Upcycling Lignin into Porous Hybrid Beads and Sponges for Efficient Removal of Organic and Biological Contaminants from Water

吸附 化学 壳聚糖 微型多孔材料 木质素 化学工程 污染物 水处理 多孔性 饮用水净化 有机化学 牛皮纸 环境化学 多孔介质 生物高聚物 污染 生物降解 制浆造纸工业 纳米材料
作者
Nicholas Breitkreuz,Tatyana L. Povolotsky,Philip Nickl,Mohsen Adeli,Rainer Haag,Sanjam Chandna
出处
期刊:ACS Materials Science Au [American Chemical Society]
卷期号:6 (2): 347-363
标识
DOI:10.1021/acsmaterialsau.5c00147
摘要

High Resolution Image Download MS PowerPoint Slide Modern industrialization leads to the widespread discharge of pollutants, such as organic dyes and bacterial contamination, into water streams, necessitating efficient and sustainable treatment strategies. To address this challenge, we report the fabrication of biodegradable adsorbents for efficient adsorption of chemical pollutants while reducing the microbial load. Herein, kraft lignin (KL) is cross-linked with chitosan to produce highly porous spherical beads, while EDC/NHS (( N -ethyl- N ′-(3-(dimethylamino)propyl)carbodiimide/hydroxysuccinimide) coupling chemistry enabled the formation of microporous sponges and alginate-integrated beads. Cross-linking with chitosan induced a surface charge reversal of lignin from negative (−37 mV) to positive (+51 mV), enhancing its affinity for anionic contaminants. The resulting materials exhibited promising adsorption capacity for an organic pollutant (methyl orange). Furthermore, the composites demonstrated efficient bacterial adsorption, achieving complete adsorption of E. coli (∼4 log reduction) using the lignin–chitosan sponge. These results highlight the potential of lignin–chitosan architectures as sustainable and multifunctional materials for advanced water purification.

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