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为解决废水中抗生素污染问题，研究人员以香蕉纤维制备纤维素纳米纤维（CNF），并与高岭土制成水滤材。结果显示，该滤材能有效去除废水中抗生素，去除率超 90%。这为废水处理提供了廉价、环保且本地化的解决方案。
在当今社会，抗生素广泛应用于人类治疗、兽医学以及作为生长促进剂等多个领域。然而，抗生素的大量使用带来了严重的环境问题。由于人类和动物对大部分抗生素吸收较差，约 25% - 75% 的抗生素会通过粪便或尿液排出体外，导致在污水处理厂、动物饲养场等众多场所出现抗生素积累的情况。这些抗生素残留进入环境后，会诱导细菌产生耐药性，对生态环境和人类健康构成巨大威胁。特别是在发展中国家，抗生素常常无需处方就能在柜台购买，这使得废水中抗生素污染问题更为严峻。目前，针对抗生素在各种废水处理系统中的研究较为有限，且传统的废水处理方法在去除抗生素方面效果不佳，还存在成本高昂的问题。因此，开发一种简单、廉价且高效的废水处理方法迫在眉睫。
在这样的背景下，研究人员开展了一项旨在解决废水中抗生素污染问题的研究。他们以香蕉纤维为原料制备纤维素纳米纤维（Cellulose NanoFibers，CNF），并将其与高岭土（Bijoypur clay）混合制成水滤材，用于净化含有抗生素的废水。该研究成果发表在《Carbohydrate Polymer Technologies and Applications》上。
研究人员为开展此项研究，运用了多种关键技术方法。首先，通过扫描电子显微镜（SEM）对不同处理阶段的香蕉纤维以及最终的滤材进行表面形貌观察；利用能量色散 X 射线分析（EDX）确定滤材的化学组成；采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）研究分子间和分子内的相互作用；借助 X 射线衍射（XRD）分析样品的结晶度；运用热重分析（TGA）和差热分析（DTA）研究纤维的热稳定性；使用紫外 - 可见光谱（UV - Vis）来检测功能基团、杂质以及评估滤材对废水中抗生素的去除效果 。
下面详细介绍研究结果：
- CNF 的制备与表征：研究人员从香蕉植物中获取香蕉纤维，经过一系列复杂的处理步骤，包括收集与制备、精练、碱处理、漂白以及双酸水解，成功制备出 CNF。通过 SEM 观察发现，碱处理去除了香蕉纤维表面的杂质，暴露出微纤维，而漂白后的纤维表面更为光滑。制备得到的 CNF 呈现出纳米纤维结构，直径在 300 - 700nm 之间，且具有 “蜂窝结构”，这种结构有助于增强滤材的稳定性。EDX 分析表明，滤材中的元素主要来自高岭土和 CNF，其中高岭土中含有的银（Ag）元素具有抗菌活性，有助于提高滤材去除抗生素的效果。FTIR 分析揭示了从原始香蕉纤维到 CNF 的结构变化，证实了半纤维素和木质素的去除，这对滤材的稳定性和吸附能力至关重要。XRD 分析显示，CNF 的结晶度从原始纤维的 22% 提高到了 70%，表明其结构更加稳定。TGA 和 DTA 分析表明，CNF 比原始香蕉纤维具有更高的热稳定性。
- 水滤材的性能评估：研究人员使用制备的高岭土 / CNF 滤材对含有多种抗生素（环丙沙星、克拉霉素、红霉素、甲硝唑、磺胺甲恶唑和甲氧苄啶）的模拟废水进行过滤测试。通过 UV - Vis 光谱分析发现，单独使用高岭土滤材时，对废水中抗生素的去除效果较差；而使用高岭土 / CNF 滤材时，在特定波长（约 280nm）下，滤材对废水中抗生素的去除效果显著，经过一次过滤，峰强度明显下降。基于此，计算出该滤材的品质因数为 2.7 ± 0.1，且多次过滤可进一步提高过滤效果。
研究结论和讨论部分表明，本研究成功地从农业废弃物香蕉纤维中合成了 CNF，并将其应用于制备高效的水滤材。该滤材不仅利用了废弃物资源，而且具有良好的吸附性能，能够有效去除废水中的抗生素，去除率超过 90%。这一研究成果为解决发展中国家的废水处理问题提供了一种简单、廉价且环保的解决方案，具有重要的实际应用价值。同时，该研究也为纤维素纳米纤维在废水处理领域的进一步研究和应用奠定了基础，有望推动相关领域的技术发展和创新。
