一种坚固且具有伸缩性的动态纤维素基复合水凝胶及其染料吸附性能

《International Journal of Biological Macromolecules》：Robust and stretchable dynamic cellulose-based complex hydrogels and their dye adsorption performance

　　

Jiaqi Liu|Ruolin Zhai|Lingqi Deng|Yimao Wu|Wen Li|Fang Wang

摘要

被染料污染的废水对环境和健康构成严重威胁。为应对这一挑战，本研究开发了一种基于氧化羧甲基纤维素（OCMC）的新型复合水凝胶。首先通过过碘酸钠氧化羧甲基纤维素制备OCMC，随后将其与明胶（GEL）和碱性木质素（AL）交联，制得OCMC/AL/GEL复合水凝胶。该复合水凝胶具有由动态亚胺键和氢键稳定的双网络结构，其拉伸强度为239 kPa，可伸展性为327%，具有出色的抗疲劳性能（可连续拉伸100次而不变形），并且具备自修复能力。对于亚甲蓝（MB）的吸附，最佳条件为pH 6.0、吸附剂用量为0.02 g以及温度30°C，在这些条件下，12小时内的吸附容量可达103.33 mg/g。此外，在混合染料体系中的竞争吸附实验表明，该水凝胶对阳离子染料具有优先选择性。通过结构优化和协同作用，本研究显著提高了对亚甲蓝的吸附容量和选择性，同时确保了其可回收性。这些结果表明，所开发的OCMC/GEL/AL水凝胶是一种具有前景且高效的染料废水处理吸附剂。