剑麻纤维的铜乙二胺氢氧化物解构：从纤维素、半纤维素和木质素制备水凝胶及其重金属吸附潜力研究

本文创新性地利用铜乙二胺氢氧化物（CUEN）溶剂解构剑麻纤维，成功制备了整合纤维素（59%）、半纤维素（29%）和木质素（12%）的全组分水凝胶。研究表明，1g原料制备的水凝胶吸水率达5076.4%，2g原料水凝胶则展现更优结晶度与机械性能（压缩弹性模量62.4kPa），对Cu(II)/Cr(VI)等重金属吸附量达0.41mmol/g，为生物质资源高值化利用提供新思路。

　　

Highlight
剑麻纤维的铜乙二胺氢氧化物（CUEN）解构：通过整合纤维素、半纤维素和木质素制备水凝胶，评估其重金属吸附潜力

水凝胶形成
由巴西圣保罗州剑麻工业公司提供的剑麻纤维含纤维素（58.7±1.5%）、半纤维素（29.0±0.7%）和木质素（12.0±0.4%）。使用1M CUEN溶液直接解构纤维，以聚苯乙烯24孔板为模具，通过水相凝固浴形成三维网络结构水凝胶。

剑麻解构机制
图2(b)显示CUEN与糖苷环羟基相互作用，有效破坏纤维素链间氢键（溶解效率达73.7%），同时解构半纤维素异质多糖。木质素则以悬浮态保留于体系，最终所有组分均被整合至水凝胶网络，形成多孔吸附基质。

性能突破
• 1g原料水凝胶展现超高吸水率（5076.4%）
• 2g原料水凝胶具有更优结晶结构，压缩弹性模量达62.4kPa，剪切储能模量416.8kPa
• BET比表面积与孔容积提升使其对Cu(II)、Ni(II)、Zn(II)、Cd(II)、Mn(II)、Cr(VI)的吸附量达0.41mmol/g

结论
本研究开创性地通过CUEN直接溶解剑麻纤维全组分，开发出兼具机械强度与吸附性能的绿色水凝胶。2g原料体系因更高结晶度和多孔结构，在重金属废水处理中展现出显著应用潜力，为生物质资源的高效利用提供了新范式。