多环芳烃（polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs）是指分子中含有两个或两个以上苯环的碳氢化合物，是自然界中常见的有机污染物。环境中PAHs的来源可分为自然来源和人为来源，自然来源主要是自然界发生的火山喷发、森林草原火灾、微生物活动等[1];人为来源主要包括化石燃料的不完全燃烧、化学工业、交通运输、垃圾焚烧和填埋等，其中人为来源是产生PAHs的主要来源，近年来人类活动的加剧使得环境中PAHs的含量大大增加，远超自然界的自净能力，污染了大气、水体、土壤等生态环境，对人类健康造成巨大威胁。美国环境保护局将16种PAHs列为环境保护优先控制污染物[2]（如图1所示）。PAHs对生物体具有强烈的致癌性、致畸性、致突变性，简称“三致作用”,目前研究发现有200多种PAHs及其衍生物都具有致癌性，其中苯并[a]芘、苯并[a,h]蒽等具有强致癌性，可以通过皮肤、呼吸道、消化道等进入人体，诱发皮肤癌、肺癌、直肠癌、膀胱癌等，长期呼吸含有PAHs的空气或食用含有PAHs的水和食物，都会引起慢性中毒[3].因此如何处理环境中的PAHs成为世界各国关注的问题。
目前的处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。微生物降解技术在一定程度上能有效去除PAHs,但面临的主要问题是降解速度慢、降解不彻底，尤其对于环数较多的PAHs,由于其结构复杂性和低水溶性，微生物并不能有效处理[10].光催化降解可能产生毒性更大的中间产物，而且其成本问题也一定程度上限制了应用。吸附法具有成本低、去除效率高、易于操作、易于回收等优点，成为处理环境中PAHs的主要方法。针对多环芳烃的特性，人们开发出各种各样的吸附剂，目前用于吸附PAHs的吸附剂主要有土壤有机质、土壤矿物、生物质材料、碳材料、分子筛等。本文结合国内外的研究进展，综述了多环芳烃的吸附机理，重点讨论了各种吸附材料对多环芳烃的吸附作用和效果，并分析总结了吸附法用于去除环境中多环芳烃的优越性和应用前景。
1 多环芳烃的吸附机理
总结近年来对PAHs的吸附研究，吸附机理主要包括π-π相互作用、酸中心作用、π络合作用以及疏水性作用机理（如图2所示）。
1.1 π-π相互作用
π-π相互作用是指芳香环与芳香环或芳香环与大π键之间的一种相互作用力，是一种类似于氢键的弱分子间作用力，其键能大约为2k J/mol.根据芳环之间的相对位置，可以将芳环的排列方式分为3种类型：面对面型、点对面型、T型。当以面对面型或点对面型方式排列，也就是两个芳环平行排列时，芳环之间就会产生π-π相互作用[11].PAHs分子中含有两个或两个以上的芳香环，当吸附剂表面也含有芳香环或大π键时，PAHs分子就会与其产生相互作用力，从而发生吸附。计算和实验结果都表明，π-π相互作用是PAHs与吸附剂之间的一种重要作用[12-13].
YANG等[14]研究了磁性氧化石墨烯对萘、1-萘酚、1-萘胺的吸附，吸附机理如图3所示，氧化石墨烯对萘及其衍生物的吸附主要通过电子供受体作 用 （electron-donor–acceptor interaction,EDAinteraction）。π-π相互作用是EDA相互作用的一种形式，由于磁性氧化石墨烯复合物表面的缺陷引起π电子缺失，使其成为π电子受体，可以与富含π电子的萘、1-萘酚、1-萘胺分子形成强的π-π相互作用[15],因此氧化石墨烯对萘及其衍生物有较强的吸附能力。除了π-π相互作用，氧化石墨烯与1-萘酚和1-萘胺分子中氧和氮上的孤对电子之间还会形成n-π相互作用，而萘是非极性分子，不能与氧化石墨烯表面形成该作用，这使得氧化石墨烯对1-萘酚、1-萘胺的吸附能力比萘更强。
1.2酸中心作用机理
酸中心作用是指PAHs分子与吸附剂表面的酸性位相互作用从而实现吸附的过程。从Lewis酸碱理论角度来看，PAHs分子具有供电子能力，其π电子可以与Lewis酸中心相互作用而发生吸附。根据此机理，通过改性提高吸附剂表面的酸性位有助于PAHs分子的吸附[16].
COSTA等[17]比较了3种质子化的分子筛HBEA、HUSY、HZSM-5对水溶液中15种PAHs的吸附，结果显示HBEA对PAHs有最高的脱除率，达到85.2:±1.7:（苯并[g,h,i]芘）至99.6:±1.1:（芘），此效率除了与分子筛的孔容、孔体积，疏水性等物理性质有关外，还与分子筛表面的酸性位，尤其是Lewis酸性位有关。HZSM-5有着最强的疏水性，HUSY有最多的酸中心，但它们对PAHs的脱除率都低于HBEA,那是因为只有HBEA表面有分布均匀的Lewis酸中心，而HUSY和HZSM-5表面只有Br?nsted酸中心。另外，HZSM-5分子筛表面的酸性位只有6:分布在外表面，剩余的酸性位都分布在孔道内表面，因此HZSM-5对PAHs的吸附能力最弱。这一研究结果表明，对于一种疏水性中等的分子筛HBEA,具有较好吸附能力的主要原因是其表面的酸性位尤其是Lewis酸中心与PAHs分子中的π电子产生的较强相互作用。
1.3 π络合吸附机理
π络合吸附是指吸附质与金属或金属阳离子之间形成π络合键而发生吸附的过程。π络合键属于弱化学键范畴，键能处于化学键与范德华力之间[18].当某些过渡金属原子或离子与含有π键的吸附质分子接触时，其空轨道可以接受吸附质所提供的π电子，同时将外层过多的d电子反馈到吸附质空的反键π*轨道上，形成反馈π键，从而使金属与吸附质分子之间的键合作用增强，形成π络合键，发生π络合吸附作用[19].研究结果表明，金属阳离子的存在可以显着提高材料对PAHs的吸附能力[20-21].
王 方 等[22]研 究 了 载 银 离 子 交 换 树 脂Amberlyst15-Ag对水溶液中萘和1,3-二氯苯的吸附，Amberlyst15负载银离子之后对萘的吸附平衡分配系数Kd值显着增加，而对1,3-二氯苯的分配系数几乎无影响。在此体系中萘作为π电子供体，可以与Ag+之间形成阳离子-π键，而1,3-二氯苯不能作为π电 子 供 体 , 不 能 发 生 络 合 作 用 , 因 此Amberlyst15-Ag对 萘 的 吸 附 能 力 相 较 于Amberlyst15有明显提高，而且随着Ag+负载量的提高，吸附能力也相应提高。
1.4疏水性作用机理
PAHs作为一种有机物，具有一定的疏水性，而且随着苯环环数的增加，疏水性逐渐增强。疏水性相互作用是非极性分子间的一种弱的、非共价的相互作用。当吸附剂表面表现为疏水性时，溶液中的PAHs分子会与其产生疏水性相互作用，从而发生吸附。吸附剂表面的疏水性可以是材料本身的自然性质，也可以是通过疏水改性来得到。
YANG等[23]采用油-水两相合成的方法制备了树枝状介孔硅碳纳米微球，通过原位碳化表面活性剂的方法得到含碳量不同的硅碳复合材料，并用于吸附环己烷中的蒽，结果表明吸附能力随材料中碳含量的增加而增强。直接在空气条件下焙烧得到的纯硅基介孔材料表面是亲水的，但当在氮气氛围下焙烧，特别是利用浓硫酸处理后再在氮气氛围下焙烧时，表面活性剂模板原位碳化而使材料表面覆盖有一层碳，可将其改性为疏水性材料，从而增强对蒽的吸附能力。
