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近年来,水环境中以苯酚高盐废水为代表的难降解有机高盐废水排放量日益增加。苯酚是重要的工业原材料,也是世界卫生组织认定的3类致癌物,对水生动植物、人类的健康危害显著。高盐条件下,苯酚处理常用的物理-化学法、膜分离法、生物处理法等普遍面临分离精度低、降解难度大、二次污染加剧等风险。集渗透萃取膜和污染物降解菌为一体的萃取式膜生物反应器（extractive membrane bioreactor,EMBR）是处理苯酚高盐废水的有效途径。EMBR中选择性渗透萃取膜将废水和微生物完全隔开:在浓度差驱动下,废水中的苯酚可通过溶解-扩散机理透过膜,被微生物降解;而盐离子不能透过膜,不会影响微生物代谢活性,从而实现高盐废水中苯酚的高效分离、回收与降解。然而传统内置式EMBR（采用硅橡胶管式膜）受膜材料传质阻力大、传质系数低、生物膜过度附着等限制,其研究、应用、推广并不顺利。针对上述问题,该研究以硅橡胶管式膜的主要成分聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane,PDMS）为功能性高分子材料,经高压静电纺丝制备新型高通量选择性渗透萃取膜,提高苯酚的跨膜传质系数;构建新型外置式EMBR,隔绝微生物与膜的接触,从根本上解决膜污染问题。具体的研究结论如下:1)使用硅橡胶管式膜和普通活性污泥组建的传统内置式EMBR可处理苯酚高盐废水。探究了不同废水循环流量对苯酚渗透萃取和盐离子截留的影响,研究结果表明废水循环流量为1.8 L h-1、微生物单元HRT为48小时,最适合苯酚高盐废水的分离与降解。随苯酚高盐废水(氯化钠浓度35.0 g L-1)中苯酚浓度的提高(1.0至5.0g L-1),渗透萃取过膜的苯酚浓度逐渐从55.6提高至273.9 mg L-1,同时氯化钠截留率高于99.97%。研究表明在最优条件下,硅橡胶管式膜的苯酚平均跨膜传质系数为1.29×10-7 m s-1,该内置式EMBR的最大苯酚降解容量为136.9 mg L-1 d-1。2)采用高压静电纺丝技术,以PDMS为功能性高分子材料、聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate,PMMA）为基质性高分子材料,以四氢呋喃（tetrahydrofuran,THF）和二甲基甲酰胺（dimethyl formamide,DMF）为复合溶剂,成功制备了静电纺丝PDMS/PMMA渗透萃取多孔膜。探究了PMMA浓度、PDMS/PMMA质量比、粘度、电压、推注流量、针头内径等一系列聚合物、纺丝液、过程参数对膜制备、膜形貌、膜纤维直径、膜孔径、膜表面粗糙度、膜表面浸润性的影响,研究结果表明膜表面粗糙度与表面水接触角呈正相关关系（R2为0.790-0.794）。该研究确定了超疏水亲有机的静电纺丝PDMS/PMMA渗透萃取多孔膜的最优制备条件为PDMS/PDMS交联剂/PMMA/THF/DMF质量比10/1/10/50/50,针头内径0.6 mm,正电压10.5 kV,负电压1.0 kV,针尖到接收器距离16 cm,推注流量1.0 mL h-1,纺丝时间500 min,温度25oC,湿度35%。所制备的膜表面水接触角162.0o,苯酚接触角0o,膜纤维直径1.28μm,膜孔径4.74μm,膜厚度78.7μm,膜表面粗糙度5.8μm。3)以超疏水亲有机的静电纺丝PDMS/PMMA渗透萃取多孔膜为膜材料构建无微生物的EMBR（即膜芳香烃回收系统,membrane aromatic recovery system,MARS）,实现了苯酚高盐废水的原位分离。探究了不同水力条件、温度、pH对苯酚渗透萃取和盐离子截留的影响,发现废水流量0.90 L h-1、接收液流量1.26 L h-1是苯酚分离的最优水力条件,较高废水温度（40oC）和较低废水pH（2.5）也有助于提高苯酚的分离回收率。当废水中苯酚从2.0提高至10.0 g L-1时,苯酚的渗透萃取浓度逐步从427.4提高至2386.4 mg L-1,24小时后回收率稳定在21.2-23.9%;而当氯化钠浓度逐步从10.0提高至50.0 g L-1时,盐离子截留率稳定在99.96%以上,未受影响。在不使用NaOH、HCl等萃取剂的情况下,静电纺丝PDMS/PMMA膜的苯酚平均跨膜传质系数为6.7×10-7 m s-1。膜吸附-膜内扩散-膜脱附的分离机理,规避了传统膜分离中膜孔堵塞等问题,3个周期内,膜形貌、膜表面官能团、膜分离效果均保持稳定。4)以超疏水亲有机的静电纺丝PDMS/PMMA渗透萃取多孔膜为膜材料,以驯化后的活性污泥为微生物,构建新型外置式EMBR,实现了苯酚高盐废水的原位分离与降解。外置式膜构型将膜与微生物隔离,生物膜过度生长问题不复存在。探究了外置式EMBR的最优水力条件,研究结果表明当废水、营养液流量均为0.188 L h-1时,苯酚的渗透萃取量适中,避免了微生物的碳源不足或过量。废水中苯酚浓度从2.5增加至20.0 g L-1时,渗透萃取进入微生物单元的苯酚浓度从14.1提高至290.7mg L-1;且盐离子截留率稳定。32天运行中,苯酚和氨氮去除率分别为99.2%-100%和30.4%-83.6%,最大苯酚降解容量为290.7 mg L-1 d-1。随进水中苯酚、氨氮及其代谢产物的去除,生物毒性（以发光细菌发光强度计）去除率显著升高,缓解了进水对微生物的抑制毒害作用。随废水中苯酚浓度的提高,驯化后的活性污泥释放的胞外聚合物中蛋白质含量逐步从5.76提高至16.12 mg gSS-1,多糖含量逐步从18.22降低至4.19 mg gSS-1,释放总量从23.98略微降低至20.31 mg gSS-1。可见,在毒性抵御、吸附传质等方面,蛋白质作用更为明显。与此同时,活性污泥中微生物群落逐渐演替为变形菌门和螺旋体菌门为主的结构。低浓度苯酚促进了phe、amoA、narG和nirS基因的扩增,而高浓度苯酚抑制了上述基因的扩增。该研究阐明了外置式EMBR中苯酚主要作为碳源被反硝化菌等异养菌消耗、降解。5)通过添加热塑性聚氨酯（thermoplastic polyurethane,TPU）对静电纺丝PDMS/PMMA渗透萃取多孔膜改性,制备了改性TPU/PDMS/PMMA静电纺丝渗透萃取复合膜。探究了TPU投加量对膜机械强度、膜形貌、膜孔径、膜表面浸润性等性能的影响。研究结果表明添加TPU后,膜上氢键、纤维束结构、点结合结构增多,膜由多层结构趋于单层结构,有效改善了膜机械强度。当TPU/PDMS/PMMA质量比为3/4/1时,所制备膜与未添加TPU的膜相比,膜孔径减小42.4%、膜厚度减小68.0%、抗拉强度提高637.5%、断裂延伸率提高89.9%。同时,膜表面的氯化钠溶液接触角约143.4o、苯酚接触角约0o。与未添加TPU时相比,膜表面疏水性略有降低,但苯酚吸附性显著增强,对应的24小时内苯酚跨膜传质系数提高至7.3×10-7 m s-1,苯酚回收率提高至24.9%,盐离子截留率降低至99.86%。6)采用相转化技术,对静电纺丝PDMS/PMMA渗透萃取多孔膜改性,制备改性PDMS/PMMA静电纺丝-相转化渗透萃取复合膜。改性复合膜表面类似相转化PDMS层,截面为均匀分布的静电纺丝PDMS/PMMA和相转化PDMS层。随相转化PDMS层厚度的增加,改性复合膜的机械强度显著提高。与未改性膜相比,改性复合膜表面疏水性（水接触角116.7o）和亲有机性（苯酚接触角93.0o）显著降低。但改性复合膜较强的苯酚吸附能力和疏水表面,保证了苯酚的高效渗透萃取和盐离子的高效截留。该研究发现废水HRT为8小时、生物反应器进水HRT为24小时,苯酚的分离与降解效率最高:当废水中苯酚浓度从2.5增加至10.0 g L-1时,渗透萃取的苯酚浓度从77.5增加至508.9 mg L-1,苯酚降解率稳定在96.7%-100%,最大苯酚降解容量为508.9 mg L-1 d-1。改性复合膜用于内置式EMBR时,其生物膜厚度始终小于10μm,且水冲洗即可基本去除全部生物膜。该研究制备的超疏水亲有机静电纺丝PDMS/PMMA渗透萃取多孔膜具有传质阻力小、传质路径短、传质系数高等优势。溶解-扩散分离机理和外置式膜构型,规避了膜孔堵塞和生物膜附着等膜污染问题,膜稳定性显著改善。基于功能性高分子和相转化的膜改性,进一步提高了静电纺丝渗透萃取膜的机械强度和传质效率,进一步扩展了EMBR的膜选择范围和应用范围。新型静电纺丝渗透萃取膜及其在EMBR中处理苯酚高盐废水的研究拓展了静电纺丝膜和EMBR的研究领域,完善了静电纺丝膜和EMBR的研究体系,为有机高盐废水处理提供了高效便捷的处理方案,为有机污染物的回收及资源化提供了安全可靠的技术方法,有助于缓解我国水环境中有机高盐废水污染问题,有助于保障我国水资源的可持续利用。