碳纳米管（CNT）具有独特的一维中空管状结构和优异的物理化学性能,因而在诸多领域显示出良好的应用前景。碳纳米管分离膜为环境污染、重金属回收再利用等问题提供了解决途径。虽然目前CNT分离膜研究已取得了较大的进展,但仍存在一些关键问题亟待解决,例如其亲水性差、对贵金属离子的吸附量低、分离机制不明确等。鉴于此,本论文开展了 CNT复合分离膜的设计制备研究,以改善分离膜的亲水性,提高其吸附量及阐明分离机制。取得的主要结果如下:（1）多壁碳纳米管（MWCNT）-迈科烯（MXene,Ti3C2Tx）复合膜的制备与贵金属（金、银、钯）离子回收性能。采用液相混合、抽滤成膜方法,制备了 MWCNT-Ti3C2Tx复合膜。MWCNT既有效阻止了 Ti3C2Tx纳米片的再堆垛,为水分子流动提供纳米通道,又大幅增加了 Ti3C2Tx纳米片的暴露活性比表面积;此外,MWCNT还可增加复合膜的稳定性和机械柔韧性。研究了复合膜对贵金属离子的分离回收性能,其中对Au（Ⅲ）的截留率高达99.8%、通量达到437.6 Lm-2h-1bar-1,比纯Ti3C2Tx膜的通量提高了 202倍。阐明了 MWCNT-Ti3C2Tx复合膜回收Au的机制,即Ti3C2Tx作为还原剂将C-Ti-OH氧化成C-Ti-O和/或Ti-O,而MWCNT作为导电网络将复合膜内层的电子传输到复合膜表面,使得Au（Ⅲ）、Ag（Ⅰ）和Pd（Ⅱ）等贵金属离子在复合膜表面被还原成金属纳米颗粒。（2）三明治结构的CNT-Ti3C2Tx-CNT多孔复合膜的制备与贵金属（金、银、钯）离子回收性能。利用冷冻干燥技术获得含有丰富褶皱的Ti3C2Tx MXene纳米片,避免其紧密堆垛,再通过分层抽滤和冷冻干燥制备获得富含多孔结构的CNT-Ti3C2Tx-CNT复合膜,即保障水分子的快速流通,又形成了三维导电网络。单壁碳纳米管（SWCNT）-Ti3C2Tx-SWCNT复合膜对20 ppm的Au（Ⅲ）截留率高达99.9%,水通量达493.7 ;MWCNT-Ti3C2Tx-MWCNT复合膜的截留率为95.0%,水通量达652.9L m-2 h-1 bar-1。其截留机制为:在流动电势的驱动下,复合膜内部Ti3C2Tx MXene的电子可通过Ti3C2Tx MXene层和碳纳米管层传输到复合膜的表面,使得溶液中的贵金属离子在复合膜的表面被还原并形成纳米颗粒。最终通过简单地剥离上层碳纳米管层及进行空气氧化处理,即可回收获得纯度达99.85%的金。（3）CNT-聚单宁酸（TA）分离膜的制备及金离子回收性能。以富含还原性酚羟基的单宁酸为活性物,通过抽滤成膜法制备了 CNT-TA复合膜;CNT的网络结构和机械性能赋予复合膜良好的稳定性。研究了复合膜对金离子的分离回收性能,发现SWCNT-TA复合膜对Au（Ⅲ）截留率高达99.6%,水通量为157.5 Lm-2h-1bar-1;MWCNT-TA复合膜的截留率为85.0%,水通量高达465.3 Lm-2h-1bar-1。分离机制为:复合膜内部的聚单宁酸分子的电子通过CNT-TA导电网络传输到复合膜的表面,使得溶液中的金离子在复合膜的表面被还原形成纳米颗粒。通过简单的空气氧化处理即可回收获得纯度为99.95%的金箔。