水是人类生存不可或缺的资源,然而由于水污染导致的水资源短缺是人类亟待解决的主要问题之一,发展便捷高效的水处理技术成为人类面临的主要任务。纳滤膜分离技术因其操作简便、节能、环保等优点,被认为是极具潜力的净水技术之一。影响纳滤膜分离性能的主要因素包括膜的材料和结构特性,因此可通过对新材料的开发和膜结构的调控获得具有高分离性能和稳定性的纳滤膜。本研究采用经典二维层状阴离子型黏土材料层状双金属氢氧化物(LDH)作为分离层材料,利用其亲水性强、层间阴离子可交换、层间距可调控等特点,采用新型多孔材料铁分子笼(Fe-cage)及羧基化碳纳米管(CNT)分别进行功能化改性,通过真空辅助法组装在聚丙烯腈超滤膜表面,从而获得可用于去除水中小分子有机物的高性能纳滤膜。首先,采用溶剂热法一步制备了剥层的CoAl-LDH纳米片,利用静电相互作用与零维材料Fe-cage自组装成CoAl-LDH/Fe-cage复合物,通过监测Zeta电位调控二者的比例。采用真空辅助法将CoAl-LDH/Fe-cage复合物沉积在水解的聚丙烯腈(PAN)基膜表面形成复合膜。通过对CoAl-LDH/Fe-cage及其复合膜的微观形貌和表面性质表征,发现复合膜具有典型的二维层状结构,并且Fe-cage的加入增大了CoAl-LDH的层间距。同时,由于Fe-cage具有亲水性的表面和疏水性的内腔,因此可以提高水分子在膜中的传质效率。通过改变剥层CoAl-LDH及Fe-cage的比例和浓度,实现了对CoAl-LDH/Fe-cage不同堆积方式的调控。将CoAl-LDH/Fe-cage复合膜用于水中染料及腐殖酸的脱除,在最佳成膜条件下,复合膜对刚果红的渗透性和截留率分别为88 kg/(m~2·h·MPa)和98%,在截留率保持不变的情况下渗透性相比于纯LDH膜提高了40%,且在分离腐殖酸时可保持100 h稳定运行。其次,采用相同的策略将一维材料CNT插层组装在CoAl-LDH层间形成复合膜。由于羧基化CNT带负电,同样可以与剥层CoAl-LDH纳米片通过静电作用形成复合物,然后通过真空辅助法沉积在水解的PAN基膜表面制备CoAl-LDH/CNT复合膜。同时,本研究考察了不同截留分子量以及不同状态下PAN基膜的水渗透性,结果表明具有高截留分子量的湿态基膜更有利于制备用于小分子有机物去除的纳滤膜。通过对CoAl-LDH/CNT复合膜形貌及结构的表征,发现CNT的加入在CoAl-LDH层间构建了更多纳米传质通道,并且由于水分子在CNT管内的低摩擦快速流动,大大提高了膜的渗透性。将制备的CoAl-LDH/CNT复合膜用于去除水中的染料和腐殖酸,考察了制备条件对分离性能的影响。结果表明,当分离水中的伊文思兰时,CoAl-LDH/CNT复合膜的截留率为98%,渗透性可达2600 kg/(m~2·h·MPa),相比于纯LDH复合膜提高了36%,并且相比于CoAl-LDH/Fe-cage复合膜具有更好的抗腐殖酸污染能力。本研究利用正负电荷的静电作用分别采用Fe-cage和CNT与剥层CoAl-LDH纳米片组装,通过真空辅助法沉积在PAN基膜表面形成插层LDH复合膜。Fe-cage和CNT的插层不仅增大了CoAl-LDH的层间距,而且调控了其层间化学性质,形成了水分子的快速传输通道,提高了LDH膜的渗透性。该方法操作简便,原材料廉价易得,并且制备的复合膜具有优异的小分子有机物脱除性能,在疏松纳滤膜领域具有较大的应用潜力。