一、背景与挑战

有机污染物（OCs）的广泛存在已经成为全球环境治理面临的重大挑战之一。OCs 的来源多种多样，包括工业排放、农业径流以及家庭废水等。其在环境中的累积不仅会导致生态系统的破坏，还可能通过饮用水途径直接威胁人类健康。现阶段，虽然已经开发了多种用于去除OCs的技术手段，然而这些技术在广泛的溶液条件下的吸附特性仍存在很大的知识空白。这一空白极大地限制了我们设计高效吸附系统的能力，因为在实际环境中，通过实验获取OC混合物在不同条件下的数据既费时又困难。因此，开发能够准确预测OCs吸附行为的模型对于环境保护和水资源再利用具有重要意义。

二、吸附剂与天然有机物的交互作用

在各种去除OCs的技术中，吸附法因其经济、高效等特点得到了广泛应用。吸附剂的选择和设计是影响吸附过程效率的关键因素。活性炭和氧化铝等常见吸附剂因其高表面积和强吸附能力被广泛应用于饮用水和废水处理。然而，在实际水体中，天然有机物（NOM）的存在会显著影响吸附剂的性能。NOM通常由复杂的有机分子组成，它们能够竞争性吸附到吸附剂表面，从而降低OCs的去除效率。因此，在开发吸附预测模型时，需要考虑NOM对吸附过程的影响，以确保模型的准确性和实用性。

为了系统地研究NOM对OCs吸附行为的影响，研究人员通常选用几种代表性的NOM混合物，模拟实际水体中的复杂有机物质。通过实验，获取在这些NOM存在或不存在的条件下，OCs在吸附剂表面的吸附等温线数据。等温线数据不仅能够反映出吸附过程中的平衡状态，还能为后续模型的开发提供重要的实验基础。

三、双溶质混合物的吸附相活度系数建模

多溶质混合物的吸附行为往往复杂且难以预测，尤其是在NOM存在的情况下，溶质之间的相互作用会进一步增加吸附过程的不确定性。为了更好地理解和预测这种复杂的吸附行为，研究者们采用了吸附相活度系数的概念。具体来说，通过实验测定双溶质混合物的吸附等温线数据，可以计算出每个溶质的吸附相活度系数。活度系数是描述溶质在吸附相中非理想行为的一个重要参数，其变化与溶质之间的相互作用密切相关。

为了解析这些活度系数，研究者们采用了多参数线性自由能关系（pp-LFERs）方法。pp-LFERs能够将溶质的分子特性与其在吸附相中的行为关联起来，从而建立起一种普适性较强的预测模型。通过这种模型，研究者可以在实验数据有限的情况下，预测更多溶质的吸附行为，大大提升了模型的应用范围和实际价值。

四、基于pp-LFERs与Real Adsorbed Solution Theory的多溶质吸附预测模型

尽管pp-LFERs为多溶质吸附行为的预测提供了有效的工具，但其在处理复杂混合物时仍存在一定的局限性。为进一步提升模型的预测能力，研究者们引入了Real Adsorbed Solution Theory（RAST），将其与pp-LFERs相结合，开发出适用于多溶质吸附的预测模型。

RAST理论基于多组分混合物在吸附相中的真实溶液行为，通过考虑溶质与吸附剂之间以及溶质之间的多重相互作用，能够更为精确地描述复杂体系的吸附过程。在这一模型框架下，研究者可以利用已知溶质的无限稀释活度系数和pp-LFERs模型，推算出在各种条件下OCs的吸附行为。该模型的最大优势在于其能够在无需大量实验数据的情况下，对复杂溶质体系进行较为准确的预测，从而为吸附剂设计和优化提供有力支持。

五、NOM的等效背景化合物建模

在实际应用中，天然水体中的NOM种类繁多且成分复杂，难以在模型中逐一考虑。为简化计算并提高模型的适用性，研究者们提出了将NOM视为一种或两种等效的背景化合物的方法。通过这种方法，能够将复杂的NOM混合物简化为几个代表性化合物，从而降低模型的复杂性，同时保持一定的预测精度。

这一建模方法通过实验验证了其有效性。在一系列吸附实验中，研究者选取了六种代表性NOM混合物，分别在存在和不存在这些NOM的条件下，测定了OCs的吸附等温线。随后，通过将这些NOM等效为背景化合物，建立了对应的多溶质吸附预测模型。实验结果表明，这种简化的模型在预测复杂水体中OCs的吸附行为时具有较高的准确性，为多溶质吸附的研究提供了一种实用的工具。

六、结论与展望

通过结合pp-LFERs和RAST理论，开发适用于多溶质吸附的预测模型，研究者们为解决有机污染物去除的技术难题提供了新的思路。该模型不仅能够有效应对复杂溶液条件下的OCs吸附问题，还能够考虑NOM对吸附过程的影响，为实际水处理工艺提供了重要的理论支持和技术指导。

未来，随着模型的进一步完善和实验数据的不断积累，我们有理由相信这一领域将取得更多的突破，为环境污染治理和水资源再利用做出更大的贡献。同时，基于这一模型框架的多溶质吸附研究，也将为其他环境问题的解决提供宝贵的经验和启示。