林蜜彬,朱 良,肖凯军,赵 凯,李国平,雷 晶
(1.华南理工大学食品科学与工程学院,广东广州 510640;
2.深圳安吉尔饮水产业集团有限公司,广东深圳 518108)
近年来,随着我国经济的快速发展,人们生活水平的提高,发酵酒的需求也在逐年递增,发酵酒的品质是人们日益关注的话题。高级醇也称为杂醇油,是发酵酒在酵母发酵过程中得到的一种副产物,主要包括正丙醇、异丁醇和异戊醇[1]。适量的高级醇对发酵酒的芳香特征有着一定贡献[2],但含量过高,则会出现刺激性气味,并带来苦味,是人们饮后容易上头的原因之一[3]。此外,研究发现高级醇在人体内积累一定量且停留较长的时间后会对神经系统造成损伤[4]。因此降低或去除发酵酒中的高级醇含量成为发酵酒行业发展的必然要求。
目前,降低高级醇含量的解决方案有2 种:一是在发酵过程中调节影响高级醇形成的因素,将高级醇的形成控制在较低水平[5~7];
二是通过物理或化学技术去除或降解高级醇[8]。在这些技术中,吸附法因其成本低、效率高、可重复利用受到关注。因此,开发一种低成本、具有吸附选择性的吸附材料,对于去除发酵酒中的高级醇具有重要意义。
超交联树脂具有优异的比表面积和吸附特性,被广泛应用于吸附领域[9],且聚合物树脂具有优异的再生性能,吸附物易于解吸和重复利用。其中,超交联树脂通常由氯甲基化聚苯乙烯与二乙烯基苯后交联反应生成,具有优良的比表面积和吸附特性[10,11]。超交联树脂的微孔和中孔结构不仅能有效提高比表面积,还能加速吸附物与内表面的碰撞。因此,超交联树脂由于其非极性聚合物骨架和丰富的孔隙结构,对非极性或弱极性的化合物具有优异的吸附能力[12],调整其孔隙率和表面化学官能团能使超交联树脂得到广泛应用[13]。Vera 等[14]采用弱碱性阴离子交换树脂,将果汁的pH 值从3 提高到4,实现了对果汁的脱酸。毛剑英[15]以高交联聚苯乙烯为原料,分别采用悬挂双键后交联法和氯甲基化后交联法筛选出脱色性能优良的超交联聚苯乙烯树脂。
针对以上问题,本文以PS-Cl 为前体,通过Friedel-Crafts 反应制备了HCP 树脂,通过控制反应温度和反应时间来调节超交联聚苯乙烯树脂的孔结构和极性,探究了其对异戊醇吸附的吸附热力学和吸附动力学,以期为发酵酒中控制异戊醇提供理论依据。
1.1 试剂与仪器
氯甲基化聚苯乙烯(PS-Cl):交联度6%,江苏苏青水处理工程集团有限公司;
无水氯化铁:99.9%,阿拉丁试剂(上海)有限公司;
1,2-二氯乙烷:分析纯,江苏强盛功能化学股份有限公司;
乙二胺(EDA)、二 乙 烯 三 胺(DETA)和 三 乙 烯 四 胺(TETA):分析纯,阿拉丁试剂(上海)有限公司;
甲醇、正丙醇、异丁醇和异戊醇:色谱纯,天津市科密欧化学试剂有限公司;
无水乙醇:分析纯,天津市大茂化学试剂厂。
气相色谱分析仪:7890,安捷伦科技有限公司;
色谱柱:DB-WAX(30 m×0.32 mm×0.5μm),安捷伦科技有限公司。
1.2 超交联树脂的制备
将5 g PS-Cl 添加到50 mL 1,2-二氯乙烷中溶胀过夜,在40 ℃时加入1 g 无水氯化铁,在此温度搅拌30 min,将反应混合物的温度升至85 ℃,回流4 h,用1% HCl 和甲醇反复冲洗树脂,待出水澄清后,用去离子水洗涤至中性,于60 ℃真空干燥8 h,制得HCP 树脂。
将5 g HCP 树 脂 分 别 与20 mL EDA,DETA 和TETA 在120 ℃反应12 h。反应完成后,用乙醇和去离子水交替洗涤至pH 为中性,于60 ℃真空干燥8 h,分别得到HCP-EDA,HCP-DETA 和HCP-TETA树脂。
1.3 测试与表征
1.3.1 扫描电镜表征:采用日本JEOL 公司JSM-7600F 型高分辨场发射扫描电子显微镜(SEM)观察树脂表面型貌,分别取PS-Cl,HCP 和HCP-EDA 树脂的少量样品依次粘在导电胶上,喷金处理后扫描观察,加速电压为10 kV。
1.3.2 红外光谱分析:采用德国Bruker 公司VERTEEX70 型傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)对样品进行化学结构观察,分别称取10 mg PS-Cl,HCP,HCP-EDA,HCP-DETA 和HCP-TETA 树脂粉末进行红外光谱分析,溴化钾压片法,光谱分辨率为4 cm-1,扫描32 次,扫描范围为400~4000 cm-1。
1.3.3 热稳定性分析:采用日本岛津公司DTG-60H型热重分析仪(TG)对样品进行热稳定性分析,分别称 取20 mg PS-Cl,HCP 和HCP-EDA 树 脂 粉 末 在 空气中以10 ℃/min 的升温速率从30 ℃升温至900 ℃。
1.3.4 X 射线衍射分析:采用荷兰PANalytical 公司X´pert Powder 型 多 位 自 动 进 样X 射 线 衍 射 仪(XRD)测定树脂的晶体结构。使用CuKa(λ=0.15406 nm)辐射源,扫描速度12(°)/min,扫描范围为5°~90°,扫描步长为0.013°,电压和电流分别为40 kV 和40 mA。
1.3.5 比表面积测试:采用美国麦克公司2460/2020型全自动比表面积及孔隙度分析仪(BET)对样品进行比表面积测定,分别称取0.1 g PS-Cl,HCP 和HCP-EDA 树脂粉末于120 ℃真空脱气8 h,采用全自动化比表面积及孔隙度分析仪在77 K 对样品进行比表面积和孔隙度测试。
1.3.6 甲醇、正丙醇、异丁醇和异戊醇的测定:色谱柱为DB-WAX 色谱柱(30 m×0.32 mm×0.5μm),气化温度设置为200 ℃,检测器的温度设置为260 ℃。先在45 ℃保持5 min,以3.5 ℃/min 的升温速率升至80 ℃保持5 min,然后以60 ℃/min 的升温速率升温至250 ℃,分流比30:1,流速为0.8 mL/min,进样量为0.2μL,内标物为乙酸丁酯,内标法定量。
1.4 HCP 树脂吸附异戊醇的实验
1.4.1 超交联树脂对不同醇吸附量的比较:配制甲醇、正丙醇、异丁醇和异戊醇溶液各200 mg/L 的混合溶液,pH=4,称取50 mg HCP,HCP-EDA,HCPDETA 和HCP-TETA 树脂,分别加入至50 mL 上述溶液中,在25 ℃,200 r/min 吸附24 h 后,取1mL 吸附液加入内标乙酸丁酯,过0.22μm 过滤器,测定各个醇的浓度,计算对不同醇的吸附量,吸附量(qe)的计算如式(1)
式中:qe—吸附量,mg/g;
C0—不同醇溶液的初始浓度,mg/L;
C—吸附后不同醇溶液的浓度,mg/L;
V—吸附液体积,L;
m—HCP,HCP-EDA,HCP-DETA 和HCP-TETA 树脂的质量,g。
1.4.2 不同改性温度制备的HCP 树脂吸附异戊醇的实验:取50 mg 分别经过65 ℃,75 ℃,85 ℃,95 ℃和105 ℃Friedel-Crafts 反应的HCP 树脂于25 mL 200 mg/L 的异戊醇溶液中吸附,在25 ℃,200 r/min吸附24 h,吸附完成后,取上清液离心,利用吸附量计算公式计算出相应改性温度的HCP 树脂对异戊醇的吸附量,绘制改性温度与异戊醇吸附量的关系曲线图。
1.4.3 不同改性时间制备的HCP 树脂吸附异戊醇的实验:取50 mg 分别经过0 h,2 h,4 h,6 h,8 h 和10 h Friedel-Crafts 反应的HCP 树脂 于25 mL 200 mg/L 的异戊醇溶液中吸附,在25 ℃,200 r/min 吸附24 h,吸附完成后,取上清液离心,利用吸附量计算公式计算出相应改性时间的HCP 树脂对异戊醇的吸附量,绘制改性时间与异戊醇吸附量的关系曲线图。
1.4.4 初始底物浓度对异戊醇吸附的影响分析:取50 mg HCP 树脂于25 mL 含有不同浓度的异戊醇溶液中,在25 ℃,200 r/min 的摇床振荡中进行吸附24 h,吸附完成后,取上清液离心,利用吸附量计算公式计算出相应浓度的异戊醇的吸附量,绘制异戊醇初始浓度和异戊醇吸附量的关系曲线图。
1.4.5 HCP 树脂对异戊醇的吸附热力学分析:分别称取50 mg HCP 树脂对25 mL 不同浓度的异戊醇进行吸附,然后分别放置在298 K,308 K 和318 K 的恒温振荡器中进行吸附处理,保证吸附时长为24 h 以达到吸附平衡。吸附完成后进行离心,取上清液测得吸附后异戊醇的浓度,计算出异戊醇的吸附量,绘制异戊醇平衡浓度与异戊醇吸附量的关系曲线,采用Langmuir 模型和Freundlich 模型进行拟合分析[9]。Langmuir 等温式如式(2)
式中:qe——平衡吸附量,mg/g,Ce——平衡浓度,mg/L,qmax——理 论 的 最 大 吸 附 量,mg/g,b——Langmuir 常数;
K,n——分别为Freundlich 常数。
1.4.6 HCP 树脂对异戊醇的吸附动力学分析:分别称取50 mg HCP 树脂对25 mL 不同浓度的异戊醇进行吸附,在恒温摇床中进行振荡吸附,每隔一段时间取样离心得上清液,测得一定时间后上清液中异戊醇的浓度,绘制异戊醇浓度随时间变化的关系曲线图,采用准一级吸附动力学方程、准二级吸附动力学方程及颗粒内扩散方程进行拟合分析[10]。
准一级动力学方程如式(4)
式中:qe——平衡吸附量,mg/g;
qt——t时刻的吸附量,mg/g;
t——吸附时间,min;
k1——准一级动力学速率常数。
准二级动力学方程如式(5)
式中:qe——平衡吸附量,mg/g;
qt——t时刻的吸附量,mg/g;
t——吸附时间,min;
k2——准二级动力学速率常数。
颗粒内扩散方程如式(6)
式中:qt——t时刻的吸附量,mg/g;
t——吸附时间,min;
kP,C——均为颗粒内扩散常数。
1.4.7 HCP 树脂的重复利用性研究:取50 mg HCP 树脂,加入至25 mL 200 mg/L 的异戊醇溶液中(pH=4),在25 ℃,200 r/min 吸附24 h,测量吸附后溶液中异戊醇的浓度。而后将吸附后的HCP 树脂加入30 mL 体积分数40%的乙醇和0.1 mol/L HCl 的混合溶液中,在25 ℃,200 r/min 脱附24 h,用去离子水洗涤HCP 树脂至中性。使用再生的HCP 树脂对25 mL 200 mg/L 的异戊醇溶液中再次进行吸附,共进行5 次吸附、再生、再吸附的循环过程。计算每次循环后的吸附量,并与第1 次吸附量做比较。绘制循环次数与吸附量保持率的关系图。
2.1 超交联树脂的表征
2.1.1 SEM 分 析:Fig.1 为PS-Cl,HCP 和HCP-EDA树脂的SEM 形貌特征图。可以观察到PS-Cl,HCP和HCP-EDA 树脂呈球形,HCP 树脂的表面相对PS-Cl的表面要光滑得多,而HCP-EDA 树脂的表面比HCP树脂和PS-Cl 的表面粗糙,有许多裂缝。由Tab.1 可知,HCP 树脂中引入了O 元素,Cl 元素含量减少,表明Friedel-Crafts 反应中氯元素被消耗,氯元素含量由原来的13.78%降低为5.06%,氯甲基化的氯元素被氧化,氧元素含量由原来的1.27%提高为3.4%。
Fig.1 SEM images of (a)PS-Cl, (b)HCP and (c)HCP-EDA resins
Tab.1 Elemental analysis of PS-Cl and HCP resins
2.1.2 FT-IR 分析:通过红外谱图对树脂的化学结构进行分析,结果见Fig.2。可以看出,在1265 cm-1处对应CH2Cl 基团的伸缩振动,经过Friedel-Crafts 反应之后,HCP 树脂在1265 cm-1处对应的伸缩振动明显减弱,在1705 cm-1处出现了新的伸缩振动,这种新的伸缩振动可能是CH2Cl 基团氧化引起的羰基的伸缩振动,证明了成功合成了HCP 树脂。在1511 cm-1和3500 cm-1处分别对应N—H 和—NH—/—NH2的伸缩振动,表明HCP 树脂残余的氯被氨基取代,证明成功合成了HCP-EDA,HCP-DETA 和HCP-TETA树脂。
Fig.2 Infrared spectra of PS-Cl,HCP,HCP-EDA,HCP-DETA and HCP-TETA resins
2.1.3 TG 分析:通过热重分 析研究PS-Cl,HCP 和HCP-EDA 树脂的稳定性,结果见Fig.3。TGA 曲线显示,PS-Cl 在30~220 ℃的质量可忽略不计,在220~400 ℃质量减少是附着在树脂上的—CH2Cl 基团发生氧化分解所致,在400~550 ℃质量减少是由于聚合物基质分解所致;
HCP 树脂在30~150 ℃质量减少8.2%是吸收的水分子损失,由于CH2Cl 基团氧化引入羰基增强了亲水性;
HCP-EDA 树脂在30~66 ℃质量减少是由于氨基亲水性部分吸收的水分子。DTG 曲 线 显 示,PS-Cl,HCP 和HCP-EDA 树 脂 在510 ℃聚合物主链断裂导致主要失重;
HCP 树脂相比于PS-Cl 的第2 个分解阶段的分解温度由350 ℃提升至366 ℃,表明Friedel-Crafts 反应有助于提高HCP 树脂的热稳定性;
HCP-EDA 树脂相比HCP 树脂的第3 个分解阶段的分解温度由510 ℃提升至531 ℃,表明经过氨基改性提高了HCP-EDA 树脂的热稳定性。
Fig.3 (a)TGA and (b)DTG curves of PS-Cl, HCP and HCP-EDA resins
2.1.4 XRD 分析:通过X 射线衍射分析树脂的晶体结构,结果如Fig.4 所示。可以观察到PS-Cl,HCP树脂在2θ=20.1º附近有1 个宽而弱的衍射峰,表明PS-Cl 和HCP 树脂是无定型的聚合物结构。HCP 树脂的晶型几乎不变,这也从侧面表明Friedel-Crafts反应仅发生在PS-Cl 树脂表面。HCP-EDA 树脂在2θ=18.6º附近有1 个宽而弱的衍射峰,这与PS-Cl 和HCP 树脂一致,衍射峰稍前移,说明经过氨基改性后晶型也几乎不变。
Fig.4 XRD patterns of PS-Cl, HCP and HCP-EDA resins2.1.5 BET 分析:对PS-Cl,HCP 和HCP-EDA 树脂的
比表面积进行分析。由Fig.5 和Tab.2 可知,HCP 树脂相比于HCP-EDA 树脂具有更多的N2吸附容量,这2 种树脂都是Ⅱ型N2吸附-脱附等温线,HCP 树脂的BET 比表面积从19.81 m2/g 增加到955.83 m2/g,t-Plot 微孔比表面积为621.64 m2/g,占BET 比表面积的65.03%,这说明在Friedel-Crafts 反应中聚苯乙烯链之间形成了亚甲基交联桥,产生了大量的微孔和中孔。在较低的相对压力(p/p0<0.05)下,N2吸附能力随着相对压力的增加而快速增加,表明存在微孔,在较高的相对压力(p/p0>0.95)下,N2吸附能力随着相对压力的增加而增加,这说明这些树脂存在大孔。而经过氨基改性后HCP-EDA 树脂的比表面积为717.77 m2/g,微孔比表面积为468.35 m2/g,占BET比表面积的65.25%,可能是因为HCP 树脂与氨基发生亲核取代反应后,极性增加,微孔区域的孔径进一步减少。
Fig.5 (a)N2 adsorption desorption isotherms and (b)pore size distribution of PS-Cl, HCP and HCP-EDA resins
Tab.2 Structural parameters of PS-Cl, HCP and HCP-EDA resins
2.2 HCP 树脂对异戊醇的吸附性能
2.2.1 超交联树脂对不同醇吸附量的比较:相同质量的HCP,HCP-EDA,HCP-DETA 和HCP-TETA 树脂分别对200 mg/L 的甲醇、正丙醇、异丁醇和异戊醇进行吸附分析,探究超交联树脂对不同醇的吸附性能。由Fig.6 可知,HCP 树脂对异戊醇的吸附具有较高的吸附选择性,对异戊醇的平衡吸附量为25.28 mg/L,HCP 树脂经过氨基改性后,减少了对甲醇,正丙醇,异丁醇和异戊醇的吸附,可能是因为经过氨基改性后,极性增强,减少了对异戊醇的吸附。因此,HCP 树脂对甲醇、正丙醇、异丁醇和异戊醇的吸附量大小依次为异戊醇>异丁醇>正丙醇>甲醇。
Fig.6 Effects of different hypercrosslinked resins on adsorption of different alcohols
2.2.2 不同改性温度制备的HCP 树脂对异戊醇吸附的影响:在25 ℃,200 r/min,通过改变Friedel-Crafts 反应温度,探究了不同反应温度合成的HCP树脂对200 mg/L 异戊醇吸附的影响。由Fig.7 可知,随着改性温度的升高,异戊醇的吸附量先增大后减少。当反应温度为85 ℃时,制备的HCP 树脂对异戊醇的吸附量最高,吸附量为26.95 mg/g。
Fig.7 Effect of HCP resin prepared at different modification temperatures on isoamyl alcohol adsorption
2.2.3 不同改性时间制备的HCP 树脂对异戊醇吸附的影响:在25 ℃,200 r/min,通过改变Friedel-Crafts 反应时间,探究了不同改性时间制备的HCP树脂对200 mg/L 异戊醇吸附的影响。由Fig.8 可知,随着Friedel-Crafts 反应时间延长,HCP 树脂对异戊醇的吸附量为先增加再降低,可能是反应时间不同制备的HCP 树脂结构差异性。当反应时间为4 h时,对异戊醇的吸附量最高,吸附量为26.64 mg/L。
Fig.8 Effect of HCP resin prepared at different modification time on isoamyl alcohol adsorption
2.2.4 初始底物浓度对异戊醇吸附的影响:在25 ℃,200 r/min,探究了HCP 树脂对不同初始浓度异戊醇的吸附量。结果如Fig.9 所示,随着底物初始浓度的增加,HCP 树脂对异戊醇的吸附量为先迅速增加之后再趋于平缓。结果表明,HCP 树脂对较低浓度的异戊醇具有一定的吸附能力,当底物浓度升高至660 mg/L 之后,吸附量基本保持不变。随着吸附时间的延长,HCP 树脂的吸附位点越来越少,直到异戊醇的吸附达到饱和。
Fig.9 Effect of initial substrate concentration on isoamyl alcohol adsorption
2.2.5 HCP 树脂吸附异戊醇的热力学分析:探究了298 K,308 K 和318 K 各温度下HCP 树脂吸附异戊醇的吸附热力学模型。从Fig.10 和Tab.3 可以看出,平衡吸附量随温度的升高而升高,表明吸附过程是吸热的。在298 K 吸附时,Freundlich 模型拟合出 的R2值0.9949 大 于Langmuir 模 型 的0.9781,计算出HCP 树脂对异戊醇的最大平衡吸附量为97.66 mg/g。在308 K 吸附时,Freundlich 模型拟合出的R2值0.9957 大于Langmuir 模型的0.9784,计算出HCP树脂对异戊醇的最大平衡吸附量为100.03 mg/g。在318 K 吸附时,Freundlich 模型拟合出的R2值0.9983 大于Langmuir 模型的0.9900,计算出HCP 树脂对异戊醇的最大平衡吸附量为109.89 mg/g。综上所述,HCP 树脂在298 K,308 K 和318 K 不同温度下吸附异戊醇的热力学符合Freundlich 模型。
Tab.3 Thermodynamic model fitting data of HCP resin adsorbing isoamyl alcohol
Fig.10 Equilibrium adsorption isotherms of isoamyl alcohol adsorbed by HCP resin at 298 K, 308 K and 318 K
2.2.6 HCP 树脂吸附异戊醇的动力学分析:采用准一级动力学模型、准二级动力学模型及颗粒内扩散模型对HCP 树脂吸附异戊醇的动力学过程拟合分析,拟合结果如Fig.11(b~d)所示,拟合参数如Tab.4所示。结果表明,HCP 树脂对异戊醇的吸附更符合准二级动力学方程。此外,孔隙和颗粒内扩散是吸附过程速率限制步骤,为了进一步研究异戊醇的扩散机制,将颗粒内扩散模型进行分段拟合,从Fig.11(d)中可以看出,整个吸附时间的拟合曲线并非线性,对颗粒扩散模型进行分段拟合后,3 个阶段的吸附过程呈现良好的线性关系,表明异戊醇在HCP 树脂上的吸附是一个多步骤过程,吸附过程涉及外表面快速吸附阶段、颗粒内缓慢吸附阶段和最终平衡阶段,颗粒内扩散3 个不同阶段的Kp 为3.1127>1.0739>0.0785,表明3 个阶段的吸附速率越来越慢。HCP 树脂有大孔、介孔和微孔,属于多级孔结构,大孔和介孔有利于异戊醇分子的快速扩散,具有较快的吸附速率,微孔有利于异戊醇吸附。
Tab.4 Kinetic fitting data of HCP resin adsorbing isoamyl alcohol
Fig.11 Variation diagrams of isoamyl alcohol concentration with (a)time, (b)pseudo-first-order, (c)pseudo-second-order,(d)intra-particle diffusion of kinetics of isoamyl alcohol adsorption by HCP resin
2.2.7HCP 树脂重复利用性的分析:为了探究HCP树脂吸附异戊醇的循环使用稳定性,对该吸附材料进行循环利用测试。经过5 次循环使用后,计算出HCP 树脂对异戊醇的吸附量较第1 次的吸附量保持率,结果如Fig.12 所示。循环使用1 次后,HCP 树脂对异戊醇的吸附量为第1 次吸附量的96.77%,此后,随着循环使用次数的增加,保持率有所下降,5 次循环吸附后吸附量保留率仍有82.31%,表明HCP 树脂具有良好的再生性。
Fig.12 Recycling of HCP resin
2.2.8HCP 树脂吸附异戊醇的机理:对HCP 树脂吸附异戊醇的机理进行了初步探究。CH2Cl 基团具有疏水性,经Friedel-Crafts 改性后,CH2Cl 基团氧化引入羰基,其亲水性增强,羰基基团的氧元素与异戊醇的羟基基团的氢元素形成氢键,与准二级动力学模型的化学吸附一致。HCP 树脂的微孔比表面积占BET 比表面积的65.03%,对异戊醇的吸附能力增强,说明微孔结构有利于异戊醇的吸附。HCP 树脂对异戊醇的吸附动力学符合Freundlich 模型,表明对异戊醇的吸附是多层的。经过氨基改性制备的HCP-EDA 树脂降低了对异戊醇的吸附,虽然氨基基团的氮元素能与异戊醇的羟基基团的氢元素形成氢键,但是比表面积减少了238.06 m2/g,说明比表面积的减少对异戊醇的吸附降低大于形成氢键对异戊醇的吸附增加。由Fig.13 可知,HCP 树脂吸附异戊醇后,O1s 结合能由532.79 eV 下降为532.41 eV,向低结合能偏移0.38 eV,进一步证明了O 元素与异戊醇的吸附有关。
Fig.13 XPS spectra of HCP resin before and after adsorption of isoamyl alcohol
本文采用Friedel-Crafts 反应制备了HCP 树脂,通过改变反应温度和时间来调节HCP 树脂的孔结构和极性,表征测试结果证明其被成功合成。其晶型未明显变化,热稳定性增强,比表面积增加为955.83 m2/g,微孔比表面积占BET 比表面积的65.03%。制备的HCP 树脂对异戊醇有良好的吸附选择性,HCP 树脂对异戊醇的吸附热力学更符合Freundlich 模型且吸附是吸热的,吸附动力学属于准二级动力学吸附;
经过5 次循环使用后的吸附量为第1 次吸附量的82.31%,表明HCP 树脂具有较好的再生性和可循环利用性。本文制备的HCP 树脂在发酵酒的异戊醇吸附领域具有应用前景。