综述：基于吸附技术的水体药物残留去除：吸附剂性能批判性评述

这篇综述系统评述了吸附法去除水体药物残留（如DCF、CBZ等）的研究进展，重点分析了活性炭（ACs）、黏土、沸石等吸附剂在真实废水浓度（ng/L-μg/L）下的性能差异，提出吸附容量（Qm ）与亲和力（KL ）协同优化是满足欧盟80%去除率目标的关键，为WWTPs（污水处理厂）四级处理设计提供理论依据。

　　

Abstract
药物残留及其持久性代谢物在污水处理厂（WWTPs）出水中的检出引发环境担忧。欧盟委员会要求大型WWTPs增设四级处理以去除溶解性微污染物。吸附法因其高效、低成本、低副产物等优势成为潜在解决方案。然而，现有研究多聚焦高浓度条件下的最大吸附容量（Q_m
），忽略了真实废水低浓度范围（ng/L-μg/L）中吸附亲和力（K_L
）的关键作用。本文通过分析碳材料、黏土、硅基/沸石及聚合物等吸附剂对药物（如DCF）的吸附性能，提出实现欧盟目标需综合考量Q_m
与K_L
，并以DCF为案例量化了低浓度下的吸附剂需求。

Introduction
药物通过人类活动进入水体后，其复杂结构（如DCF的logP=4.51）导致传统WWTPs二级生物处理效率不足。DCF等物质在ng/L级即对水生生物产生氧化应激、DNA损伤等生态风险。高级氧化工艺（AOPs）虽能降解药物，但存在高能耗、有毒中间体等问题。吸附技术凭借表面官能团相互作用（如ACs的π-π作用、沸石离子交换）脱颖而出，但需解决真实废水中竞争吸附、再生效率下降等工程化挑战。

Quantitative adsorption modeling
Langmuir模型揭示单层吸附机制，其参数K_L
反映吸附剂在低浓度区的捕获能力，而Freundlich模型更适合描述非均质表面的多层吸附。研究表明，DCF在ACs上的K_L
值比黏土高2-3个数量级，解释其在低浓度下的优势。

Key parameters affecting adsorption
pH通过改变DCF（pK_a
≈4.0）电离态和吸附剂表面电荷影响吸附效率，最佳pH通常为2-4。离子强度会屏蔽静电作用，而温度升高可能破坏氢键，导致ACs对DCF的吸附量下降15%-20%。

Carbonaceous materials
粉末活性炭（PAC）对DCF的Q_m
可达200mg/g，但其K_L
值受表面氧化度调控——适度羧基化可使K_L
提升50%。碳纳米管（CNTs）因中空结构增强扩散速率，但成本限制其规模化应用。

Adsorbents for diclofenac
沸石Y经CTAB改性后对DCF的Q_m
提高至120mg/g，而蒙脱石通过铝柱撑可增强层间吸附。分子印迹聚合物虽选择性优异，但合成成本是传统ACs的10倍。

Conclusions and perspectives
实现欧盟指令目标需开发兼具高Q_m
（>100mg/g）与K_L
（>10³

L/mg）的吸附剂，并优化再生工艺（如ACs的热再生损失率需控制在<20%）。未来研究应聚焦真实废水中的竞争吸附机制与低碳吸附剂设计。