複合炭素量子ドット/イオノマーメンブレンによる重金属検出と除去

炭素量子ドット（CQDs）とイオン交換膜の組み合わせは、水処理において大きな進展をもたらす可能性のある有望な分野です。埋め込まれたCQDsを持つスルホン化ポリ（エーテルエーテルケトン）（SPEEK）によって形成された複合膜は、水中の鉛やカドミウムなどの重金属イオンの検出と除去に使用されました。SPEEKはカチオン交換メカニズムに基づいて重金属を捕らえる役割を担い、一方CQDsは蛍光の変化を示すことで汚染を検知します。水不溶性の「赤」炭素量子ドット（rCQDs）は、ポリマーマトリックスからのフォトルミネッセンスがシフトされるようにp-フェニレンジアミンから合成されました。CQDsと複合体は、FTIR、ラマン、UV/VIS、フォトルミネッセンス、XPS分光法、AFM顕微鏡法など複数の技術によって特徴付けられました。重金属イオン濃度は誘導結合プラズマ–光学放出分光法（ICP-OES）によって分析されました。濃度範囲はPb2+で10.8–0.1 mM、Cd2+で10.0–0.27 mMでした。SPEEK/rCQDsは鉛に対してより顕著なターンオフ効果を示しました。複合体は、濃度がSPEEKのイオン交換容量の半分未満の場合、鉛とカドミウムの100%除去効率を達成しました。また、1 M NaCl中での膜の再生も研究されました。プロセスの動力学を記述するためには2次法則が有効でした。