一、研究背景

在水体中释放的有害有机污染物（如颜料和染料）中，纺织工业占54. %，其次是印染工业（21. %）、造纸和纸浆工业（10. %）、制革和油漆工业（8. %）和染料制造工业（7. %）。每年大约有280万吨染料随纺织工业废水排放到全球环境中。纺织废水中染料的平均浓度约为300 mg L−1，而即使1 mg L−1的染料也是非常不受欢迎的，对环境有害。染料干扰自然水资源，促进严重的毒理学和致癌影响，并对环境和人类健康产生有害影响。

为解决纺织废水的污染问题，研究了染料的降解和分离方法来去除污染物。氧化和生物降解等降解方法可能非常有效，但由于这些技术需要强氧化剂，如臭氧O3、次氯酸盐ClO -或光fenton试剂，因此存在一些缺点。这些技术产生活性自由基，将水中染料的化学结构分解为CO2和H2O。然而，氧化处理产生各种副产物，更难以消除。此外，过氧化氢经常用于光催化和光fenton等技术，这不可避免地使该过程更加昂贵。生物降解对碱性染料的去除是有效的；然而，由于活性染料和阴离子染料的生物降解性较低，该技术不适用。它也非常缓慢，需要高特异性表面供细菌生长。水处理的方法包括絮凝、混凝、离子交换、使用膜和吸附剂。混凝法尚未被证明对处理广泛的合成染料有效，如偶氮、活性、酸性和碱性染料。离子交换法对大多数染料都无效，而且通常成本很高。膜过滤被认为是一种非常有效的染料分离方法，但这种方法受到膜污染和成本的限制。

在所有的染料去除方法中，吸附法代表了水处理的所有重要特征，如使用简单，成本效益高，吸附剂经常可重复使用。此外，吸附过程不会导致有毒副产物的形成。吸附材料的性能取决于它的化学成分和结构。天然吸附剂和合成吸附剂分别用于纺织废水的处理。天然吸附剂，如粉煤灰、二氧化硅、木材、粘土材料和棉花废料，可用于染料废水处理工艺，也可用于合成吸附剂，如层状双氢氧化物（LDH）、活性炭（AC）和金属有机框架（mof）。尽管所有这些类型的吸附剂对染料的去除都非常有效，但mof具有其他吸附材料所缺乏的特别大的吸附容量、高效率和可回收性。

二、摘要

纺织工业废水中染料的排放量每年都在增加。染料在环境中持续存在或分解，通过自然水循环进入饮用水，可能对人类健康造成严重问题。研究人员已经研究并提出了各种废水处理技术来减少染料的排放，包括吸附，这似乎是最具成本和时间效益的。金属有机框架（mof）是一种吸附材料，因其具有高比表面积、孔径和体积可调性而被广泛应用。在染料脱除中，mof在批量实验中被大量使用，这阻碍了它们在工业规模上的应用。在这篇综述中，对MOF合成的最新策略进行了全面的了解，重点讨论了有效吸附染料的方法。举例说明了mof与染料之间最常考虑的相互作用，并试图了解表面电荷和尺寸相容性对吸附过程的贡献。此外，本研究还详细介绍了MOF/ENF复合材料在静电纺纳米纤维（ENF）载体中的应用策略，并举例说明了MOF/ENF复合材料在纺织废水中染料吸附方面的有效应用。染料与MOF的相互作用是MOF/ENF吸附染料的主要原因。广泛讨论了目前MOF/ENF在工业纺织废水处理中的应用局限性，包括技术和环境问题。这些限制需要在商业化之前解决，我们建议进行一些研究来解决这个问题。

三、结论

MOFs吸附染料是染料废水净化最有效的技术之一。最常用的合成方法是溶剂/水热法和微波辅助法，不同于其他方法的简单性。有效MOFs的合成策略是基于孔隙度的发展和骨架表面电荷的增强。染料在mof表面的吸附主要是由于分子间的相互作用，如电子相互作用、π-π堆积和氢键作用。染料分子间的相容性和MOF的孔径大小决定了吸附过程。与骨架具有相同电荷的染料分子，如果它们的大小足够小，可以穿透骨架的孔隙，就可以被吸收。在其他情况下，分子间的相互作用决定了吸附过程。当MOF被整合到ENF中时，这种趋势保持不变：染料与MOF的相互作用促进了染料在MOF/ENF复合材料上的吸附。

静电纺丝可以在聚合物纤维中加入大范围的MOF。因此，MOF/ENF膜可以吸附不同性质的染料。MOF/ENF复合材料的合成方法多种多样。合成策略的选择决定了最终复合材料的性能。在开发机械耐蚀ENF时，优先采用mof嵌入聚合物的策略。对于需要高表面积复合材料的应用，如吸附、传感或催化，mof必须暴露在ENFs表面。因此，优先考虑MOF附着和MOF在纤维表面原位生长的策略。在这些策略中，通常需要对纤维表面进行修饰以增加MOF锚定。ENF最重要的表面修饰包括氧化处理、不同官能团（如羟基、羧基、氨基等）在纤维上的整合以及mof有机配体的有意修饰。这些修饰促进了共价和非共价相互作用，使MOF/ENF复合材料保持不可分离。

并不是每一种用于静电纺丝的聚合物都能有效地支持MOF的掺入，由于几个关键因素，如聚合物在水中的不稳定性和较差的机械阻力。在染料去除应用中，最受欢迎的MOF/ENF对是基于zn的ZIF-8，以及带有PAN/PVP和PVA/CS ENF的UiO-66 （Zr, Ce）。在大多数研究中，MOF/ENF的吸附归因于染料与MOF的相互作用，而染料与ENF的相互作用很少被提及。同时，ENFs可以吸附不含MOF颗粒的染料。此外，我们还发现，将MOFs加入ENFs后，染料吸附过程的等温模型发生了变化。ENFs在MOF/ENF染料吸附过程中的作用有待进一步研究。

当MOF与电纺聚合物纤维耦合时，得到的MOF/ENF膜具有滤管不堵塞、过滤器更换方便、易于再生等优点，成为MOF纳米粉末的一个很好的替代品。MOF/ENF膜在纺织工业中的前景是基于成本效益、可重复使用和易于操作。寻找和调整MOF/ENF两种材料的附着力、水稳定性、渗透性和机械阻力，最终将对它们在纺织水处理中的应用起到关键作用。

图1.不同孔径MOF处理染料废水的方案。

图2.以锌基MOF-5 （IRMOF-1）为例的mof的合成方法。