氨基/磺酸基功能化UiO-66金属有机框架高效吸附头孢曲松与头孢克肟：表征、机理及响应面法优化研究

为解决抗生素在水体中残留引发的环境风险，研究人员通过溶剂热法合成锆基金属有机框架（Zr-MOFs）UiO-66及其功能化材料（UiO-66-NH2和UiO-66–15%SO3H），采用Box-Behnken设计优化头孢克肟（CFX）和头孢曲松（CTX）的吸附条件。结果表明：功能化材料对CTX最大吸附量达265.6 mg/g，吸附过程符合准二级动力学和Langmuir模型，且可循环使用4次保持90%效率，为水体抗生素治理提供新型高效吸附剂方案。

　　

抗生素在医疗和农业中的广泛应用导致其在水环境中持续累积，传统处理方法难以有效清除。这项研究瞄准这一难题，通过精巧设计锆基金属有机框架（Metal-Organic Frameworks, MOFs）家族——包括原始UiO-66及其氨基（-NH₂）和磺酸基（-SO₃H）功能化变体，构建出对抗头孢克肟（Cefixime, CFX）和头孢曲松（Ceftriaxone, CTX）的"分子陷阱"。

研究团队采用溶剂热合成法打造这些多孔材料，并通过响应面法（Response Surface Methodology, RSM）精准调控pH值（3-11）、吸附剂用量（0.1-1 g/L）、初始浓度（CFX:10-50 mg/L；CTX:10-90 mg/L）和接触时间（10-90分钟）等关键参数。令人振奋的是，经磺酸基修饰的UiO-66–15%SO₃H展现出惊人吸附能力，对CTX的捕获量高达265.6 mg/g，相当于每克材料能吸附约半斤抗生素！

深入机理研究发现，抗生素分子与MOFs之间的"亲密接触"遵循准二级动力学规律，犹如特工接头般需要双方协同配合。Langmuir等温线模型则揭示出材料表面均匀的活性位点分布。热力学数据证实，这个捕获过程不仅自发进行（ΔG<0），还需要"吸热充电"（ΔH>0）。即便存在其他有机分子干扰，这些MOFs仍能保持90%以上的工作效率，且历经四次循环仍活力不减。

这项突破为解决"超级细菌"的潜在诱因——抗生素污染提供了创新解决方案，这些可重复使用的"分子海绵"或将重塑未来水处理技术格局。