近年来，纳米纤维素因其独特的物理化学性质，受到学术界和工业界的广泛关注。作为一种天然可再生的生物材料，纳米纤维素具备高比表面积、优异的机械性能、良好的生物相容性以及环境友好性等诸多优势。其丰富的表面官能团，尤其是羟基，能够通过静电相互作用、螯合作用等机制，与多种污染物结合。此外，利用不同的重组技术还可进一步提升其吸附能力。因此，纳米纤维素在水污染处理中的应用前景十分广阔。
中南林业科技大学 吴义强 院士/万才超 教授团队在国产英文学术期刊Collagen and Leather发表综述，题为“A comprehensive review of cellulose nanomaterials for adsorption of wastewater pollutants: focus on dye and heavy metal Cr adsorption, oil/water separation”。该文系统介绍了纳米纤维素的基本性质、分类及其改性方法，重点讨论了纳米纤维素基重组材料的制备策略，并详细阐述了这些材料在有机染料和重金属铬吸附、油水分离等领域的最新研究进展。此外，综述还分析了纳米纤维素基材料在处理制革废水中的应用潜力。最后，文章展望了当前纳米纤维素基材料面临的挑战和未来的发展方向。
图文摘要
该综述作为Feature Article在期刊主页重点呈现。
同时，该综述作为封面文章在纸质刊上发行。
本文首先介绍了纳米纤维素的基本性质、分类、改性方式和重组制备策略。纳米纤维素（包括纳米纤维素纤维、纳米纤维素晶体和细菌纳米纤维素）由于表面富含羟基等官能团，具有良好的化学反应活性，但其天然状态下的吸附性能有限。因此，针对不同污染物，纳米纤维素可以通过表面功能化、聚合物接枝和表面涂层等多种改性方式来增强其吸附能力和处理效率。纳米纤维素可进一步通过真空/加压过滤法、溶胶-凝胶法和静电纺丝法将其重组成微球、薄膜、气凝胶和水凝胶等功能材料。这些方法拓展了纳米纤维素在不同废水处理中的应用范围，为其进一步使用奠定了基础。
图1 纳米纤维素重组材料吸附有机染料的性能及机理
接着，本文介绍了纳米纤维素基重组材料在废水处理中的实际应用，特别是在吸附染料、重金属铬和油水分离中的性能。纳米纤维素基重组材料通过静电吸附、氢键作用及螯合作用，与废水中的有机染料和重金属铬结合，从而实现对这些污染物的高效去除。此外，针对油水分离问题，纳米纤维素基重组材料通过调控其表面的疏水性和亲油性，显著提升了对油类物质的选择性吸附能力，从而达到高效油水分离的目的。
图2 纳米纤维素重组材料吸附重金属铬的性能及机理
纳米纤维素基重组材料在废水处理中具有卓越的吸附能力，展示了其在实际应用中的巨大潜力。展望未来，应着重优化纳米纤维素的制备工艺，探索低成本、环保的生产方式，以实现其工业化应用。同时，进一步深入研究纳米纤维素基材料在多污染物共存环境中的长期稳定性和再生能力，开发具有多功能性、可重复利用的吸附材料。此外，通过与其他纳米材料或功能性聚合物的复合设计，提升其对不同污染物的选择性吸附性能和吸附容量，将为纳米纤维素在废水处理中的广泛应用提供新的机遇。
作者简介
万才超，教授、博士生导师，全球前2%科学家，主要研究方向为生物质资源精深加工。以第一/通讯作者在Adv. Energy Mater.、Adv. Funct. Mater.等期刊上发表论文60余篇，第一作者出版专著2部，参编专著、教材6部。入选国家高层次人才特殊支持计划青年拔尖人才、中国科协青年托举工程、国家林草创新青年拔尖人才、湖湘青年英才等。主持国自科青年项目、湖南省自科面上项目、博士后特助项目等。获国家林草局梁希林业科技一等奖、梁希优秀论文一等奖等。
吴义强，中国工程院院士、国际木材科学院院士，第十四届全国人民代表大会代表。担任湖南省科协副主席，国务院学位委员会林业工程学科评议组成员，教育部林业工程教指委副主任委员，木竹资源高效利用省部共建协同创新中心、农林生物质绿色加工技术国家地方联合工程研究中心主任等职务。主持国家重点研发计划项目，国家自然科学基金重大、重点及面上项目与课题，中国工程院战略研究与咨询项目，湖南省科技重大专项等20余项；发表学术论文400余篇；授权国际、国家发明专利70余件；出版中、英文专著8部；以第一完成人获国家科技进步二等奖2项、国家教学成果二等奖1项、全国创新争先奖1项、何梁何利基金科学与技术进步奖1项，湖南光召科技奖、湖南省科学技术创新团队奖、教育部科技进步一等奖、湖南省科技进步一等奖、湖南省教学成果一等奖等省部级奖励10余项。
Reference
A comprehensive review of cellulose nanomaterials for adsorption of wastewater pollutants: focus on dye and heavy metal Cr adsorption and oil/water separation
Yadong Yang, Xuanze Li, Caichao Wan*, Zhe Zhang, Wenzhe Cao, Guanyu Wang and Yiqiang Wu*
文章链接：
https://doi.org/10.1186/s42825-024-00179-1
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期刊简介
Collagen and Leather，原名Journal of Leather Science and Engineering，是在中国科技期刊国际影响力提升计划高起点新刊项目资助下创办的胶原与皮革领域重要学术期刊。由教育部主管，四川大学主办，Springer合作出版，主编为中国工程院院士 四川大学 石碧 教授和英国北安普顿大学 终身名誉教授 Anthony Dale Covington。2019年7月创刊，目前已被ESCI、EI Compendex、Scopus和DOAJ等数据库收录，在Industrial and Manufacturing Engineering、Chemistry (miscellaneous)等学科中位于Q1区（Scopus数据库）。
期刊主页：
https://jlse.springeropen.com/
微信公众号：Collagen and Leather
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