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在能源环境问题被广泛关注的今天，许多国家和地区对汽油中硫含量的限制日益严格。具有能耗低、环境友好等特点的渗透蒸发膜分离过程在诸多的汽油脱硫方法中表现出明显的优势，发展前景广阔。聚二甲基硅氧烷（PDMS）是制备渗透蒸发汽油脱硫膜的优良材料，添加多种掺杂物对其进行改性以提高渗透蒸发分离性能是目前人们研究的热点。本论文设计制备适用于改性PDMS主体材料的添加剂，通过掺杂改性的方法调控优化膜的结构特性，以达到提高膜渗透通量和富集系数的目标，从而为渗透蒸发膜性能的提高与分离过程的强化提供一定的可行的调控手段。首先，将铈负载到TiO2纳米微球表面，并将此纳米微球添加到PDMS膜内。由于过渡金属铈与噻吩之间存在可逆性π络合作用，渗透蒸发膜的分离性能因而有了明显提高。考察纳米微球含量对杂化膜的渗透蒸发性能的影响。操作条件为（下同）：原料液流速40L·h-1，噻吩含量1312ppm，操作温度25oC。当TiO2-Ce纳米微球含量为7.5%时，杂化膜渗透通量为3.00kg·m-2·h-1，富集系数为4.34。随后，受生物体内金属离子增强粘合现象的启发，以碳酸钙颗粒为模板制备了平均孔径46.1nm的多孔氧化钛-多巴胺颗粒，并以此作为添加剂调控渗透蒸发膜的分离性能。在上述操作条件下，膜中TiO2-DA颗粒含量从0%增大到7%时，渗透通量不断增大，其最大值6.61kg·m-2·h-1，富集系数随填充量变化不大，在4.34至4.82之间。最后，用非离子型表面活性剂吐温-80与司盘-80按照不同质量比例混合配成的具有不同亲疏水平衡值的混合表面活性剂，以此作为添加剂对PDMS膜材料的亲疏水性进行调控。混合表面活性剂添加剂可显著改善PDMS的亲水性，使其水接触角从98o降至37o。吐温-80与司盘-80质量比为3:7，且混合表面活性剂添加量与PDMS质量比为0.7:2时，渗透通量达9.25kg·m-2·h-1，富集系数达4.05。