当静电作用是碳材料吸附 PPCPs 污染物的主要作用机理时，通过比较溶液的 pH、吸附

质的 pKa 和碳材料的等电点 pHpzc，可推测吸附作用的大小。当 pH>pKa 和 pHpzc 或 pH<pka

和 phpzc 时，由于吸附剂和吸附质表面带有同种电荷，静电斥力是吸附中的主导作用，导致

吸附量降低;反之，当 pka<ph<phpzc 时，碳材料表面所带电荷和 ppcps 污染物表面的电荷相

反，便会产生静电引力，促进目标物的吸附去除〔13, p="" 16〕。<="">

以活性炭(pHpzc>5)吸附磺胺甲恶唑(pKa=4.51〔20〕)过程为例，当溶液 pH=5 时，活性

炭将带正电，而碱性磺胺基团中的氨基(—NH2)会发生去质子化带负电，此时，活性炭与磺

胺甲恶唑之间的静电作用如图 3 所示。

图 3

静电作用机理

1.4 疏水作用

碳材料表面通常分布着一定的疏水位点，使得疏水作用成为碳材料吸附疏水性有机物的

又一个作用机理〔19, 21, 22〕。这种作用机理通常发生在芳香族化合物和碳材料表面的石

墨层之间，被称作是π-π电子堆积机理，主要是π-π色散作用，即化合物本身芳环π电子

与碳材料局部石墨层π电子之间存在的π-π色散作用〔17〕。

疏水作用过程受到很多因素影响，当碳材料在体系中处于净电荷密度为 0，即其表面的

含氧基团不发生电离，同时目标物 PPCPs 处于分子态时，二者之间表现为最强的疏水作用，

吸附量最大〔13〕;而当吸附质解离带电或碳材料带电时，疏水作用会明显受到抑制。同时，

当碳材料表面键合一定数量的含氧官能团时也会影响疏水作用过程，这主要是因为：一方面

官能团改变了碳材料表面的湿度，增加了亲水性，使其更容易吸附分子质量相对较低的化合

物和极性化合物〔23, 24〕;另一方面官能团可能会增加碳材料的分散阻力，减少碳材料表

面的吸附位点和吸附亲和力，进而降低对有机物的吸附能力〔25, 26〕。此外，研究表明，

PPCPs 污染物的辛醇-水分配系数 KOW 越高，有机物疏水性越强，碳材料吸附 PPCPs 污染物

的效果越好〔9, 27〕。

以四环素为目标污染物，其与碳材料之间的π-π色散作用过程如图 4 所示。