林少华，武海霞，高莉苹，俞乙平

（1南京林业大学土木工程学院，江苏南京210037；2南京工业大学城建学院，江苏南京211816）

碳纳米管（carbon nanotube,CNT）是一种边壁由sp2杂化碳原子组成的空心圆柱管。特殊的结构使CNT拥有了优良的电学、化学、光学、机械性能等，在催化、半导体（纳米电路、晶体管）、能源（燃料电池、太阳电池）、汽车行业等领域的应用得到了广泛研究[1-4]。近年来，CNT在废水处理领域的应用也日益受到人们的关注。但CNT水湿润性极差，且在水中难以分散，易于团聚[5-6]，用作阳极电化学降解水中污染物时，在高阳极电势下，因为水的分解作用等而存在电流效率低下、催化效率不高等问题[4]。

为了提高CNT的性能，人们对CNT进行了各种改性处理，并进一步制备复合材料。已有的研究表明，通过改性处理可以明显改善CNT的化学和物理性能，如提高CNT的溶解性和对电子的捕获能力、减少电子-空穴复合等，大大拓宽了CNT在废水处理领域的应用研究范围[7-8]。本文就CNT的改性及其复合材料的制备方法以及在电化学氧化、电Fenton、电化学还原、电化学过滤、光催化和膜分离等废水处理技术的应用研究进展进行了总结评述，并对未来的研究方向进行了展望。

1 CNT改性及复合材料制备方法

CNT可分为单壁式（single-walled carbon nanotube，SWCNT）和 多 壁 式（multi-walled carbon nanotube，MWCNT），研究中多采用后者。在对CNT改性和制备复合材料前，首先需要对其进行纯化，去除制备过程中残留的杂质（如催化剂等）。纯化方法一般为在马弗炉中煅烧后再酸洗，如浓盐酸浸泡，然后再洗至中性并干燥[8-10]。

1.1 CNT改性

由于CNT自身通常难以溶于水及极性溶液，为了提高其分散性，并为后续制备复合材料提供必要条件，需要对CNT进行表面改性，增加功能基团[5]。表面改性方法一般可分为共价键修饰和非共价键修饰[5,11]。

共价键修饰一般是对CNT进行氧化处理，使CNT表面带有羟基、羧基等功能基团，处理方法有酸处理[1,12-13]、化学氧化或电化学氧化法等[11,14-17]。其中，酸处理通常采用浓硫酸、浓硝酸或者二者的混合酸（通常混合比例为3∶1）。酸处理可以作为制备复合材料前的预处理，但酸处理后CNT也可直接作为功能化材料用于废水处理相关技术，如经过硝酸和氢氟酸改性的CNT分别被用作电化学过滤电极材料和臭氧氧化催化剂[18-19]。非共价键修饰常利用表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（NaDDBS）[20]、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）[21-22]、十二烷基硫酸钠（SDS）[23]、聚乙二醇辛基苯基醚（triton X-100）[24]、全氟磺酸[25]吸附在CNT表面，提高其分散性；或利用N-甲基吡咯烷 酮（NMP）[26-28]、吡 咯[29]、多 巴 胺[30]、樟 脑 磺酸[31]、(3-氯丙基)三甲氧基硅烷[32]、3-巯丙基三甲氧基硅烷[33]等通过π-π键或氢键作用进行修饰。

在对CNT进行改性时，非共价键修饰改性可以更好地保留CNT的sp2杂化结构和电学特性，但非共价键改性可能造成对水中污染物吸附能力下降等。共价键修饰改性可以克服这些不足，但同时会对CNT造成侵蚀，引起物化性质改变。经混酸或次氯酸钠改性的CNT，随着改性程度加大，CNT比表面积和总孔容会减小[14]；而臭氧氧化改性处理产生的含氧官能团，则会提高CNT的比表面积和低于5nm的孔体积[17]。共价键修饰改性还会使CNT长度、直径变小，质量损失，甚至会带来不期望的结果，如在进行羟基功能化时，可能会引入羰基[15]。因此，应该根据需要，合理选择高效、方便、温和的表面改性方法。

此外，CNT改性还可以通过热处理实现，研究表明，高温热处理可以使CNT石墨化[34]。例如，Xue等[9]将MWCNTs在氩气氛围下，于2800℃下煅烧30min，然后以5℃/min的速率降温，制得石墨化MWCNTs。

1.2 CNT复合材料制备

CNT经表面修饰改性后，再根据需要进一步制备复合材料。可以直接通过化学反应，引入纳米颗粒、高分子聚合物等制备复合材料，处理方法包括聚合/氧化聚合、水热法等；也可以采用一些物理化学方法包括电泳法、电化学共沉积法、电化学氧化法、电化学还原法、电吸附、溶胶-凝胶法等，或它们的联合使用，制备CNT复合功能材料。废水处理用CNT复合材料主要为在CNT上负载各类催化剂，制备各类光催化剂、电催化剂、电化学反应电极或微生物染料电池电极等。与CNT相比，复合材料的比表面积通常会出现一定程度降低，但仍可保持较高值。如通过原位聚合法制备的聚苯胺(PANI)-CNT，尽管其比表面积明显低于CNT的170m2/g，但仍可达到较高的106.6m2/g[27]。典型废水处理用CNT复合材料和其制备方法见表1。

表1 典型CNT复合材料及制备方法

获得CNT复合材料通常不是一次反应或作用实现的，往往需要通过综合运用上述方法，多次反应才能实现。如利用多壁碳纳米管制备MWCNT-聚合物/Ag，首先利用浓硝酸和浓硫酸氧化多壁碳纳米管，引入羧基，再分别依次和氯化亚砜、2-溴-2-甲基丙酰溴反应制备MWCNT-Br；以Cu(Ⅰ)Br/PMDETA为催化剂，采用原子转移自由基聚合的方法，制得MWCNT-PGMA；进一步用琥珀酸酐将羟基转换成羧基，制得聚羧酸改性MWCNTs，最终利用聚羧酸改性MWCNTs俘获Ag+制得MWCNT-聚合物/Ag[55]。

2 改性CNT及其复合材料在废水处理中的应用

2.1 电化学氧化

2.1.1 阳极氧化

水中部分有毒有害有机污染物，采用常规处理方法如混凝、生物氧化、吸附、离子交换，甚至化学氧化很难将其降解去除[56]。电化学阳极氧化技术（anodic oxidation，AO），则可以通过在阳极产生的直接电子转移作用、强氧化自由基·OH、水中活性氯等有效降解水中持久性有机污染物，且具有设备简单、运行条件温和、环境友好等优点[56-57]。

为了提高CNT阳极氧化的效率，人们通过酸处理、负载纳米颗粒催化剂手段对CNT进行改性或进一步制备复合材料。纳米颗粒催化剂包括单金属催化剂Ag、Pt、Pd等[58-59]、双金属催化剂如Ru-Cu[59]；金属氧化物催化剂如CeO2[51]、CeO2-ZrO2[51]、SnO2[60]、MnOx[61]等。改性CNT或CNT复合材料通常涂覆于玻璃碳电极（GC或GCE）[58,62]、炭纸（CT）[59]或钛（Ti）片[61]上。羧基、胺基改性CNT也被直接用作催化剂[57,62]。所用装置既有分室式，也有非分室式。分室式装置，通过离子交换膜将装置分为阴极室和阳极室，以方便分别考察阴极区和阳极区反应、进行电化学氧化机理研究等。典型改性CNT和CNT复合材料阳极对水中污染物电化学催化氧化去除效果见表2。

表2 改性CNT和CNT复合材料阳极对水中污染物阳极氧化去除效果

此外，改性后CNT也被用于对其他阳极电极材料进行改进。如Xu等[63]利用羟基化CNT对PbO2进行改进制备MWCNTs-OH-PbO2电极，新型电极具有1.5V的高氧析出电势，是传统PbO2电极的3.7倍。电化学降解水中吡啶时，在MWCNTs-OH浓度为1.0g/L时制得的MWCNTs-OH-PbO2，对吡啶的降解率可以达93.8%，总有机碳（TOC）可以降低84.6%[63]。

2.1.2 电Fenton氧化

在传统Fenton工艺中，H2O2虽然可以在Fe2+催化作用下产生·OH[反应式如式(1)]。但该工艺存在H2O2存储和运输风险，反应产生的含铁污泥需要正确处置，且反应必须在酸性环境下进行，反应后需要进行中和等缺点[56]。

而式(1)中的Fe3+可以借助化学或电化学方法实现再生[64]，如式(2)、式(3)。

结合在电化学反应阴极可以实现O2还原产生H2O2的特性，人们发展了电Fenton氧化技术[65]，近年来又尝试将CNT进行改性并用于电Fenton氧化技术。CNT在电Fenton氧化中的应用主要有两条技术路线：①将Fe直接负载于CNT上；②在利用溶液中Fe的催化行为的基础上，通过其他元素或催化剂对CNT电极改性，提高对电子转移的催化效果。

将Fe负载于CNT上着眼于直接利用Fe的催化性能和电还原产生的H2O2发生产·OH反应[13,66]。Sadeghi等[13]将纯化后的CNT利用FeCl2·4H2O和FeCl3·6H2O进行磁化改性处理作为第三极，分别以Ti/RuO2和石墨毡作为阳极和阴极（电极间距1cm），进行多相电Fenton氧化降解双氯酚酸（DCF）研究。结果表明，多相电Fenton系统对DCF具有很高的去除效率，在电流密度20mA/cm2、pH=5、DCF初始浓度10mg/L、空气流量1mL/min、MSWCNTs投加量80mg/L情况下，经过120min反应，DCF去除率可以达97.8%，COD去除率达71.2%。负载Fe的CNT表现出很高的电催化活性，并表现出优良的可重复使用性能[13]。

在其他元素或催化剂对CNT电极改性或制备复合材料方面，主要利用氮族元素的氮、磷和钴等对CNT进行掺杂[10,66-67]。如Tang等[67]利用水合肼对CNT进行改性，制备了NCNT/NF/CNT空气扩散电极，考察了产H2O2能力及对p-硝基酚进行电Fenton降解效能。结果表明，由于N掺杂，在电流强度100mA时，120min后NCNT/NF/CNT空气扩散电极对H2O2的累积浓度可以达到307mg/L。NCNT/NF/CNT空气扩散电极比CNT/NF/CNT空气扩散电极和NF空气扩散电极对p-硝基酚的降解能力都强。在Fe2+浓度为0.4mmol/L时，初始浓度50mg/L的p-硝基酚经过30min后可以完全被去除，TOC去除率可以达62.6%[67]。Xia等[10]对CNT进行了P改性，制作了气体扩散电极，结果表明，60min后P-CNTs气体扩散电极H2O2累积值可以达1291.3mg/L，而CNTs气体扩散电极的H2O2累积值只有415.9mg/L，P-CNTs气体扩散电极产H2O2的电流效率可达88.5%，比CNT气体扩散电极效率高64.7%。在IrO2作为阳极、反应液体积0.16L、甲硝唑初始浓度200mg/L、Fe2+浓度0.78g/L、0.1mol/LNa2SO4作为支撑电解质、pH=3、O2流量为0.21L/min时，甲硝唑的去除率可达99%以上[10]。

Alcaide等[68]将CoSP负载于CNT上，并将CoSP/MWCNTs催化剂沉积到炭纸上制成空气扩散电极，以硼掺杂金刚石作阳极，在2.5L的0.050mol/LNa2SO4电解质溶液、pH=3.0、电流密度25mA/cm2时，H2O2累积的最大电流效率可达72.0%。在苯达松初始浓度为20mg/L、Fe2+浓度为0.50mmol/L时，经20min反应，苯达松完全去除，在UVA灯辅助作用下，苯达松矿化率可达77.0%[68]。

2.2 电化学还原

电化学阳极氧化可实现对有机物的氧化降解，但对于一些有机物，如氯代芳环化合物，由于电化学氧化过程中产生的活性氯作用，可能会生成毒性更强的氯代脂肪族中间产物，因此在实现氧化降解之前，有必要先对其进行阴极还原处理[69]。

电化学还原作用可以分为直接还原和间接还原。在反应过程中，电子隧道效应和有机物在阴极表面形成的化学吸附复合物可以产生直接还原作用。间接还原通常是由于在电极表面（如Pd、Pt、Ni等）吸附原子氢（H*）而产生强还原性作用的结果。在阴极带负电荷后，H2O和H+会通过和负电荷的亲电反应吸附到电极表面位点上，所吸附的H2O会通过O—H键作用捕获自由电子产生H*，所吸附的H+则通过电子转移作用生产H*，这些H*会对氯代芳环化合物等产生还原作用而脱氯。反应如式(4)～式(6)[22]。

式中，M为催化剂；X为氯、溴或硝基等取代基。

CNT负载的纳米颗粒催化剂主要有Pd、Ni、Pt、MnO2、Cu/CuxO等[22,39,53,70-72]，酸 处 理MWCNT（MWCNT-T）、含羟基MWCNT（MWCNT-OH）也被直接用作电化学还原催化剂[25]。改性CNT和负载催化剂的CNT一般负载于钛板[53]、气体扩散电极[71]、石墨毡（GF）[22]、泡沫镍（Ni foam）[39]和玻璃碳电极上（GCE）[25]。电化学还原反应器既有分室式，也有非分室式。改性CNT电化学还原有机物主要有2,3,5-三氯酚、4-氯酚、硝基苯、四溴双酚A等。典型改性CNT和CNT复合材料电还原降解水中污染物均取得了良好效果，详见表3。

表3 改性CNT和CNT复合材料电还原降解水中污染物效果

2.3 电化学过滤

常规电化学反应装置采用的电极通常为片状或板状。由于电极-水界面的对流作用非常弱，在污染物向电极表面扩散时存在传质限制[73]。使水流垂直通过多孔电极，则可以有效强化对流扩散作用，提高反应效率[74]。CNT具有优越的导电性、化学稳定性和高比表面积特性，对水中多种有机物具有良好的吸附作用，且很容易做成三维立体网状结构，特别适合做电化学滤器（electrochemical filter）的电极材料[38,75]。

CNT经过酸处理[38,76]、热处理[38]或负载纳米颗粒催化剂（如SnO2、TiO2、Sb-SnO2、Bi-Sb-SnO2、FeOCl、硼 掺 杂SnO2、锑 掺 杂SnO2、TiO2/CeO）[4,26,44,48-49,77-78]后，在电化学滤器中有的用作阳极进行阳极氧化反应，有的用作阴极进行电Fenton反应、电化学还原脱氯，有的用来降解有机污染物，也有的用来还原重金属离子[27]。不过，尽管CNT或改性CNT具有良好的机械强度，但其网状结构非常松散，表观强度很弱，一般需要以穿孔不锈钢片、聚四氟乙烯（PTFE）膜、聚偏二氟乙烯（PVDF）膜等作支撑。

典型的三明治型可顺序再生电Fenton过滤反应器如图1所示[79]。该反应器滤层共4层，水流自上至下分别流经CNT网阴极、CNT-Fe2+网阴极、PVDF或PTFE绝缘层、CNT网阳极。CNT-Fe2+网阴极中固定的Fe2+可以发生电Fenton反应，并可以实现原位再生，减少Fe2+流失和含铁污泥产量，且在中性条件下也可进行反应。Wei等[80]则制备了三明治型中空纤维膜，用于去除低浓度微囊藻毒素LR并取得了良好效果，膜结构及反应机制见图2。

图1 可顺序再生三明治型电Fenton过滤反应器[79]

图2 三明治型中空纤维膜及反应机制[80]

电化学过滤反应模式可以分为一过式（终端过滤）和再循环式。但采取一过式反应模式时，由于相当一部分污染物直接流过电极层而未参与电化学反应，所以一过式反应模式适用于考察动力学影响因素研究，而不适于以达标排放为目标的实际污废水处理。但Liu等[77]用FeOCl-CNT电还原Sb(Ⅲ)时，采用一过式反应模式，在2s内取得了转化率＞99%的惊人效果。改性CNT和CNT复合材料在电化学过滤中的应用见表4。

表4 改性CNT和CNT复合材料在电化学过滤中的应用

2.4 光催化

光催化技术因可以实现有机污染物的完全矿化，所以在处理难降解有毒有害有机污染物时备受关注。常见半导体光催化剂有TiO2、ZnO、Fe2O3和WO3等。光催化剂作为纳米材料，一方面由于静电吸引作用易于团聚而使催化活性下降；另一方面，过快的电子-空穴复合也会限制其光催化效率。

CNT除具有高比表面积、良好的阳离子和阴离子吸附特性外，还可降低带宽，促进光生电荷的转移，是负载半导体光催化剂的良好载体[81]。引入CNT制备的复合催化剂，如TiO2-MWCNT、Cu/CNTs、TiO2-x/CNT、 ZnO/CNTs、 CNT/TiO2、 CNT/CdS、CNT/ZnS、MWCNTs/BiOI、CSA PANI-WO3-CNT等，比没有引入CNT的催化剂表现出了更强的光催化性能[31,43,52,82-86]。如Song等[82]制备了TiO2-MWCNT催化剂并研究了其降解全氟辛酸（PFOA）的效能，和纯TiO2纳米颗粒相比，TiO2-MWCNT对PFOA表现出了更高的催化能力，在TiO2-MWCNT投加剂量为1.6g/L、酸性溶液中，PFOA经过8h光催化反应可以实现完全降解。

改性CNT还为新型催化剂的制备和利用提供了良好条件，如氮化碳、银/卤化银（Ag/AgX(X=Cl、Br或I)）等[87-88]。由于羟基化CNT更容易和氮化碳纳米带（CNN）的氨基形成氢键，从而加强电子转移作用[15]，所以Zhao等[87]利用羟基化CNT制备了氮化碳纳米带改性羟基化MWCNT(HCNT/CNN)。HCNT/CNN具有宽的光吸收范围、低光激发密度、高光电流、低电化学阻抗谱弧，在HCNT最佳负载量（质量分数0.05%）下，使得HCNT/CNN对盐酸四环素降解速率最高，产氢速率达到175.5mmol/(h·g)。

在光催化反应器方面，基于薄膜型催化剂应用需要，许凯等[88]设计了加光（电）过滤器（如图3所示），并探究了Ag/AgCl光催化薄膜在连续流状态下对亚甲基蓝的光催化性能。结果表明，在900μW/cm2光强下，Ag/AgCl-CNTs复合薄膜在连续流光催化体系中对10mg/L的亚甲基蓝去除率可达90%，比传统序批式反应体系高出70%以上，连续流体系的对流传质效果明显优于序批式体系的扩散传质效果。Ag/AgCl-CNTs多功能复合薄膜体系具有光催化降解和膜分离以及减缓膜污染等多重特性[88]。在基于改性CNT光催化剂的反应器方面，Wu等[81]也开发了类似的光催化过滤反应器。

图3 Ag/AgCl-CNTs多功能复合薄膜光催化过滤反应器[88]

此外，改性CNT复合催化剂还被用于超声-光催化耦合[89-90]、光Fenton[41]、光电催化[45,91]、光催化电Fenton[21]。如Jin[90]等制备了具有三维木棉结构的Ag3PO4/CNT海绵复合材料，对抗生素表现出了高效吸附和光催化降解能力，可以在1h内将四环素去除90%，在超声辅助功率为100W时，Ag3PO4/CNT海绵对四环素的降解超过一半为超声辅助作用。

2.5 膜分离

膜分离技术因投资小、效率高，在废水处理中得到了广泛应用，如膜生物反应器（MBR）、反渗透（RO）、膜蒸馏（MD）等[92-93]。除在膜表面植入亲水性单体或使用亲水性聚合物添加剂，如聚乙二醇（PEG）外，提高膜的分离能力、机械稳定性的一个重要方法是引入纳米填料[28,94]。

碳纳米管由于其中空结构，也被作为填料用于制备复合材料分离膜[95-96]。Holt等[97]发现，被氮化硅基质包围的CNT膜透水能力比不含CNT的商业膜高几个数量级。将未改性碳纳米管和聚合物共聚后制得有机-无机膜虽可获得高流量，但是由于CNT表面和膜基质不相容，会在膜中产生非选择性空洞[98]。为了提高CNT和聚合物成分的相容性，研究中通常将CNT进行酸处理或引入功能化官能团后再用于复合膜的制备。如Qiu等[98]将混酸处理后的MWCNT利用5-异氰酸酯-异肽酰氯进行改性，通过相转变法制备复合超滤膜，功能化MWCNT的引入明显提高了膜的纯水透过能力。目前研究中一般将改性CNT或其复合材料加入聚丙烯腈（PAN）[28]、聚氯乙烯（PVC）[40]、聚砜（PSF）[98]、醋酸纤维素（CA）[99]等基质中，所采用的方法多为相转化法。CNT复合膜的特性见表5。

常规膜材料由于其疏水性表面，易于造成胶体和天然有机物吸附在膜表面或进入膜孔道，造成膜污染，使膜通量下降[100]。所以，将CNT用于分离膜，除了考虑提高膜透水能力外，很多研究更着眼于提高膜的亲水性，减轻膜污染，或利用CNT的导电性通过电化学还原、电化学氧化作用以提高抗污染能力，提高膜的性能恢复[20,24,80,92,101]。一般通过真空过滤法、沉积法、过滤涂层法、沉淀法等使改性CNT在衬底表面成层，衬底膜为聚酰胺（PA）[20]、HVDF[24,80]、PTFE[92]、PVC[100]、混合纤维素酯[102]、陶瓷膜[101,103]等，详见表5。

表5 CNT复合膜的特性

Fan等[101]在CNT表面引入Ag纳米颗粒，通过Ag的抗菌作用提高膜抗污染能力，并通过原位电还原作用抑制银溶解，提高膜的性能。Duan等[20]则通过间歇式施加2.5V电势，由于水的氧化使得CaCO3晶体溶解，实现了膜表面CaCO3垢层的去除，也可以通过连续施加1.5V直流电流明显延缓CaSO4垢层的形成。

2.6 其他应用

微生物燃料电池（MFC）是一种可以实现污水中有机物降解的新型生物电化学能源。在MFC的阳极，微生物以阳极作为电子受体，在缺氧条件下对有机物进行转化，电子通过外部回路流入阴极，氧在阴极还原为水。其中阳极材料和结构对细菌附着、电子转移和基质氧化非常重要[16,23]。CNT材料是MFC阳极的良好选择，但是CNT具有细胞毒性，会抑制细胞生长，因此有必要对其进行改性处理。目前主要是将CNT进行必要的混酸氧化处理或胺化功能化，然后在MWCNT上负载或掺杂MnO2[16]、CdS[50]等催化剂，再以具有良好导电性、生物相容性和稳定性的PANI、PPy与改性后CNT制作成复合材料，在炭纸或炭布等材料上形成涂层，制成电极[23,36,104]。

此外，CNT通过氧化改性、负载金属/金属氧化物等，还被当作吸附剂用于吸附去除水中持久性有机污染物、重金属、放射性物质等[14,17,33,37,42,54,105-108]，并取得良好效果。但改性CNT及其复合材料用于吸附去除水中污染物，除存在吸附后和水分离、再生问题外，经济性有待商榷。

3 结语

改性CNT的优良特性，使其在废水处理领域具有良好的应用前景。但在CNT改性和制备复合材料方法、反应工艺和生物安全性上，仍面临一些挑战。今后的研究工作应重点就如下几个方面展开。

（1）根据废水处理工艺应用需要，继续寻求获得新型高效改性CNT及其复合材料的同时，应兼顾稳定性。CNT在使用过程中会出现逐步降解，特别是在强氧化环境、酶的作用下。研究表明，CNT在Fenton反应和过氧化物酶作用下存在降解作用，如羧基化和N掺杂改性MWCNT在辣根过氧化物酶作用下经过90天培养，出现了明显的降解作用[109-110]。因此，在保证获得材料高效能的同时，还应尽可能提高CNT材料在后续使用过程中的自身稳定性、持久性以及所负载纳米颗粒和CNT结合的稳固性等，尽可能设计开发经济、高效、方便、温和的改性和复合材料制备路线。

（2）研究基于改性CNT及其复合材料特性的废水处理新装置和反应工艺。CNT在废水处理领域的应用研究已经从各种基于CNT材料的废水处理方法对污染物降解的机理研究过渡到新型反应装置和反应工艺的应用化开发。在设计开发新型反应装置时，应充分考虑水力条件、运行方式、电源或光源布置等因素的影响，提高反应和能量利用效率。

在反应工艺流程方面，当前研究多为实验室配水，对改性CNT及其复合材料处理实际废水研究不足。废水成分复杂，胶体等杂质会降低改性CNT及其复合材料的活性或效能，故有必要研究各种水质成分对反应效率的影响，开发经济高效的预处理工艺方法，使各种应用装置保持较高的处理效率并长期稳定运行。改性CNT及其复合材料通常仍为纳米材料，纳米材料的特性使其在应用中存在易于流失问题。因此，应开发后处理工艺方法，减少CNT及其复合材料在废水处理应用时的流失。

（3）关注改性CNT及其复合材料流失后的生物、生态效应。研究表明，碳纳米管存在细胞毒性，半数致死（LC50）浓度约为1mg/L，5%物种伤害（HC5）浓度约为3.5mg/L[109,111]。而据估计美国每年通过污水处理厂排放的CNT可达140kg，因此，有必要研究改性CNT及其复合材料对自然环境中的生物受体的影响，开展生物毒理性研究，确立不同物种敏感度分布（speciessensitivity distributions，SSDs），确定改性CNT及其复合材料对不同物种的潜在影响比例和毒性阈值，进行生态风险评价，获得改性CNT及其复合材料在环境中最大可接受浓度等。

尽管CNT具有生物毒性、易于流失、价格较高等问题，但是由于CNT优异的物理、化学性质，使其非常适合作为各种催化剂的载体，用于电化学氧化、电化学还原、光催化以及各种复合催化工艺，特别是用于去除水中有毒有害、持久性有机物。将改性CNT材料及其复合材料与膜分离工艺结合开发新型功能材料，充分利用改性CNT及其复合材料的优良催化、导电等特性，可以防止改性CNT及其复合材料的流失，减少不良生物、生态影响，同时还有利于减轻膜污染，是今后CNT在废水处理领域应用的重要方向。相信随着研究的深入，将迎来CNT实际工程应用的新阶段。