《Journal of Environmental Chemical Engineering》：Removal of selected endocrine-disrupting compounds by metal-organic framework-based membranes in aqueous solution: A review
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摘要内分泌干扰物（EDCs）在水生态系统中的扩散带来了严重的环境和健康风险，凸显了传统膜过滤技术在有效去除这些持久性污染物方面的局限性。本综述全面分析了基于金属有机框架（MOF）的膜作为高效修复多种内分泌干扰物的高级双功能平台，包括激素、农药、工业化学品如双酚A以及全氟和多氟
摘要
内分泌干扰物（EDCs）在水生态系统中的扩散带来了严重的环境和健康风险，凸显了传统膜过滤技术在有效去除这些持久性污染物方面的局限性。本综述全面分析了基于金属有机框架（MOF）的膜作为高效修复多种内分泌干扰物的高级双功能平台，包括激素、农药、工业化学品如双酚A以及全氟和多氟烷基物质（PFASs）。通过系统评估膜物理化学性质与操作条件之间的相互作用，本综述表明，将多种MOF（如UiO-66-NH2、MIL-101(Cr)和ZIF-8）整合到膜基体中，可显著提升表面亲水性、孔隙率和负表面电荷密度。这些改性促进了协同去除机制的形成，包括空间位阻效应、静电排斥、靶标特异性分子印迹和催化降解。因此，这些纳米复合膜在优化的操作制度内，对难降解化合物和长链PFASs实现了近乎完全的去除效率，同时缓解了传统渗透性-选择性之间的权衡矛盾。尽管取得了这些重大进展，但在大规模实际应用中仍存在关键挑战，特别是某些MOF框架在极端pH条件下的结构脆弱性、对高度移动的短链PFASs保留不足，以及复杂实际废水基质中的竞争性膜污染。最终，本综述强调了开发稳健的多功能催化架构和精细化制造工艺的迫切需求，以确保基于MOF的技术在可持续水处理中的长期结构稳定性和可扩展部署。
引言
工业化和农业集约化的推进导致各种污染物在水系统中的扩散，对环境和生态系统构成了重大威胁 [1]。尽管内分泌干扰活性从根本上说是特定于化合物的，而非广泛化学类别的固有特性，但已确认多个类别中的特定微污染物，如天然/合成激素（例如17α-炔雌醇，EE2）、药品（例如布洛芬，IBP）、工业添加剂（例如双酚A，BPA）、农药（例如草甘膦，ATZ）以及选定的全氟和多氟烷基物质（PFASs，例如全氟辛酸（PFOA）、全氟辛烷磺酸盐（PFOS），通过干扰激素、代谢和生殖通路被证实为强效内分泌干扰物 [2]、[3]、[4]、[5]。其中，PFASs和持久性农药由于其高化学稳定性、生物累积性和在饮用水源中的广泛存在，成为全球关键的环境关注点 [6]。
各种处理技术已被用于从废水和饮用水中去除有机污染物和/或内分泌干扰物，包括混凝、水解、离子交换、生物降解、膜过滤和化学沉淀 [7]、[8]、[9]。在这些处理过程中，膜过滤被认为是修复受内分泌干扰物污染水源的高效技术 [10]。然而，水中各种无机和有机化合物的存在会对膜污染、选择性和渗透性产生不利影响 [10]。此外，市售的薄膜复合（TFC）聚酰胺纳滤（NF）膜对选定内分泌干扰物的去除效果不佳，如双酚A、草甘膦（ATZ）和全氟辛烷磺酸盐（PFOS），这是由于内分泌干扰物与本征亲水性聚酰胺基体内的局部疏水区域（如芳香环）之间不利的疏水相互作用所致 [11]。此外，超滤（UF）在去除新兴有机污染物（例如布洛芬（IBP）和17α-炔雌醇（EE2））方面效果有限，因为它们分子量低，可以轻易通过UF膜相对较大的孔径 [4]。因此，研究人员越来越关注利用纳米材料增强膜过滤，包括碳纳米管、氧化石墨烯（GO）、金属有机框架（MOFs）和MXenes，以实现高效的内分泌干扰物去除 [6]、[12]、[13]。为了全面概述各种过滤工艺中的分离效率和操作条件，基于MOF的膜在正向渗透（FO）、纳滤（NF）和超滤（UF）中对新兴关注污染物去除的详细总结已汇编于表S1（支持信息）中。该对比数据集突出展示了膜构型、水力驱动力和功能性MOF框架如何共同决定水渗透性和目标微污染物保留。
MOFs因具有优异的孔隙率、明确的孔结构和与聚合物材料的良好相容性，在制备多种高性能薄膜纳米复合（TFN）膜方面展现了巨大潜力 [14]。MOFs是一类由金属节点通过有机配体连接组装成一维、二维或三维网络的材料 [15]。MOFs在去除微污染物方面具有双功能性，通过吸附固定微污染物，同时提供源自其高密度金属节点和有机连接体的多种酸碱位点，促进这些污染物的催化降解 [5]。此外，除这些化学相互作用外，MIL-01(Cr)等MOF内的纳米通道在MOF-TFN膜的物理分离性能中也起着关键作用，从而增强了有机微污染物的去除效果 [11]。
尽管新兴微污染物带来的环境和毒理学威胁现已得到充分记录，但其有效去除仍然是一个重大挑战 [4]。传统TFC膜存在显著局限性，包括对疏水化合物去除不足和对膜污染的高度易感性 [16]。尽管掺入MOFs的TFN膜在克服这些挑战方面显示出可观的前景 [2]、[15]、[17]，但建立关于MOF整合策略与其双功能机制在内分泌干扰物去除中关系的系统性理解的全面综述仍有待完成。虽然已有大量综述分别涵盖了MOF的一般合成和应用，但它们往往缺乏对专门膜分离过程中结构-性质-性能关系的批判性综合。现有研究尚未充分综合说明MOF的独特性质如何被利用来有效去除和降解传统及新兴内分泌干扰物，包括农药、激素、工业化学品和PFASs。因此，本综述通过深入分析基于MOF的膜对这些选定内分泌干扰物去除性能的研究填补了这一空白。此外，本综述聚焦于膜材料性质、污染物物理化学特征和关键操作参数之间的相互作用。最后，本综述批判性地评估了膜污染、短链PFAS保留挑战和化学清洗耐久性，为提升基于MOF的技术在实际水修复中的稳定性和效率提供了可操作的观点。
章节摘录
通量与去除率
膜亲水性在决定水渗透性和表面抗污染性能方面起着关键作用 [18]。特别是，亲水性膜表面表现出对水分子的强亲和力，从而促进水的渗透 [5]。为实现这一目标，功能表面改性策略已被广泛探索；例如，通过MOF产生的表面粗糙度（Ra）增大与MOF
未来研究的展望与挑战
尽管基于MOF的膜在选择性内分泌干扰物去除方面展现了显著潜力，但仍有若干关键挑战需要解决，以促进其从实验室研究向实际应用的转化。首要关注点是MOF在不同水环境条件下的长期化学和结构稳定性。尽管标准废水处理通常在pH值6-8的中性条件下运行，但在极端pH条件下评估MOF稳定性至
结论
本综述证实，基于MOF的膜代表了从水环境中去除内分泌干扰物的高效且多功能技术。将各种MOF整合到TFN和MMM中，利用其优异的孔隙率和明确的孔结构来增强整体分离性能。这些膜通过结合高容量吸附与催化降解，展现了双功能性去除机制，有效消除新兴有机污染物。该
CRediT作者贡献声明
Min Jang：撰写 – 审稿与编辑。Jong-Soo Choi：撰写 – 审稿与编辑。Park Chang：撰写 – 审稿与编辑。Riwon Kim：撰写 – 原稿。Bongyeon Jung：撰写 – 原稿。Byung-Moon Jun：撰写 – 审稿与编辑，监督，项目管理，资金获取。Yeomin Yoon：撰写 – 审稿与编辑，监督，项目管理，资金获取。ChangKyoo Yoo：撰写 – 审稿与编辑。Hojung Rho：撰写 – 审稿与编辑。
利益冲突声明
作者声明，他们没有任何已知的竞争性经济利益或个人关系可能影响本论文所报告的工作。
致谢
本工作得到了韩国政府（MSIT）资助的国家研究基金会（NRF）拨款的支持（编号：RS-2024-00512818、RS-2025-00554489和RS-2026-25504128）。
Riwon Kim|Bongyeon Jung|Jong-Soo Choi|Chang Min Park|Min Jang|ChangKyoo Yoo|Hojung Rho|Byung-Moon Jun|Yeomin Yoon
