水污染已成为全世界的一个严重问题。在所有的水污染物中，有机化合物和重金属是非常令人关注的，因为它们对人类健康和野生动物构成了严重的健康风险。苯、甲苯、乙苯和二甲苯(BTEX)在化石燃料提取过程中被回收，广泛用作工业产品的溶剂，然后释放到环境系统中。人类暴露于BTEX会干扰关键的内分泌信号，导致癌症、神经损伤和功能障碍，以及肺部、心血管、肝脏和肾脏疾病。另一方面，汞(Hg)作为一种典型的重金属，是一种全球性、持久性、生物蓄积性的有毒金属，2017年被世界卫生组织列为十大“令人关注的化学品”之一。目前，BTEX和/或Hg (II)广泛存在于化工、石化废水和环境水生系统中。因此，有效地去除废水和环境水中的这些污染物是至关重要的。

最近，武汉纺织大学化工学院何池洋教授课题组报道了两种可同时去除甲苯、间二甲苯和Hg(II)的硫醇/硫醚多孔有机聚合物(POP-SH/SMe)，遗憾的是，它们对Hg(II)的吸附能力有限，尚未用于同时吸附整个BTEX和Hg(II)。此外，到目前为止，还没有其他吸附剂同时吸收BTEX和Hg(II)的报道。因此，开发新型多功能吸附剂来同时去除废水中的BTEX和Hg(II)已成为当务之急。

基于团队之前的报道, 该团队继续设计合成了一种新型巯基功能化共价有机框架多功能吸附剂(COF-S-SH)，基于共轭芳香骨架对芳香类污染物的π-π堆积和疏水作用，以及巯基与汞（II）离子的强结合力，实现了模拟污水中BTEX（苯、甲苯、乙苯、二甲苯）和Hg(II)的同时快速高效吸附去除，显示了其在污水处理中的巨大潜力。该项研究成果以“Novel thiol-functionalized covalent organic framework as adsorbent for simultaneous removal of BTEX and mercury (II) from water”为题发表在国际著名期刊Chemical Engineering Journal上

图1-COF-S-SH的合成。

论文制备了一种新型硫醇功能化共价有机骨架(COF-S-SH)，用于同时去除水中的苯、甲苯、乙苯和二甲苯和汞离子。COF-S-SH是通过新的三氨基单体(TABPB)与2,5-二乙烯基对苯二甲酸的Schiff-base反应，然后1,2-乙二醇二硫醇与乙烯基之间的巯基“click”反应得到的。利用FT-IR光谱、能量色散x射线光谱、13C核磁共振波谱、氮吸附-脱附等温线、热重分析、扫描电镜、x射线衍射和zeta电势对COF-S-SH进行了表征。新型吸附剂具有较高的结合能力，BTEX的最大吸附量(Qmax)为150.2 ~ 255.8 mg/g, Hg(II)的最大吸附量(Qmax)为588.2 mg/g。该吸附剂吸附动力学也较快，BTEX吸附速率常数为0.01043-0.05002 g/mg/min, Hg(II)吸附速率常数为7.254×10 - 4 g/mg/min。此外，吸附剂对汞(II)对水中常见金属离子有较好的结合选择性。吸附剂也显示良好的同时吸收能力和良好的可重用性。它已被应用于同时消除BTEX和Hg(II)，在模拟污水去除苯、甲苯、乙苯、间二甲苯和Hg (II)的效率分别为63.6,82.1,94.6,95.3和94.1%。特别是可以将模拟污水中的低浓度Hg(II)降低到低于饮用水限值的水平。因此，COF-S-SH可作为石油化工生产废水中同时去除BTEX和Hg(II)的优良吸附剂。显示了其在污水处理中的巨大潜力。

图2-巯基共价有机框架(COF-S-SH)同时吸附废水中BTEX和Hg(II)示意图

论文要点：1、制备了一种新的硫醇官能化共价有机骨架；2、BTEX和Hg(II)离子结合能力强，吸收动力学快；3、对汞(II)在其他常见金属离子存在下的高结合选择性；4、模拟污水中高效同时去除BTEX和Hg(II)离子。

总之，通过新型三氨基单体(TABPB)与2,5-二乙烯基对苯二甲酸(DVA)之间的Schiff-base反应，以及1,2-乙二硫醇与乙烯基之间的巯基键合反应，合成了一种新型硫醇功能化共价有机骨架(COF-S-SH)。COF-S-SH对BTEX和Hg(II)具有较高的结合能力和快速结合动力学。此外，它对汞(II)对水中常见金属离子具有良好的结合选择性。该吸附剂对BTEX和Hg(II)具有良好的同时吸附能力和可重用性。COF-S-SH已成功应用于模拟污水中同时去除BTEX和Hg(II)，对每种污染物的去除效率都很高。特别是可以将模拟污水中的低浓度Hg(II)离子降低到低于饮用水限值的水平。这项工作表明了硫醇功能化的COFs作为同时去除环境修复中的BTEX和Hg(II)的极好的吸附剂材料的巨大潜力。

论文链接

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894720316946