随着人类社会发展对淡水资源日益增长的需求和水污染问题的日益严峻,膜分离技术在水处理过程中的应用越来越广泛。作为膜分离技术中的新型分支,正渗透因其低能耗、低污染、高环保等特点引起了国内外研究学者的广泛关注,并在废水处理、海水和苦咸水淡化、食物和药物浓缩、药物控制释放以及渗透发电中表现出巨大潜力。然而,正渗透技术仍面临着许多挑战,其中之一就是对正渗透膜本身的发展需求。寻找高效稳定的正渗透膜对正渗透技术今后的工业应用发展具有非常重要的意义。本文立足于高性能正渗透膜的制备,分别选取不同的膜材料,并采用不同的膜制备方法和改性手段,制备出四种改性正渗透膜,研究了不同改性手段对正渗透膜表面理化性质和正渗透性能的影响,并将改性膜的正渗透性能与商业正渗透膜进行了比较。选用醋酸纤维素作为膜材料,将纳米SiO2添加到铸膜液中,采用沉浸凝胶法制备出纳米SiO2改性醋酸纤维素正渗透膜。通过红外和EDX分析证明了纳米SiO2与醋酸纤维素没有发生键合作用,只是作为一个添加剂存在于膜体系中。膜表面性质分析结果表明,改性没有改变醋酸纤维素正渗透膜的不对称结构,改性膜具有更强的亲水性,更大的孔隙率和更高的机械强度,而且改性膜的亲水性、孔隙率和机械强度在一定范围内均随着纳米SiO2含量的增加而增强。正渗透性能测试结果表明,改性膜具有更高的水通量和更高的盐截留率,而且在一定纳米Si02含量范围内改性膜的水通量和盐截留率均随着纳米SiO2含量的增加而增大。但值得注意的是改性对正渗透膜性能的提升幅度较小,故该改性手段不具备较大的应用开发价值。以多壁碳纳米管(MWCNTs)为原料合成了带羧基官能团的功能型多壁碳纳米管(FMWCNTs),将FMWCNTs添加到醋酸纤维素的铸膜液中,采用沉浸凝胶法制备出FMWCNTs改性醋酸纤维素正渗透膜。通过红外分析证明了FMWCNTs的合成以及膜改性的成功,同时发现改性膜中FMWCNTs与醋酸纤维素发生酯化反应,通过SEM观察可看到改性膜表面形成了链条状的交联结构。改性没有改变醋酸纤维素正渗透膜的不对称结构,改性膜具有更强的亲水性,更大的孔隙率和更高的机械强度,而且改性膜的亲水性、孔隙率和机械强度在一定范围内均随着FMWCNTs含量的增加而增强。正渗透性能测试结果表明,在AL-DS和AL-FS两种模式下,改性膜具有更高的水通量和更高的盐截留率,而且在一定FMWCNTs含量范围内改性膜的水通量和盐截留率均随着FMWCNTs含量的增加而增大,但改性膜中FMWCNTs含量过多时,会造成膜表面结构缺陷,从而降低膜的正渗透性能。相同试验条件下测试CTA-W商业正渗透膜的性能,对比发现改性膜具有更好的水通量和盐截留率。通过界面聚合的方法,制备了以聚砜为底膜,聚酰胺为活性层的薄层复合正渗透膜,然后采用交替浸泡技术,将硫酸钡沉积在聚酰胺薄层复合膜表面制备出硫酸钡表面矿化改性聚酰胺薄层复合正渗透膜。通过EDX和XPS分析确认了改性膜中硫酸钡的存在。通过SEM观察到改性膜中硫酸钡粒子均匀分布在膜表面,并未破坏聚酰胺薄层复合膜的内部结构,矿化涂层的存在也并未明显增加膜皮层的厚度。矿化度测试结果表明可以通过改变改性过程中交替浸泡循环次数来控制改性膜的矿化度。AFM测试数据表明原始膜在改性后表面变得更加光滑。接触角与Zeta电位测试表明,硫酸钡矿化改性膜具有比原始聚酰胺膜更强的表面亲水性,膜表面带的负电荷也更多,而且改性膜的亲水性随着矿化度的增加而增强,改性膜表面带的负电荷也随矿化度的增加而增多。正渗透性能测试表明,在AL-DS和AL-FS两种模式下,硫酸钡表面矿化改性膜具有比原始膜更高的水通量和更高的盐截留率,而且在一定范围内改性膜的水通量和盐截留率均随着改性膜矿化度的增加而增大,但当改性膜中硫酸钡沉积量过多时,会在膜表面发生团聚,从而降低膜的正渗透性能。相同试验条件下测试CTA-W商业正渗透膜的性能,对比发现改性膜具有更好的水通量和盐截留率。通过界面聚合的方法,制备了以聚砜为底膜,聚酰胺为活性层的薄层复合正渗透膜,然后采用交替浸泡技术,将氯化银沉积在聚酰胺薄层复合膜表面制备出氯化银表面矿化改性聚酰胺薄层复合正渗透膜。通过EDX分析确认了改性膜中氯化银的存在。通过SEM观察到改性膜中氯化银粒子均匀分布在膜表面,并未破坏聚酰胺薄层复合膜的内部结构,矿化涂层的存在也并未明显增加膜皮层的厚度。矿化度测试结果表明可以通过改变改性过程中交替浸泡循环次数来控制改性膜的矿化度。AFM测试数据表明原始膜在改性后表面变得更加光滑。接触角与Zeta测试表明,氯化银矿化改性膜具有比原始聚酰胺膜更强的表面亲水性,膜表面带的负电荷也更多,而且改性膜的亲水性随着矿化度的增加而增强,改性膜表面带的负电荷也随矿化度的增加而增多。正渗透性能测试表明,氯化银表面矿化改性膜具有比原始膜更高的水通量和更高的盐截留率,而且在一定范围内改性膜的水通量和盐截留率均随着改性膜矿化度的增加而增大。选取BSA作为模拟污染物测试改性膜的抗污染性能,结果表明,相比未改性的原始聚酰胺薄层复合正渗透膜,氯化银表面矿化改性膜在BSA溶液中具有更低的水通量下降,而且在经过反向冲洗后具有更高的水通量恢复率。在一定范围内改性膜的抗污染能力和水通量恢复率均随着改性膜矿化度的增加而增大。通过稳定性测试表明,AgCl颗粒能稳定存在于改性膜表面。值得注意的是,改性膜中氯化银沉积量过多时,会在膜表面发生团聚,膜表面亲水性不再增强,膜表面粗糙度开始增大,从而降低膜的正渗透性能和抗污染性能。与硫酸钡表面矿化改性聚酰胺薄层复合正渗透膜相比,氯化银改性膜具有更好的正渗透性能,具有更大的潜在实际应用价值。