微波辅助合成聚丙烯酰胺接枝木质纤维素纳米纤维及其作为生物絮凝剂在蔗汁澄清中的应用

本研究创新性地采用微波辐射技术，将聚丙烯酰胺（PAM）接枝到甘蔗渣衍生的木质纤维素纳米纤维（LCNF）上，开发出高效环保的生物絮凝剂PAM@LCNF。该材料在低剂量（5 mg/L）下对高岭土、埃洛石及蔗汁的浊度去除率均超96%，且兼具pH适应性和沉降速率优势（111 mL/min），为制糖工业提供了可持续的絮凝解决方案。

　　

Highlight

本研究亮点在于通过微波辅助自由基引发（(NH₄)₂S₂O₈）成功将聚丙烯酰胺（PAM）接枝到木质纤维素纳米纤维（LCNF）骨架上，创造出兼具生物相容性与高效絮凝性能的PAM@LCNF复合材料。

P@L絮凝剂特性

热重分析（TGA）显示（图2），LCNF在100°C以下因水分蒸发出现轻微失重，200-370°C区间对应半纤维素和纤维素降解，而370-600°C则归因于木质素的热解。接枝后的P@L-80–30样品热稳定性显著提升，证明PAM成功锚定到纳米纤维网络。

结论

这种新型阳离子絮凝剂（P@L）在酸性/中性条件下对埃洛石悬浮液表现出卓越的絮凝能力（电荷中和主导机制），而对高岭土则通过架桥效应实现高效清除。在96°C蔗汁澄清实验中，20%商业PAM与P@L的复配体系创下111 mL/min的惊人初始沉降速率，远超单一组分性能。该技术不仅为制糖业提供绿色替代方案，更拓展了农业废弃物高值化利用路径。

作者贡献声明

所有作者均参与稿件撰写并核准终稿。Mohamed Abd El-Aal与Ragab Abouzeid主导实验设计与数据分析，Gillian Eggleston和Qinglin Wu负责项目监督与资源协调。

利益冲突声明

作者声明无任何可能影响本研究结果的财务或个人利益冲突。

致谢

研究受路易斯安那州高等教育委员会[LQSF(2022-2027)-EHN-DE-01]和美国农业部McIntire-Stennis合作林业研究计划（LAB94586）资助。