作为高端水处理技术的重要组成部分,反渗透（RO）技术几乎可以完美地去除水中所有溶解性盐类、胶体、有机物等,具有出水水质高、耗能低、操作简便等优点。目前市场主流的RO膜为芳香聚酰胺型,然而这一类聚酰胺结构极易受到杀菌剂的攻击,造成膜材料不可逆的化学降解并引起膜片或元件功能的急剧丧失。膜的生物污染也由此成为制约RO膜使用寿命的关键因素,带来清洗频率的增加和工艺成本的上升。因此如何能在含有活性氯成分的水环境中同步实现膜分离过程,并保证膜材料的化学稳定性成为了问题的关键。本论文致力于分离膜材料的分子设计、制备及应用,重点解决反渗透膜单体单一性,耐氯性不佳等几方面内容,综合考虑单体的反应活性、空间位阻等结构需求,将活性单体自身的特性与界面聚合过程有机结合,开拓性的研发出了一系列新型反渗透膜材料。具体的研究内容包括以下四个方面:（1）为了提升反渗透膜水渗透性,设计并合成了一类磺化二胺单体,4,4’-（（1,4-亚苯基双（亚甲基））双（氮杂二甲基））二苯磺酸（PMABSA）,并将其作为唯一水相反应物与均苯三甲酰氯（TMC）进行界面聚合制备相应RO膜。通过响应面法优化PMABSA/TMC膜的性能得到最优水渗透性（PWP）为1.18±0.03 L m-2h-1bar-1、对Na Cl的截留率为98.2±0.4%。因PMABSA刚性的分子中心导致聚合过程受阻从而形成较为疏松且厚度较低的分离层,相应RO膜的水渗透性相较于常见反渗透膜提升了接近70%。进一步通过分子动力学（MD）模拟和正电子湮灭光谱（PAS）表征,揭示了磺化聚酰胺体系的分子自由体积分数相较于芳香聚酰胺体系增大了约30%。在模拟海水淡化试验中,新型RO膜材料对Na+、Ca2+、Mg2+、Cl–、SO42–、及H3BO3的截留率均高于90%;其产水量与商业膜相当且在高压力条件下能稳定运行,体现出优异的海水淡化性能。（2）为了进一步提升反渗透膜的水渗透性以及解决耐氯性能,设计并合成了一类磺化二胺单体,即3,3’-（乙烷-1,2-二基双（氮杂二基））双（2,6-二甲基苯磺酸）（EDADMBSA）,并将其作为唯一水相反应物与均苯三甲酰氯（TMC）进行界面聚合制备相应RO膜。由于分子内的甲基基团在聚合过程中可以充当空间位阻,使得聚合物链发生扭转从而提高了体系的自由体积分数。EDADMBSA/TMC膜的最优纯水渗透性高达1.9±0.2 L m-2h-1bar-1,是常见反渗透膜的2.6倍。此外,聚合物分子结构中甲基基团也可以作为空隙占据者,从而使膜材料保持高的水盐选择性。在苦咸水试验中,新型膜材料对Na+、Ca2+、Mg2+、K+、Cl–、SO42–、NO3–的截留率均高于94%;其产水量与商业膜相当,体现出优异的苦咸水淡化性能。（3）为了解决传统商业反渗透膜耐氯性差的问题,本研究使用间苯二甲酰氯（IPC）作为链终止剂在RO膜表面开展二次界面聚合（SIP）工艺,以消除游离氯攻击胺基带来的官能团结构及聚合物构型的变化。通过膜表面Zeta电位与红外光谱的表征手段证明了封端方法的高效性,且该后处理工艺并未对RO膜表面形貌与基础分离性能产生负面影响。不同p H条件下（10.5、7.0、3.5）的氯化实验结果表明,封端工艺可以大幅降低膜材料的性能衰减速率。特别的是在碱性环境中,传统间苯二胺型RO膜（MPD/TMC/IPC）经封端处理后的在30,000 ppm·h的活性氯暴露量下,依然保持了对Na Cl的高截留率（＞90%）,而相比之下,为经封端处理的MPD/TMC膜的性能衰减严重（对Na Cl截留率～70%）。进一步将其直接应用于现有商品膜（SW30,Dow）体系验证封端技术的实用性。结果表明,在相同测试条件下,封端后的SW30/IPC膜在不同p H条件下的耐氯性均远优于未封端的SW30膜。（4）在汲取之前的研究工作的成果上,综合考虑单体的反应活性、空间位阻等结构需求,设计并合成了一种新型芳香二醇单体,3,5-二羟基苯甲酸。进而将活性单体自聚合与界面聚合过程有机结合,开发出一类新型多层聚酯型反渗透膜材料。在模拟海水淡化试验中,聚酯RO膜能在5.5 MPa的压力下长期稳定运行,脱盐率高达99.1±0.1%,与商用SW30膜相当;且透水性高出后者20-30%,体现出显著的分离性能优势。此外,聚酯膜在活性氯的长期接触且暴露强度达到100,000 ppm·h的条件下仍然保持性能稳定,而商用膜的性能衰减几乎“一触即发”。即便在某些特殊工况条件下,还可直接使用活性氯清洗水对已发生生物污染的聚酯膜片进行简单清洗,即可实现膜初始性能的快速、高效再生。综上所述,耐氯的RO脱盐膜有助于最大限度地提高反渗透膜的使用寿命,降低脱盐和中水回用的成本和环境影响,并为未来提供安全的供水。通过对机理的深入研究,使用试验与模拟相结合的手段,为耐氯反渗透膜在海水淡化行业的推进提供了新方法与新思路,新材料的开发也为目标的实现提供了技术保障。