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当前,水资源与能源问题的日益严重已经引发了人们的重视。膜分离工艺相较于普通的水处理工艺具有能耗低且污染小的优点,因而对于水资源和能源问题的缓解都有着很重要的作用。在这其中,正渗透(FO)工艺由于无需外加压力仅靠溶液间渗透压差作为传质动力,因此具有纯水回收率高和膜污染程度低等压力驱动型工艺不具备的优点。目前FO已经显现出在海水淡化和高盐废水处理等众多领域的潜力,并已经逐渐步入商业化的运用。FO膜是FO过程不可或缺的一部分,性能优异的FO膜可以为FO工艺提供更稳定更好的渗透性能,因此对于FO膜的改性具有很重要的意义。碳纳米管(CNTs)是一种具有优异水传输性能的一维纳米材料,在膜分离领域具有非常重要的应用潜力。但纯的碳纳米管亲水性较差,在作为分离膜改性材料时往往不能得到满意的效果。本研究将纯的碳纳米管进行官能团改性,提高其亲水性,然后将改性后的碳纳米管分别添加进FO膜的PSF支撑层与PA活性层中,探究其对FO膜综合性能的影响并对其中机理加以分析。本文主要研究工作与内容有如下三点。1:本文通过聚苯乙烯磺酸钠(PSS)原位聚合的方法在纯碳纳米管表面接枝上磺酸基团,制备得到的磺化碳纳米管(SCNTs)经红外表征其表面含有磺酸基团特征峰,经TGA热重损失分析其表面含有加热分解脱落的苯乙烯磺酸基团,经XPS分析其表而含有S元素,综合证明碳纳米管被成功磺化改性。2:通过界面聚合的方法成功制备得到活性层SCNTs含量分别为0、100、200、400和600 ppm的FO膜。经红外、接触角、SEM及AFM表征探究SCNTs的加入对FO膜的各方面性能的影响。结果表明SCNTs活性层改性后的FO膜表面亲水性增强,粗糙度降低,表面形态更加致密。经FO性能测试可知,SCNTs改性后的FO膜通量显著高于未改性FO膜,并在400 ppm 时达到最大值37.43 LMH(2 M NaCl作为汲取液)。水渗透率与盐渗透率也随SCNTs的加入发生了改变,当添加量为400 ppm时水渗透率为2.29 LMH bar-1,达到最高。活性层改性FO膜的抗菌性也进行了测定。结果表明,相同时间的大肠杆菌培养下,400 ppm SCNTs改性的FO膜表面细菌负载量最低,负载厚度仅为8 μm,远低于同等条件下未改性膜的24 μm。3:通过相转化法成功制备得到支撑层SCNTs含量分别为0、0.05%、0.1%、0.15%和0.2%的FO膜。由接触角分析得到SCNTs的加入同时使得FO膜的支撑层与活性层的接触角降低,暨亲水性增强。SEM分析支撑层剖面结构发现改性后的支撑层空隙结构更疏松,相同结果可由孔隙率和结构参数分析得出。经计算,改性后的支撑层孔隙率增大,并在SCNTs含量0.15%时达到最大值85.6%,而未改性FO膜仅为77.3%。结构系数同样从352 μm降到270 μm。在FO性能测试中,膜通量随着SCNTs含量的增加而增加,并在0.15%含量时达到最大水通量37.25 LMH,水渗透率也发生相同的变化趋势,由未改性的1.45 LMH bar-1增至0.15%含量的2.29 LMH bar-1,展示出了改性后更优异的FO性能。