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生物基智能材料改善环境问题研究取得新进展
来源:广东省生物工程研究所(广州甘蔗糖业研究所) 发布时间:2020-07-29

为了响应习近平总书记在十九大报告中全面阐述的加快生态文明体制改革、建设美丽中国的战略部署以及《粤港澳大湾区发展规划纲要》中提出的绿色发展,保护生态的发展原则,我所生态环境材料团队致力于生物基低值材料的高值化利用研究,创新性的提出生物基智能材料的制备工艺与技术,并将该纤维素基环境友好智能材料成功应用于改善环境污染的问题。

纤维素基响应材料因其来源广泛(可来源于农业废弃物,如甘蔗渣、麦秆、秸秆、玉米秆等;食品加工废弃物,如花生壳,椰子壳等;经济作物,如棉、木材、竹子等)、环境友好、灵敏、响应性好的特点而得到了广泛的关注。目前,对环境刺激具有响应性的智能材料已在药物缓释、靶向送药等领域有广泛的研究。我团队与加拿大新布伦瑞克大学(University of New Brunswick)肖惠宁教授发表论文,阐述了一种新型的纤维素基智能材料,该纤维素基智能材料具备良好的物理多孔结构,其孔道分布较均匀,同时存在大量独立的纤维,从而对水中污染物有很好的去除能力(如图1所示),所形成的智能材料结构如图2所示。经模拟,该材料对Pb2 的吸附容量大于170mg/g,高于同类型吸附剂,并可实现循环利用。该研究还提出了纤维素环境水处理吸附剂制备的新思路,通过智能材料在纤维素基体上的应用,构建智能、多孔性及大吸附容量的吸附剂。通过改变pH值和温度可以有效地改变纤维材料吸附/解吸行为,从而实现对污染物的吸附和离子交换过程可控。从分子设计出发构建的纤维材料兼具环保与性能优异等特点,是值得推广的先进性材料。

相关研究成果Dual responsive copolymers-grafted microfibrillated cellulose composites for removing lead ions from aqueous solution发表于《Journal of Cleaner Production》258卷 (中科院1区, IF: 7.24),李圆博士为第一作者,陈骏佳教授为本文通讯作者。该工作得到了广东省科学院博士引进专项资金项目的支持。

图1. 纤维素基智能材料的表面及截面形貌

          图2. 半互穿网络结构示意图及吸附机理

 

论文链接https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.120867

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