为了缓解全球淡水资源污染和紧缺的严重势态,膜分离技术的发展越来越受到重视。纳滤技术是一种起步较晚的新型压力驱动膜分离技术,具有渗透性高、操作压力低等特点,在许多场合能够代替传统的反渗透技术。常见的纳滤膜为复合结构,即由不同材质的多孔支撑层和致密分离层组成,其中分离层的设计、制备及优化对于复合膜的整体性能具有重要影响。为了追求纳滤膜性能的进一步提升,纳米材料在近年来逐渐被用于新型纳滤膜的设计与开发之中,并表现出一定的优势。MoS2纳米片是一种常见的二维材料,其表面平整、机械强度高、易于化学改性,且组装形成的层叠膜在水体中不存在明显溶胀,近年来在反渗透、纳滤、渗透汽化等液体分离领域都获得了相应的研究,充分发挥了自身的优势。本文基于MoS2纳米片设计并制备了新型的复合纳滤膜,解决了 MoS2纳米片在陶瓷中空纤维膜(CHF)上难以组装形成致密活性层、MoS2纳米片在制备超薄纳米复合(TFN)膜时与聚酰胺基质兼容性较差等问题,并对所制备的复合膜进行了一系列的表征,同时考察了它们的分离性能。具体内容如下:(1)液相剥离法制备MoS2纳米片:采用液相剥离法制备了 MoS2纳米片,为了获得高浓度且大尺寸的MoS2纳米片,实验探究了 MoS2初始浓度对于纳米片产率的影响,并采用差速离心法对获得的MoS2纳米片进行尺寸分级。结果表明:在一定范围内,MoS2纳米片的浓度随着初始浓度的增加而线性增加,当MoS2初始浓度过高,纳米片的浓度则会出现急剧下降,导致产率的下降,实验选定MoS2初始浓度的最优值为5 mg mL-1。进一步采用差速离心法对MoS2纳米片的尺寸进行分级,当离心转速逐级降低至500 rpm时,纳米片的平均尺寸获得了明显增加。最后,我们对于分级后的MoS2纳米片进行了包括表面形貌、结晶性、亲水性和荷电性在内的表征。(2)基于CHF构筑MoS2/聚乙烯亚胺(PEI)复合纳滤膜:以大孔径的CHF作为原始支撑层,首先采用浸涂-烧结法在其表面制备TiO2修饰层,再以此为基底采用抽滤辅助法将MoS2纳米片和PEI共同组装至其外表面,获得了 MoS2/PEI复合膜。结果表明:TiO2层有效地降低了 CHF的孔径和表面粗糙度,使得MoS2纳米片能够实现在其表面的堆叠,而不至于从膜层渗透出去。PEI的加入对于MoS2/PEI复合膜的结构及性能都至关重要,其不仅提高了 MoS2纳米片之间以及MoS2/PEI分离层与基底之间的界面粘结力,而且赋予复合膜一定的表面亲水性,同时使复合膜表面带上正电荷。MoS2/PEI复合膜具有优异的纳滤性能,在保持4.6 L m-2 h-1 bar-1纯水通量的同时,对于MgCl2的截留率高达95.5%,并且能够高效地移除水体中常见的重金属离子(如Cu2+、Zn2+、Mn2+、Ni2+)。(3)界面聚合法构筑单宁酸(TA)-Fe3+改性MoS2 TFN膜:采用界面聚合的方法,将TA-Fe3+络合物改性后的MoS2纳米片负载于聚酰胺活性层内,制备了 TFN纳滤膜。结果表明:当TA-MoS2纳米片的负载量为0.01 wt%时,TFN膜的表面粗糙度显著增加,其表面出现许多突起状的结构。另一方面,TA-MoS2纳米片引入了界面交联,与酰氯的水解以及酰氯与水相单体的反应形成竞争,降低了 TFN膜的表面亲水性,而且提高了活性层的交联度。与不含TA-MoS2纳米片的膜相比,TFN膜的水通量提高了约60%,选择性也略微得到加强。