Deze studie presenteert terugwinbare nanocellulose/chitosan-aerogels die zijn ingebed met groen-gesynthetiseerde zilvernanodeeltjes afkomstig van suikerrietbagasse. Het geoptimaliseerde composiet vertoont een gebalanceerde multifunctionaliteit, levert robuuste antibacteriële activiteit, efficiënte katalytische 4-nitrofenolreductie en verbeterde adsorptie van kleurstoffen en zware metalen met zeer gecontroleerde zilverafgifte.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Onderzoeksartikel
Groene Bereiding van afvalafgeleide nanocellulose/chitosan/ag aerogels voor multifunctionele waterbehandeling
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Afval-afgeleide nanocellulose-aerogels bieden een duurzame manier om lignocelluloseresiduen om te zetten in functionele poreuze materialen, maar het balanceren van antibacteriële activiteit, katalytische prestaties, adsorptiecapaciteit en Ag-release controle blijft een uitdaging. In deze studie werd suikerrietbagasse gebruikt als biomassabron om afvalgebaseerde nanocellulose te bereiden via alkalische behandeling, waterstofperoxidebleek, hogedrukhomogenisatie en sonicatie. De nanocellulose werd gecombineerd met chitosan om poreuze aerogels te vormen door invriezen en vriesdrogen, gevolgd door een in situ groene lading van Ag-nanodeeltjes met gestandaardiseerd groene thee-extract als reducerend medium. De geoptimaliseerde Ag-WNC/CS-A-3 aerogel behield een hoge porositeit, verbeterde mechanische stabiliteit en een BET-oppervlakte van 66,4 ± 5,2 m²/g. Het toonde sterke antibacteriële activiteit tegen Escherichia coli en Staphylococcus aureus, efficiënte 4-nitrofenolreductie met een schijnbare snelheidsconstante van 0,184 ± 0,017 min⁻¹, en verbeterde adsorptie richting methyleenblauw en Pb(II), met evenwichtscapaciteiten van respectievelijk 118,7 ± 7,1 mg/g en 72,4 ± 6,3 mg/g. Hoewel een hogere Ag-belasting de antibacteriële en katalytische prestaties enigszins verbeterde, verminderde dit het adsorptieevenwicht en verhoogde het de Ag-afgifte. Al met al bood Ag-WNC/CS-A-3 de meest evenwichtige combinatie van structurele integriteit, multifunctionele activiteit, hergebruiksstabiliteit en Ag-release controle. Dit werk ondersteunt een duurzame ontwerpstrategie voor terugvindbare bio-gebaseerde aerogels in antibacteriële, katalytische en waterbehandelingstoepassingen.
Inleiding
De omzetting van landbouwafval in functionele materialen is een belangrijke richting geworden binnen duurzame materiaalkunde. Suikerrietbagasse is bijzonder aantrekkelijk omdat het in grote hoeveelheden wordt geproduceerd tijdens de verwerking van suiker en sap en een hoog percentage cellulose bevat dat kan worden teruggewonnen voor toepassingen met toegevoegde waarde. Recent onderzoek benadrukt dat suikerrietbagasse een goedkope en milieuvriendelijke biomassabron is, hoewel efficiënte cellulose-extractie, functionalisatie en schaalbare productie van nanostructuur belangrijketechnische uitdagingen blijven. Dit maakt van bagasse-afgeleide nanocellulose een geschikt platform voor de ontwikkeling van poreuze materialen die afvalwaardering combineren met milieufunctionaliteit.
Nanocellulose krijgt steeds meer aandacht in waterzuivering en milieutoepassingen vanwege zijn hernieuwbare oorsprong, nanoschaal fibrillaire structuur, overvloedige hydroxylgroepen en hoge oppervlakte-modificatie. Een recent overzicht vatte samen dat nanocellulose-gebaseerde materialen kunnen worden verwerkt tot poeders, films, membranen, hydrogels, aerogels en driedimensionale objecten om kleurstoffen, zware metalen, geneesmiddelen, pesticiden, microbiële cellen en andere verontreinigingen uit water te verwijderen2. Onder deze formaten zijn aerogels vooral veelbelovend omdat ze lage dichtheid, hoge porositeit, een groot toegankelijk oppervlak en een gemakkelijke herstelmogelijkheid na gebruik combineren.
Nanocellulose-aerogelfabricage omvat doorgaans nanocellulose-bereiding, gelvorming, oplosmiddeluitwisseling of direct invriezen, en drogen. Deze stappen stellen nanocellulose-fibrillen in staat zich samen te voegen tot een driedimensionaal poreus netwerk3. Dergelijke aerogels zijn uitgebreid onderzocht voor de adsorptie van kleurstoffen, zware metaalionen, antibiotica, organische oplosmiddelen en olie-watermengsels, omdat hun open poriestructuren massatransport mogelijk maken terwijl hun oppervlaktefunctionele groepen interactieplaatsen voor verontreinigende stoffen bieden. Echter, alleen nanocellulose-aerogels hebben vaak last van zwakke natte stabiliteit, beperkte mechanische sterkte en onvoldoende multifunctionaliteit, wat hun praktische gebruik beperkt.
Om deze beperkingen te overwinnen, hebben composiet aerogels op basis van cellulose en chitosan de aandacht getrokken. Chitosan bevat amino- en hydroxylgroepen die via waterstofbruggen met cellulose kunnen interageren en mogelijk ook extra bindingsplaatsen bieden voor metaalionen en organische verontreinigende stoffen. Bio-gebaseerde aerogels afgeleid van cellulose en chitosan zijn beschreven als opkomende materialen voor waterbehandeling omdat hun lage dichtheid, grote oppervlakte, poreuze structuur en afstembare oppervlaktechemie adsorptie en hergebruik ondersteunen4. In nanocellulose-aerogels kan chitosan daarom niet alleen fungeren als structureel versterkend bestanddeel, maar ook als een functioneel polymeer dat de binding van verontreinigende stoffen en het antibacteriële potentieel verbetert.
Naast adsorptie wordt steeds vaker verwacht dat multifunctionele aerogels katalytische en antimicrobiële functies leveren. Dit is vooral relevant voor waterzuiveringsmaterialen die zowel chemische verontreinigingen als microbiële verontreiniging kunnen blootstellen. Zilvernanodeeltjes worden veel gebruikt in functionele materialen vanwege hun antimicrobiële en katalytische eigenschappen. Wanneer ze worden geïmmobiliseerd op cellulose-gebaseerde steunen, kunnen Ag-nanodeeltjes gemakkelijker worden teruggewonnen en kunnen ze een verbeterde dispersie vertonen vergeleken met niet-ondersteunde nanodeeltjes5. Groen-gesynthetiseerde nano-zilver/cellulose aerogels zijn gerapporteerd als recyclebare katalysatoren voor nitrofenol-hydrogenering, wat aangeeft dat cellulose-aerogels kunnen dienen als robuuste dragers voor landbouwgebaseerde katalytische systemen6.
Groene synthesestrategieën zijn ook belangrijk omdat conventionele nanodeeltjessynthese sterke reducerende middelen of stabilisatoren kan omvatten die het milieuvoordeel van biomassa-gebaseerde materialen verminderen. Plantextracten rijk aan polyfenolen kunnen Ag⁺ reduceren tot Ag-nanodeeltjes en dragen ook bij aan stabilisatie tijdens de deeltjesvorming. Groene thee-extract is gebruikt voor de synthese van AgNP omdat de fenolverbindingen kunnen dienen als reducerende en afsluitende middelen7. Extract-gebaseerde synthese introduceert echter ook batchvariabiliteit, waardoor extractstandaardisatie noodzakelijk is wanneer de methode reproduceerbaar bedoeld is.
Ondanks deze vooruitgang blijven er verschillende hiaten bestaan. Ten eerste richten veel studies zich op één enkele functie, zoals kleurstofadsorptie, verwijdering van zware metalen, antibacteriële werking of 4-nitrofenolreductie, in plaats van te evalueren hoe deze functies in één terugwinbaar aerogelsysteem in balans kunnen worden gebracht. Ten tweede wordt een hogere Ag-belasting vaak geassocieerd met sterkere antibacteriële of katalytische activiteit, maar een overmatige Ag kan poriën blokkeren, de adsorptiecapaciteit verminderen, de afgifte verhogen en het duurzaamheidsprofiel van het materiaal verzwakken. Ten derde wordt adsorptieprestaties vaak geëvalueerd in oplossingen met één enkele verontreinigende stof, terwijl co-bestaande ionen en complexere watermatrices de praktische prestaties aanzienlijk kunnen beïnvloeden8. Deze kwesties suggereren dat multifunctioneel aerogelontwerp verder moet gaan dan maximale activiteit en rekening moet houden met structuur-functie balans.
In vergelijking met eerder gerapporteerde cellulose/chitosan/Ag-aerogels wordt het huidige systeem onderscheiden door vier gekoppelde ontwerpkenmerken: de cellulose-steiger wordt gemaakt van suikerrietbagasseafval; de AgNP-vormingsstap gebruikt gestandaardiseerd groene thee-extract in plaats van een niet-gekarakteriseerde plantaardige extractbatch; drie Ag-voorloperniveaus worden vergeleken om een prestatiebalans te vinden in plaats van een maximum-loading formulering; en antibacteriële activiteit, 4-nitrofenol katalyse, verf/zware metaaladsorptie, regeneratie, matrixtolerantie en Ag-afgifte worden samen geëvalueerd. Dit op vergelijking gebaseerde ontwerp maakt duidelijk dat de nieuwigheid ligt in de geïntegreerde balans tussen structuur, eigenschap en prestaties, en niet in de loutere combinatie van cellulose, chitosan en landbouw.
Daarom ontwikkelde deze studie een afval-afgeleide nanocellulose (WNC)/chitosan (CS)/zilvernanodeeltje (AgNP) aerogel met suikerrietbagasse als cellulosebron en gestandaardiseerd groene thee-extract voor in situ AgNP-lading. De aerogels werden geëvalueerd via multimodale karakterisering, waaronder transmissie-elektronenmicroscopie (TEM), scanning-elektronenmicroscopie met energiedispersieve röntgenspectroscopie (SEM/EDS), Fourier-transformatie infraroodspectroscopie (FTIR), röntgendiffractie (XRD), röntgenfoto-elektronenspectroscopie (XPS), Brunauer-Emmett-Teller (BET) oppervlakte-analyse, thermogravimetrische analyse (TGA) en mechanische testen. De functionele prestaties werden beoordeeld via CFU-gebaseerde antibacteriële tests tegen Escherichia coli en Staphylococcus aureus, katalytische reductie van 4-nitrofenol, adsorptie van methyleenblauw en Pb(II), regeneratietesten, coexisterende ioneninterferentie, gesimuleerde afvalwaterevaluatie en Ag-release analyse. Dit ontwerp bouwt voort op recent werk dat het potentieel van cellulose- en nanocellulose-gebaseerde aerogels voor het verwijderen van verontreinigende stoffen aantoont, terwijl het de behoefte aan multifunctionele prestatiebeoordeling en Ag-release control9 aanspreekt.
De centrale hypothese was dat een gemiddeld landbouwbelastingniveau een meer evenwichtige formulering zou bieden dan zowel lage als overmatige landbouwbelasting. In dit ontwerp vormt nanocellulose het poreuze steiger, versterkt chitosan de structuur en draagt het bij aan adsorptieplaatsen, en introduceren AgNP's antibacteriële en katalytische werking. Recente studies naar cellulose-gebaseerde landbouwcomposietaerogels hebben aangetoond dat de opname van landbouw antimicrobiële en katalytische functies kan verbeteren, maar dat de ondersteunende matrix en het afgiftegedrag cruciaal blijven voor praktische prestaties10. Daarom vergelijkt deze studie drie Ag-belastingniveaus om de formulering te identificeren die het beste een balans biedt tussen porositeit, mechanische stabiliteit, antibacteriële activiteit, katalytische efficiëntie, adsorptiecapaciteit, herbruikbaarheid en Ag-release controle.
De bredere betekenis van dit werk ligt in de integratie van afvalvalorisatie en multifunctioneel ontwerp van waterzuiveringsmateriaal. Recente reviews over cellulose-gebaseerde aerogels en biomassa-gebaseerde aerogels hebben hun potentieel in adsorptie, katalyse, olie-waterscheiding, isolatie en biomedische toepassingen benadrukt, terwijl ze ook de noodzaak van groenere voorbereiding, betere schaalbaarheid, regeneratiestabiliteit en milieuveiligheidbenadrukken 11,12. Door de verwerking van nanocellulose-preparaat te koppelen aan chitosanversterking, groene AgNP-lading en multimodale prestatie-evaluatie, biedt deze studie een praktisch kader voor de ontwikkeling van terugwinbare bio-gebaseerde aerogels voor antibacteriële, katalytische en adsorptietoepassingen.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
Materialen en experimenteel ontwerp
Suikerrietbagasse werd gebruikt als bron van lignocellulose afval voor de bereiding van nanocellulose. Verse bagasse werd gewassen met kraanwater en gedeïoniseerd water, gedroogd bij 60 °C gedurende 24 uur, in fragmenten van 1–2 cm gesneden, gemalen en door een zeef van 40 mesh gehaald. Het gedroogde poeder werd bewaard in afgesloten polyethyleenzakken met silicagel op kamertemperatuur en binnen 1 maand gebruikt. Alle reagentia, materialen en apparatuur die in deze studie zijn gebruikt, staan vermeld in het materiaaltabelbestand .
Tenzij anders gespecificeerd, waren alle chemicaliën analytisch geschikt en werden ze gebruikt zoals ontvangen. Natriumhydroxide, waterstofperoxide, azijnzuur, zilvernitraat, natriumborhydride, 4-nitrofenol, methyleenblauw, loodnitraat, zoutzuur, salpeterzuur, natriumchloride, calciumchloride, magnesiumchloride, ethanol, Folin-Ciocalteu-reagens, natriumcarbonaat en gallenzuur werden gebruikt voor voorbehandeling, landbouwbelasting, katalytische testen, adsorptie, regeneratie en analytische kalibratie. Zilvernitraat (ACS-reagens, ≥99,0%), natriumborhydride (≥98,0%), Folin-Ciocalteu-reagens (1,9–2,1 N) en galzuurstandaardspecificaties zijn opgenomen in de Materiaaltabel. Chitosan met een deacetyleringsgraad van 85%–90% werd gebruikt als secundair biopolymeer. Groene theebladeren werden gebruikt om het waterige reducerende extract te bereiden voor de vorming van Ag-nanodeeltjes, aangezien theepolyfenolen kunnen fungeren als reducerende en stabiliserende middelen tijdens de AgNP-synthese13. De algehele workflow omvatte cellulose-extractie, nanocellulose-voorbereiding, aerogelfabricage, AgNP-belasting, structurele karakterisering en functioneel testen, zoals weergegeven in Figuur 1. De samenstellingen van het monster en de voorbereidingsparameters zijn vermeld in Tabel 1.
Suikerrietbagasse werd voorbehandeld door wassen, drogen, malen, alkalische behandeling en waterstofperoxidebleking om celluloserijke pulp te verkrijgen. De pulp werd omgezet in afval-afgeleide nanocellulose door middel van hogedrukhomogenisatie en sonicatie, waarna het werd gecombineerd met chitosan om nanocellulose/chitosan-aerogels te vervaardigen door bevriezing en vriesdrogen. Ag-nanodeeltjes werden ter plaatse geladen met behulp van AgNO₃ en gestandaardiseerd groene thee-extract als reducerend medium. De resulterende aerogels werden geëvalueerd door multimodale structurele, chemische, thermische en mechanische karakterisering, gevolgd door antibacteriële, katalytische, adsorptie-, regeneratie- en Ag-release beoordelingen. Ag-WNC/CS-A-3 werd geselecteerd als de geoptimaliseerde multifunctionele aerogelformulering.
Bereiding van celluloserijke pulp
Gedroogd bagassepoeder werd behandeld met 4 wt% NaOH in een vaste tot vloeistofverhouding van 1:20 g/mL. Het mengsel werd 3 uur lang verhit op 80 °C onder roeren op 500 tpm. De behandelde vezels werden gefilterd en gewassen met gedeïoniseerd water totdat het filtraat een pH van 7,0 ± 0,2 bereikte, waarna het 12 uur bij 60 °C werd gedroogd.
De alkali-behandelde vezels werden gebleekt met 3 wt% H₂O₂ bij pH 11,0 ± 0,2 en 80 °C gedurende 2 uur. Het bleken werd twee keer herhaald. Het verkregen celluloserijke pulp werd gewassen tot een neutrale pH en niet langer dan 7 dagen bewaard in gedeïoniseerd water bij 4 °C. Cellulose-, hemicellulose-, lignine- en as-inhoud werden bepaald door gravimetrische samenstellingsanalyse om het verwijderen van niet-cellulosische componenten te bevestigen14.
De pulpopbrengst werd berekend als:
(1)
Bereiding van afval-afgeleide nanocellulose
Natte cellulosepulp gelijk aan 5,0 g droge massa werd verspreid in 500 mL gedeïoniseerd water en voorgehomogeniseerd bij 10.000 rpm gedurende 10 minuten. De ophanging werd vervolgens verwerkt door hogedrukhomogenisatie: twee passes bij 300 bar, drie passes bij 600 bar en vijf passes bij 900 bar. De uitlaattemperatuur werd onder de 35 °C gehouden met behulp van een ijswatercirculatiesysteem.
De gehomogeniseerde ophanging werd 10 minuten in pulsmodus op 400 W gesoniceerd, met 3 s aan en 3 s uit. Het vat werd tijdens de sonicatie in een ijsbad gehouden. De uiteindelijke ophanging werd verdund tot 1,0 gewichtsprocent en opgeslagen bij 4 °C. Suspensies die zichtbare sedimentatie of fase-scheiding na 24 uur vertoonden, werden verwijderd. Nanocellulose-voorbereiding werd alleen geaccepteerd wanneer de gemiddelde diameter van de TEM-vezel onder de 50 nm lag, en het absolute zetapotentiaal meer dan 25 mV bedroeg.
De opbrengst van nanocellulose werd berekend als:
(2)
Bereiding en standaardisatie van groene thee-extract
Groene theepoeder, 5,0 g, werd toegevoegd aan 100 mL gedeïoniseerd water en 30 minuten op 80 °C verwarmd. Het extract werd gekoeld, gefilterd door Whatman No. 1 filterpapier, gecentrifugeerd op ongeveer 7.500 × g gedurende 10 minuten (gelijk aan ongeveer 8.000 tpm voor een rotorstraal van 10,5 cm), gefilterd door een membraan van 0,45 μm en opgeslagen bij 4 °C niet langer dan 48 uur.
Het totale fenolgehalte werd gemeten met de Folin-Ciocalteu-methode. Kort gezegd werd 0,5 mL verdund extract gemengd met 2,5 mL verdund Folin-Ciocalteu-reagens en 2,0 mL 7,5 wt% natriumcarbonaat. Na 30 minuten incubatie in het donker werd de absorptie gemeten op 765 nm. Galzuur werd als standaard gebruikt. Voor AgNP-reductie werden alleen extractbatches met een totaal fenolgehalte binnen ±10% van het batchgemiddelde gebruikt.
Fabricage van nanocellulose/chitosan aerogels
Chitosan werd opgelost in 1,0 vol% azijnzuur om een oplossing van 1,0 wt% te bereiden en een nacht geroerd. De oplossing werd vóór gebruik gefilterd door een nylon mesh van 100 μm.
Voor WNC/CS-A-bereiding werd 80 mL 1,0 wt% nanocellulose-suspensie gemengd met 20 mL 1,0 wt% chitosanoplossing bij 600 rpm. De pH werd daalgewijs aangepast naar 5,5 ± 0,2 met 0,1 M NaOH en een snelheid onder 0,5 mL/min. Het mengsel werd weggegooid als er binnen 30 minuten zichtbare floculatie of faseafscheiding zichtbaar was.
Een vast volume van 5,0 mL dispersie werd gegoten in cilindrische polypropyleenmallen met een binnendiameter van 20 mm en een hoogte van 20 mm. De monsters werden 12 uur ingevroren bij -80 °C en 48 uur gevriesdroogd bij -55 °C onder een kamerdruk onder 20 Pa. Vriesdrogen werd gebruikt om het poreuze nanocellulosenetwerk tijdens aerogelvorming15 te behouden. WNC-A werd met dezelfde procedure bereid zonder chitosan. De droge aerogel werd alleen geaccepteerd wanneer deze een monolithische vorm behield en een hoogtekrimp onder 20% vertoonde.
In situ groene lading van Ag-nanodeeltjes
Gedroogde WNC/CS-A monolieten werden 6 uur in het donker ondergedompeld in 30 mL AgNO₃-oplossing op 1, 3 of 5 mM. De aerogels werden vervolgens overgebracht in 30 ml gestandaardiseerd groene thee-extract en reageerden bij 50 °C gedurende 4 uur in het donker. Na reductie werden de monsters vijf keer gewassen met gedeïoniseerd water, 6 uur ingevroren bij -80 °C en 36 uur gevriesdroogd bij -55 °C. De laatste exemplaren werden gecodeerd als Ag-WNC/CS-A-1, Ag-WNC/CS-A-3 en Ag-WNC/CS-A-5. Ag-immobilisatie in cellulose-aerogels verbetert katalysatorherstel en vermindert het verlies van nanodeeltjes in vergelijking met niet-ondersteunde AgNP-systemen16.
Agbelasting werd gekwantificeerd door inductief gekoppelde plasma-optische emissiespectroscopie (ICP-OES). Ongeveer 20 mg Ag-geladen aerogel werd verteerd in verdund salpeterzuur bij 80 °C, verdund tot 50 mL en geanalyseerd met een Ag-kalibratiecurve van 0,01–5,0 mg/L. De Ag-laadefficiëntie werd berekend als:
(3)
De groene procesindicatoren die worden gebruikt voor opbrengst, reagensgebruik, landbouwbelasting, landbouwafgifte en hergebruikevaluatie worden samengevat in Tabel 2.
Dichtheid, porositeit, wateropname en dimensionale stabiliteit
De aerogeldichtheid werd berekend uit droge massa en geometrisch volume. Monsters werden 6 uur gedroogd bij 60 °C, gekoeld in een uitdroogaar en met een digitale remklauw op drie posities gemeten.
(4)
Porositeit werd geschat als:
(5)
waarbij ρs werd genomen als 1,50 g/cm3 voor cellulose-gebaseerde vaste stoffen.
De wateropname werd gemeten door droge aerogels 24 uur lang in gedeïoniseerd water te dompelen. Monsters werden 10 seconden gedeppt en meteen gewogen.
(6)
waarbij Ws en Wd het gewicht zijn van natte en droge aerosolen. De dimensionale stabiliteit werd beoordeeld door hoogte en diameter te vergelijken vóór en na de onderdompeling. Minstens vijf monolieten per groep werden getest.
Morfologische en poreuze structuurkarakterisering
Nanocellulosemorfologie werd waargenomen door TEM. Een 0,005 wt% suspensatie werd op een koolstofgecoat koperen rooster gedropt, gekleurd met 1 wt% fosfhotungstisch zuur gedurende 60 s, gedroogd en gefotografeerd op 80–120 kV. Minstens 100 vezels van drie onafhankelijke ophangingen werden gemeten met ImageJ versie 1.54.
Aerogelmorfologie werd waargenomen met SEM. Monsters werden gebroken in vloeibare stikstof, gemonteerd op aluminium stompjes, 60 seconden lang met goud gecoat en afgebeeld bij 5–10 kV. Er werden minstens vijf velden per steekproef geregistreerd. EDS-mapping werd uitgevoerd om de verdeling van Ag, C, O en N te bepalen.
Stikstofadsorptie-desorptieanalyse werd uitgevoerd bij 77 K. Monsters werden ontgassd bij 60 °C gedurende 12 uur vóór analyse. BET-oppervlakte en Barrett-Joyner-Halenda (BJH) poriegrootteverdeling werden berekend omdat porietoegankelijkheid direct invloed heeft op adsorptie en katalytische prestaties in cellulose-aerogels17.
FTIR-, XRD-, XPS- en TGA-analyse
FTIR-spectra werden verzameld in ATR-modus van 4000 cm-1 tot 500 cm-1 met een resolutie van 4 cm-1 en 32 scans per monster. Spectra werden gecorrigeerd door de basislijn en genormaliseerd naar de cellulose C-O-C-band rond 1050 cm-1. FTIR werd gebruikt om cellulose- en chitosaangerelateerde functionele groepen te evalueren; De vorming van landbouw werd bevestigd door XRD, XPS, EDS en ICP-OES.
XRD werd uitgevoerd met Cu K-alfastraling bij 40 kV en 40 mA. Monsters werden gescand van 5° tot 80° bij 5°/min. De cellulosekristalliniteitsindex werd berekend met de Segal-methode. Kristallijn metallisch Ag werd alleen toegekend wanneer diffractiepieken rond 38,1°, 44,3° en 64,4° detecteerbaar waren, en Ag-vorming werd samen met XPS, EDS-mapping en ICP-OES geïnterpreteerd in plaats van alleen met XRD.
XPS werd gebruikt om de samenstelling van oppervlakteelementen te bepalen. Surveyspectra werden geregistreerd van 0 eV tot 1200 eV, en hoogresolutiespectra werden verzameld voor C 1'en, O-1'en, N 1'en en Ag 3'en. De bindingsenergieën werden gekalibreerd op C 1s bij 284,8 eV. Peak fitting werd uitgevoerd met CasaXPS versie 2.3.25. Ag 3d fitting werd gebruikt als ondersteunend bewijs voor oppervlakte Ag-soorten; omdat Auger-parameteranalyse niet was opgenomen, werden de relatieve bijdragen van metaalachtige Ag0- en geoxideerde Ag-soorten voorzichtig geïnterpreteerd.
TGA werd uitgevoerd onder stikstof van 30 °C tot 700 °C bij 10 °C/min. Ongeveer 5–8 mg gedroogd monster werd per run gebruikt. De aanvangsdegradatietemperatuur, maximale degradatietemperatuur en restmassa bij 700 °C werden geregistreerd.
Mechanische tests
Compressietests werden uitgevoerd met een universele testmachine uitgerust met een load cell van 100 N. Cilindrische monsters van 20 mm diameter en 20 mm hoogte werden samengeperst tot 50% spanning bij 2 mm/min. Drukspanning bij 50% spanning en de Young-modulus onder 10% rek werden berekend.
Cyclische compressie werd uitgevoerd gedurende vijf laad- en ontlaadcycli bij 50% rek. De vormherstel werd berekend op basis van de teruggewonnen hoogte na elke cyclus. Er werden minstens vijf exemplaren per groep getest. Monsters met slip, randscheuring vóór 20% rek of zichtbare defecten werden uitgesloten. Mechanische tests werden gebruikt om de stabiliteit van het rijgedrag tijdens onderdompeling, herstel en hergebruikte evalueren.
Antibacteriële assay
Antibacteriële werking werd geëvalueerd op Escherichia coli en Staphylococcus aureus. Bacteriën werden 's nachts gekweekt in Luria-Bertani (LB) bouillon bij 37 °C en verdund tot ongeveer 1 × 106 CFU/mL. De concentratie werd geverifieerd door plaattelling.
Aerogelschijven van 10 mm diameter en 3 mm dikte werden 30 minuten lang aan elke zijde gesteriliseerd met UV-bestraling. De steriliteit werd bevestigd door behandelde aerogels te incuberen in LB-bouillon bij 37 °C gedurende 24 uur.
Voor contactdodelijke assays werden steriele aerogelschijven geïncubeerd in 2 mL bacteriële suspensie bij 37 °C gedurende 4 uur met schudden op 120 tpm. De ophanging werd seriëel verdund, op LB agar geplateerd en 24 uur lang geïncubeerd bij 37 °C. Bacteriële reductie werd berekend als:
(7)
De controles omvatten alleen PBS, een steriele filter-papierschijf, WNC-A, WNC/CS-A, AgNO₃-oplossing met een Ag-concentratie gelijk aan de gemeten afgifte van Ag-WNC/CS-A-3, en een commerciële antibiotische schijf.
Voor inhibitiezone-assays werden aerogelschijven geplaatst op agarplaten die met 100 μL bacteriële suspensie waren verspreid. Platen werden 24 uur geïncubeerd bij 37 °C en de diameters van de inhibitiezone werden gemeten. Elke assay gebruikte drie onafhankelijke aerogelbatches met technische drievoudige exemplaren. Zowel contactdodelijke als inhibitiezone-assays werden gebruikt omdat oppervlaktecontact en vrijgelaten Ag-soorten verschillend kunnen bijdragen aan de antibacteriële activiteit19.
Katalytische reductie van 4-nitrofenol
De katalytische activiteit werd geëvalueerd met de reductie van 4-nitrofenol naar 4-aminofenol. Een 0,10 mM 4-nitrofenoloplossing werd gemengd met vers bereide NaBH₄ om een uiteindelijke NaBH₄-concentratie van 10 mM te verkrijgen. NaBH₄ werd binnen 30 minuten na voorbereiding gebruikt. De reactie werd beschermd tegen direct licht.
Een 10,0 mg ± 0,5 mg aerogelmonster werd toegevoegd aan 10 mL reactieoplossing bij kamertemperatuur. Met intervallen van 1 minuut werden 1 mL aliquots gemeten met UV-Vis spectroscopie van 250 nm tot 500 nm en teruggebracht naar het reactievat. De absorptie bij 400 nm werd gebruikt om de omzetting te monitoren.
De controles omvatten een reactie zonder aerogel, WNC-A, WNC/CS-A, en een parallelle adsorptiecontrole zonder NaBH4 om katalytische reductie te onderscheiden van 4-nitrofenol adsorptie. De no-NaBH4 adsorptiecontrole werd behandeld als een fysiek-verwijderingsblank; alleen de extra afname in het NaBH4-bevattende systeem werd geïnterpreteerd als katalytische conversie. De pseudo-eerste-orde snelheidsconstante werd berekend als:
De conversie werd berekend als:
(8)
De 4-nitrofenol reductietest werd gekozen omdat het een standaard UV-Vis traceerbare reactie is voor het evalueren van ondersteunde Ag-katalysatoren20.
Katalytische herbruikbaarheid
Ag-WNC/CS-A-3 werd hergebruikt voor vijf katalytische cycli. Na elke cyclus werd de aerogel verwijderd, drie keer gewassen met gedeïoniseerd water, 10 minuten ondergedompeld in gedeïoniseerd water en 12 uur gevriesdroogd bij −55 °C. Conversie na 15 minuten en een k-app werden voor elke cyclus geregistreerd.
(9)
Na vijf cycli werd de gebruikte aerogel geanalyseerd door SEM en ICP-OES om structurele retentie en landbouwverlies te evalueren.
Methyleenblauwadsorptie
Methyleenblauw werd gebruikt als model voor kationische kleurstof. Gedroogde aerogel, 20,0 mg ± 0,5 mg, werd toegevoegd aan 50 mL 50 mg/L MB-oplossing bij pH 7,0 ± 0,2. Het mengsel werd geschud bij 150 tpm en 25 ± 1 °C.
Bij 5, 10, 20, 30, 60, 90, 120 en 180 minuten werden 1 mL aliquots verzameld, gefilterd door een membraan van 0,22 μm en gemeten op 664 nm. MB-concentratie werd berekend met een kalibratiecurve van 1 tot 50 mg/L met R2 ≥ 0,995.
(10)
Kinetische gegevens werden aangepast met behulp van pseudo-eerste-orde en pseudo-tweede-orde modellen. Modelselectie beschouwde R2, overeenstemming tussen berekende en experimentele q_e, en residuele verdeling. MB werd gekozen omdat nanocellulose-aerogels vaak worden geëvalueerd voor kleurstofverwijdering via elektrostatische interactie, waterstofbruggen en poreuze netwerkdiffusie21.
Pb(II)-adsorptie
De adsorptie van Pb(II) werd getest met loodnitraatoplossing. Een bouillonoplossing van 1000 mg/L werd verdund voor gebruik. Gedroogde aerogel, 20,0 mg ± 0,5 mg, werd toegevoegd aan 50 mL 50 mg/L Pb(II)-oplossing bij pH 5,5 ± 0,2. Het mengsel werd 180 minuten op 150 rpm en 25 °C ± 1 °C geschud.
Aliquots werden gefilterd door een membraan van 0,22 μm, verzuurd met 1 vol% salpeterzuur en geanalyseerd door ICP-OES. Blanco controles zonder aerogel werden uitgevoerd op dezelfde initiële pH als de adsorptiemonsters, en controles zonder Pb(II) werden toegevoegd om achtergrondsignalen te controleren.
Voor isotherme-analyse werden Pb(II)-concentraties van 10, 25, 50, 75, 100 en 150 mg/L getest gedurende 24 uur. Langmuir en de Freundlich-modellen werden gebruikt voor evenwichtsfitting. Pb(II) werd gebruikt om binding te beoordelen door zuurstof- en stikstofhoudende groepen binnen het aerogelnetwerk22. Omdat Pb(II)-soortvorming en neerslagrisico gevoelig zijn voor pH en contacttijd, werd Pb(II) voornamelijk geïnterpreteerd via pH-gecontroleerde eindpunt- en evenwichts-/isothermgegevens; kinetische modelparameters worden daarom alleen voor MB gerapporteerd.
pH, coexisterende ionen en watermatrix-effecten
Het effect van de pH werd getest bij pH 3,0, 5,0, 7,0 en 9,0 voor MB, en bij pH 3,0, 4,5, 5,5 en 6,5 voor Pb(II). Pb(II)-adsorptie werd niet getest onder alkalische omstandigheden om neerslag te voorkomen. De initiële en uiteindelijke pH werden geregistreerd, en adsorptieruns werden herhaald wanneer de pH-drift meer dan 0,5 eenheden overschreed. Zelfde-pH blankcontroles zonder aerogel werden gebruikt om aerogeladsorptie te onderscheiden van pH-afhankelijke Pb(II)-verlies of neerslag.
Het effect van co-bestaande ionen werd geëvalueerd door 10 mM NaCl, 5 mM CaCl₂ of 5 mM MgCl₂ toe te voegen. Ook werd een gemengde ionenconditie getest met alle drie de zouten. Gesimuleerd afvalwater bevatte 10 mM NaCl, 2 mM CaCl₂, 2 mM MgCl₂ en 5 mg/L humuszuur. De pH werd aangepast naar 7,0 ± 0,2 voor MB en 5,5 ± 0,2 voor Pb(II). Deze tests werden opgenomen om de adsorptieprestaties onder complexere watermatrices te evalueren23.
Adsorptieregeneratie
Ag-WNC/CS-A-3 werd vijf adsorptiecycli geregenereerd. Voor MB werden geladen aerogels ondergedompeld in een 30 mL ethanol/wateroplossing bij 50:50 v/v gedurende 2 uur. Voor Pb(II) werden geladen aerogels 1 uur lang ondergedompeld in 30 mL van 0,05 M HCl en gewassen tot pH 6,5–7,0. Na elke regeneratiestap werden de monsters gevriesdroogd bij -55 °C gedurende 12 uur.
(11)
Aerogel droge massa werd voor en na elke cyclus geregistreerd. Monsters met zichtbare inzakking, fragmentatie of droog massaverlies van meer dan 15% werden geclassificeerd als structureel gefaald.
Landbouwrelease
De landgoedafgifte werd getest door 20,0 ± 0,5 mg ag-geladen aerogel onder te dompelen in 50 mL gedeïoniseerd water, 0,9 wt% NaCl-oplossing of pH 5,5 acetaat buffer bij 25 ± 1 °C. Na 24 uur en 72 uur werden 2 mL aliquots verzameld, verzuurd met 1 vol% salpeterzuur en geanalyseerd door ICP-OES. Het bemonsterde volume werd vervangen door een nieuw medium.
De landgoedafgifte werd gerapporteerd als μg/L en als percentage van de totale geladen landbouw:
(12)
Deze assay werd gebruikt om te evalueren of een verhoogde landbouwbelasting onnodige landbouwuitloging veroorzaakte, terwijl antibacteriële en katalytische prestatiesbehouden bleven.
Software en gegevensverwerking
SEM- en TEM-beelden werden geanalyseerd met ImageJ versie 1.54. FTIR-spectra, XRD-patronen, UV–Vis kinetische krommen, adsorptiekinetiek en isothermplots werden verwerkt met OriginPro 2024. XPS-spectra werden uitgerust met CasaXPS versie 2.3.25. Statistische analyse en grafiekvoorbereiding werden uitgevoerd met behulp van GraphPad Prism 10.
Voor adsorptiepassing werden modellen niet alleen door R2 geselecteerd. Overeenstemming tussen experimentele en berekende adsorptiecapaciteit, residuele verdeling en fysieke plausibiliteit van parameters werd ookbeschouwd 25.
Kwaliteitscontrole en statistische analyse
Alle experimenten werden uitgevoerd met aerogels uit ten minste drie onafhankelijke fabricagebatches. Fysische en mechanische tests gebruikten vijf exemplaren per groep. Antibacteriële, katalytische, adsorptie-, regeneratie- en Ag-release assays gebruikten drie onafhankelijke batches met technische drievoudige tests indien van toepassing.
Aerogelbatches werden alleen geaccepteerd wanneer de variatie in droge dichtheid binnen dezelfde groep onder de 15% lag. Antibacteriële platen werden geaccepteerd wanneer het aantal kolonies binnen 30–300 CFU lag. Katalytische tests werden herhaald wanneer de initiële absorptie bij 400 nm met meer dan 10% afweek van het batchgemiddelde. Adsorptietests werden herhaald wanneer de pH-drift meer dan 0,5 eenheden overschreed. ICP-OES en UV–Vis kalibratiecurves vereisten R2 ≥ 0,995.
De gegevens worden gepresenteerd als gemiddelde ± standaarddeviatie. De normaliteit werd beoordeeld met behulp van de Shapiro–Wilk-test. Normaal verdeelde gegevens werden geanalyseerd met eenrichtings-ANOVA, gevolgd door Tukey's post hoc-test. Niet-normale gegevens werden geanalyseerd met de Kruskal-Wallis-test, gevolgd door Dunns meervoudige vergelijkingstest. Een p-waarde onder 0,05 werd als statistisch significant beschouwd. Er werd geen uitschieter verwijderd tenzij er een gedocumenteerde technische reden aanwezig was.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
Terugwinning van cellulose-rijke pulp en bereiding van afval-afgeleide nanocellulose
Het voorbehandelingsproces zette suikerrietbagasse effectief om in celluloserijke pulp. Na alkalische behandeling en waterstofperoxidebleking veranderde de biomassa van bruin vezelig poeder naar een bleke, celluloserijke pulpa, wat wijst op geleidelijke verwijdering van ligninerijke en hemicellulosische fracties. Het cellulosegehalte steeg van 42,6% ± 1,8% in ...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
Deze studie toont aan dat afvalgebaseerde nanocellulose kan dienen als een structureel levensvatbaar platform voor het construeren van multifunctionele aerogels met antibacteriële, katalytische en adsorptiefuncties. De waarde van dit ontwerp ligt niet alleen in het omzetten van suikerrietbagasse in een poreus materiaal, maar ook in het gebruik van het nanocellulosenetwerk als drager voor chitosanversterking en groene AgNP-immobilisatie. Recente reviews hebben benadrukt dat op nanocellulo...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
De auteurs hebben niets te onthullen.
Dankbetuigingen
De auteur dankt de School of Chemistry and Chemical Engineering van de University of Southampton voor het bieden van de academische omgeving, essentiële laboratoriumfaciliteiten en analytische middelen die nodig zijn om dit onderzoek uit te voeren. Speciale dank wordt uitgesproken aan het technische ondersteuningspersoneel voor hun onschatbare hulp bij de multimodale karakteriseringsinstrumenten, die cruciaal waren voor de structurele en chemische evaluatie van de composietaerogels. Dit onderzoek, gericht op het bevorderen van duurzame landbouwafvalwaardering en groen milieumateriaalontwerp, werd onafhankelijk uitgevoerd. Dit onderzoek kreeg geen externe financiering.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 100 µm nylon mesh | Commerciële laboratoriumleverancier | Gebaat om chitosanoplossing te filteren voordat aerogel wordt gemaakt. | |
| Azijnzuur | Sigma-Aldrich | 695092 | |
| Antibioticumschijf positieve controle | Thermo Fisher | https://www.thermofisher.com/search/browse/category/us/en/90222069 | Selecteer op basis van de bacteriestam en lokale antibacteriële teststandaard. |
| BET-oppervlakte en porositeit | Micromeritics ASAP 2460 | ASAP 2460 | Micromeritics beschrijft de ASAP 2460 als een oppervlakte- en porosimetrie-analysator met uitbreidbare high-throughput-poorten. |
| Calciumchloride | Sigma-Aldrich | 946664 | Meld de hydraattoestand op basis van het gekochte reagens. |
| Koper TEM-roosters met koolstofcoating | Ted Pella | https://www.tedpella.com/grids_html/ | Gebruik de werkelijke roosterspecificatie in de definitieve tabel. |
| CasaXPS versiereferentie | CasaXPS 2.3.25 of de huidige geïnstalleerde versie | https://casaxps.com/ | |
| Chitosan | Sigma-Aldrich | 448869 | |
| Cilindrische polypropyleen mallen | Commerciële laboratoriumleverancier | Gebruikt voor het vormen van aerogeelmonolith. | |
| Gegevensanalyse en plotten | OriginPro 2024 | ||
| Escherichia coli | ATCC | ATCC 25922 | |
| Ethanol | Sigma-Aldrich | 459844 | |
| Folin–Ciocalteu reagens | Sigma-Aldrich | F9252 | |
| Vriesdroger | Labconco FreeZone | https://www.labconco.com/category/freeze-dry-evaporation/freeze-dry-systems | |
| FTIR | Thermo Scientific Nicolet iS50 | 912A0760 | FTIR-spectrometer of equivalent |
| Galluszuur | Sigma-Aldrich | G7384 | Gebruik als kalibratiestandaard voor Folin–Ciocalteu-test; productbron moet worden gecontroleerd op het werkelijke aankooprecord van het lab’s. |
| Groene theeblaadjes | Lokaal leverancier | Lokaal leverancier | Gebruik batchrecord, merk, verzamelings-/aankoopdatum en totale fenolische standaardisatie in plaats van alleen een commerciële webpagina. |
| Zoutzuur | Sigma-Aldrich | 258148 | |
| Waterstofperoxide | Sigma-Aldrich | 386790 | |
| ICP-OES | Agilent 5110 | 5110 | PerkinElmer Avio 500 / equivalent |
| Beeldanalyse | ImageJ 1.54 | De ImageJ/Fiji-versie moet worden gerapporteerd op basis van het werkelijke softwarepakket dat in het laboratorium is geïnstalleerd. | |
| LB-bouillon en LB-agar | Thermo Fisher | 10855001 | Gebruik de werkelijke leverancier en catalogusnummer uit de voorraad van het microbiologielab. |
| Lodzool | Sigma-Aldrich | NIST928 | |
| Magnesiumchloride | Sigma-Aldrich | M8266 | Meld de hydraattoestand op basis van het gekochte reagens. |
| Methyleenblauw | Sigma-Aldrich | M9140 | |
| Salpeterzuur | Sigma-Aldrich | 438073 | Gebruik trace-metal grade indien beschikbaar voor ICP-OES workflows. |
| PBS | Thermofisher Scientific | https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/10010023 | Gebaat als antibacteriële testcontrole/verdunningsmedium. |
| Klaar-voor-gebruik E. coli QC-organisme | Thermo Fisher Culti-Loops | Cat. No. R4607050 | Alternatief formaat voor ATCC 25922 |
| SEM | Hitachi SU8010 / ZEISS Sigma / equivalent | https://www.hitachi-hightech.com/global/en/products/microscopes/sem-tem-stem/sem/ | |
| Zilvernitraat | Sigma-Aldrich | 209139 | |
| Natriumborohydride | Sigma-Aldrich | 452882 | Sigma-Aldrich vermeldt natriumborohydride 452882 als poeder, ≥98.0%. |
| Natriumcarbonaat | Sigma-Aldrich | 223530 | |
| Natriumchloride | Sigma-Aldrich | S9888 | |
| Natriumhydroxide | Sigma-Aldrich | 221465 | |
| Staphylococcus aureus | ATCC | ATCC 25923 | ATCC identificeert S. aureus 25923 als een kwaliteitscontrolestam die wordt gebruikt voor CLSI schijfdiffusie en mediatesten. |
| Prism 10 | GraphPad | Versie 10 | Statistische analyse |
| Steriele filterpapierschijven | Whatman | Gebaat voor schijfdiffusiecontroles en aerogeel-schijfvergelijking. | |
| Suikerrietbagasse | Lokaal leverancier | Lokaal sapverwerkingsbron | Gebruik verzamelrecord in plaats van leverancierswebpagina; meld locatie, datum, droogmethode en opslagconditie. |
| Spuitfilters | Millipore | https://www.merckmillipore.com/US/en/products/filtration/laboratory-syringe-filters/syringe-filters | Pas het membraanmateriaal aan op het solventsysteem en het werkelijke aankooprecord. |
| TEM | JEOL JEM-2100 | JEM-2100 | |
| TGA | TA Instruments Q500 | Q500 | |
| Universele testmachine | Instron 5943 | 5943 | |
| UV–Vis spectroscopie | Shimadzu | UV-2600i Plus | |
| XPS-gegevensverwerking | CasaXPS | https://casaxps.com/ | |
| XRD | Bruker D8 Advance | https://www.bruker.com/en/products-and-solutions/diffractometers-and-x-ray-microscopes/x-ray-diffractometers.html | Rigaku SmartLab / equivalent |
Referenties
- Hiranobe CT, Gomes AS, Friol F, Cabrera FC. Sugarcane bagasse: Challenges and opportunities for waste recycling. Clean Technol. 2024;6(2):662-699.
- Abdelhamid HN. Nanocellulose-based materials for water pollutant removal. Int J Mol Sci. 2024;25(15):8529.
- Zhao J, et al. Preparation of nanocellulose-based aerogel and its research progress in wastewater treatment. Molecules. 2023;28(8):3541.
- Boccia AC, Pulvirenti A, Garcia-Gonzalez CA, Grisi F, Neagu M. Bio-based aerogels for the removal of heavy metal ions and oils from water: Novel solutions for environmental remediation. Gels. 2024;10(1):32.
- Mohammed KSA, Atlabachew M, Abdu B, Desalew AA. A nanocellulose from sugarcane bagasse as a template for controlled synthesis and antibacterial activity of zinc oxide nanoparticles. Sci Rep. 2024;14:29462.
- Ho TG, Truong DP, Nguyen HB. Green synthesized nano-silver/cellulose aerogel as a robust, active, and recyclable catalyst toward nitrophenol hydrogenation. Chem Eng J. 2023;471:144604.
- Widatalla HA, Yassin LF, Alrasheid AA. Green synthesis of silver nanoparticles using green tea leaf extract: Characterization, antimicrobial activity, and catalytic application. Molecules. 2022;27(16):5156.
- Rukaramato R, Babatunde DD, Madanhire T, Mketo N, Magwa N. Nanocellulose-based materials for the removal of metal ions, pharmaceuticals, pesticides, dyes, and other pollutants from aqueous environments: A review. J Ind Eng Chem. 2025;150:265-299.
- Yu K, Yang L, Zhang S, Zhang N. Nanocellulose-based aerogels for the adsorption and removal of heavy-metal ion pollutants from wastewater. Mater Today Commun. 2025;43:111744.
- Zeng J, Wang Y, Chen L. Enhancing mechanical and antimicrobial properties of cellulose-based silver nanoparticle composite aerogels. Molecules. 2024;29(9):2065.
- Stark FW, et al. Cellulose-based aerogels for environmentally sustainable applications: A review of the production, modification, and sorption of environmental contaminants. Polymers. 2025;17(2):236.
- Yang X, Miao W, Sun X, Pan YT. Recent advances in sustainable biomass-based aerogels: A review. RSC Sustain. 2025;3:4298.
- Lunardi VBS, et al. Synthesis of cellulose hydrogel by utilizing agricultural waste as a green adsorbent for metal removal. Ind Crops Prod. 2024;209:117990.
- Nguyen VT, et al. Nanocellulose and graphene oxide aerogels for adsorption and removal of methylene blue from an aqueous environment. ACS Omega. 2022;7(1):1003-1013.
- El Allaoui B, et al. Silver nanoparticle-decorated cellulose beads: Eco-friendly catalysts for efficient 4-nitrophenol reduction and antibacterial performance. Int J Biol Macromol. 2024;274:133078.
- Xiao WD, Xiao LP, Xiao WZ. The new identity of cellulose pulp: A green silver nanoparticles support for highly efficient catalytic hydrogenation of 4-nitrophenol. J Clean Prod. 2022;355:131833.
- Nagendran V, et al. Challenges and advances in nanocellulose-based adsorbents for dye-contaminated wastewater treatment. Discov Appl Sci. 2024;6:824.
- Croitoru AM, et al. Nanostructured aerogels for water decontamination: Advances, challenges, and future perspectives. Nanomaterials. 2025;15(12):901.
- Ho TG, Nguyen HM, Nguyen TT. Biopolymer-reinforced cellulose aerogels supporting green-synthesized silver nanoparticles for robust antibacterial and catalytic applications. Int J Biol Macromol. 2025;334:149055.
- Shiri M, Hosseinzadeh M, Shiri S, Javanshir S. Adsorbent based on MOF-5/cellulose aerogel composite for adsorption of organic dyes from wastewater. Sci Rep. 2024;14:15134.
- Mi Z, et al. Constructing carboxylated cellulose nanofibers/chitosan composite aerogels for dye and heavy-metal adsorption. Int J Biol Macromol. 2025;315:144602.
- Yang Y, Li X, Wan C. A comprehensive review of cellulose nanomaterials for adsorption of wastewater pollutants: Focus on dye and heavy metal Cr adsorption and oil/water separation. Collagen Leather. 2024;6:35.
- Song L, et al. MIL125@cellulose composite aerogel for methylene blue removal from aqueous solution. Int J Biol Macromol. 2025;333:148964.
- Bernardo MP, et al. Fabrication of antimicrobial cellulose and silver niobate aerogels for improved bioactivity and antimicrobial performance. ACS Omega. 2025;10(15):15493-15502.
- Matsueda Y, Antunes E. A review of current technologies for the sustainable valorisation of sugarcane bagasse. J Environ Chem Eng. 2024;12(6):112104.
- Mubarak AA, Ilyas RA, Nordin AH, Ngadi N, Alkbir MFM. Recent developments in sugarcane bagasse fibre-based adsorbent and their potential industrial applications: A review. Int J Biol Macromol. 2024;277:134165.
- Nordin AH, et al. Recent advances in nanocellulose-based adsorbent for pharmaceutical wastewater treatment. Int J Biol Macromol. 2024;280(2):135799
- Chen J, et al. Cellulose-based aerogels for efficient dye sorption and oil-water separation. Int J Biol Macromol. 2025;310(4):143612.
- Nguyen PA, et al. Biogenic nanosilver-loaded cellulose-alginate aerogel for catalytic p-nitrophenol reduction and antibacterial applications. Colloids Surf A Physicochem Eng Asp. 2026;139076(731).
- Kabiri B, Heidari H. Synthesis and catalytic activity of silver-reduced graphene oxide nanocomposites for 4-nitrophenol reduction. Sci Rep. 2025;15:14539.
- Khan SA, et al. Nanocellulose-based titanium dioxide nanocomposites for removing pollutants from wastewater. Front Environ Sci. 2025;13.
- Zhao T, et al. Cellulose-based aerogels in water pollution treatment: Preparation, applications and mechanism. Adv Bionics. 2025;1(2–3):124-151.
- Palanisamy K, et al. Recent progress in cellulose-based aerogels for oil-water separation. Polymers. 2025;17(20):2723.
- Takeshita S, Mine S, Ono T. Data-driven review on aerogels and polymeric aerogels: Chemistry, properties, and applications. Angew Chem Int Ed. 2025;64(28),e202504250.
- Teferi DA, et al. Biorefinery and valorization strategies for sugarcane bagasse. Molecules. 2025: Integrating Food, Health, Economic, and Industrial Applications. Food Sci Nutr. 2025;13(12),e71262.
- Dabhi M, et al. A comprehensive review on sustainable production of nano crystalline cellulose from sugarcane bagasse and its applications. Chem Eng Commun. 2025;212(9):1-15.
- Yasemin O, Soner CM. Preparation strategies and multifunctional applications of cellulose-based aerogels in energy and environmental fields. 17th International Conference on Nanomaterials - Research & Application, OREA Congress Hotel, Brno, Czech Republic, EU.2026; https://doi.org/10.37904/nanocon.2025.5179.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.