正渗透(FO)技术因其能耗低及无需外压驱动等特点引起了极大的关注。目前，FO膜的水通量(Jv)与截盐率(R)的同步提升以及降低内浓差极化(ICP)等问题成为现实需求，而解决此类问题的关键在于膜材料本身。本课题选择氧化石墨烯(GO)对薄层复合正渗透(TFC-FO)膜进行掺杂改性，以期获得高渗透性能的氧化石墨烯薄层复合正渗透(GO-TFC-FO)膜。
　　纳米粒子的量子尺寸效应导致不同尺寸的GO的理化性质有显著差异。选择50~150nm、0.2~10μm和大于10μm的GO分别掺杂TFC-FO膜聚砜(PSF)支撑层，通过界面聚合(IP)反应形成GO-TFC-FO膜。GO改性后，50~150nm和0.2~10μm的GO掺杂膜的纳米水通道增多，孔隙率增大，亲水性显著增强。FO实验结果表明：最佳掺杂量下，0.2~10μm的GO掺杂膜具有最大的Jv(95.9 L·m-2·h-1)，R达到96.8%；而50~150nm的GO掺杂膜的Jv达到中上等水平(51.5 L·m-2·h-1)，R大于99%，Jv及R的变化差异与膜结构的形成有关。SEM图显示，0.2~10μm的GO掺杂膜的膜孔道增多增大，有利于Jv的提升，但反盐通量(Js)也随之增大(9.5 g·m-2·h-1)；50~150nm的GO掺杂膜形成的膜孔道略均匀致密，有助于杂质离子的截留，Js小于1g·m-2·h-1。以上三种不同GO尺寸的GO-TFC-FO膜中，50~150nm的GO掺杂膜具有高Jv的同时，R最大，Js最小。
　　继而选择50~150nm的GO对复合膜活性层及两层同时进行掺杂改性，与GO掺杂支撑层复合膜进行对比。FTIR和XPS等表征证明GO与MPD及TMC反应形成聚酰胺基团。PSF和PA中分别掺杂GO时，C=O(15.07%，10.15%)和N-C=O(44.73%，42.90%)的百分含量均高于两层同时掺杂GO的复合膜(C=O：9.79%；N-C=O：32.14%)。SEM图像表明，GO单掺杂支撑层或活性层可形成垂直于膜表面的均匀水通道，这有利于ICP的降低，提高Jv，而双层均掺杂GO不利于TFC-FO膜结构的形成。在最佳掺杂量下，活性层中掺杂GO复合膜的Jv(54.85 L·m-2·h-1)比支撑层中掺杂GO复合膜的Jv(51.48L·m-2·h-1)略高。
　　最后，对复合膜支撑层分别掺杂0.2~10μm及50~150nm的GO、活性层掺杂50~150nm的GO的三种复合膜进行模拟海水(0.6mol·L-1的NaCl)淡化测试。1mol·L-1MgCl2作为汲取液，上述三种膜的Jv与对照组(12.66%)相比分别增加了33.82%，21.17%，32.35%。以2.5mol·L-1的MgCl2作为汲取液测试三种膜的盐通量，在9h的测试时间里，盐通量均低于20g·m-2·h-1，且逐渐趋于稳定。因此，0.2~10μm的GO改性PSF支撑层复合膜，50~150nm的GO改性PA活性层复合膜在海水淡化中具有实际应用价值。