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世界淡水资源日益趋紧,迫切需要高效、环保的水处理方法。在众多水处理技术中,膜处理技术备受青睐,其中聚酰胺反渗透膜因其化学稳定性和高通量特性而被广泛应用于海水和苦咸水脱盐、饮用水净化等领域。为了减少生物污染对聚酰胺反渗透膜性能的损害,通常在料液中加入活性氯。然而,聚酰胺膜上的酰胺键易被活性氯破坏,导致膜脱盐性能减弱、使用寿命降低,对运行成本造成了巨大的压力。因此,开发和应用高耐氯性聚酰胺反渗透膜是解决这一问题的关键。本文通过利用聚酰胺反渗透膜在氯化修复中常用的修复材料,结合纳米微球以及智能响应性材料,通过静电自组装合成聚合物纳米容器并创新性地将其填充于聚酰胺反渗透膜中。借助界面聚合过程将纳米容器掺杂入聚酰胺层中制备得到复合聚酰胺反渗透膜,通过利用聚合物纳米容器在特定条件释放的特点,使反渗透膜具备在受到氯化破坏后可精准自修复氯化分解处、恢复分离性能的能力。结果证明,聚合物纳米容器的掺杂,明显提高了复合聚酰胺反渗透膜的水通量和耐氯性。具体的工作如下:1.碱性自响应聚合物纳米容器CSNP@SA@CS@PASP的制备:设计并合成了一种p H响应型聚合物纳米容器,可在碱性条件下触发响应。以壳聚糖球（CSNP）为内核,以在碱性条件下可吸水溶胀的聚天冬氨酸（PASP）为条件自响应外壳,负载聚酰胺反渗透膜氯化修补材料海藻酸钠（SA）和壳聚糖（CS）,通过使用乳化交联法与静电自组装相结合的方法,制备得到聚合物纳米容器（CSNP@SA@CS@PASP）。通过SEM与TEM表征手段观察了纳米容器的尺寸结构与表面形貌,并通过FTIR与Zeta电位分析的表征手段,证明了聚合物纳米容器的成功合成;利用活性红染料分子X-3B对聚合物纳米容器中SA和CS进行标记,设置碱性响应测试,观察到活性红染料的释放,证明了纳米容器在碱性条件下的成功响应及负载物的成功释放。2.CSNP@SA@CS@PASP聚酰胺复合反渗透膜的制备及其耐氯性能研究:通过将所合成的条件响应聚合物纳米容器掺杂到聚酰胺层中,制备得到可实现精准自主修复的高通量、高耐氯的芳香聚酰胺反渗透膜。利用纳米粒子填充的方法,通过界面聚合过程中将聚合物纳米容器掺杂到聚酰胺层中,制得CSNP@SA@CS@PASP聚酰胺复合反渗透膜,以解决聚酰胺反渗透膜不耐氯的瓶颈难题。借助反渗透膜运行过程中的常规碱性清洗维护,激发复合反渗透膜中所掺杂的聚合物纳米容器,暴露于膜上氯化破损处的纳米容器的PASP外壳与碱反应溶解,从而使内层的SA和CS膨胀释放,SA上的带负电荷的羧基与CS上带正电荷胺基,通过静电接枝聚酰胺氯化分解后所产生的带胺基和羧基的基团,连接修复和填充聚酰胺膜的受损区域,使聚酰胺恢复网状结构、反渗透膜恢复分离性能,以达到耐氯的效果。通过SEM与FTIR表征,证明了条件响应的聚合物纳米容器在聚酰胺反渗透膜中的成功掺杂并不影响聚酰胺的形成。在膜分离性能测试中（进料液为2000 ppm氯化钠（NaCl）溶液）,掺杂了0.005 wt.%纳米容器的CSNP@SA@CS@PASP聚酰胺复合反渗透膜的NaCl截留率为98.95%,且保持着55.92 L/m~2·h的高通量,比原始TFC膜（42.10L/m~2·h）的水通量高出32.83%。这是因为纳米容器的填充使聚酰胺层产生更大的“峰-谷”结构,增加了聚酰胺层的表面积、提高了水通量。在碱性清洗液中浸泡后,经2000 ppm活性氯处理过的CSNP@SA@CS@PASP聚酰胺复合反渗透膜的Na Cl截留率只下降了2.74%,且在65 h的稳定性测试中,表现出稳定的分离性能。本章研究表明智能纳米容器可以有效地应用于芳香聚酰胺反渗透膜中,提高膜的耐氯性和水通量,同时为提高反渗透膜分离性能提供有力的理论和实验依据。3.纳米容器TiO2@SA@CS@PASP的制备与表征:由于所合成的纳米容器CSNP@SA@CS@PASP存在尺寸不一、均匀性较差的问题,需要获得尺寸、形貌、性能俱佳的条件响应型聚合物纳米容器。选择粒径均匀、无毒无害、亲水性优良、物理化学性质稳定且具有突出的光催化杀菌效果的二氧化钛（TiO2）纳米微球,替代CSNP作为纳米容器内核,利用静电自组装的方法合成纳米容器TiO2@SA@CS@PASP。通过SEM和FTIR表征手段观察到纳米容器粒径均一性显著提高并验证了纳米容器的逐层成功组装。将纳米容器在不同p H溶液中浸泡,在酸性和中性条件下其均可稳定存在;在碱性条件下随着p H的升高溶胀程度增大,证明了纳米容器在酸性和中性条件下的稳定性以及在碱性条件下的响应释放。4.TiO2@SA@CS@PASP系列聚酰胺复合反渗透膜的制备及其耐氯性能研究:将优化得到的聚合物纳米容器TiO2@SA@CS@PASP通过在界面聚合时掺杂入聚酰胺反渗透膜中,得到具有高通量、高脱盐、高耐氯性的新型聚酰胺复合反渗透膜。通过SEM、FTIR、XPS和AFM表征手段,证明了TiO2@SA@CS@PASP在聚酰胺膜上的成功掺杂且未破坏聚酰胺形成,同时使聚酰胺层产生更大的“峰-谷”结构、表面粗糙度增大到52.40 nm,增加了水分子通道。通过反渗透膜性能评价测试,表明0.005 wt.%纳米容器的掺杂使复合反渗透膜的渗透系数提高43.71%,达到5.03L/m~2·h·bar。经过18000 ppm·h活性氯处理,证明了0.005 wt.%碱性条件自响应纳米容器的掺杂释放可使复合反渗透膜自行修复保持着有效的Na Cl截留率;同时证明纳米容器内装载的修复材料为单层时,复合反渗透膜的耐氯性最好。在65小时的长循环测试中,复合膜保持着稳定的渗透系数和Na Cl截留率。TiO2@SA@CS@PASP聚酰胺复合反渗透膜的成功制备应用,将可以有效地减少因修复聚酰胺反渗透膜、更换膜组件和处理废弃膜所造成的能源、资源消耗。