综述：再生绿色材料去除废水中药物的成本效益分析

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【字体：大中小】 时间：2025年06月18日 来源：Waste Management 7.1

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　　这篇综述系统评估了再生废弃物吸附剂（如水果/农业废料）在去除废水中药物污染物（如IBU、DCF）的经济环境效益。文章重点分析了吸附-解吸-再生（Adsorption-Desorption-Regeneration）系统的循环经济价值，指出其成本区间（1.49-75.04 €/kg）及65-97%的去除效率，特别强调π-π相互作用和氢键在吸附机制中的关键作用。

再生绿色材料在废水药物去除中的应用

摘要

废水处理厂在循环经济框架下展现出巨大潜力。尽管传统方法能通过高能耗工艺去除药物污染物，但利用废弃物衍生的可再生吸附剂（如水果/农业废料）已成为新兴解决方案。这类材料通过吸附系统（吸附-解吸-再生）实现65-97%的去除效率，生产成本仅为1.49-3.70 €/kg，同时符合绿色化学原则。

药物污染现状

每年约3亿吨药物污染物被排放至水体，包括布洛芬（IBU）和双氯芬酸（DCF）。这些物质具有强亲水性和低生物降解性，传统处理方法效率有限。例如，IBU在pH<4时通过氢键主导吸附，而DCF则依赖π-π相互作用。

吸附机制与技术对比

吸附技术因操作简单、无副产物而优于膜过滤（如RO反渗透）和高级氧化（如Fenton法）。关键参数包括：

pH影响：IBU在酸性条件下吸附最佳（pH=4），而DCF在中性环境更有效。
温度效应：升温可增强吸附动力学，如胡椒茎生物炭（PS-biochar）在700°C制备时对IBU的吸附量达569.6 mg/g。
功能基团：羟基和羧基通过静电作用或氢键提升性能，如改性可乐果壳（KNHA）的去除率达97%。

循环经济实践

废弃物吸附剂的再生通过溶剂解吸（如甲醇、乙醇）或化学氧化（如H₂
O₂
）实现。例如：

摩洛哥松果活性炭：5次循环后仍保留80%吸附容量，成本仅68.64 €/kg。
椰壳铝改性炭（AC@Al）：5次再生后对IBU去除率稳定在70%以上。

经济与环境平衡

成本分析显示，枣核生物炭（DSPB）生产成本低至1.67 €/kg，而酸改性材料（如KNHA）比商业活性炭便宜6倍。但需注意，部分废弃物衍生材料成本仍高达75.04 €/kg，表明“废弃物”未必等同于“低成本”。

未来挑战

当前研究缺口包括：

大规模再生技术的经济性验证
混合系统（如吸附-光催化）的协同效应开发
分子水平吸附机制的深入解析

通过整合循环经济理念，废弃物吸附剂不仅降低处理成本，还能实现资源回收，推动水处理技术向可持续发展转型。

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