以膜分离技术为基础的膜过滤工艺,因其占地面积小、操作方便、环境友好、能去除有害杂质,已成为目前高端水回用和海水淡化领域的主要技术。然而,能源消耗高以及选择性的瓶颈已成为制约膜技术全面应用的主要因素。近几十年来,碳纳米管膜因其独特的性质,如较高的渗透性、较好的选择性以及较低的能耗,在海水淡化和水净化方面的应用取得了重大突破。尽管碳纳米管具有如此多的优异性能,但作为典型的无机材料,其在溶剂中分散性问题一直悬而未决,给实际工业化应用带来了诸多困难。本文首先通过简单的亲核开环反应,合成了磺化多壁碳纳米管,极大的改善了其在水溶液中的分散性能。将其分散在哌嗪水溶液中,与均苯三甲酰氯进行界面聚合,成功制备了没有缺陷的聚(哌嗪酰胺)超薄纳米复合(TFN)膜。进而通过改变碳纳米管的掺杂量,对TFN膜的性能进行优化,得到了最优性能的膜(TFN-0.01%)。对其进行分离性能的测定表明,膜的纯水渗透性高达13.2 Lm-2h-1bar-1,是原始超薄复合(TFC)膜的1.6倍,并且对硫酸钠的截留率达到96.8%。此外,在以牛血清蛋白为污染物的抗污染实验中,TFN-0.01%膜的水通量恢复率达到91.2%,高于TFC膜(82%),说明其具有良好的抗污染性能。不同于海水,苦咸水中二价盐的含量相对较高,如能回收利用,势必具有很高的产品附加值。在解决碳纳米管分散性能的基础上,通过原子转移自由基聚合(ATRP)技术将聚(4-苯乙烯磺酸)和聚(4-乙烯基吡啶)接枝到碳纳米管上,制备了两性离子聚合物刷功能化的碳纳米管,并将其掺杂入至纳滤膜中制备TFN膜。当两性碳纳米管掺杂量为0.01 wt%的时候,得到最优性能膜Z-TFN0.01%,其纯水渗透性高达14.9±0.5 Lm-2 h-1bar1。由于其特殊的离子通道以及侧链的伸缩作用,Z-TFN0.01%膜体现出对硫酸镁/氯化钠的高选择性(5.6±0.8),是未掺杂膜的2.8倍(2±0.2)。以模拟苦咸水为进水料液,通过二级纳滤工艺,Z-TFN0.01%膜表现了优异的一/二价离子分离能力:出水中一、二价离子浓度比高达208.2。此外,由于季铵盐型化合物具有较强的抑菌能力,Z-TFN0.01%膜还表现出良好的抗菌性能;其对大肠杆菌致死率高达97±1.7%,远高于未改性TFC膜的 43.3±5.9%。