综述：碳纳米管共价与非共价功能化的评估标准比较及废水处理实践

这篇综述系统评述了碳纳米管（CNTs）在废水处理中的功能化策略，重点对比了共价（强化学键修饰）与非共价（表面活性剂/聚合物包裹）方法的优劣。作者从吸附性能、稳定性、成本效益及环境风险等维度展开分析，指出共价功能化虽吸附效率高但可能破坏CNTs本征特性，而非共价功能化更适用于电化学传感但存在长效性不足的缺陷，为下一代水净化技术开发提供了科学依据。

　　

吸附性能的分子基础

碳纳米管（CNTs）由多层石墨烯卷曲成蜂窝状中空管状结构，sp²杂化的碳原子赋予其超高比表面积（1-30 nm直径范围）和独特的电子云分布。这种结构使其对重金属（如Pb²⁺、Cd²⁺）、有机染料（亚甲基蓝等）及抗生素（四环素类）表现出卓越吸附能力，其机制涉及π-π堆积、静电作用和孔隙填充等多重效应。

功能化改造的双刃剑

原始CNTs的强疏水性导致其在水相中易团聚，严重制约实际应用。共价功能化通过强酸氧化在管壁引入-COOH/-OH等基团，显著提升亲水性但可能破坏sp²骨架的导电性；而非共价功能化采用十二烷基苯磺酸钠（SDBS）等表面活性剂，通过π-π堆叠实现分散，虽保留本征性质却面临分子脱附风险。

废水处理的实战较量

在评估体系中，共价修饰CNTs对Cr(VI)的吸附量可达120 mg/g，且经5次再生循环后效率仍保持90%以上，但合成过程涉及浓H₂SO₄/HNO₃混合氧化，成本高昂且产生二次污染。相比之下，非共价修饰的CNTs/PVA复合材料在电化学传感器构建中展现毫摩尔级检测限，但处理高浓度污染物时会出现涂层剥离现象。

未来发展的平衡之道

突破方向聚焦绿色功能化工艺开发：共价修饰可探索等离子体辅助接枝降低反应烈度，非共价修饰需设计环糊精等超分子稳定剂。值得注意的是，杂化功能化策略（如先非共价分散后光引发接枝）在实验室规模已实现吸附容量提升40%且成本降低25%，为规模化应用提供新思路。

结论启示

两种功能化路径各具不可替代的优势：共价修饰适合高毒性污染物深度处理，而非共价修饰在实时监测场景更具潜力。后续研究应建立全生命周期评估模型，统筹考虑材料性能、环境足迹与经济可行性的三角平衡。