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膜分离过程作为一种高效分离、浓缩、提纯及净化技术,广泛地应用于各行业;尤其在水处理相关领域,正在为解决水资源短缺和水污染问题而发挥着越来越重要的作用。常规压力驱动膜,MF、UF、NF和RO等占据主要膜市场,新型膜分离技术也不断出现,并得到一定的应用。正渗透(Forward osmosis)作为一种新型膜分离技术,其关注和研究日趋广泛与深入,并已在一些领域得到应用,前景广阔。本课题以正渗透平台的建立为依据,首先筛选典型的汲取剂,利用OLI系统计算其标况下的渗透压;进而以商业化RO膜和正渗透膜进行测试,对正渗透过程基本规律进行探索。FO模式较PRO模式性能降低,推测主要由于盐的反向扩散进入膜支撑层,造成膜孔堵塞,而一般认为是稀释的内浓差极化。在初步掌握正渗透过程规律基础上,开展正渗透膜的制备研究,并对其进行性能和结构表征。以亲水性醋酸纤维素(CA)为制膜材料,通过浸没沉淀相转化工艺制膜。探讨采用极性有机溶剂DMAc,CA常用溶剂丙酮,CTA常用溶剂1,4-二氧六环(Dioxane)所制备FO膜的特性。实验结果表明,以DMAc为溶剂所得膜,不够致密;以Dioxane为溶剂所得膜,可以保证较高的致密性,水通量也相对较好;以丙酮为溶剂所得膜,在固含量较低情况下,亦可得到致密膜,但通透性较差。接着开展有机添加剂,对铸膜液流延性,膜结构和性能影响研究。研究表明,磷酸三乙酯(TEP)可有效提高膜的水通量;甲酰胺虽可较大程度地提高水通量,但截留性相对较差;而甲醇可提高膜的致密性。为改善单一溶剂制膜致密性和通透性不能兼顾的问题,以及考虑后续合金材料的掺杂,本课题考察了混合溶剂的制膜效果。Dioxane和DMAc制得FO膜,水通量和截留性皆可控制在一定程度;Dioxane和丙酮制得FO膜,具有较好的截留性,水的通透性也较好。在此基础上,我们探讨混合溶剂中,添加剂对于膜结构和性能的影响。实验结果表明,TEP可以很好地改善膜的通透性,而甲酰胺虽然可以适当改善通透性,但截留性降低较多。以Dioxane和DMAc或者丙酮为混合溶剂,TEP为添加剂的优化配方,拥有较好的水通量,并保持一定的截留性,可以作为后续膜改性研究基础。对商业化FO膜和RO膜及优化制得FO膜,进行海水和苦咸水淡化,对比模拟研究。实验发现,制得FO膜的水通量和截留性,可与HTI商业化FO膜接近。以1.5M蔗糖为汲取液,对0.5M氯化钠模拟海水,水通量可以维持在3L/(m~2·h)左右,盐的渗透通量低于1g/(m~2·h);对8000mg/L氯化钠模拟苦咸水,水通量可以达到4.5L/(m~2·h),盐的渗透通量可以保证在1g/(m~2·h)左右。初步结果表明,该优化基础膜潜力较大,再经后期改性和操作条件优化研究,有望达到甚至超过商业化膜的性能。