纳滤是一种高效水处理技术,在污废水再生、饮用水脱盐及去除有机物方面发挥重要作用,但是膜污染、“trade-off”效应限制着纳滤膜应用范围的进一步扩大。无法突破纳滤膜通量与截留率之间此消彼长的关系,就无法同时提升纳滤膜的透过/选择性能;与此同时,膜污染导致纳滤膜运行能耗增大、化学清洗频率增加,使用寿命缩短。通过对纳滤膜功能层改性,整体提升纳滤膜透过/选择、抗污染性能,为制备高性能复合纳滤膜提供一种可行的方法。纤维素纳米晶体(CNCs)在水中分散性好,是极好的亲水改性纳米物质。多巴胺(DA)本身亲水,能够在弱碱性条件下在氧气或空气环境自聚在基材上生成多巴胺薄层,应用范围广泛对基材材质限制小,在水处理领域受到了广泛的关注。磺酸甜菜碱(SBMA)是极亲水两性物质,自身带有聚合物刷具有特殊的盐响应特性,对改善膜抗污染性能具有显著的效果。本课题选用CNCs、DA、SBMA作为纳滤膜改性材料,通过支撑层涂覆、表面沉积、表面接枝改性方法制备高性能复合纳滤膜。采用不同表征手段研究纳滤膜表面物理化学性质,并选取合适的目标分离物对纳滤膜进行透过、选择、抗污染性能测试。首先,选用同材质、不同孔径的超滤、微滤膜分别作为底膜制备纳滤膜。对比不同底膜孔径制备所得纳滤膜在膜表面形貌、电负性、亲水性以及孔径分布等方面的不同点。结果表明相比于以超滤为底膜,以大孔微滤膜为底膜制备所得纳滤膜的渗透性能提升,但截留性能有所下降。其次,结合支撑层改性和膜表面改性对纳滤膜系统进行整体改性,探究CNCs涂覆量、DA沉积浓度与所制备膜的形貌、粗糙度、亲水性、电负性、孔径之间的关系,优化膜制备参数,解决纳滤膜“trade-off”效应。结果表明,随着CNCs涂覆量的增加,制备的膜亲水性、负电性都得到了提高。CNCs涂覆量增加至4 mg,纳滤膜粗糙度降低、亲水性提高、截留分子量增大,膜通量显著提升。随着多巴胺的沉积浓度增大至6.4 g/L时,纳滤膜亲水性增强、粗糙度增大、截留分子量减小,膜截留率显著提升。相较于对照膜,结合CNCs中间层改性、DA表面沉积制备所得复合纳滤膜TFC-CNC-PDA透过/选择性能都有效提升,纯水渗透量为23.11LMH/bar,硫酸钠截留率提升至95.21%。此外,利用复合膜截留刚果红、孟加拉红染料,去除率都达到99.9%,对木质素磺酸钠去除率为94.7%,渗透性能优于对照膜的情况下,去除效果也都优于对照膜。然后,通过ATRP反应在纳滤膜表面嫁接SBMA,探究两性物质SBMA对膜的形貌、粗糙度、亲水性、电负性、孔径的影响机制,测试SBMA聚合物刷对膜截留性能、抗污染性能的影响情况。结果表明,两性物质SBMA改性纳滤膜的亲水性显著提高、截留分子量减小。相比于对照膜,SBMA改性纳滤膜由于聚合物刷的盐响应特性,使得其对一价盐的截留性能显著提升,对腐殖酸的抗污染能力也有大幅提高。