再生纤维素/TEMPO氧化纤维素复合微球的高效吸附性能及其在水净化中的应用研究

本研究针对水污染治理中传统吸附剂成本高、再生难的问题，开发了由天然纤维素(C)与TEMPO氧化纤维素(TC)复合的再生杂化微球。通过调控C/TC比例，1C3TC微球对亚甲基蓝(MB)的吸附量达69.38±0.88 mg/g，符合伪二级动力学和Freundlich等温模型，且展现优异的循环稳定性，为工业废水处理提供了绿色高效的解决方案。

　　

水污染已成为威胁生态环境和人类健康的全球性难题，其中染料废水因其毒性和难降解性尤为棘手。传统吸附材料如活性炭存在成本高、再生困难等问题，而天然纤维素(C)虽可再生却受限于吸附位点单一、机械强度不足等缺陷。针对这一现状，马来西亚国立大学的研究团队创新性地将天然纤维素与TEMPO氧化纤维素(TC)复合，通过NaOH/尿素再生体系制备出无需化学交联的杂化微球，相关成果发表于《International Journal of Biological Macromolecules》。

研究采用TEMPO/NaBr/NaClO氧化体系制备TC，通过冷冻干燥和溶胶-凝胶法构建C/TC杂化微球，利用Zeta电位仪、BET比表面积分析和FTIR光谱表征材料特性，并系统评估了不同C/TC比例微球对MB的吸附动力学、等温线及循环性能。

Zeta电位分析
TC因羧基(-COOH)电离呈现-45.23±0.72 mV的高负电位，显著高于C(-18.93±0.59 mV)，证实TC能增强微球表面负电性，促进与阳离子染料MB的静电吸附。

结论
研究成功开发出兼具结构稳定性和吸附活性的C/TC杂化微球，1C3TC样品在4小时内实现69.38 mg/g的MB吸附量，其多层吸附特性符合II型等温线。伪二级动力学模型(R²>0.99)和Freundlich等温线表明该过程以化学吸附为主，且TC的羧基与MB形成强相互作用。经5次循环后吸附率仍保持90%以上，显著优于单一组分材料。

讨论
该研究突破性地通过物理共混实现C与TC的协同效应：C提供骨架支撑，TC赋予活性位点，避免了传统交联剂的使用。虽然吸附容量较纯TC基材料(314.6 mg/g)有所降低，但在可加工性和循环性上取得重要平衡，为规模化应用奠定基础。这种全纤维素基设计为开发"绿色水处理-材料再生"闭环系统提供了新范式。