盡管硼是一種必需的微量營養素，在植物、動物和人類的生物過程中起著至關重要的作用，但過量攝入硼會對我們的健康產生不利影響。硼是一種自然存在的元素，來自水圈和巖石圈，它以硼酸陰離子和硼酸的形式出現在海洋中，沉積巖和煤通過風化作用釋放到土壤中，而大氣中的硼主要來自海洋。此外，在制造清洗劑、半導體和玻璃材料的過程中，高濃度的硼廢物被排放到水環境中。水中具有潛在毒性的電中性硼和小種類硼在使用常規膜技術去除時面臨重大挑戰，在水環境中引入脫硼技術具有十分重要的意義。
多級熱蒸餾或膜脫鹽工藝已有效去除水中溶解的硼，但由于運行處理廠的巨大能源消耗而受到阻礙。其他可能的方法包括吸附法、螯合、化學沉淀法、電凝和電滲析，其中吸附法和螯合法均顯示出較高的成本效益和處理效率]。常用的吸附劑有粘土礦物、層狀雙氫氧化物、碳納米管、功能化聚合物、共價有機框架(COF)和金屬有機框架(MoF)。到目前為止，它們令人不滿意的吸附能力和達到吸附平衡所需的時間是普遍關注的問題，因此沒有用于實際水處理。此外，人們普遍認為這些材料的生產成本往往很高。因此，這些挑戰要求科研工作者們繼續努力，開發具有高性價比的吸附劑，從自然資源中獲得高可用性，并采用簡單的改性策略，以提高其處理效果和可回收性。
纖維素是一種顯著的天然生物聚合物，是存在于木質纖維素生物質的細胞壁中的可持續材料。它由β-1,4-糖苷連接的葡萄糖單元組成，其中p-吡喃葡萄糖環單元含有三個活性羥基官能團。纖維素的巨大產量已廣泛應用于食品包裝、造紙、傳感器、增強復合材料等領域。此外，對豐富的羥基的高度可及性允許為許多商業應用方便地制備纖維素衍生物。具體來說，在水處理方面，通過引入酯化、表面電荷改性或表面接枝等方法，生產出纖維素衍生物來去除有機物、農藥、重金屬、染料等污染物。然而，迄今為止，對開發纖維素基吸附劑脫硼卻很少有研究。
新加坡國立大學人文科學學院化學系Sam Fong Yau Li成功地證明了纖維素納米晶體與氨基多元醇的易功能化，并產生了必要的羥基和胺官能團，用于與硼的強相互作用。在303 K條件下，氨基多元醇CNc (AP-CNC)對硼的最大吸附量為71.9 mg/g，吸附量在1 min內達到90%以上。合成后的AP-CNC在pH值7 ~ 9之間表現出優異的硼去除性能，這是由于硼與鄰近的二醇和胺的主要二絡合作用。此外，超支化聚合物的聚集物越大，化學吸附位點就越容易接近，這就解釋了硼的超快吸收動力學。在這種形式下，可再生AP-CNc優于所有其他報告的吸附劑材料，可以用作膜或吸附劑車的納米填料，用于水凈化和海水淡化應用。鑒于AP-CNC在水凈化和海水淡化中的有益適用性，這些快速吸附硼的發現具有重要意義。
文獻來源：Liang Ying Ee, Sean Yi Rong Chia, Kai Xue, Sze Yuet Chin, Chloe A. Hae Cho, Xin Yi Tan, Sam Fong Yau Li*. Chemical Engineering Journal, 2023, 454, 140218.
