随着工业的发展，环境问题已危及人类健康，其中水污染及其相关问题对人类生命和健康有着严重的影响，因此应对这些污染物的策略已成为当今的优先事项。由于染料工业应用的快速发展，水中有机染料污染被认为是环境污染的主要来源。由于固定率低，染料利用率通常较低，约50%的染料物质通常作为废水浪费，许多染料的低生物降解性和杂环结构阻碍了这些物质在工业废水处理系统中的高效生物降解。正如名字所暗示的那样，染料是高度可见的，它们在水生环境中的存在不仅令人不愉快，而且由于它们对水生生物的毒性和阻碍自然光合作用已经影响到了生态系统的健康循环。目前，染料的处理技术主要包括物理处理、生物处理、化学处理和复合处理工艺。吸附法具有成本低、效率高、简单、快速等优点，在染料吸附领域得到了广泛应用。金属有机骨架(MOFs)由有机配体和金属离子组成，具有较大的表面积和高孔隙率的特殊结构，被用作染料的有效吸附剂，以下5篇文献对近期MOF材料用于染料去除的应用进行了总结，希望给相关研究带来帮助。
二、文献分析
1、提高Cu-BTC金属有机骨架去除罗丹明B性能的策略:MD和WT-MtD模拟评估
随着工业的进步，环境问题已开始威胁人类健康。其中，水污染与人类生活密切相关，引起了研究者的关注。因此，应对这些污染物的策略已成为当务之急。该篇文献采用分子动力学(MD)和元动力学模拟方法，研究了罗丹明B (RhB)与铜(II)-苯-1,3,5-三羧酸盐金属有机骨架(Cu-BTC/MOF)的相互作用。为了设计更高效的染料去除平台，研究了-NH2、-OH和-NO2官能团对Cu-BTC/ MOF吸附RhB效率的影响。结果表明，RhB与-NH2-MOF、-OH-MOF和-NO2-MOF的相互作用能分别约为−79.98、−121.87和−365.55 kJ mol−1，高于原始情况。这一观察结果证实了功能化策略可以提高Cu-BTC/MOF的效率。动力学模拟得到的自由能(FE)值表明，RhB在原始、-NH2-MOF、-OH-MOF和-NO2-MOF上的吸附全局最小值分别约为- 220.47、- 234.75、- 236.09和- 259.01 kJ mol−1。结果表明，在二维FE表面上，与RhB最稳定的配合物属于MOF-NO2体系。
论文链接：
https://doi.org/10.1038/s41545-022-00195-w.
2、MOF - 5和改性氧化石墨烯去除有害阳离子染料的比较研究
在阳离子染料中，孔雀石绿(MG)由于其细胞毒性作用，通常用于染色，也作为水产养殖、食品、保健和化学工业的抑制剂。因此，去除MG对维护生态系统和人类健康安全至关重要。吸附是一种可行的、用途广泛的方法，探索高效的吸附剂具有很高的优先级。该篇文章研究了金属有机骨架（MOF-5）和碳基类吸附剂（胺化玉米秸秆还原氧化石墨烯(ACS-RGO)）去除MG的效果。MOF-5和ACS-RGO的比表面积和总孔隙体积分别为507.4和389.0 m2/g, 0.271 cm3/g和0.273 cm3/g。ACS-RGO对MG的吸附效果较好，其动力学速率系数是MOF-5的7.2倍。对于ACS-RGO，在较宽的pH范围内，MG去除率保持较高(> 94%)。然而，MOF-5的染料去除率依赖于pH，当pH从4增加到12时，染料去除率从~32%增加到~67%。当染料浓度从25 mg/L增加到100 mg/L时，MOF-5和ACS-RGO的吸附分别降低约30%和7%。在加入ACS-RGO剂量超过0.5 g/L后，染料在几十秒内被明显去除。当MOF-5质量从1 g/L降低到0.1 g/L时，吸附损失显著达46%。ACS-RGO对MG的吸附能力达到1088.27 MG /g。综上所述，ACS-RGO和MOF-5对MG具有良好的吸附动力学和吸附能力。
论文链接：
https://doi.org/10.1038/s41598-022-19550-5
3、原位生成的UiO-66/棉织物易于回收，用于活性染料吸附
针对印染工业中活性染料的广泛使用对环境造成的污染，该项工作将极稳定的金属有机框架(MOF)材料UiO-66加载在改性棉织物上，用于去除有色废水中的活性染料。具体实验采用原位合成法制备了UiO-66/棉织物，通过XRD、SEM、BET、XPS等手段对其表面形貌和结构进行了分析。考察了吸附剂用量、吸附时间、温度、染料浓度、pH等因素对UiO-66/棉织物对活性染料的吸附性能。结果表明，UiO-66/棉织物在活性橙16上的吸附平衡时间为120 min，去除率达98%左右。吸附过程属于简单的分子层化学吸附，可视为自发吸热反应，与提出的二次动力学模型和Langmuir等温吸附模型一致。此外，各磺酸基分子量越高的活性染料疏水性越好，染料更容易通过静电吸引、氢键和π−π聚集沉积在吸附剂表面。因此，该研究为UiO-66/棉织物有效吸附纺织废水中的活性染料提供了潜在的应用前景。
论文链接：
https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.2c01967
4、含MXene/金属-有机框架(MXOF)复合材料的自支撑3D打印格板作为废水处理的高效吸附剂
金属-有机框架(MOFs)是众所周知的多孔晶体材料，已用于去除废水中的有机污染物。为了提高这些吸附剂的吸附性能并促进它们的回收过程，该篇工作合成了一种MXene/金属有机框架(MXOF)的混合复合材料，并将其装饰在层次和自支撑的多孔三维(3D)打印晶格结构(3D-MXOF)上。在该研究中，多孔MXOF复合材料极大地提高了3D打印晶格的比表面积，协同提高了染料去除效率。扫描电镜图像表明，MXOF复合材料被均匀装饰在3D打印的晶格结构上，没有团聚。后续对合成的负载型3D-MXOF结构对阴离子染料的吸附性能进行了评价。结果表明，甲基橙和直接红31的吸附性能分别为91.98%和84.9%，吸附动力学符合准一级动力学模型。此外，3D-MXOF结构在连续四个吸附-解吸循环后，具有简单的循环利用过程和持续的吸附性能。
论文链接：
https://doi.org/10.1021/acsami.2c13830
5、新型Zr-MOF/Cloisite-30B纳米复合材料的合成，用于吸附阴离子和阳离子染料:设计的优化，动力学，热力学和吸附研究
该研究通过溶剂热法合成了新型UiO-66/Cloisite-30B，并对其进行了表征。Closite30B是一种价格实惠、环保、无毒的物质。这是首次将该纳米粘土与锆基金属有机骨架(MOFs)进行复合。由于MOF表面积和纳米粘土官能团的存在，该纳米复合材料在室温、初始染料浓度为70 mg L−1、pH = 6条件下对甲基橙(MO)和亚甲基蓝(MB)具有良好的去除效果。通过Design-Expert软件研究了最佳工艺条件，得到了预测MO吸附量的二次模型(R2 = 0.98 & R2adj = 0.92)。同时考虑了热力学和吸附动力学，与二阶动力学模型(R2 = 1)拟合较好，证实了化学吸附。等温线模型中Langmuir模型拟合较好。经过6个吸附-解吸循环，吸附剂效果较好，其中MB吸附效果最好(˃77%)。此外，吸附剂选择性地在酸性和碱性环境中工作。该研究提出了一种新型高效MOF纳米复合材料，具有很高的废水处理潜力。
论文链接：
https://doi.org/10.1007/s10904-022-02471-1
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