全球水资源短缺与安全饮水问题日益严峻，约36亿人面临饮用水匮乏挑战。膜技术作为物理分离手段，在分散式供水系统中展现潜力，但传统膜存在通量低、易污染、能耗高等局限。导电膜通过电化学耦合提升性能，却难以兼顾高导电性、机械强度与分离效率。大连理工大学全燮教授团队在Nature Communications上在线发表了题为“Advanced electrically conductive carbon nanotubes-PVDF composite membranes with electro-promoted water treatment performance”的研究论文，提出了一种将碳纳米管组装到极化聚偏氟乙烯制备兼具高水通量和高机械强度的导电碳纳米管-聚偏氟乙烯复合膜。该膜采用湿法纺丝工艺，通过调控挤出速度优化β-PVDF比例与导电性，实现了窄孔径分布和高水通量。中试生产速率达11.5平方米每小时，具备规模化应用基础。现场示范显示，其能显著提升出水水质，降低运行成本，为欠发达地区提供经济高效的解决方案。

研究通过材料设计与工艺创新，将碳纳米管嵌入极化PVDF基质，形成中空纤维复合结构。挤出速度在30至100毫升每小时范围内调节，使β-PVDF比例从44.25%提升至87.68%，导电性增至64.0西门子每米。膜孔径集中分布于51至57纳米，水通量高达1728升每平方米每小时每巴，达到商业膜的3.5至5.2倍。理论计算表明，碳纳米管原子级光滑表面降低水传输阻力，而施加负电位可诱导膜表面电荷密度上升，最高达17.8毫库仑每平方米。静电排斥作用有效阻挡腐殖酸、微生物等污染物附着，反洗周期延长12.6至19倍。机制分析揭示，电化学作用形成致密水层，协同提升抗污染性能。

该技术已完成中试验证，年产能力约10万平方米，膜成本约2.1美元每平方米。300立方米每日的示范工程稳定运行100天，出水浊度保持在0.1NTU以下，对病原体及痕量有机物如PFAS具有优异去除效果。系统能耗降低53%，化学清洗成本减少95%，反洗周期延长约10倍。研究不仅验证了导电膜的实际可行性，还为分散式供水提供技术支撑。未来可探索膜材料在复杂水质中的长期稳定性，以及与太阳能等可再生能源耦合的离网处理模式，进一步拓展应用场景。

文章信息：https://www.nature.com/articles/s41467-025-66260-3#Bib1