生物质聚合物基水凝胶膜在污染物吸附与光催化去除中的研究进展：制备策略、挑战与未来展望

针对环境污染治理中传统方法成本高、二次污染严重等问题，研究人员系统综述了生物质聚合物基水凝胶膜的设计策略，通过化学交联、接枝聚合和纳米材料复合等手段提升其光催化与吸附性能，为解决重金属、有机污染物等环境问题提供了可持续解决方案。该研究为开发高效、可重复使用的环境修复材料奠定了理论基础。

　　

环境污染已成为威胁人类健康和生态平衡的全球性挑战。传统化学和物理处理方法不仅成本高昂，还可能产生二次污染。在这一背景下，生物质聚合物基水凝胶膜因其可持续性、生物可降解性和可再生性，成为环境修复领域的新星。浙江师范大学的研究团队在《Desalination》发表综述，系统阐述了这类材料的创新设计、性能优化及实际应用潜力。

研究团队通过文献分析归纳了三大关键技术：化学交联法调控网络结构、接枝聚合引入功能基团，以及纳米材料（如TiO₂、MoS₂）复合增强光催化活性。特别关注了纤维素、壳聚糖等天然聚合物的结构修饰策略，并分析了不同制备方法对膜材料机械强度和吸附容量的影响。

生物质聚合物基水凝胶膜：制备技术
通过对比物理交联与化学交联的优劣，指出化学交联能显著提升材料的机械稳定性。例如，纤维素衍生物经环氧氯丙烷交联后，抗张强度提升300%。接枝丙烯酸的单体则使染料吸附容量达到1200 mg/g。

吸附机制
揭示了静电相互作用、氢键和配位键在重金属吸附中的协同作用。壳聚糖膜对Pb²⁺的吸附率可达99.5%，归因于其丰富的氨基与金属离子的螯合效应。

光催化环境修复概述
论证了TiO₂/水凝胶复合体系的光催化机理：在紫外光激发下产生羟基自由基（·OH），可降解90%以上的罗丹明B。通过掺杂Ag纳米颗粒，将光响应范围扩展至可见光区。

挑战与未来展望
尽管存在机械强度不足（<50 kPa）和规模化生产困难等瓶颈，但表面功能化（如聚多巴胺涂层）和3D打印技术为精准调控膜结构提供了新思路。研究人员预测，兼具吸附-光催化双功能的智能水凝胶将成为下一代水处理核心材料。

这项研究的重要意义在于：首次系统建立了生物质聚合物结构与污染物去除效率的构效关系模型，为开发低成本（较传统方法降低60%）、环境友好的修复技术提供了理论框架。特别是提出的"吸附-原位降解"协同机制，突破了传统材料单一功能的局限，对实现联合国可持续发展目标中"清洁饮水和卫生设施"具有重要实践价值。