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随着世界人口的指数增长以及经济和工业化的快速发展,水资源短缺和水污染问题日益突出。正渗透（FO）技术作为一种新型膜分离技术,具有低能耗、低污染、高水回收率和分离范围广等优点,在海水淡化和污水处理等环境工程领域展现较大的应用潜力。然而,在FO过程中,现有有机膜存在稳定性和亲水性不足、机械强度不高等关键问题限制了其更广泛的应用,尤其在高压、酸碱和有机溶剂等特殊应用。因此,新型FO膜结构设计与性能提升的研究具有重要的现实意义。为解决聚酰胺活性层高质量成膜和脱盐性能提升等关键问题,本文从膜材料选择和膜结构设计出发,以高稳定的低成本莫来石陶瓷膜为载体,通过引入新型纳米复合中间层（二氧化钛/碳纳米管（TiO2/CNT））,制备出高性能陶瓷基FO复合膜。通过对不同支撑体、膜表面、结构特性及FO脱盐性能进行系统表征,探究了纳米复合中间层对膜结构及FO性能的影响规律,进而提出了陶瓷负载活性层的成膜机理和FO盐水传递机理。主要结果结论如下:首先,以低成本的铝矾土和粉煤灰为原材料,制备出具有非对称结构的中空纤维莫来石陶瓷膜,考察了烧结温度对膜的表面形貌、孔径、孔隙率和机械强度的影响。结果表明,当烧结温度在1250°C时,指状孔占比为74%的莫来石膜具有适中的孔径（475 nm）、高表面孔隙率（22%）、良好的亲水性（29°）和高的机械强度（58 MPa）。然后以中空纤维莫来石膜作为支撑体制备莫来石基FO复合膜（标记为M-PA）,主要研究了莫来石支撑体对膜结构及性能的影响。从扫描电镜（SEM）结果中发现由于莫来石支撑体表面孔径较大（475 nm）,粗糙度较高（Ra=132±33 nm）,形成了有缺陷且厚的聚酰胺（PA）活性层。在PA层朝向汲取液侧（PRO）模式下,M-PA膜的水通量为10.6±1.4L/m2 h,反向盐通量为15.9±0.7 g/m2 h。结果表明,莫来石载体的表面性质不利于无缺陷和超薄PA层的形成。为了形成无缺陷和超薄PA层,通过引入纳米TiO2中间层制备出纳米二氧化钛-莫来石基FO复合膜（标记为M-T-PA）。主要研究了TiO2中间层对基膜,PA层以及FO性能的影响。引入TiO2中间层后,莫来石支撑体的表面孔径和粗糙度都有所降低。在TiO2中间层表面形成无缺陷且薄的PA活性层,使膜的FO性能明显提高。在PRO模式下,M-T-PA膜的水通量为18.6±1.7 L/m2 h,反向盐通量为7.7±0.5 g/m2 h。而且M-T-PA膜的结构参数S值也有所降低。这说明TiO2中间层不仅能够调节支撑体表面的孔径以及粗糙度等性质,为无缺陷PA层的形成提供良好的生长条件,还有利于降低S值,减小内部浓差极化（ICP）。为了进一步提高膜的FO性能,通过引入复合纳米TiO2/CNT中间层,获得纳米二氧化钛/碳纳米管-莫来石基FO复合膜（标记为M-T/CNT-PA）。主要研究了TiO2/CNT中间层对基膜,PA层结构以及FO性能的影响,同时也研究了CNT中间层厚度以及活性层制备过程中各个因素对膜性能的影响。结果表明,TiO2/CNT中间层进一步降低了支撑体表面的孔径以及粗糙度,使得在TiO2/CNT中间层上制备的PA层具有超薄、无缺陷、更大有效过滤面积和更好的选择性等优点。在最佳的膜制备条件下,M-T/CNT40-PA膜的水通量为28.5±1.8 L/m2 h,反向盐通量为7.4±0.6 g/m2 h。最后,我们提出了陶瓷负载活性层的成膜机理和FO盐水传递机理。特殊的纳米复合中间层不仅提供了更多的成膜活性位点,有利于形成无缺陷、更薄、具有纳米气泡结构的高质量PA活性层,而且其高孔隙度的三维网状结构加上活性层的纳米气泡结构,有利于水的快速运输,从而提高膜的FO性能。本论文为高性能新型无机FO膜的设计制备以及在环境工程领域应用提供了一个新的思路。考虑到陶瓷基FO复合膜因具有优异的机械强度和化学稳定性,预期其能够在特殊分离应用中（如压力阻尼渗透和有机溶剂FO等）进一步发展和使用。