由于环境不断恶化以及淡水资源严重短缺，先进的水净化技术已成为全球关注的焦点。近来

由于环境不断恶化以及淡水资源严重短缺，先进的水净化技术已成为全球关注的焦点。近来，纳米纤维素作为一种可持续且碳中和的生物聚合物，不仅具有纤维素的特性，还具备纳米材料的重要性质，包括比表面积大、表面化学性质可调、机械柔韧性好、生物降解性和环境相容性佳。 在此，本文综述了几种纳米纤维素的提取和制备方法以及功能改性策略。随后，我们系统地回顾了纳米纤维素基功能材料在水处理方面的应用及最新研究进展，涵盖了微/纳米颗粒过滤、染料/有机物吸附/降解、重金属离子吸附/检测以及油水分离和海水淡化。 此外，还讨论了可扩展且低成本的纳米纤维素合成策略。最后，简要探讨了纳米纤维素水净化基质在工业应用中的挑战与机遇以及新兴方向。期望本综述能为基于纳米纤维素的先进功能材料在水处理和环境修复中的应用提供新的见解，并促进跨学科的快速发展。 3.3. 基于纳米碳的重金属吸附/检测功能材料 过去几十年，工业和农业的迅速发展导致大量重金属离子随着废水排入河流和湖泊，对生态系统造成了严重破坏（Xia 等人，2018 年）。令人担忧的是，重金属离子通常不会降解，它们会在水、沉积物和水生食物链中积累，对人类健康构成威胁。纳米碳（NC）因其出色的物理化学性质在处理废水中的重金属离子方面备受关注，可用于这些离子的吸附和检测。 3.3.1. 重金属吸附 吸附也被广泛认为是处理废水中重金属离子的最常见方法之一（Rathi 和 Kumar，2021）。金属离子吸附剂通常由活性炭、粘土、沸石和聚合物组成（Deng 等人，2021）。尽管这些吸附剂对某些重金属离子表现出很高的吸附能力，但它们存在难以降解、制备或再生成本高以及可能造成二次污染等缺点（Babel 和 Kurniawan，2003）。近年来，人们越来越关注寻找成本低且无有害副产品的环保材料用于废水处理。与常见的金属离子吸附剂相比，基于纳米碳（NC）的吸附剂在处理重金属废水方面受到了广泛关注，因为它们具有更多的吸附活性位点和更高的生物相容性（Bhatnagar 等人，2015）。 随后，Suárez-Avendaño 等人（2021）开发了一种经 TEMPO 改性的 BC 膜，在其表面引入羧酸盐基团以增强对汞的吸附。静电吸引依赖于纳米纤维素表面带电基团与金属离子之间的静电相互作用，这是一种典型的物理吸附形式。为了增强纳米纤维素对重金属的吸附能力，通常使用化学试剂对其进行表面改性。例如，在纳米纤维素上接枝羧基、磷酸盐、巯基和酯基可增加其表面的负电荷密度，从而增强其对重金属阳离子的亲和力（Jiang, Wang， et al.， 2023；Jiang， Wu， & Zhou， 2023）。 刘等人（Liu 等人，2015 年）采用磷酸处理策略引入羧基、硫酸基和磷酸基。此外，通过引入乙酰基（Hokkanen 等人，2013 年）和表面的硫醇基团，它还增强了纳米碳（NC）表面的负电荷密度，从而增强了其对金属阳离子的吸附能力（Dang-Bao 等人，2023 年）。值得注意的是，重金属离子不仅以自由阳离子的形式存在，它们还可以与其他阴离子形成复合物，而金属复合物通常带负电荷（He 等人，2023 年）。因此，为了增强纳米碳与阴离子金属复合物之间的静电相互作用，纳米碳应使用阳离子表面活性剂进行改性。例如，六价铬通常以 HCrO4 的形式存在（Richard 和 Bourg，1991 年）。 贾恩等人（2016 年）设计了一种经季铵化处理的用于吸附六价铬的纳米纤维素基金属吸附剂。随后，洪等人（洪等人，2020 年）报道了一种通过聚乙烯亚胺（PEI）对纳米纤维素进行改性而制备的 TCNF 吸附剂，这增加了纳米纤维素表面的阳离子电荷密度，从而使其在酸性溶液中对四氯铂酸盐具有显著的吸附能力。除了静电吸引作用外，纳米纤维素还能形成化学键。11 焦 X 等人通过离子交换、络合和螯合作用与金属离子结合 （Reshmy 等人，2022 年）。其中，螯合作用是一种特殊的络合作用，能够通过多个配体原子与金属离子形成稳定的环状结构（乔等人，2021 年）。通过化学改性在纳米纤维素（NC）表面引入其他官能团，其对金属离子的化学吸附能力也能得到增强。 例如，秦等人（2019 年）报道了一种羧甲基化纳米纤维素（CMCNF），其能够捕获铜离子。 通过其表面的羧基氧，借助静电吸引、离子交换和配位相互作用。 在另一项研究中，Jin 等人（2017 年）合成了具有大量官能团（-OH 和 -NH₂）的新型聚乙烯亚胺改性细菌纤维素（PEI-BC）吸附剂。其可通过离子交换、络合反应和螯合作用与 Cu(II) 和 Pb(II) 结合。随后，Mo 等人（2022 年）Mo, Zhang 等人 《碳水化合物聚合物》第 350 卷（2025 年）122977 页