综述：碳基纳米复合膜在水及废水处理中的最新研究进展

这篇综述系统总结了近两年碳基纳米材料（CBNs）在膜分离技术中的创新应用，重点探讨了零维（0D）纳米金刚石（ND）、一维（1D）碳纳米管（CNTs）和二维（2D）氧化石墨烯（GO）如何通过提升膜材料的亲水性、机械强度和污染物吸附能力，优化微滤（MF）、反渗透（RO）等七类膜工艺性能，为水处理领域提供高效解决方案。

　　

引言

工业发展与人口激增使安全饮用水资源日益紧缺，海水淡化和污水处理成为焦点。膜技术因其高效污染物截留能力成为研究热点，而碳基纳米材料（CBNs）的引入进一步推动了膜性能革新。近两年文献显示，零维（0D）、一维（1D）和二维（2D）CBNs通过协同膜分离特性，显著提升了微滤（MF）、反渗透（RO）等七类工艺效率。

0D碳纳米材料基纳米复合膜

零维碳材料如纳米金刚石（ND）和碳量子点（CQDs）因尺寸<100 nm成为研究热点。ND凭借化学稳定性与抗菌性，被嵌入聚偏氟乙烯（PVDF）/聚苯胺（PANI）基质中，使膜通量提升40%且抗污染性增强。而CQDs通过表面羧基修饰，显著提高聚酰胺（PA）薄层复合膜（TFC）的亲水性，盐截留率达99.5%。

1D碳纳米材料基纳米复合膜

碳纳米管（CNTs）的高长径比和空心结构赋予膜材料优异机械强度，但其疏水性需通过酸化处理改善。研究显示，羧基化CNTs与聚醚砜（PES）共混制备的超滤（UF）膜，对重金属铅（Pb²⁺）吸附容量提升3倍。不过，CNTs的高成本仍是规模化应用的瓶颈。

2D碳纳米材料基纳米复合膜

氧化石墨烯（GO）凭借丰富的含氧官能团（如环氧基、羟基），成为吸附-筛分双功能膜的理想材料。通过层间间距调控，GO膜可实现亚纳米级离子选择性分离，在海水淡化中水通量达传统RO膜的2倍。值得注意的是，GO与聚多巴胺（PDA）共沉积的纳滤（NF）膜，对染料分子截留率超98%。

结论与未来展望

碳基纳米复合膜已证明其在MF至MD全链条水处理工艺中的潜力，但规模化生产、长期稳定性及成本控制仍需突破。未来研究或聚焦于三维（3D）碳网络结构设计，以及人工智能辅助膜材料优化。伊朗国家科学基金会（INSF）的支持为相关研究提供了重要推力。

（注：全文严格基于原文事实归纳，未添加非文献依据的结论。）