正渗透（FO）由膜两侧的渗透压差驱使水分子从水势高的料液侧渗透到水势低的汲取液侧，从而实现溶液的自发分离，在能源和水处理方面具有巨大的应用潜力，引起了极大的关注。然而由于缺乏合适的汲取液导致FO长期没有获得实际应用。理想的汲取液要满足分子尺寸大小合适，高的渗透压水通量，低的反向溶质通量和易于低能耗回收等特征。传统无机汲取液分子尺寸小极易穿过FO膜，产生严重的反向溶质通量和浓差极化，且只能通过反渗透回收，消耗大量能源。有机合成型汲取液易通过结构修饰引入强亲水基团，同时调控分子尺寸，达到改善溶解度，增强渗透压和水通量，同时达到降低反向溶质泄漏的目的，已成为当前正渗透汲取液研究开发的热点。　　强亲水性基团（如：-COOH，-PO3H2）在水中能释放出离子而产生高的渗透压。向有机结构中引入羧基和膦酸基是提高汲取液渗透压的简单而有效的方法。本论文先期探索了含羧基的分子尺寸不同的葡萄糖酸盐对FO性能的影响；之后在分子水平上设计合成了系列不同尺寸结构的有机羧酸和膦酸盐，其化学结构经红外、核磁、高分辨率质谱表征。将其作为汲取液用于FO过程，有效改善了汲取液的溶解度，粘度，pH等物理化学性质，提高了汲取液的水通量，有效降低了汲取液的反向溶质通量，同时还适用于纳滤回收。另外，试验筛选了综合性能突出的汲取液进行FO应用，考查汲取液的在不同领域的应用潜力。论文主要研究内容如下：　　（1）探索可再生的天然化合物作为汲取液可有效摆脱目前大多数汲取溶液的存在反向溶质泄漏和回收过程高能源消耗的问题。本论文利用一系列可再生的、无毒的葡糖酸盐作为汲取液，进行了FO应用研究，并系统地研究了其物理化学性质（如溶解度，分子大小，粘度，渗透压，浓度）、FO膜正反朝向和膜类型对FO性能的影响。相比葡萄糖，含羧基的葡萄糖酸盐能产生更高的渗透压和水通量；分子尺寸更大的葡萄糖酸盐的反向溶质通量远低于氯化钠。此外，葡糖酸钾汲取液被进一步应用于果汁再浓缩，并实现纳滤回收。这项研究提供了关于使用天然可再生汲取液用于FO过程的有用信息，并促进其在食品加工领域的实际应用。　　（2）通过简单的两步亲核取代反应合成一类新型含不同羧基数目的有机羧酸钠盐（CASS），化学结构经红外、核磁、高分辨率质谱表征证实。系统研究了CASS汲取液浓度对渗透压和粘度，以及FO性能的影响。通过优化乙二胺四丙酸钠盐（EDTP）溶液pH值和计算pH变化过程中EDTP的组分分布，证实pH调节可有效改善其溶解度和渗透压。在 PRO模式下，0.5g·mL-1的三乙烯四胺六丙酸钠盐（TTHP-Na）汲取液可产生23.07L·m-2 h-1高水通量和0.75g m-2 h-1可接受的反向溶质通量。TTHP-Na汲取液被进一步用于含刚果红染料废水回收，并实现纳滤回收，显示出巨大的FO应用潜力。　　（3）通过一步反应制备系列结构新颖、分子量不同的有机羧酸钠盐（OCAS）汲取质，其系列结构经红外、核磁、高分辨率质谱鉴定。通过优化OCAS溶液特性，研究了pH值优化、浓度变化对相关的FO性能的影响。四乙烯五胺七乙酸钠盐（STPH）和聚马来酸钠（PMAS）汲取液能产生高的水通量和低的的反向溶质通量，优于许多其他已报道的汲取液。在海水淡化试验中STPH可稳定产生9.7L·m-2 h-1水通量，表明其巨大的海水淡化应用潜力。此外，利用纳滤能实现高截留率浓缩稀STPH和PMAS溶液，同时还探索了冷冻浓缩稀的STPH溶液。该项研究表明OCAS具有作为汲取液进一步开发的潜能。　　（4）通过类Mannich反应一步合成一系列的有机膦酸盐（OPSs），结构通过红外和核磁表征确认，并作为新颖汲取液用于FO应用。系统研究了溶液浓度对渗透压，粘度和FO性能的关系。系列OPS可产生的高水通量和可忽略的反向溶质通。水通量随浓度的增长而增长；使用亲水性薄膜复合（PSF-TFC）的性能高于商业薄膜复合（HTI-TFC）；其中四乙烯五胺七甲叉膦酸钠盐（TPHMP-Na）由于高的水通量被用于乳化油水分离应用。纳滤实验表明其能实现对稀OPSs溶液的高截留率浓缩，这使得OPSs化合物可作为正渗透汲取质。