碳量子点掺杂聚苯胺复合膜的电驱动自清洁性能提升及其在废水处理中的应用

来自印度的研究人员利用Piper longum植物提取物合成导电聚苯胺(PANI)和碳量子点掺杂PANI(CQDs40/PANI)，将其嵌入PSF/PVP膜中开发出具有优异导电性(最高达5.30×10?3 S cm?1)和自清洁功能的复合膜。该膜使水通量提升至485.7 L m?2 h?1，对E. coli截留率达96.5%，污垢恢复率提高至83.7%，为废水处理提供了创新解决方案。

　　

这项突破性研究开创性地将天然植物提取物制备的导电材料应用于膜技术领域。科研人员采用Piper longum提取物成功合成聚苯胺(PANI)及其碳量子点掺杂复合物(CQDs/PANI)，通过精确调控将40%掺杂量的CQDs₄₀/PANI嵌入聚砜(PSF)/聚乙烯吡咯烷酮(PVP)基膜中。

电学测试显示，优化后的CQDs₄₀/PANI₂-PVP₂/PSF_12.5复合膜导电性能突破性达到5.30×10^?3 S cm^?1，较纯PANI膜提升25%。膜结构表征证实掺杂使孔隙率从16.0%跃升至66.1%，水通量提升54%至485.7 L m^?2 h^?1。

在磷酸盐缓冲液中过滤大肠杆菌(E. coli)时，改性膜展现出惊人性能：污染率从69.1%骤降至34.5%，通量恢复率提升至83.7%，同时病原体截留率高达96.5±1.5%。实际污水测试中更实现98.3%的E. coli去除率，验证了该技术的工程化潜力。

通过Hagen-Poiseuille方程和串联阻力模型分析，理论值与实验数据偏差<15%，证实了膜结构设计的合理性。这项研究为开发新一代电驱动自清洁膜提供了重要范式，通过独特的CQDs/PANI协同效应，显著提升了废水处理效率和可持续性。