由于操作压力小、耐污染能力好等优点,越来越多的人开始关注正渗透膜技术。但是在实际应用中,仍然存在许多挑战。最近的研究发现,以纳米材料作为添加剂可以显著增强膜的渗透性能。其中,由于其高度的生物相容性和较大的比表面积,碳纳米管在正渗透膜制备领域得到了越来越多的关注。但是碳纳米管不能溶于一般的溶剂,因此必须对其进行改性。本论文拟在传统正渗透膜的基础上,以功能化碳纳米管作为添加剂改善膜的性能,并对其结构和性能进行表征。论文首先制备了传统二醋酸纤维素(CA)正渗透膜,并考察了膜制备过程中的各种影响因素对膜性能的影响,得出最优的制膜参数。然后分析了不同操作模式下膜的水通量以及反向盐通量的变化情况,从而分析浓差极化的影响。扫描电镜显微镜、接触角分析仪用来表征度正渗透膜的表面和断面结构以及亲水性能。通过实验确定的CA正渗透膜的最优制备工艺条件为:二醋酸纤维素含量为12%,制孔剂选用K15系列的聚乙烯吡咯烷酮,其含量为4%,乳酸含量为6%,以120目的聚酯筛网作为支撑材料,最优后处理温度为70℃,最优凝固浴温度为27℃。此时所制备的膜的水通量为46LMH,反向盐通量为6 gMH,接触角为65.9°。所制膜的亲水性能和渗透性能远远高于商业化正渗透膜,且两种正渗透膜在应用过程中都会受到浓差极化现象的影响。扫描电镜结果显示,膜厚度明显大于商业化正渗透膜,且具有更多的孔状结构。在此基础上,研究了以羧基化碳纳米管(MWCNT-COOH)为添加剂正渗透膜的制备。将MWCNT-COOH加入到铸膜液中改善正渗透膜的性能,通过考察制膜过程中MWCNT-COOH含量、后处理温度、凝固浴温度、支撑层目数等操作条件的影响,优化制膜参数。并研究添加MWCNT-COOH前后正渗透膜的渗透性能与亲水性能以及膜结构的变化。通过分析测定,得出膜的最优制备条件为:MWCNT-COOH含量为二醋酸纤维素总量的3.5%,最优后处理温度为70℃,最优凝固浴温度为27℃,以120目的聚酯筛网作为支撑材料。此时所制备的正渗透膜的水通量为56.0 LMH,反向盐通量为6.0 gMH,接触角为57.2°。通过对比添加MWCNT-COOH前后所制正渗透膜的渗透性能,可以看出添加MWCNT-COOH能显著改善膜的亲水性能,正渗透膜的水通量明显增大,但对于反向盐通量的改善效果不明显,且添加MWCNT-COOH后的正渗透膜受浓差极化的影响更大。扫描电镜结果表明添加MWCNT-COOH后膜表面变粗糙,孔径变大。本论文还制备了二醋酸纤维素/羟基化碳纳米管(CA/MWCNT-OH)正渗透膜。将MWCNT-OH加入到铸膜液中改善正渗透膜的性能,通过改变正渗透膜的制备条件,优化制膜参数。结果表明MWCNT-OH含量为二醋酸纤维素总量的3.0%,最优后处理温度为70℃,最优凝固浴温度为30℃,以120目的聚酯筛网作为支撑材料时膜的性能最优。此时所制备的正渗透膜的水通量为57.4 LMH,反向盐通量为4.5 gMH,接触角为49.3°,说明其亲水性明显好于传统CA正渗透膜。从断面结构可以看出有许多小孔生成,且膜结构变松散。对比添加MWCNT-OH前后所制正渗透膜的渗透性能,可以看出当支撑层面向汲取液时,添加MWCNT-OH能显著正渗透膜的水通量,膜的反向盐通量也显著减小。但是当支撑层面向原料液时,对于反向盐通量不产生改善效果。最后,研究本论文所制备的正渗透膜在模拟苦咸水淡化过程中的应用,并与购买的美国HTI公司生产的三醋酸纤维正渗透进行比较。实验中以5000 mg/L的模拟苦咸水作为原料液,2 M葡萄糖溶液作为汲取液,研究一小时测试的时间内正渗透膜的水通量以及截留率的变化情况。水通量的变化情况表明,与商业化正渗透膜的相比,本论文所制备的几种正渗透膜更不稳定,达到稳定所需时间更长。观察截留率的变化情况,可以发现同样的情况。就水通量数值而言,本论文所制备的几种正渗透膜要优于商业化正渗透膜,且添加功能化碳纳米管后,能够明显改善所制正渗透膜的渗透性能。但是截留率的情况并不乐观。通过一小时的测试可以看出,本论文所制备的几种正渗透膜在截留率方面并没有明显的优势,相反,与商业化HTI正渗透膜相比,其截留性能仍有很大的改进空间。