近年來，環(huán)境污染問題越來越受世界各國關(guān)注，其中重金屬污染問題尤為突出。由于重金屬離子具有高毒性且不可降解，世界各國已出臺相關(guān)政策以加強(qiáng)對重金屬離子管理。其中，汞污染來源廣泛、排放量大，不僅地殼運(yùn)動、火山噴發(fā)等自然活動會產(chǎn)生大量的汞，采礦、冶金等人為活動也會排放大量的含汞廢水進(jìn)入自然水體中。汞污染已經(jīng)成為世界上最嚴(yán)重的十大污染之一。在天然水體中，汞主要以零價(jià)單質(zhì)汞、汞離子的無機(jī)形式和有機(jī)化合物的形式存在，多種形態(tài)之間能夠相互轉(zhuǎn)化，并通過水、氣和生物進(jìn)行遷移。汞離子是其在水體中主要的存在形態(tài)。汞離子具有很強(qiáng)的毒性，并且可以通過食物鏈和食物網(wǎng)富集，對人體產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的損傷。世界衛(wèi)生組織（World Health Organization，WHO）和美國國家環(huán)境保護(hù)局（United States Environmental Protection Agency，USEPA）分別規(guī)定，飲用水中汞的濃度不能超過1μg/L和2μg/L。因此，尋找高效的汞離子污染去除技術(shù)迫在眉睫。

目前，含汞廢水的處理方法主要有物理化學(xué)法（包括化學(xué)沉淀和離子交換）、電化學(xué)法、生物法、吸附法。各處理方法的優(yōu)缺點(diǎn)，如表1所示。其中，吸附法因具有廉價(jià)、工藝簡單以及可進(jìn)行深度處理等特點(diǎn)，成為了目前處理含汞廢水應(yīng)用較為廣泛且成熟的方法。

性能優(yōu)異的吸附劑是吸附法的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的吸附劑主要有沸石、分子篩等無機(jī)材料，纖維類、樹脂類等有機(jī)高分子材料以及活性炭類材料。然而，這些傳統(tǒng)吸附劑都存在吸附容量不高、吸附平衡時(shí)間較長且選擇吸附性能較差等缺點(diǎn)。因此，研究開發(fā)吸附容量大、吸附速率高、選擇吸附性能好且穩(wěn)定性好的吸附劑便成了吸附法的關(guān)鍵。

近年來，一系列新型吸附材料逐漸被研發(fā)出來。主要包括金屬有機(jī)骨架材料（MOFs）、共價(jià)有機(jī)框架材料（COFs）、共軛微孔聚合物（CMPs）、導(dǎo)電聚合物、二維過渡金屬碳（氮）化物（MXene）和復(fù)合材料（圖1）。本文對以上新型材料的結(jié)構(gòu)及其吸附汞離子的性能進(jìn)行系統(tǒng)介紹（優(yōu)缺點(diǎn)見表2），并總結(jié)提升吸附劑性能的方法，希望對新型吸附劑的開發(fā)及其應(yīng)用于水體中汞離子污染的處理具有一定的借鑒意義。

金屬有機(jī)骨架材料是金屬有機(jī)材料中的一個(gè)重要子類，是一種新型材料。MOFs通過共價(jià)鍵（配位鍵）將有機(jī)配體和中心金屬離子連接，實(shí)現(xiàn)了無機(jī)相和有機(jī)相的結(jié)合，具有超高孔隙率（高達(dá)90%的自由孔體積）和比表面積（理論上可達(dá)14600m²/g），因此具有作為各種環(huán)境污染物（包括水中的重金屬）高效吸附劑的潛力。

按組分單元和合成方法的不同可以將MOFs材料主要分為以下幾類：①等網(wǎng)狀MOFs（IRMOFs）；②拉瓦錫骨架材料（MILs）；③類沸石咪唑骨架材料（ZIFs）；④孔-通道式骨架材料（PCNs）；⑤UiO系列金屬有機(jī)骨架材料（UiO系列MOFs）。其中，IRMOFs主要用于有機(jī)物吸附，PCNs主要用作催化材料，這里不進(jìn)行探討。3種用于汞離子吸附的MOFs材料優(yōu)缺點(diǎn)見表3。

1.1 拉瓦錫骨架材料

拉瓦錫材料是最受歡迎的MOFs系列之一，是Hg(Ⅱ)的理想吸附劑。最早的MIL是由Ferey及其拉瓦錫材料研究所的同事采用苯二甲酸和鉻的三聚八面體簇制備的MIL-101，MIL就是由該機(jī)構(gòu)的縮寫命名的。溶劑熱法是合成MILs最常用的方法，該方法合成的MILs具有尺寸均勻、結(jié)晶度好、拓?fù)湫蚊部烧{(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)。此外，由于其發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)和高的比表面積，材料的吸附位點(diǎn)得以充分暴露，有利于汞離子在材料上的快速吸附。起初，MILs主要是通過將中心金屬與有機(jī)磷酸或琥珀酸連接合成的。經(jīng)過不斷研究，目前MILs通常由羧酸鹽和三價(jià)陽離子組成。至今為止，已經(jīng)開發(fā)的MILs主要有以Gr、Fe、Al為中心原子的MIL-100、MIL-101和MIL-53。除此以外，還有以Fe為中心原子的MIL-88A、MIL-88B，以Ti為中心原子的MIL-125，以及以In、Ga、Fe或V為中心原子的MIL-68等。有些MILs已被用作吸附劑去除包括重金屬離子在內(nèi)的不同類型的污染物。

雖然部分基礎(chǔ)MILs材料已經(jīng)用于Hg(Ⅱ)吸附去除，但是并沒有表現(xiàn)出好的去除效果。而改性后的MILs對吸附性能有明顯的提升。尤其是含S的基團(tuán)（如巰基）和含N的基團(tuán)（如氨基）都表現(xiàn)出與水中Hg(Ⅱ)較強(qiáng)的相互作用，因此它們經(jīng)常被引入MILs以增強(qiáng)其對Hg(Ⅱ)的吸附效果。Zhang等合成了一系列具有不同中心金屬離子（Al³⁺、Cr³⁺、Fe³⁺和Ti⁴⁺）的氨基功能化MILs[圖2(a)]。經(jīng)過氨基功能化后，所有的MILs對Hg(Ⅱ)的吸附效果都有提升。其中，NH₂-MIL-53(Al)表現(xiàn)出最高的Hg(Ⅱ)吸附容量（153.9mg/g），同時(shí)能在60min內(nèi)達(dá)到吸附平衡，這是由氨基與水中Hg(Ⅱ)之間強(qiáng)相互作用導(dǎo)致的。NH₂-MIL-53(Al)使用0.1mol/L的鹽酸和10%硫脲混合溶液進(jìn)行脫附，4次循環(huán)后，吸附容量下降不到10%。原始的MIL-101對Hg(Ⅱ)的吸附容量為75.0mg/g，而用巰基修飾后的SH-MIL-101[圖2(b)]對Hg(Ⅱ)的吸附容量為250.0mg/g，且能夠在20min內(nèi)達(dá)到吸附平衡，吸附速率常數(shù)為6.61×10^-2g/(mg·min)。用0.01mol/L的鹽酸和0.1%硫脲混合溶液進(jìn)行脫附，僅5次循環(huán)后，去除率就由原先的95%下降到了80%。同樣的，用巰基修飾的MIL-88A對Hg(Ⅱ)的吸附容量由333.3mg/g提升到了1111.1mg/g。Li等分別用巰基和氨基修飾了MIL-68(In)，發(fā)現(xiàn)SH-MIL-68(In)對Hg(Ⅱ)吸附容量為450.0mg/g[圖2(c)]，在2min內(nèi)能夠去除超過98%的Hg(Ⅱ)，吸附速率常數(shù)達(dá)到1.25g/(mg·min)，而NH₂-MIL-66(In)的Hg(Ⅱ)吸附容量僅為50.0mg/g。這主要是由于巰基是軟堿性基團(tuán)，與軟酸性的汞離子之間具有強(qiáng)作用力[圖2(d)]，兩者之間能夠牢固結(jié)合。由此可知，含巰基和含氮官能團(tuán)修飾MILs均能夠提高材料本身的吸附性能，其中巰基與汞離子具有更高的親和力，有利于提高材料的吸附性能。

1.2 類沸石咪唑骨架材料

類沸石咪唑骨架作為金屬有機(jī)骨架的一個(gè)子類，具有高孔隙率、高比表面積（通?？蛇_(dá)到1000~10000m²/g）、可調(diào)的表面性能以及優(yōu)異的機(jī)械穩(wěn)定性，化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。在結(jié)構(gòu)上，ZIFs是四面體鍵合金屬離子（T）與咪唑酸酯及其衍生物（Im）之間通過配位作用，形成T(Im)₂的結(jié)構(gòu)。咪唑鹽在橋接過渡金屬時(shí)形成的T—Im—T鍵角與沸石中的Si—O—Si鍵角相接近（145°），這就使得許多ZIFs具有了不同的沸石狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。ZIFs的合成基本上取決于金屬離子與有機(jī)連接體之間的配位能力，這使其比傳統(tǒng)沸石具有更大的靈活性和可控性。截至目前，已有超過90種ZIFs結(jié)構(gòu)被報(bào)道，其中一些結(jié)構(gòu)與沸石具有相同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而另一些結(jié)構(gòu)顯示出與沸石不同的晶體結(jié)構(gòu)。

到目前為止，增強(qiáng)ZIFs的功能性的方法主要有：接枝功能化[通過合成后修飾（PSM）或溶劑輔助配體交換（SALE）也稱為合成后交換（PSE）]、金屬和金屬氧化物納米顆粒（NPs）的封裝以及生物分子的封裝。Liu等基于離子交換機(jī)制和絡(luò)合機(jī)制，制備了一種在濾紙上原位生長的新型單片吸附材料ZnS-ZIF-8，對廢水中Hg(Ⅱ)的吸附容量為925.9mg/g，并且經(jīng)硫化鈉清洗后即可實(shí)現(xiàn)脫附回收。Zhou等合成了一種鈷基ZIF-67，Hg(Ⅱ)通過與咪唑環(huán)上的氮配位，并取代ZIF-67中的Co(Ⅱ)而被吸附[圖3(a)]。ZIF-67對Hg(Ⅱ)的吸附容量達(dá)到了1740mg/g，且在120min內(nèi)對100mg/L的Hg(Ⅱ)去除率可達(dá)99%。此外，由于鈷離子的流失，樣品的顏色會由紫色褪為白色，能夠直觀判斷吸附劑是否達(dá)到吸附飽和。Li等采用一步法合成了ZIF-8[圖3(b)]，Hg(Ⅱ)通過取代其中的Zn(Ⅱ)，與二甲基咪唑形成更加穩(wěn)定的金屬配體配合物，對Hg(Ⅱ)的吸附容量達(dá)到了2195.1mg/g。同時(shí)，ZIF-8能夠?qū)x子進(jìn)行快速吸附，在不同的汞離子濃度下，均能夠在10min內(nèi)達(dá)到吸附平衡，去除率達(dá)到99%以上。用0.1mol/L鹽酸進(jìn)行脫附，5次循環(huán)后，Hg(Ⅱ)去除率仍保持在86.25%。除此以外，ZIF-8與甘蔗渣（SCB）相結(jié)合，可以很好地解決在實(shí)際應(yīng)用中的回收問題。

1.3 UiO系列金屬有機(jī)骨架材料

UiO系列金屬有機(jī)骨架材料是一種剛性金屬有機(jī)骨架材料，除了具有MOFs普遍的優(yōu)點(diǎn)外，還具有良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。UiO系列MOFs最早是由Lillerud課題組合成，其名字是奧斯陸大學(xué)（University of Oslo）的縮寫。這種材料以Zr為中心金屬、羧酸鹽（如對苯二甲酸）為有機(jī)配體組合形成，具有規(guī)則的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。合成過程中改變連接劑的種類以及連接劑所具有的官能團(tuán)類別，能夠在UiO材料上添加特定的目標(biāo)官能團(tuán)，進(jìn)而提高UiO材料與汞離子之間的親和力。除此以外，利用分子調(diào)節(jié)劑（如鹽酸或一元羧酸等），可以在材料中產(chǎn)生連接劑或團(tuán)簇的缺失，生成缺陷型的UiO系列MOFs。從而增加材料的比表面積，暴露出更多的Hg(Ⅱ)結(jié)合位點(diǎn)，提高汞離子的吸附容量。UiO材料中的缺陷位點(diǎn)還能夠增加孔隙體積，使Hg(Ⅱ)在材料中的擴(kuò)散更加迅速，進(jìn)而提高吸附速率，縮短達(dá)到平衡所需要的時(shí)間。

在眾多的UiO系列MOFs中，UiO-66是報(bào)道最早和研究最為廣泛的鋯基金屬有機(jī)骨架材料之一（圖4），具有優(yōu)異的穩(wěn)定性。因此，對UiO-66進(jìn)行改性受到了大量的關(guān)注和研究。例如，Li等用巰基修飾UiO-66（UiO-66-SH）[圖5(a)]，其對Hg(Ⅱ)的吸附容量為785mg/g[圖5(b)]。此外，UiO-66-SH還具有較高的吸附速率，準(zhǔn)二級動力學(xué)常數(shù)達(dá)到了3.4×10^-2g/(mg·min)。其在多種二價(jià)陽離子干擾的情況下，對Hg(Ⅱ)的去除效果沒有明顯變化，用0.01mol/L的鹽酸和0.1%的硫脲混合溶液進(jìn)行脫附，能夠在7次循環(huán)之后，仍然具有90%以上的汞離子吸附容量。Fu等采用2,5-二巰基-1,3,4-噻二唑?qū)iO-66-NH₂進(jìn)行巰基功能化（UiO-66-DMTD）[圖5(c)]，巰基和含氮基團(tuán)通過與Hg(Ⅱ)絡(luò)合，對水中Hg(Ⅱ)的吸附容量為670.5mg/g[圖5(d)]，同時(shí)在連續(xù)10次循環(huán)后去除率僅下降13.5%。Hg(Ⅱ)對其他金屬離子的分離因子α_i^hg都達(dá)到190以上[α_i^hg大于1，說明吸附劑會優(yōu)先去除Hg(Ⅱ)]。Chai等利用4,6-二氨基-2-巰基嘧啶對UiO-66進(jìn)行功能化改性（UiO-66-DMP），汞離子通過與UiO-66-DMP上的N原子、S原子之間的螯合作用被吸附。采用1%硫脲與0.1mol/L的鹽酸混合溶液作為解吸劑，經(jīng)過5次循環(huán)后，材料對汞離子的去除率由95.97%降到了85.42%。

共價(jià)有機(jī)框架材料是一種新型多孔有機(jī)晶體材料，是通過共價(jià)鍵對輕元素進(jìn)行熱力學(xué)控制的可逆聚合形成的。人為設(shè)計(jì)可以將有機(jī)單元精確集合到COFs上。COFs由不同的剛性單體組成，剛性單體的不同幾何配體形成了不同多邊形骨架的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這就使得其具有高度可調(diào)節(jié)的分子結(jié)構(gòu)、高孔隙率以及合適的孔徑大小，能夠使汞離子更加順利地在材料孔隙內(nèi)通過，提升吸附速率。在合成過程中合理設(shè)計(jì)，就能夠在暴露出更多活性吸附位點(diǎn)的同時(shí)，添加不同的活性官能團(tuán)，增強(qiáng)材料與汞離子之間的親和力，進(jìn)而提升材料的吸附性能。與傳統(tǒng)材料相比，COFs具有密度低、化學(xué)穩(wěn)定性好、孔結(jié)構(gòu)規(guī)則和比表面積大等特點(diǎn)。因此，其在解決當(dāng)前與能源和環(huán)境可持續(xù)性相關(guān)的問題方面具有良好的前景，應(yīng)用在氣體吸附、光電子、催化、質(zhì)子傳導(dǎo)等領(lǐng)域。此外，COFs有機(jī)單元的可調(diào)節(jié)性有助于解決有毒重金屬引起的環(huán)境問題。根據(jù)合成單元的不同結(jié)構(gòu)，COFs可分為二維（2D）COFs和三維（3D）COFs。2D COFs相較于3D COFs更為常見，其具有大比表面積的層狀結(jié)構(gòu)，活性官能團(tuán)之間能夠彼此接近，以促進(jìn)協(xié)同作用，進(jìn)而增強(qiáng)了COFs與吸附質(zhì)之間的親和力。因此，其更具有作為優(yōu)秀吸附劑的潛力。

自2005年第一次報(bào)道COFs以來，與“共價(jià)有機(jī)框架材料”相關(guān)的文章數(shù)量逐年增加。雖然COFs在環(huán)境修復(fù)方向的探索相對較晚，在2016年才報(bào)道了第一個(gè)COFs型吸附劑/化學(xué)傳感器。但是其發(fā)展速度卻非?？?，已經(jīng)吸引了眾多的科學(xué)研究者進(jìn)行共價(jià)有機(jī)框架吸附材料的研究。如Sun等在2017年通過1,2-乙二硫醇處理COF-V合成的材料（COF-S-SH）[圖6(a)]對水溶液和空氣中的汞都有很好的吸附效果，對Hg(Ⅱ)的吸附容量達(dá)到了1350mg/g。更重要的是，COF-S-SH的分配系數(shù)（K_d）高達(dá)2.3×10⁹mL/g，能夠在10min內(nèi)達(dá)到99.94%的吸附去除率，將水中Hg(Ⅱ)濃度從5mg/L降為0.73μg/L以下，3h內(nèi)降至0.1μg/L，遠(yuǎn)低于飲用水的可接受限值（2μg/L）。初始吸附速率h（k₂q_e²）高達(dá)143mg/(g·min)。這主要是因?yàn)镃OF-S-SH具有大量的Hg(Ⅱ)吸附位點(diǎn)，同時(shí)良好的孔隙結(jié)構(gòu)促進(jìn)了汞離子在材料孔道內(nèi)的擴(kuò)散。同樣的，Ma等通過Schiff反應(yīng)，用巰基功能化COF-1合成了COF-SH[圖6(b)]，對Hg(Ⅱ)的吸附容量達(dá)到了1283mg/g，是不含巰基的COF-1吸附容量（53.1mg/g）的24倍以上。COF-SH在30min內(nèi)對Hg(Ⅱ)的去除率為95%以上，在120min內(nèi)去除率為99%以上并達(dá)到吸附平衡。用0.5mol/L的鹽酸進(jìn)行脫附再生，經(jīng)過10次循環(huán)之后，其吸附容量仍然保持在初始值的97%以上。Qian等以硫脲作為連接子制備出了兩種不同孔隙結(jié)構(gòu)的COFs（JNU-3和JNU-4）。擁有更高硫脲含量的JNU-3吸附容量達(dá)到了960mg/g，明顯高于JNU-4的561mg/g。JNU-3能夠在10s內(nèi)將Hg(Ⅱ)濃度由10mg/L降低到0.002mg/L，達(dá)到吸附平衡。類似的，Hussain等通過同樣的反應(yīng)，分別在90℃和120℃條件下利用三醛基間苯三酚（TP）和硫代卡巴肼（Tch）合成了具有更高硫脲含量且具有酮和烯醇互變異構(gòu)體的TpTch-90和TpTch-120[圖6(c)]。兩種材料對汞離子的吸附容量分別達(dá)到了4270mg/g和4277mg/g。TpTch-120比TpTch-90具有更多的酮式結(jié)構(gòu)，而酮式結(jié)構(gòu)與Hg(Ⅱ)有較高的配位能力，同時(shí)Hg(Ⅱ)的吸附會促進(jìn)酮式結(jié)構(gòu)的形成。因此，TpTch-90和TpTch-120分別在10min內(nèi)脫除了90%和99%的Hg(Ⅱ)，并在在20min和30min內(nèi)達(dá)到吸附平衡，TpTch-120比TpTch-90表現(xiàn)出更高的吸附速率。

共軛微孔聚合物是一類由有機(jī)構(gòu)筑單元通過共價(jià)鍵組裝成的具有π-π共軛體系的多孔聚合物。該類聚合物具有大量固定的永久微孔的三維共軛網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，且可以按照框架化學(xué)實(shí)現(xiàn)分子水平的精準(zhǔn)設(shè)計(jì)與合成。首次關(guān)于CMPs的報(bào)道在2007年，由炔基芳烴單體與含鹵素芳烴的Sonogashira-Hagihara交叉偶聯(lián)成功合成了微孔聚（亞芳基亞乙炔）網(wǎng)絡(luò)，其比表面積高達(dá)834m²/g。由此可見，與常見的材料相比，CMPs具有更高的比表面積。除此以外，CMPs的結(jié)構(gòu)和孔徑可以進(jìn)行調(diào)節(jié)和設(shè)計(jì)，這就為CMPs的孔徑和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與可控調(diào)節(jié)提供了可能。高比表面積和適宜的孔隙結(jié)構(gòu)，能夠使CMPs具有更多的汞離子吸附位點(diǎn)以及更高的擴(kuò)散速率，Hg(Ⅱ)在快速到達(dá)吸附位點(diǎn)的同時(shí)能夠與之牢固結(jié)合，導(dǎo)致CMPs具有非常高的吸附容量和吸附速率。

自CMPs被發(fā)現(xiàn)以來，就得到了迅速發(fā)展。在2015年Xiang等合成了一種超交聯(lián)共軛微孔聚合物（HCMP-1），其比表面積為432m²/g，對Hg(Ⅱ)的吸附容量達(dá)到了604mg/g。除此以外，HCMP-1具有較好的熒光性質(zhì)[圖7(a)]，在吸收Hg(Ⅱ)后熒光明顯減弱。其作為汞離子檢測熒光探針，具有高靈敏度，對Hg(Ⅱ)的檢測極限低至5×10^-8mol/L。2021年Lou等在共軛微孔聚苯胺（CMPAs）中設(shè)計(jì)了雜化分子孔合成CMPA-M，其對Hg(Ⅱ)吸附容量達(dá)到了975mg/g，同時(shí)具有高吸附速率，對初始濃度為50mg/g的Hg(Ⅱ)溶液可以在48s內(nèi)去除94.8%，初始吸附速率高達(dá)113mg/(g·min)。2023年，Wang等用三(4-溴苯基)胺分別與三(4-氨基苯基)胺（TAPA）、對苯二胺（PDA）、4,4'-二氨基二苯胺（DDA）合成了3種不同的氮基共軛微孔聚合物。其中CMPPDA[圖7(b)]對Hg(Ⅱ)的最大吸附容量為1582.6mg/g[圖7(c)]；CMPDDA有效地將Hg(Ⅱ)濃度從11.2μg/L降至0.01μg/L以下。同時(shí)，3種材料均具有優(yōu)異的吸附再生性能，能夠在至少25次循環(huán)中保持90%以上的吸附容量，材料主要通過N原子與Hg(Ⅱ)之間形成螯合吸附[圖7(d)]達(dá)到去除Hg(Ⅱ)的目的。

導(dǎo)電聚合物是主鏈具有π共軛電子體系，通過摻雜達(dá)到導(dǎo)電態(tài)的高分子材料。常見的導(dǎo)電聚合物有聚吡咯、聚呋喃、聚苯胺、聚噻吩等。與傳統(tǒng)材料相比，導(dǎo)電聚合物具有易于合成/功能化、良好的摻雜/脫摻雜性能、良好的熱/機(jī)械穩(wěn)定性、化學(xué)通用性、物理可調(diào)節(jié)性和高活性以及成本低等特點(diǎn)。因此，導(dǎo)電聚合物是吸附重金屬的最佳吸附劑之一。

導(dǎo)電聚合物主鏈中N原子和S原子的存在是其對污染物發(fā)生吸附的主要原因。導(dǎo)電聚合物的吸附機(jī)制可能有靜電吸引、π鍵相互作用、螯合和離子交換。利用分子間摻雜的方式，能夠顯著提高導(dǎo)電聚合物對重金屬離子的吸附選擇性、提高吸附容量。Das等用巰基乙酸摻雜聚吡咯獲得了巰基功能化的聚吡咯（PPy/MAA），通過巰基與Hg(Ⅱ)結(jié)合[圖8(a)]，在25℃時(shí)對汞的吸附容量達(dá)到了1736.8mg/g。Ballav等利用半胱氨酸摻雜的聚吡咯（PPy@L-Cyst）主要通過富電子官能團(tuán)（—SH、—NH₂和—COOH）靜電相互作用吸附Hg(Ⅱ)，在25℃時(shí)對水體中Hg(Ⅱ)的最大吸附容量能夠達(dá)到2042.7mg/g。此外，導(dǎo)電聚合物還具有一系列的衍生物，如聚吡咯甲烷（吡咯與醛類聚合而成）。在合成過程中改變?nèi)┑姆N類，選擇特定官能團(tuán)的醛類，能夠人為地添加與汞具有高親和力的官能團(tuán)，從而提升導(dǎo)電聚合物對汞離子的吸附性能。Guo等通過氯功能化聚吡咯甲烷（PPyCE），其在室溫下對Hg(Ⅱ)的吸附量達(dá)到了684.59mg/g，遠(yuǎn)高于未功能化的聚吡咯甲烷（122.74mg/g）。采用0.1mol/L的鹽酸和1%的硫脲混合溶液進(jìn)行脫附再生，經(jīng)過5次再生循環(huán)后，吸附容量仍保持在原來的80%以上。Wang等通過苯基羧基修飾聚吡咯甲烷（PPD4CBA）主要通過苯環(huán)上的羧基與Hg(Ⅱ)進(jìn)行螯合[圖8(b)]，不僅吸附容量達(dá)1400mg/g以上，而且能夠在100min內(nèi)將10.8μg/L極低濃度的汞吸附去除92.5%，經(jīng)10次吸附-解吸循環(huán)后，PPD4CBA仍能保持原在吸附容量的85%左右。

MXenes是在2011年才被研究和報(bào)道出來的一類新型二維無機(jī)化合物材料，由幾個(gè)原子層厚度的過渡金屬碳化物、氮化物或碳氮化物構(gòu)成。因其具有與石墨烯相似的二維微觀結(jié)構(gòu)，很快就引起了關(guān)注。

MXenes的制備過程中會形成新的鍵，如M—O、M—OH、M—F、M—Cl，從而為吸附金屬離子提供了大量的活性位點(diǎn)。同時(shí)MXenes具有良好的親水性和表面負(fù)電荷，水溶液中金屬陽離子在與之接觸時(shí)會出現(xiàn)自發(fā)的吸附現(xiàn)象。此外，MXenes還具有較大的比表面積和良好的穩(wěn)定性。這些優(yōu)良的物化性能使MXenes成為理想的新型金屬離子吸附劑。Shahzad等采用水熱法制備了層狀的磁性Ti₃C₂T_x-MXenes/Fe₃O₄復(fù)合材料（MGMX）（圖9）。Fe₃O₄納米顆粒的引入不僅提供了較大的比表面積，而且可以實(shí)現(xiàn)材料的高效回收。實(shí)驗(yàn)表明，該材料具有明顯的親水性和優(yōu)異的二價(jià)金屬離子親和力，在酸性和堿性條件（pH=3~9）下均表現(xiàn)出優(yōu)異的汞離子吸附性能，吸附容量達(dá)到了1128.41mg/g，而且該材料不受Mg(Ⅱ)、Ca(Ⅱ)等干擾離子的影響，具有高的汞離子選擇性，這主要是因?yàn)槠浔砻婢哂写罅康摹狾和—OH以及負(fù)電荷。該材料經(jīng)5次連續(xù)吸附-脫附循環(huán)重復(fù)使用，性能也沒有明顯下降，表現(xiàn)出良好的去除廢水中汞離子的應(yīng)用潛力。Hu等制備的二維MXenes在30℃時(shí)對硝酸汞的吸附容量達(dá)到了1057.3mg/g，對氯化汞的吸附容量達(dá)到了773.29mg/g。對濃度在100mg/L以內(nèi)的含汞廢水去除率接近100%。該材料主要利用O原子與Hg(Ⅱ)之間的相互作用進(jìn)行吸附，有良好的選擇吸附性。

復(fù)合材料是通過人為設(shè)計(jì)，以一定的形式、比例以及結(jié)構(gòu)分布將物理化學(xué)性質(zhì)不相同的材料進(jìn)行結(jié)合得到的材料。復(fù)合材料的各單體材料組分不會損失原有的特性，而是相互結(jié)合，協(xié)同作用，從而提高復(fù)合材料的性能。使得復(fù)合材料不僅具有單組分材料的優(yōu)點(diǎn)，而且還能夠獲得單種材料所不具備的一些特性，從而彌補(bǔ)原有單種吸附材料的不足，達(dá)到更好的吸附效果或更有利于實(shí)際應(yīng)用。

有機(jī)材料與納米材料復(fù)合，既能夠發(fā)揮有機(jī)材料的可調(diào)節(jié)性，又能夠引入與汞離子具有較高親和力的新元素（如S、Se等），同時(shí)具有納米材料的高比表面積的特點(diǎn)，使更多的活性基團(tuán)得以暴露和利用。Liang等將In₂S₃納米顆粒引入MIL-101中，開發(fā)出新型MIL基復(fù)合材料（In₂S₃@MIL-101），該復(fù)合材料不僅具有較大的吸附容量（518.0mg/g），而且可以在1min內(nèi)從廢水中去除99.95%的Hg(Ⅱ)[圖10(a)]，對汞吸附的分配系數(shù)（K_d）達(dá)到了2.2×10⁷mL/g，具有快速的吸附動力學(xué)特性。采用0.1mol/L的KCl溶液和去離子水進(jìn)行洗滌脫附，3次循環(huán)后幾乎保持原有的Hg(Ⅱ)去除效率。Zhao等將納米硒與碳納米纖維氣凝膠進(jìn)行復(fù)合，形成了三維互連網(wǎng)絡(luò)的無定型Se/CNF材料[圖10(b)]。在吸附汞的過程中，Se的利用率高達(dá)99.5%。45℃時(shí)對Hg(Ⅱ)的最大吸附容量為943.4mg/g。在吸附過程中，氣凝膠中的C==O能夠起到提供電子的作用從而促進(jìn)吸附。吸附后的材料，Se和Hg的浸出量均達(dá)到USEPA要求，能夠直接進(jìn)行填埋處理。當(dāng)然，經(jīng)過1mol/L的KI和0.1mol/L的I₂混合溶液脫附處理后也能夠多次利用，3次循環(huán)后，吸附容量仍保持在初始值的90%以上。

一般的有機(jī)材料，在實(shí)際應(yīng)用中會存在回收較為困難的問題。有機(jī)材料與磁性物質(zhì)進(jìn)行復(fù)合，就能夠很好解決這一問題。利用材料的磁性，能夠在吸附后快速地將吸附劑與水分離。Fu等將聚氨基硫酚和殼聚糖引入磁性介孔納米顆粒上，構(gòu)建了一種新型的磁性網(wǎng)絡(luò)聚合物復(fù)合材料（MCTP）[圖10(c)]，對Hg(Ⅱ)的最大吸附容量為515.46mg/g。MCTP對水體中Hg(Ⅱ)具有快速的吸附動力學(xué)特性。在汞離子初始濃度為100mg/L時(shí)，15min內(nèi)對Hg(Ⅱ)的去除率達(dá)到了98.16%。2020年Zhou等通過Schiff堿修飾聚酰胺胺（PAMAM）樹枝狀聚合物與磁性Fe₃O₄復(fù)合所制備的Fe₃O₄@SiO₂-G2.0-S復(fù)合材料通過N原子與Hg(Ⅱ)結(jié)合[圖10(d)]，對Hg(Ⅱ)的最大吸附容量為605.8mg/g，能夠在180min內(nèi)達(dá)到吸附平衡，同時(shí)能在溶液中多種重金屬離子存在的情況下百分之百地選擇吸附Hg(Ⅱ)。用0.5mol/L的硝酸和5%的硫脲混合溶液進(jìn)行脫附，5次循環(huán)后，對Hg(Ⅱ)去除率仍然高于91%。

復(fù)合材料通常能夠結(jié)合多種材料的優(yōu)點(diǎn)，但是也存在一定的缺點(diǎn)：①制備的復(fù)雜性，復(fù)合材料的制備可能需要復(fù)雜的多步過程，這增加了材料制備的難度和成本；②材料的穩(wěn)定性，復(fù)合材料可能在長期的吸附-解吸過程中發(fā)生損傷和結(jié)構(gòu)破壞，從而導(dǎo)致吸附效果下降以及機(jī)械強(qiáng)度下降，發(fā)生材料坍塌；③材料的吸附容量不高，因?yàn)閺?fù)合材料更多是為了調(diào)節(jié)材料結(jié)構(gòu)或?qū)嶋H應(yīng)用，所以經(jīng)常加入一些在吸附過程中無法提供Hg(Ⅱ)吸附位點(diǎn)的材料，這就使得單位質(zhì)量吸附劑中，實(shí)際起到吸附作用的材料占比下降，從而降低了材料的吸附容量。要想找出優(yōu)秀的復(fù)合材料就需要研究出簡便的合成方法，降低合成難度和成本；選擇化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性以及機(jī)械強(qiáng)度較高的材料進(jìn)行復(fù)合，延長其在實(shí)際使用中的壽命；同時(shí)這些材料還需要具有良好孔隙結(jié)構(gòu)和低密度，來保證材料的吸附容量。這樣才能夠使復(fù)合材料吸附劑適應(yīng)于更多的場景中，在實(shí)際應(yīng)用中切實(shí)發(fā)揮作用。

范德華力是一種分子間的弱相互吸引力，隨著分子間距離的增加而減弱。當(dāng)Hg(Ⅱ)靠近吸附劑表面時(shí)，由于吸附劑表面的分子與Hg(Ⅱ)之間的范德華力，物質(zhì)分子會被吸附在表面上。由于范德華力屬于弱相互作用力，所以其對Hg(Ⅱ)的吸附容量有一定的限制，一般不會有大量的Hg(Ⅱ)通過范德華力吸附。靜電力吸附是Hg(Ⅱ)與帶有相反電荷的吸附劑之間由于異種電荷相互吸引而結(jié)合吸附的一種機(jī)制。當(dāng)溶液的pH大于吸附劑自身等電點(diǎn)時(shí)，吸附劑本身會帶有一定量的負(fù)電荷，從而與帶有正電荷的Hg(Ⅱ)產(chǎn)生靜電相互作用進(jìn)行吸附。

化學(xué)吸附的作用力主要有共價(jià)作用、配位作用以及螯合作用等。共價(jià)作用是Hg(Ⅱ)與吸附劑表面形成共價(jià)鍵，這種作用一般結(jié)合較為牢固，需要較大的能量才能夠破壞。配位作用是Hg(Ⅱ)與吸附劑之間形成一種化學(xué)鍵，不是共價(jià)鍵，吸附劑提供電子對，Hg(Ⅱ)作為電子受體形成配位鍵，比物理吸附更加牢固但比共價(jià)鍵的吸附更容易被破壞。螯合作用是Hg(Ⅱ)與同一個(gè)吸附劑分子上的兩個(gè)或多個(gè)原子之間形成配位鍵，進(jìn)而連接成一個(gè)雜環(huán)結(jié)構(gòu)的作用。

汞污染治理問題迫在眉睫，如何找到吸附容量大、平衡時(shí)間短、選擇吸附性好、穩(wěn)定性高、原料廉價(jià)易得的吸附材料，是吸附法去除水中汞離子的關(guān)鍵。本文綜述了關(guān)于環(huán)境水體中的新型汞離子吸附材料，包括金屬有機(jī)骨架材料、共價(jià)有機(jī)框架材料、共軛微孔聚合物、導(dǎo)電聚合物、二維過渡金屬碳（氮）化物和復(fù)合材料等。不同的材料具有不同的特點(diǎn)和優(yōu)勢，但均具有作為汞離子吸附材料的潛力。

然而，原始的基礎(chǔ)材料往往對汞離子吸附效果并不理想，這就需要對它們進(jìn)行改性，在保持原有材料特性的基礎(chǔ)上提高吸附性能?？梢詮囊韵氯齻€(gè)方面進(jìn)行研究。

（1）改變材料合成過程中的原料以及合成條件，調(diào)節(jié)材料的孔隙結(jié)構(gòu)和比表面積，將更多的活性基團(tuán)暴露，為Hg(Ⅱ)提供更多的吸附位點(diǎn)，同時(shí)促進(jìn)Hg(Ⅱ)在材料孔隙中的擴(kuò)散，提高吸附速率。

（2）特定的官能團(tuán)是提升吸附性能的關(guān)鍵。在材料合成過程中添加含有S（如巰基、磺基等）或者N（如氨基、亞氨基等）的官能團(tuán)，能夠顯著提高材料與Hg(Ⅱ)之間的親和力，提高材料的吸附容量，同時(shí)增強(qiáng)材料對Hg(Ⅱ)的選擇吸附性，可以從水中特異性吸附Hg(Ⅱ)。

（3）將多種特性材料進(jìn)行復(fù)合，得到性能優(yōu)異的吸附劑材料。