多環芳烴（polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs）是指分子中含有兩個或兩個以上苯環的碳氫化合物，是自然界中常見的有機污染物。環境中PAHs的來源可分為自然來源和人為來源，自然來源主要是自然界發生的火山噴發、森林草原火災、微生物活動等[1];人為來源主要包括化石燃料的不完全燃燒、化學工業、交通運輸、垃圾焚燒和填埋等，其中人為來源是產生PAHs的主要來源，近年來人類活動的加劇使得環境中PAHs的含量大大增加，遠超自然界的自凈能力，污染了大氣、水體、土壤等生態環境，對人類健康造成巨大威脅。美國環境保護局將16種PAHs列為環境保護優先控制污染物[2]（如圖1所示）。PAHs對生物體具有強烈的致癌性、致畸性、致突變性，簡稱“三致作用”,目前研究發現有200多種PAHs及其衍生物都具有致癌性，其中苯并[a]芘、苯并[a,h]蒽等具有強致癌性，可以通過皮膚、呼吸道、消化道等進入人體，誘發皮膚癌、肺癌、直腸癌、膀胱癌等，長期呼吸含有PAHs的空氣或食用含有PAHs的水和食物，都會引起慢性中毒[3].因此如何處理環境中的PAHs成為世界各國關注的問題。

目前的處理方法主要包括微生物降解[4-5]、光催化降解[6-7]、吸附[8-9]等。微生物降解技術在一定程度上能有效去除PAHs,但面臨的主要問題是降解速度慢、降解不徹底，尤其對于環數較多的PAHs,由于其結構復雜性和低水溶性，微生物并不能有效處理[10].光催化降解可能產生毒性更大的中間產物，而且其成本問題也一定程度上限制了應用。吸附法具有成本低、去除效率高、易于操作、易于回收等優點，成為處理環境中PAHs的主要方法。針對多環芳烴的特性，人們開發出各種各樣的吸附劑，目前用于吸附PAHs的吸附劑主要有土壤有機質、土壤礦物、生物質材料、碳材料、分子篩等。本文結合國內外的研究進展，綜述了多環芳烴的吸附機理，重點討論了各種吸附材料對多環芳烴的吸附作用和效果，并分析總結了吸附法用于去除環境中多環芳烴的優越性和應用前景。

1 多環芳烴的吸附機理

總結近年來對PAHs的吸附研究，吸附機理主要包括π-π相互作用、酸中心作用、π絡合作用以及疏水性作用機理（如圖2所示）。

1.1 π-π相互作用

π-π相互作用是指芳香環與芳香環或芳香環與大π鍵之間的一種相互作用力，是一種類似于氫鍵的弱分子間作用力，其鍵能大約為2k J/mol.根據芳環之間的相對位置，可以將芳環的排列方式分為3種類型：面對面型、點對面型、T型。當以面對面型或點對面型方式排列，也就是兩個芳環平行排列時，芳環之間就會產生π-π相互作用[11].PAHs分子中含有兩個或兩個以上的芳香環，當吸附劑表面也含有芳香環或大π鍵時，PAHs分子就會與其產生相互作用力，從而發生吸附。計算和實驗結果都表明，π-π相互作用是PAHs與吸附劑之間的一種重要作用[12-13].

YANG等[14]研究了磁性氧化石墨烯對萘、1-萘酚、1-萘胺的吸附，吸附機理如圖3所示，氧化石墨烯對萘及其衍生物的吸附主要通過電子供受體作 用 （electron-donor–acceptor interaction,EDAinteraction）。π-π相互作用是EDA相互作用的一種形式，由于磁性氧化石墨烯復合物表面的缺陷引起π電子缺失，使其成為π電子受體，可以與富含π電子的萘、1-萘酚、1-萘胺分子形成強的π-π相互作用[15],因此氧化石墨烯對萘及其衍生物有較強的吸附能力。除了π-π相互作用，氧化石墨烯與1-萘酚和1-萘胺分子中氧和氮上的孤對電子之間還會形成n-π相互作用，而萘是非極性分子，不能與氧化石墨烯表面形成該作用，這使得氧化石墨烯對1-萘酚、1-萘胺的吸附能力比萘更強。

1.2酸中心作用機理

酸中心作用是指PAHs分子與吸附劑表面的酸性位相互作用從而實現吸附的過程。從Lewis酸堿理論角度來看，PAHs分子具有供電子能力，其π電子可以與Lewis酸中心相互作用而發生吸附。根據此機理，通過改性提高吸附劑表面的酸性位有助于PAHs分子的吸附[16].

COSTA等[17]比較了3種質子化的分子篩HBEA、HUSY、HZSM-5對水溶液中15種PAHs的吸附，結果顯示HBEA對PAHs有最高的脫除率，達到85.2:±1.7:（苯并[g,h,i]芘）至99.6:±1.1:（芘），此效率除了與分子篩的孔容、孔體積，疏水性等物理性質有關外，還與分子篩表面的酸性位，尤其是Lewis酸性位有關。HZSM-5有著最強的疏水性，HUSY有最多的酸中心，但它們對PAHs的脫除率都低于HBEA,那是因為只有HBEA表面有分布均勻的Lewis酸中心，而HUSY和HZSM-5表面只有Br?nsted酸中心。另外，HZSM-5分子篩表面的酸性位只有6:分布在外表面，剩余的酸性位都分布在孔道內表面，因此HZSM-5對PAHs的吸附能力最弱。這一研究結果表明，對于一種疏水性中等的分子篩HBEA,具有較好吸附能力的主要原因是其表面的酸性位尤其是Lewis酸中心與PAHs分子中的π電子產生的較強相互作用。

1.3 π絡合吸附機理

π絡合吸附是指吸附質與金屬或金屬陽離子之間形成π絡合鍵而發生吸附的過程。π絡合鍵屬于弱化學鍵范疇，鍵能處于化學鍵與范德華力之間[18].當某些過渡金屬原子或離子與含有π鍵的吸附質分子接觸時，其空軌道可以接受吸附質所提供的π電子，同時將外層過多的d電子反饋到吸附質空的反鍵π*軌道上，形成反饋π鍵，從而使金屬與吸附質分子之間的鍵合作用增強，形成π絡合鍵，發生π絡合吸附作用[19].研究結果表明，金屬陽離子的存在可以顯著提高材料對PAHs的吸附能力[20-21].

王 方 等[22]研 究 了 載 銀 離 子 交 換 樹 脂Amberlyst15-Ag對水溶液中萘和1,3-二氯苯的吸附，Amberlyst15負載銀離子之后對萘的吸附平衡分配系數Kd值顯著增加，而對1,3-二氯苯的分配系數幾乎無影響。在此體系中萘作為π電子供體，可以與Ag+之間形成陽離子-π鍵，而1,3-二氯苯不能作為π電 子 供 體 , 不 能 發 生 絡 合 作 用 , 因 此Amberlyst15-Ag對 萘 的 吸 附 能 力 相 較 于Amberlyst15有明顯提高，而且隨著Ag+負載量的提高，吸附能力也相應提高。

1.4疏水性作用機理

PAHs作為一種有機物，具有一定的疏水性，而且隨著苯環環數的增加，疏水性逐漸增強。疏水性相互作用是非極性分子間的一種弱的、非共價的相互作用。當吸附劑表面表現為疏水性時，溶液中的PAHs分子會與其產生疏水性相互作用，從而發生吸附。吸附劑表面的疏水性可以是材料本身的自然性質，也可以是通過疏水改性來得到。

YANG等[23]采用油-水兩相合成的方法制備了樹枝狀介孔硅碳納米微球，通過原位碳化表面活性劑的方法得到含碳量不同的硅碳復合材料，并用于吸附環己烷中的蒽，結果表明吸附能力隨材料中碳含量的增加而增強。直接在空氣條件下焙燒得到的純硅基介孔材料表面是親水的，但當在氮氣氛圍下焙燒，特別是利用濃硫酸處理后再在氮氣氛圍下焙燒時，表面活性劑模板原位碳化而使材料表面覆蓋有一層碳，可將其改性為疏水性材料，從而增強對蒽的吸附能力。