/L），1 min 内即可达到吸附平衡；当Hg（Ⅱ）的浓度达到100 mg/L 时，3 min 内也可达到吸附平衡。除了硫化物插层，有机分子插层的方法可引入官能团，增大层间距，提高LDH 对污染物的吸附容量[33-34]。Lei 等[35]合成了具有超薄形貌的十二烷基硫酸盐插层Mg-Al-LDH 纳米片（DI-LDH Ns），在氢键和静电吸引的协同作用下，DI-LDH Ns 对MO 表现出良好的吸附性能，其吸附容量高达846.6 mg/g。

一些大分子由于流体力学半径、电荷密度等因素难以进入LDH 层内，可通过表面改性的方法制备LHD 的复合材料[36]，从而实现对有机染料大分子的吸附。Ge 等[37]在Mg-Al-LDH 表面修饰十二烷基苯磺酸钠，在高温和氮气下进行配体碳化和脱水，制备了带有碳点（Carbon dots，CDs）的层状双金属氧化物（Layered double oxide，LDO）杂化物（CDs@Mg-Al-LDO）。CDs@Mg-Al-LDO 对孔雀石绿（Malachite green，MG）、直接蓝5（Direct blue 5，DB5）和刚果红（Congo red，CR）的吸附容量为3628.9～5174.1 mg/g。吸附机理如图2 所示。带正电的CDs@Mg-Al-LDO 主要通过疏水相互作用和表面络合作用吸附阳离子染料MG，而在对阴离子染料DB5 和CR 的吸附过程中，静电吸引发挥了至关重要的作用。

图2 CDs@Mg-Al-LDO 吸附机理示意图[37]Fig.2 Adsorption mechanism of CDs@Mg-Al-LDO[37]

此外，LDH 可与多种材料形成复合材料，提高其对重金属离子和有机染料的吸附能力[38-41]。Liu 等[42]制备了一种新型的Fe3O4/LDH 空心微球纳米复合材料，在室温下对CR、MG 和中性红（Neutral red，NR）的吸附容量分别达到1520、819 和929 mg/g；当温度为45 ℃时，对3 种染料的吸附容量均有所增加，分别达到2590、1041 和1153 mg/g。吸附过程符合Langmuir 等温吸附和准二级动力学模型，在静电引力、氢键和π-π共轭等相互作用的驱动下实现对目标物的吸附。

2.2 过渡金属氮化物/碳化物/碳氮化物

MXene 是新型二维层状纳米材料，由过渡金属氮化物、碳化物和碳氮化物组成，可表示为Mn+1XnTx（n=1～3），其中，M 代表过渡金属基团（Ti、Zr、V、Ta 和Mo），X 代表C 或N，T 代表表面末端基团（如—F、—OH、—O 等）。MXene 具有高的比表面积和丰富的表面基团（如—OH、—F 或—O），为重金属等污染物提供了大量的结合位点。钛基MXene，如Ti2CxTx和Ti3C2Tx，具有无毒、可降解、易加工和稳定性高等优点，是环境修复领域有良好发展前景的材料[43-45]。然而，在实际应用中，MXene 表面官能团之间的氢键相互作用导致其容易团聚，影响吸附效率和吸附容量[46]。因此，通常需要对MXene 进行改性，以提高其对重金属离子的吸附能力。Zhang 等[47]合成了氨基官能化的Ti3C2Tx纳米片（MXene-NH2）用于吸附Pb（Ⅱ）。氨基官能化的MXene 具有更松散的结构，不易团聚，在最佳条件下，对Pb（Ⅱ）的吸附容量高达384.63 mg/g。MXene-NH2对Pb（Ⅱ）的吸附主要通过氨基和羟基的表面络合作用，比离子交换和静电相互作用力更强。

MXene 对有机染料也表现出优异的吸附能力。Wu 等[48]将基于壳聚糖的多孔碳球插入MXene 层间，得到复合物CPCM@MXene，用于吸附有机染料结晶紫（Crystal violet，CV）。CPCM@MXene 的制备与吸附过程如图3 所示。CPCM 碳球不仅能阻碍吸附剂的团聚，同时又能增大材料的比表面积（＞1800 m2/g）。这种多孔且呈3D 结构排列的CPCM@MXene 对CV 的吸附容量约为2800 mg/g，吸附机制包括物理吸附、π-π堆积效应、氢键和静电相互作用。

图3 CPCM@MXene 的制备及吸附示意图[48]Fig.3 Preparation and adsorption process of chitosan-based porous carbon microspheres@MXene(CPCM@MXene)[48]

2.3 层状过渡金属二硫化合物

TMDCs 的结构式一般可表示为MX2，其中，M 代表元素周期表中的过渡金属，X 代表S、Se 和Te等。MoS2、CoSe2和WS2等作为典型的TMDCs，由于具有特殊的结构和组成成分，在环境修复方面表现出优异的性能。相比于其它TMDCs，MoS2的性质较为稳定、成本低、比表面积大，其结构由上下两层S原子和中间层Mo 原子组合而成，层内Mo 原子和S 原子之间具有很强的化学键，而MoS2层间有弱的范德华力[49]；每个MoS2单元层的厚度约0.62 nm， 层与层之间的间距约为0.30 nm[50]。根据软硬酸碱原理，MoS2中的S 原子与一些重金属之间的亲和力较强[51-52]，而Mo 作为一种过渡金属，在有机物降解中表现出一定的催化能力[53]。因此，MoS2及其衍生物被认为是优异的吸附材料。

Wang 等[54]制备了炔基功能化的MoS2（简称C-MoS2），炔基的引入使MoS2的层间距扩大，孔隙率和比表面积增多，活性位点数量增加，从而提高了对Hg（Ⅱ）和Pb（Ⅱ）的吸附性能。吸附动力学研究表明，C-MoS2对Hg（Ⅱ）和Pb（Ⅱ）的吸附量在最初的20 min 内迅速增加，在之后的3 h 内增量变缓并趋于平稳。C-MoS2对Hg（Ⅱ）的吸附容量（1194 mg/g）远大于对Pb（Ⅱ）的吸附容量（442.3 mg/g）， 这源于S2–对Hg（Ⅱ）的高选择性。在扩大MoS2的层间距方面，Ai 等[55]用水热法合成了具有更宽层间距且缺陷丰富的MoS2纳米片（简称W-DR-N-MoS2），用于Hg（Ⅱ）的吸附。W-DR-N-MoS2的层间距比普通MoS2层间距大0.325 nm，达到了0.94 nm， 其结构如图4 所示。扩大的间距和丰富的表面缺陷使更多的硫原子暴露出来，为Hg（Ⅱ）的吸附提供了更多可利用的活性位点。在对Hg（Ⅱ）的吸附过程中，W-DR-N-MoS2表现出快速的吸附动力学特性，10 min 内即可达到吸附平衡，吸附速率常数为1.42 g/（mg·min）， 吸附容量高达2563 mg/g。

图4 W-DR-N-MoS2 的表征和结构示意图[55]:（A）W-DR-N-MoS2 的透射电镜（TEM）图;（B）W-DR-N-MoS2基面的高分辨TEM（HRTEM）图，插图为对应的选区电子衍射（SAED）图; （C）W-DR-N-MoS2 的X 射线衍射（XRD）谱图和HRTEM 横截面图; （D） W-DR-N-MoS2 的结构模型（硫原子为黄色，钼原子为紫色）Fig.4 Characterization and structural schematic of W-DR-N-MoS2[55]: (A) Transmission electron microscopy(TEM)image of W-DR-N-MoS2;(B)High resolution TEM(HRTEM)image of the basal plane of W-DR-N-MoS2,inset is the corresponding selected area electron diffraction(SAED)pattern;(C)X-ray diffraction(XRD)pattern and the cross-sectional HRTEM image of W-DR-N-MoS2; (D) Structural model of W-DR-N-MoS2 (The sulfur atoms are yellow and the Mo atoms are purple)

Gopalakrishnan 等[56]将MoS2纳米片负载到石墨烯浸渍的纤维素滤纸上，得到的复合材料M-G-CFP可在2 min 内完成对MB 染料的吸附，吸附容量高达485.4 mg/g。Lei 等[57]采用聚丙烯酸（Polyacrylic acid，PAA）修饰磁性MoS2纳米片制备了MMoS2/PAA，该材料表面富含羧基基团，可与阳离子染料产生静电相互作用。因此，MMoS2/PAA 对碱性品红（Basic fuchsin，BF）、MB 和CV 这3 种阳离子染料均表现出优异的吸附性能，其吸附容量分别为886.1、709.0 和633.6 mg/g。一些无机层状结构材料对重金属和染料的吸附性能见表2。

表2 无机层状结构材料对重金属和染料的吸附性能Table 2 Adsorption properties of some inorganic layered structural materials for heavy metals and dyes

3 碳基材料

3.1 氧化石墨烯

石墨烯是单层石墨，即厚度为单个碳原子的二维纳米材料，GO 则是石墨烯经氧化处理后形成的单层石墨氧化物[58]。由于具有巨大的比表面积、丰富的官能团以及良好的亲水性，GO 被认为是一种应用前景较好的吸附材料[59-61]。GO 主要通过表面的羧基和羟基等基团吸附重金属离子，亲和力高，但也造成吸附平衡后分离困难等问题。因此，对GO 进行修饰和功能改性以克服其现有的缺点、提高吸附能力，已成为当前的研究热点。

Pourbeyram 等[62]用锆和磷酸盐对GO 进行修饰，制备了氧化石墨烯-磷酸锆（GO-Zr-P）纳米材料，用于吸附废水中的Cd（Ⅱ）。其中，Zr 作为金属阳离子，易与GO 的含氧基团结合，并充当粘合剂将磷酸盐附着在GO 表面，引入磷酸盐可显著提高GO 对Cd（Ⅱ）的吸附能力。结果表明，GO-Zr-P 对Cd（Ⅱ）的吸附容量高达232.36 mg/g， 明显高于单纯的GO（160.3 mg/g）[63]。

氮原子外层有5 个电子，成键后，剩余的孤对电子易与重金属离子结合，因此，含氮基团常用于GO的功能化修饰，以提高对重金属阳离子的吸附能力。Arshad 等[64]使用富含胺基的聚乙烯亚胺（Polyethylenimine，PEI）修饰GO，合成了海藻酸盐水凝胶fGOCA。该材料可有效去除废水中的Pb（Ⅱ）、Hg（Ⅱ）和Cd（Ⅱ），吸附容量分别为602、374 和181 mg/g。fGOCA 的制备以及与金属离子的络合如图5 所示。除了对GO 进行含氮基团的修饰，含氧官能团的修饰同样有利于提高GO 的吸附能力[65]。例如，在酸性条件下，经过NiO 改性的GO 纳米复合材料（NiO/GO）可通过静电作用与Cr（Ⅵ）结合，对Cr（Ⅵ）的吸附容量为198 mg/g[66]。为了克服GO 基吸附材料难以从溶液中分离的问题，Peer 等[67]利用水热法合成Fe3O4-GO磁性复合材料，并进一步胺化处理，在pH=7.2 时，该材料对Cd（Ⅱ）具有大的吸附容量（435.85 mg/g）， 并可通过磁性分离实现5 次吸附-解吸循环。

图5 fGOCA 与金属离子之间化学络合的示意图[64]Fig.5 Schematic diagram of chemical complexation between functionalized graphene oxide-embedded calcium alginate (fGOCA) beads and metal ions[64]

除此之外，GO 复合材料也可用于去除水体中的有机染料。Zaman 等[68]合成了GO/黄麻纤维纳米复合材料用于吸附染料MB，在碱性条件下，其吸附容量为751.88 mg/g。该材料在强碱性环境中能更好地去除MB，因为碱性条件下材料表面官能团会发生去质子化而呈现净负电荷，从而能够通过静电吸引与阳离子MB 染料相互作用[69]。类似地，Czepa 等[70]用SiO2和GO 合成SiO2NH2-GO 复合材料，作为高效吸附剂，对MB、罗丹明B（Rhodamine B，RhB）和甲基紫（Methyl violet，MV）这3 种阳离子染料的吸附容量分别达到300、358 和178 mg/g。

3.2 多壁碳纳米管

MWCNTs 是由多层石墨烯片卷曲而成的中空管状结构，层间距约为0.34 nm， 圆管半径小于100 nm。由于其比表面积大、孔隙率高，MWCNTs 在污水处理方面被认为是非常有潜力的材料[71]。然而，MWCNTs 存在亲水性差和易聚集等缺陷，需对其表面进行改性或官能团修饰以提高其吸附能力[72]。

Farid 等[73]将MWCNTs 固定在中空纤维聚合物膜上，并通过Ar/O2等离子处理增加含氧官能团，从而提高了材料的离子交换能力。该纳米复合膜对水中Zn（Ⅱ）的去除率接近100%，对实际废水中的Zn（Ⅱ）的去除率为80%，并且在进行5 次吸附-解吸循环后，其吸附容量没有明显下降。此外，用5，7-二硝基-8-羟基喹啉改性后的MWCNTs 也可有效去除Cu（Ⅱ）、Zn（Ⅱ）和Pb（Ⅱ）等重金属离子，其吸附容量分别为333.3、500.0 和333.3 mg/g[74]。对于Cu（Ⅱ）和Zn（Ⅱ）的吸附，30 min 左右即可达到吸附平衡，Pb（Ⅱ）的吸附平衡时间稍长，在75 min 后逐渐达到平衡。

改性后的MWCNTs 也可用于染料的吸附。Hosseinzadeh 等[75]在丙烯酸和N-异丙基丙烯酰胺的表面聚合氧化铁纳米颗粒，然后将其固定在MWCNTs 上，制备了磁性官能团化的纳米复合材料RA-g-MWCNTs，用于吸附阳离子染料。RA-g-MWCNTs 通过氢键和静电吸引作用，对RhB、MB 和CV 这3 种染料的吸附容量分别为287、302 和231 mg/g， 吸附机理如图6 所示。Mohammadi 等[76]合成了甘氨酸-β-环糊精官能化的MWCNTs/Gly/β-CD。在最佳实验条件下，该材料对MB、酸性蓝（Acid blue 113，AB1113）、MO、分散红（Disperse red 1，DR1）这四种染料的吸附容量分别达到90.90、172.41、96.15 和500 mg/g。GO 和MWCNs 及其衍生物的吸附性能如表3 所示。

表3 GO或MWCNs及其衍生物对重金属和染料的吸附性能Table 3 Adsorption performances of GO and MWCNTs for heavy metals and dyes

图6 RA-g-MWCNTS 与阳离子染料官能团间的静电相互作用示意图[75]Fig.6 Schematic representation of main electrostatic interactions between functional groups of RA-g-MWCNT and cationic dye[75]

4 多孔有机聚合物

POPs 是一类通过共价键高度交联的聚合物，具有大的比表面积、高的孔隙率和优异的化学性质。POPs 一般由多种元素（C、H、N、O 和B 等）组成，可形成多种结构。按照结构不同，POPs 可分为非结晶性和结晶性POPs。共价有机框架（COFs）是典型的具有有序结构的结晶POPs。非结晶性POPs 有多种类型，包括多孔网络聚合物（PPNs）[77]、固有微孔聚合物（PIMs）[78]和超交联聚合物（HCPs）[79]等。由于具有柔性结构、密度较低和分散性好等特点[80]，POPs 被认为是去除环境污染物最有效的吸附剂之一。

为增强POPs 的吸附性能，通常采用功能改性或与其它材料复合的方式，引入具有亲和力的官能团例如—COOH、—OH 和—NH2等。Wang 等[81]制备了三聚氰胺改性的POPs，通过引入亚胺基和氨基使材料对Hg（Ⅱ）的吸附容量达到370 mg/g， 远高于未改性的POP-CH3（48.8 mg/g）。吸附容量提升是氮的螯合配位、微孔填充和酸碱相互作用协同的结果。Anito 等[82]合成了亚氨基二乙酸官能化的超交联聚合物（IDA-HCP），可以通过表面的羧酸盐和氨基活性位点去除水中的Pb（Ⅱ），吸附容量高达1138 mg/g。HCP表面活性位点主要通过静电相互作用结合Pb（Ⅱ）。除了较强的吸附能力，IDA-HCP 的稳定性也极强，即使在强酸碱的苛刻条件下仍能稳定存在。

在吸附有机染料方面，Jiang 等[83]通过聚合Noria 和芳基二胺的多孔有机分子，成功合成了一种新型的Noria-POP-1 材料，其多孔的结构可用于负载大量的染料分子。研究结果表明，Noria-POP-1 对阳离子染料表现出优越的选择性，对MB、RhB 和NR 的吸附容量分别为2434、855 和590 mg/g， 而对阴离子染料的吸附能力相对较低，这是因为Noria-POP-1 与阳离子染料之间存在静电相互作用。因此，构建具有特定官能团的POPs 对于有效去除有机染料至关重要。

5 结论与展望

本文总结了新型纳米吸附材料的结构特点和吸附机理，着重介绍了近年来其对重金属离子和有机染料分子吸附性能的研究进展。一些新型纳米吸附材料具有比表面积大、孔隙率高和易于表面改性等特点，在吸附水中的重金属和有机染料方面发挥了越来越重要的作用。目前，纳米吸附材料及其复合材料在实验室水样中重金属和染料去除方面具有一定的适用性，但要实现商业化和大规模应用仍面临一系列挑战。首先，实际水体复杂多变，材料的性能可能受多种因素（如溶液的pH 值、温度和背景离子等）的影响，需深入研究纳米吸附材料在实际废水中的稳定性及其吸附能力。其次，纳米吸附材料一般为粉末状固体，在吸附重金属离子和染料分子等污染物后，进一步的分离处理方式有待探索。最后，大多数的纳米吸附材料的生产成本较高，很难实现商业化。吸附剂的循环使用有利于提高其成本效益，因此，纳米吸附材料的可再生性和使用寿命需要更进一步的研究。总之，优化和提升纳米吸附材料的吸附性能、稳定性和经济可行性对促进其工业化进程至关重要，也是未来的研究重点。