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综述:环烷酸类化合物(NAFCs)与多糖基吸附剂相互作用的研究进展:尾矿池水体修复的机遇
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月02日 来源:Carbohydrate Polymers 10.7
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这篇综述系统探讨了多糖(PS)基吸附剂与油砂尾矿水中环烷酸类化合物(NAFCs)的相互作用机制,重点分析了通过交联、表面功能化和复合材料构建等策略优化PS基材料的吸附性能,为开发绿色高效的NAFCs修复技术提供了结构-功能关系层面的理论支撑。
Abstract
环烷酸类化合物(NAFCs)作为油砂尾矿水(OSPW)中的主要毒性成分,因其复杂的羧酸结构和环境持久性对生态系统构成多重威胁。多糖(PS)基材料(如纤维素、壳聚糖和环糊精)凭借丰富的羟基(-OH)、氨基(-NH2)等官能团,通过物理化学修饰可构建高效吸附NAFCs的复合材料。当前研究瓶颈在于对PS-NAFCs在水相中结构-吸附关系的认知不足。
Introduction
阿尔伯塔油砂储藏着全球最大的可采沥青资源,其开采过程每立方米原油产生约9立方米油砂尾矿水(OSPW)。NAFCs作为OSPW的核心污染物,具有神经毒性、生殖发育毒性等危害,而传统活性炭吸附技术存在成本高、环境足迹大等缺陷。PS基材料因其可降解性和结构可调性成为理想替代品,但需突破材料设计、吸附机制和再生策略三大关键问题。
The structure of NAFCs
NAFCs由刚性非极性烃核与极性羧基构成,在油水界面形成"羧基朝水相-烃链朝油相"的定向排列。这种两亲性结构使其易通过氢键形成二聚体,也是PS材料吸附的靶向位点。
The structure of polysaccharides
重点分析的纤维素(C)、羧甲基纤维素(CC)、壳聚糖(CH)和环糊精(CDs)具有独特优势:纤维素微纤丝提供高比表面积,壳聚糖的质子化氨基(-NH3+)增强静电吸附,环糊精的疏水空腔可包合NAFCs烃链。
The design of PS-based adsorbents
通过交联剂如戊二醛可增强材料稳定性;环氧氯丙烷修饰引入的环氧基团能共价捕获NAFCs;与磁性纳米粒子复合后既保持90%吸附效率又实现磁分离。实验表明,羧甲基纤维素-壳聚糖复合物对NAFCs的吸附量达158 mg/g,较原始材料提升3倍。
Future perspectives
需结合原位表征技术(如同步辐射XAS)解析吸附界面动态过程,开发pH响应型智能材料以实现可控脱附。机器学习辅助的分子对接模拟将加速新型复合材料设计。
Conclusions
PS基材料通过调控亲水-亲油平衡、增加表面吸附位点和协同抗衡离子效应,可实现对NAFCs的高效捕获。未来研究应聚焦于构效关系的定量解析,推动绿色修复技术的实际应用。
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