综述:太阳能驱动反渗透海水淡化技术:技术、整合策略与挑战的系统性评述

【字体: 时间:2025年07月23日 来源:Desalination 8.4

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  本综述聚焦碳点(CDs)的绿色合成与环境应用,创新性提出基于绿色化学12原则的合成方法评估体系(满足9项可判定为绿色),系统阐述CDs在污染物传感(荧光/电化学)、吸附、高级氧化工艺(AOPs)降解、膜技术及抗菌等环境修复领域的应用优势,为可持续环境技术发展提供新思路。

  

绿色化学视角下的碳点合成革命
碳点(CDs)作为直径<10 nm的碳基纳米颗粒,凭借紫外强吸收、高比表面积、优异电荷传输等特性,成为环境修复领域的新星。然而研究发现,光照射下CDs会因自身产生活性氧(ROS)而降解,生成<3 kD的小分子物质,可能抑制HeLa等细胞生长,提示其生态风险。有趣的是,环境中存在的有机污染物可优先与ROS反应,反而保护CDs免于降解,这种"牺牲保护"机制为安全应用提供新思路。

绿色合成的量化标准
针对当前"绿色合成"概念滥用问题,首次引入绿色化学12原则评分体系:采用生物质原料(符合原则7)且避免强酸(原则3)的水热法得分最高,而电化学法因能耗问题得分较低。典型案例显示,Fe3+/H2O2切割石墨烯量子点(GQDs)虽避免强酸,但未说明FeCl3残留问题,凸显全流程评估的重要性。

环境修复的多面手
在传感领域,CDs对Cr6+的检测限低至0.028 μM,远超传统方法。吸附方面,氨基修饰CDs对Pb2+的吸附量达625 mg/g。最引人注目的是其催化性能:在可见光下,N,S-CDs/PMS体系对双酚A的降解效率达98%,归功于1O2主导的非自由基途径。膜技术中,CDs改性膜通量提升3倍的同时,抗污染性能显著增强。

从实验室到现实的跨越策略
提出三步走方案:先建立CDs数据库统一标准,再通过机器学习优化合成参数,最终与环保企业合作开展中试。特别强调需要开发CDs回收技术,如磁响应Fe3O4@CDs复合材料,以降低长期环境滞留风险。

未来展望
建议重点开发CDs在土壤修复、CO2转化等新场景的应用,同时建立国际统一的生态毒性评价标准。通过绿色合成与应用的双轮驱动,CDs有望成为下一代环境修复材料的核心组分。

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