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正渗透技术作为一种新型的膜分离技术,由于具有膜污染低、能耗低和产水率高等优点,在纯水制备、海水脱盐、发电和食品浓缩等领域得到广泛关注。缺乏高性能的正渗透膜是目前制约正渗透技术应用的关键难题之一。高性能的正渗透膜应具有高水通量、高截盐率、良好的化学稳定性和足够的机械强度。本文分别以聚砜、聚丙烯腈纳米纤维和碳纳米管/聚丙烯腈复合纳米纤维作为支撑材料,通过传统的相转化法和新型的静电纺丝法两种方法分别制备多孔支撑层,然后通过界面聚合制备超薄分离层,优化各过程的工艺条件,开发出了三种高性能正渗透膜,并对其表面、结构特性以及正渗透性能进行表征。在聚砜铸膜液中加入混合添加剂氯化锂和聚乙烯吡咯烷酮(PVP, Polyvinyl pyrrolidone),通过相转移法制备出多孔支撑层,然后通过界面聚合制备高性能聚酰胺正渗透复合膜,重点研究了添加剂和聚砜浓度对膜结构和性能的影响。结果表明,氯化锂使得膜支撑层指状孔更加均一,提高孔隙率,并降低海绵层的厚度,提高了水通量；聚乙烯吡咯烷酮(PVP)增强了膜的亲水性,并易于成膜,在保持截盐率的同时提高了水通量；随着聚砜浓度增大,支撑层孔隙率变小,海绵状孔层变厚,生成的聚酰胺层更加致密,加重过程内浓差极化,水通量降低。采用质量分数为9%聚砜同时添加氯化锂和PVP的膜支撑层结构均一,孔隙率较大(68.0%),表面亲水性较强(接触角48.5°),优于两种商用三醋酸纤维素正渗透膜的孔隙率(32.6%和25.4%)和接触角(76.5°和73.5°)；在正渗透过程中的自制膜水通量为21.9 L/(m2·h),均高于相同测试条件下的两种商用三醋酸纤维素正渗透膜CTA-NW (cellulose triacetate)和CTA-ES (9.5 和 14.4 L/(m2·h))以及文献报道的正渗透复合膜通量水平,并维持了一定的截盐率(盐通量为19.9g/(m2·h)),表现出优异的正渗透性能。利用静电纺丝技术制备了聚丙烯腈(PAN, polyacrylonitrile)纳米纤维基膜,通过界面聚合制备了聚丙烯腈(PAN)纳米纤维基聚酰胺正渗透膜。重点考察了聚合物浓度、纺丝液流速和纺丝电压三个参数,分析了聚合物浓度、纺丝液流速和纺丝电压的等操作条件对聚丙烯腈基膜的直径,形貌,拉力强度和孔隙率的影响,并比较了聚丙烯腈(PAN)纳米纤维基聚酰胺正渗透膜和常规复合膜的正渗透性能。结果表明,随着聚砜浓度从8%增加到16%,纤维的直径从100 nm增大到750nm,纤维基膜的拉力强度从4.9 MPa增大到36.99 MPa,孔隙率先增加后降低。在优化条件(14% PAN,电压15 kV,流速0.5ml/h,接丝距离8 cm,温度35℃及转速2000r/min)下能够制备出直径550 nm、均匀有序、具有较高的拉力强度(27.84 MPa)和孔隙率(91.33%)的纳米纤维基膜。以此基膜制备的聚酰胺复合膜,亲水性好(水接触角为45.4°),水通量高达179.2 L/(m2-h),反向盐通量仅38.7 g/(m2·h),正渗透性能远优于目前报道的正渗透复合膜水通量(水通量10～50L/(m2-h),反向盐通量10-125 g/(m2-h))。为了强化纳米纤维基膜的强度,通过静电纺丝技术制备了碳纳米管修饰的聚丙烯腈纳米纤维膜,通过在此基膜上界面聚合制备了高性能和高强度的碳纳米管／聚丙烯腈复合纳米纤维聚酰胺正渗透膜。将酸化后的多壁碳纳米管(MWNTs, Multi-walled carbon nanotubes)加入到聚丙烯铸膜液中,分析了PAN/MWNTs基膜及其聚酰胺复合膜的结构和性能。结果表明,碳纳米管可使PAN纤维直径增大35%,承受的拉力强度增大106%。优化条件(12% MWNTs,14% PAN)制备的聚酰胺复合膜,厚度仅为81μm,亲水性好(与水接触角为36.6°),水通量为165.3 L/(m2h),反向盐通量41.7g/(m2·h),拉力强度高达57.75 MPa,解决了常规膜正渗透性能和机械强度之间的矛盾。