磷酸酯化交联双官能团纤维素基离子交换纤维的制备与应用

邵心怡; 房桂干; 邓拥军; 李红斌; 耿博; 焦婷; 赵梦珂; 吴珽

邵心怡,房桂干,邓拥军,李红斌,耿博,焦婷,赵梦珂,吴珽.磷酸酯化交联双官能团纤维素基离子交换纤维的制备与应用[J].中国造纸,2026,45(5):1-11

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磷酸酯化交联双官能团纤维素基离子交换纤维的制备与应用

Preparation and Application of Phosphate Esterification Cross-linked Bifunctional Cellulose-based Ion Exchange Fibers

收稿日期：

DOI：10.11980/j.issn.0254-508X.2026.05.001

关键词: 纤维素纤维磷酸酯化纤维素交联离子交换重金属废水净化

Key Words:cellulose fiber phosphoesterified cellulose crosslinking ion exchange heavy metal wastewater purification

基金项目:

作者	单位	邮编
邵心怡^*	1中国林业科学研究院林产化学工业研究所,森林食物资源挖掘与利用全国重点实验室,江苏南京,210042 2江苏省生物质能源与材料重点实验室,国家林业和草原局林产化学工程重点实验室,江苏南京,210042 3林产化学与材料国际创新高地,江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心,江苏南京,210042	210042
房桂干	1中国林业科学研究院林产化学工业研究所,森林食物资源挖掘与利用全国重点实验室,江苏南京,210042 2江苏省生物质能源与材料重点实验室,国家林业和草原局林产化学工程重点实验室,江苏南京,210042 3林产化学与材料国际创新高地,江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心,江苏南京,210042	210042
邓拥军^*	1中国林业科学研究院林产化学工业研究所,森林食物资源挖掘与利用全国重点实验室,江苏南京,210042 2江苏省生物质能源与材料重点实验室,国家林业和草原局林产化学工程重点实验室,江苏南京,210042 3林产化学与材料国际创新高地,江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心,江苏南京,210042	210042
李红斌	1中国林业科学研究院林产化学工业研究所,森林食物资源挖掘与利用全国重点实验室,江苏南京,210042 2江苏省生物质能源与材料重点实验室,国家林业和草原局林产化学工程重点实验室,江苏南京,210042 3林产化学与材料国际创新高地,江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心,江苏南京,210042	210042
耿博	1中国林业科学研究院林产化学工业研究所,森林食物资源挖掘与利用全国重点实验室,江苏南京,210042 2江苏省生物质能源与材料重点实验室,国家林业和草原局林产化学工程重点实验室,江苏南京,210042	210042
焦婷	1中国林业科学研究院林产化学工业研究所,森林食物资源挖掘与利用全国重点实验室,江苏南京,210042 2江苏省生物质能源与材料重点实验室,国家林业和草原局林产化学工程重点实验室,江苏南京,210042	210042
赵梦珂	1中国林业科学研究院林产化学工业研究所,森林食物资源挖掘与利用全国重点实验室,江苏南京,210042 2江苏省生物质能源与材料重点实验室,国家林业和草原局林产化学工程重点实验室,江苏南京,210042	210042
吴珽^*	1中国林业科学研究院林产化学工业研究所,森林食物资源挖掘与利用全国重点实验室,江苏南京,210042 2江苏省生物质能源与材料重点实验室,国家林业和草原局林产化学工程重点实验室,江苏南京,210042 3林产化学与材料国际创新高地,江苏省林业资源高效加工利用协同创新中心,江苏南京,210042	210042

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摘要:本研究以漂白针叶木浆为原料，并提出磷酸酯化交联与羧甲基化协同改性策略，通过位点互补设计，利用纤维素葡萄糖单元C6位羟基的磷酸酯化和C2位羟基的羧甲基化，实现了纤维素分子链上活性羟基的高效利用，成功构建了具有双官能团的阳离子交换纤维素纤维（PC-CEF）。结果表明，PC-CEF兼具高离子交换容量与优异的结构稳定性，其阳离子交换容量达304.5 mmol/100 g，纤维产率111.6%，显著优于传统单功能化或石油基离子交换纤维；对Cu²⁺的最大吸附量为82.56 mg/g，吸附过程符合准二级吸附动力学模型与Sips等温吸附模型，并展现出良好的循环使用性能与离子选择性。

Abstract:In this study， using bleached softwood pulp as the raw material， a synergistic modification strategy combining phosphorylation cross-linking and carboxymethylation was proposed. Through a site-complementary design， the phosphorylation of the C6 hydroxyl group and the carboxymethylation of the C2 hydroxyl group of glucose units in cellulose were utilized to achieve efficient utilization of the active hydroxyl groups on the cellulose chains， successfully constructing bifunctional cationic exchange cellulose fibers (PC-CEF). The results indicated that PC-CEF possessed both high ion exchange capacity and excellent structural stability， with a cation exchange capacity of 304.5 mmol/100 g and a fiber yield of 111.6%， significantly outperforming traditional monofunctional or petroleum-based ion exchange fibers. The maximum adsorption capacity for Cu²⁺ was 82.56 mg/g， with the adsorption process following quasi-second-order kinetics and the Sips model， and the material demonstrated good recyclability and ion selectivity.

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