面向可再生水处理：源自稻秆的高效可持续阳离子纤维素纳米纤维絮凝剂

针对传统絮凝剂不可再生、易造成二次污染的问题，研究人员开发了一种源自稻秆的阳离子纤维素纳米纤维（CCNF）絮凝剂。该材料在温和条件下改性，实现了98.9%的悬浮物（SS）去除率，兼具酸碱稳定性与生物降解性，虽成本略高（1.13元/克），但为可持续水处理提供了新方案。

　　

水污染治理一直是环境领域的重大挑战，其中絮凝剂作为去除悬浮物（SS）的核心材料，长期依赖传统有机/无机类型。但这些材料存在不可再生、二次污染风险高的问题，尤其在处理纳米级污染物或复杂农业废水时效果有限。如何开发兼具高效性、可持续性和环境友好性的新型絮凝剂，成为研究焦点。

针对这一需求，国内研究人员以稻秆为原料，通过温和条件提取纤维素纳米纤维（CNF），并对其进行阳离子改性，成功制备出阳离子纤维素纳米纤维（CCNF）絮凝剂。研究发现，优化后的CCNF-3在悬浮物去除率上达到98.9%，且在pH 2-12范围内性能稳定，对纳米级SS和实际农业废水表现出卓越的处理能力。更值得注意的是，改性后的CCNF在土壤中180天的生物降解率与未改性CNF相当，证明其环境兼容性。尽管成本略高于传统絮凝剂（约1.13元/克），但其综合环境效益显著。该成果发表于《Biomacromolecules》，为可再生水处理材料的设计提供了重要参考。

关键技术方法
研究团队采用三步法：1）从稻秆中提取纤维素纳米纤维（CNF）；2）在温和条件下进行阳离子改性（引入季铵基团）；3）通过Zeta电位、FTIR和TGA等技术表征材料特性，并以实际农业废水验证性能。

研究结果

1. 材料制备与表征：CCNF的Zeta电位达+38.5 mV，表明其强阳离子特性；FTIR证实季铵基团成功接枝。
2. 絮凝性能：CCNF-3对高岭土悬浮液的SS去除率高达98.9%，优于商用絮凝剂PAC（90.2%）。
3. 环境适应性：在pH 2-12范围内，CCNF的絮凝效率波动<5%，且对纳米级SS（<100 nm）去除效果显著。
4. 生物降解性：土壤埋藏实验显示，CCNF与CNF的180天重量损失率分别为62.3%和65.1%，证实改性未影响可降解性。

结论与意义
该研究通过绿色化学策略将农业废弃物转化为高性能CCNF絮凝剂，解决了传统材料的不可持续问题。其高效性、宽pH适应性和生物降解特性，为工业废水处理提供了新思路。未来通过规模化生产降低成本，CCNF有望成为替代传统絮凝剂的标杆材料，推动水处理行业向可持续发展转型。