双极膜电渗析基础设施热稳定性研究：复杂工业废水处理中单级与多级过程产热差异的定量分析

为解决工业废水处理中双极膜电渗析（Bipolar Membrane Electrodialysis, BMED）的热稳定性问题，研究人员通过定量分析单级与多级过程的产热差异，揭示了多级工艺在热管理上的优势。该研究为复杂废水处理系统的优化设计提供了理论依据，对提升BMED技术的能效和稳定性具有重要意义。

　　

在环境治理和可持续发展领域，碳点（Carbon Dots, CDs）因其独特的荧光特性、高比表面积和优异的电子传输能力，被视为下一代环境功能材料的明星。然而，随着研究的深入，科学家们发现CDs在实际应用中面临两大挑战：一是合成过程中大量使用强酸和有毒试剂，违背绿色化学原则；二是CDs在光照下会产生活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS）导致自身降解，可能产生生态风险。这些问题严重制约了CDs在环境修复中的大规模应用。

针对这些问题，越南科学技术发展基金会（NAFOSTED）支持的研究团队在《Desalination》上发表了一项开创性研究。研究人员首次建立了基于绿色化学12项原则的CDs合成评价体系，提出同时满足9项以上原则的合成方法才能称为"绿色合成"。通过系统分析，团队发现水热法和微波辅助合成法在原子经济性、低毒性原料使用和能源效率方面表现最优。

研究采用了多学科交叉的技术方法：通过光谱分析（UV-Vis、FTIR）表征CDs的光学性质和表面官能团；利用高效液相色谱（HPLC）追踪降解产物；采用电化学工作站评估CDs的电荷传输性能；并建立微生物抑制实验验证抗菌效果。

绿色合成评价体系的建立
研究团队创新性地将绿色化学原则量化为评分标准。例如，使用生物质原料得2分（符合可再生性原则），而采用HNO₃处理则扣1分（违反低危害合成原则）。通过这种量化方法，澄清了学术界对"绿色CDs"的模糊定义。

环境应用机制解析
研究发现CDs的ROS生成能力具有双面性：在无污染物体系中，ROS会导致CDs降解为<3kD的小分子（可能抑制HeLa细胞生长）；但当存在有机污染物时，污染物会优先与OH^?反应，既保护了CDs结构，又实现了污染物降解。这一发现为CDs的安全应用提供了理论指导。

多功能环境技术开发
研究系统总结了CDs的六大环境应用：

1. 荧光传感器：基于荧光猝灭效应检测重金属，检出限低至nM级
2. 吸附材料：通过表面-COOH/-OH络合污染物，对Pb²⁺吸附量达300mg/g
3. 高级氧化技术（AOPs）：在可见光下催化降解四环素，2小时效率超90%
4. 抗菌剂：通过ROS破坏微生物膜结构，对E.coli抑制率>99%
5. 膜技术：CDs改性膜通量提升40%，抗污染性能显著增强
6. 抗真菌剂：破坏真菌细胞壁几丁质合成

实际应用推进策略
研究提出三步走实施方案：实验室优化→中试放大（建议采用模块化反应器）→工程应用（重点解决CDs回收再利用问题）。特别强调需要建立CDs生命周期评估（LCA）体系，全面评价其环境足迹。

这项研究的突破性在于首次将绿色化学原则系统引入纳米材料合成评价，解决了CDs研究领域长期存在的标准混乱问题。提出的"污染物保护机制"为安全应用CDs提供了新思路，而总结的六大应用方向则构建了CDs环境技术的完整框架。随着后续研究的深入，CDs有望成为连接绿色化学与环境工程的关键桥梁，推动污染治理向更高效、更可持续的方向发展。