高性能水椰纤维素生物气凝胶的开发及其对亚甲基蓝和四环素的吸附性能与土壤降解行为研究

《Journal of Water Process Engineering》：High-performance bio-aerogel from Nipa Palm cellulose: Physico-chemical properties, soil-degradable behavior, methylene blue and tetracycline adsorption

　　本文报道了一种以水椰（Nypa fruticans）生物质纤维素纳米纤维（CNF）为基质，复合氧化石墨烯（GO）和聚乙烯醇（PVA），并经戊二醛（GA）交联的新型生物基气凝胶。该气凝胶具有高孔隙率（98%）、优异的MB吸附容量（35.61 mg/g，符合Langmuir模型和伪二级动力学）和良好的再生性能（5次循环后效率>90%），同时能有效吸附四环素（TC），并在140天内于自然土壤中完全生物降解，展现出作为可持续、高效废水处理吸附剂的巨大潜力。

　　

Highlight

材料

在胡志明市郊区采集果实后的水椰叶柄用于提取CNF。乙酸（CH₃COOH, 99.5%）、氢氧化钠（NaOH, 96%）、高锰酸钾（KMnO₄, 99.5%）、次氯酸钠（NaClO, 5.5%）、浓硫酸（H₂SO₄, 98%）、磷酸（H₃PO₄, 85%）、25%戊二醛溶液和亚甲基蓝（C₁₆H₁₈N₃SCl·3H₂O, 98.5%）均购自西陇科学（中国）。四环素胶囊（C₂₂H₂₄N₂O₈, 99%）为...

气凝胶的物理化学性质

图1（a, b）展示了气凝胶的外观和揭示其内部多孔结构的OM图像。由CNF/GO/PVA制成以及含有GA的气凝胶呈浅棕色且表面光滑，而其他气凝胶则保留了其特性颜色，如CNF的白色和GO的黑色。形成的气凝胶呈现出多孔和中空结构，该结构因组分及其相互作用而异。例如，CNF...

结论

成功开发出一种利用源自水椰的纤维素纳米纤维（CNF），复合氧化石墨烯（GO）、聚乙烯醇（PVA）并经戊二醛（GA）交联的可持续高效气凝胶。所得的CNF/GO/PVA-GA气凝胶表现出优异的热稳定性、增强的机械强度、98%的高孔隙率和14.16 m²/g的BET比表面积。其对亚甲基蓝（MB）表现出高达37.32 mg/g的吸附容量，吸附...