匹茲堡大學(xué)環(huán)境工程團(tuán)隊(duì)在《Frontiers in Materials》期刊發(fā)表研究，成功開發(fā)一種化學(xué)改性的金屬有機(jī)框架（MOF）吸附劑La@MOF-808，可在水處理中同步去除全氟和多基物質(zhì)（PFAS）、砷（As(V)）和鉛（Pb2+）。該材料通過溶劑熱合成法將氧化鑭摻入鋯基MOF-808多孔骨架中，旨在解決傳統(tǒng)活性炭和離子交換樹脂在處理短鏈PFAS及共存污染物時(shí)效率低下的難題。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，在寬濃度范圍內(nèi)擬合的朗繆爾等溫線表明，La@MOF-808對(duì)砷的Zui大吸附容量約為307.7毫克/克，對(duì)鉛約為223.2毫克/克，對(duì)混合PFAS組合物約為254.4至267.7毫克/克。研究人員強(qiáng)調(diào)，PFAS數(shù)據(jù)為多組分等濃度混合物的分組容量，并非單一化合物特異性容量，且朗繆爾方程僅用于描述平衡數(shù)據(jù)。

共存污染物的影響呈現(xiàn)顯著的PFAS特異性。鹽提升了4:2FTS、PFHxS和PFDA的去除率，而鉛離子則進(jìn)一步促進(jìn)了包括PFOA、ADONA、HFPO-DA在內(nèi)的多種長(zhǎng)鏈及中鏈PFAS的吸附。當(dāng)砷與鉛同時(shí)存在時(shí)，部分超短鏈PFAS（如PFBA、PFBS）的吸附量反而下降。作者推測(cè)鉛離子可能在吸附劑表面與陰離子型PFAS官能團(tuán)之間形成“陽(yáng)離子橋”，從而部分抵消競(jìng)爭(zhēng)壓力，但該機(jī)制仍待后續(xù)表征驗(yàn)證。

分子鏈長(zhǎng)度與溶液pH值是決定去除效果的關(guān)鍵變量。長(zhǎng)鏈PFAS因更強(qiáng)的疏水相互作用表現(xiàn)出更高的去除率，其中PFOS在所有測(cè)試條件下均降至檢測(cè)限（0.01微克/升）以下。吸附pH區(qū)間為4.0至5.0：在此酸性窗口內(nèi)，MOF-808表面帶正電，靜電吸引占主導(dǎo)的陰離子型PFAS，且氫氧根離子競(jìng)爭(zhēng)較弱；pH高于5后，去除效率顯著下降。

動(dòng)力學(xué)與熱力學(xué)分析顯示，吸附過程更符合擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，且為吸熱、自發(fā)的熵增過程，升溫（25至55攝氏度）有助于提升各污染物的吸附容量。研究同時(shí)指出，PFAS的存在會(huì)反向降低砷和鉛的吸附容量，凸顯了在實(shí)際水處理中必須基于多組分體系評(píng)估吸附劑性能，而非依賴傳統(tǒng)的單一污染物實(shí)驗(yàn)。

盡管該材料展現(xiàn)了同步應(yīng)對(duì)復(fù)雜水體污染的理論潛力，但團(tuán)隊(duì)明確其目前仍處于實(shí)驗(yàn)室階段?，F(xiàn)有實(shí)驗(yàn)采用受控水基質(zhì)，尚未測(cè)試真實(shí)水體中的氯離子、鹽、碳酸鹽、硬度離子及天然有機(jī)物干擾，也未評(píng)估鑭浸出風(fēng)險(xiǎn)及材料的再生循環(huán)性能。后續(xù)研究將聚焦于復(fù)雜水質(zhì)驗(yàn)證、吸附前后結(jié)構(gòu)表征及痕量污染物殘留監(jiān)測(cè)。

資料來源：bioengineer.org；原文發(fā)布日期：2026-10-17。本文為資料編譯。