综述：新型实体的环境修复：低共熔溶剂作为先进水处理技术

（编辑推荐）本综述系统阐述了低共熔溶剂（DES）作为绿色水处理技术的突破性进展，其通过分子选择性萃取机制高效去除重金属、全氟烷基物质（PFAS）、药物残留等新兴污染物（CECs），去除率超90%且兼具生物降解性。DES技术为应对"行星边界"框架下的新型实体污染提供了可持续解决方案，有望重塑工业级水处理范式。

　　

Abstract
在全球化水污染威胁日益严峻的背景下，传统水处理技术因依赖高毒性化学品而面临根本性挑战。低共熔溶剂（Deep Eutectic Solvents, DES）作为革命性绿色溶剂，展现出对重金属、PFAS"永久化学品"、药物残留等新型实体（Novel Entities）的高效去除能力。这类设计溶剂通过分子镊子机制实现选择性萃取，污染物去除效率普遍超过90%，同时保持生物降解性和成本优势。最新研究表明，DES技术可同步解决从重金属到工业废水的多重污染问题，为跨越实验室到工业化的"死亡之谷"提供了清晰路径。

Introduction
地球水资源正面临前所未有的压力，地表水受农业径流和工业排放威胁，地下水60%存在砷、氟等地球化学污染物（GGCs）超标。化学工业年增长率达3.9%的同时，重金属（Pb、Hg、Cd）、持久性有机污染物（POPs）和新兴关注污染物（CECs）构成复合污染网络。其中PFAS因其极端持久性引发特殊关注，其环境半衰期可达数十年。传统处理方法如化学沉淀、离子交换等存在二次污染风险，而DES通过氢键网络重构实现污染物特异性结合，符合绿色化学12项原则。

Key pollutants and environmental risks
重金属与类金属（As、Hg、Cd等）通过采矿和工业活动进入水体，具有生物累积效应。PFAS家族含4700余种化合物，其碳-氟键键能高达485 kJ/mol，常规处理几乎无效。药物污染物如抗生素导致微生物耐药性，而油脂类污染物（FOGs）会堵塞处理系统。这些物质均属于"行星边界"框架界定的新型实体，其环境浓度已超越安全阈值。

Principles of green chemistry
DES由氢键供体（HBD）与受体（HBA）按特定摩尔比组成，如氯化胆碱-尿素（1:2）体系。其优势体现在：

1. 原料98%可生物降解
2. 合成过程原子经济性达92%
3. 挥发性有机化合物（VOC）排放趋近于零
4. 可循环使用5-7次仍保持90%效率

Physicochemical properties
DES的粘度（50-500 cP）和密度（1.1-1.5 g/cm³）可通过组分调节，pH值范围1-14。疏水性DES对PFAS的分配系数log P可达4.3，而亲水性DES对Cu²⁺的萃取率高达99.2%。这种"可设计溶剂"特性使其能针对特定污染物定制配方。

Application in water treatment
在重金属去除方面，DES-β-二酮体系对Cd²⁺的去除效率达97.8%。对于PFAS，季铵盐基DES通过氟-碳链相互作用实现95.4%去除率。制药污染物如布洛芬可通过π-π堆积作用被酚类DES捕获。工业级试验显示，DES处理电镀废水成本比传统方法降低43%。

Water Circularity
DES再生采用pH摆动法，回收率超85%。生命周期评估（LCA）显示其碳足迹比活性炭吸附低62%。新加坡的试点项目证实，DES模块化设备可集成到现有处理厂，能耗降低31%。

Current challenges
规模化生产面临粘度控制难题，需开发连续流反应器。部分DES组分可能对水生生物产生EC₅₀=100 mg/L的急性毒性，需优化配方。法规空白是产业化的主要障碍，目前仅欧盟REACH法规有相关指引。

Concluding remarks
DES技术为应对行星边界挑战提供了跨尺度解决方案，其模块化特性特别适合分散式水处理。未来五年需建立DES数据库和标准评估协议，推动这项绿色技术从实验室走向全球水资源保卫战的前线。