传统超滤膜因内在疏水性,导致膜污染问题严重,进而受膜寿命较短问题困扰。近年来由于纳米聚合物复合膜卓越物理拉伸性能、热稳定性、优异选择过滤性能等特征,使得其得到广泛应用。在众多纳米材料中,氧化石墨烯及其衍生物,一种只有一个原子层厚度的二维纳米材料,因其显著导电、机械以及热稳定性得到越来越多的关注。本论文通过不同方式来合成高性能聚合物/氧化石墨烯纳米复合膜,并系统研究了氧化石墨烯对所合成复合膜的形貌、表面孔隙率、机械性能以及分离性能的影响。SEM、TEM、AMF用来表征复合膜表面的形貌特征,接触角测试用来表征膜表面的亲水性能,红外光谱、拉曼光谱、X射线能谱仪、X射线衍射用来表征复合膜表面的化学性质。同时测试了复合膜的通量、截留率、机械性能、以及杀菌性能。主要结论如下:(1)建立了水在聚合物/氧化石墨烯纳米复合膜中的传输动力学模型。(2)通过将GO放在凝固浴中,采用相反转方法合成聚砜/氧化石墨烯(PS/GO)膜。复合膜的接触角随着凝固浴中GO浓度的增加而减少,意味着膜的亲水性随着GO浓度的增加而增大。与用水凝固浴合成的PS膜膜通量相比,PS/GO-5、PS/GO-10和PS/GO-20膜的膜通量分别降低了35.3%、68.4%和75.1%。PS/GO膜的截留率比纯PS膜稍低了一点,从86.15%降到73.7%和75.9%之间。尽管由于GO纳米片嵌入到PS基质里导致PS/GO膜的整体性遭到破坏,但是PS/GO膜的机械性能更好。(3)通过相反转法将不同浓度的GO嵌入到聚合物基质中来合成聚偏氟乙烯/氧化石墨烯(PVDF/GO)复合膜,XPS和Raman结果显示铸膜液的准备温度越高,复合膜中GO纳米片的还原程度越高。所有的PVDF/GO复合膜的通量和截留率都比纯PVDF膜高。PVDF/GO复合膜的膜通量和截留率同时受GO含量和还原程度的影响。尤其是,GO在高浓度和高还原程度条件下的凝聚的问题需要克服,才能进一步提高PVDF/GO复合膜性能。(4)通过乙二胺(EDA)将GO交联在溴化聚苯醚(BPPO)超滤膜表面来合成溴化聚苯醚/氧化石墨烯(BPPO/GO)复合膜。这些交联使得BPPO/GO复合膜在水处理应用中有很好的稳定性。研究发现随着GO含量增加,膜通量降低而截盐率增加。当GO含量小于65 mg/m2时,膜通量和截留率与GO含量基本成直线关系,然而,当GO含量大于65 mg/m2时,GO含量与膜通量和截留率之间无明显关系。GO纳米片边缘具有丰富的羟基和羧基,使得BPPO/GO复合膜具有很好的抗污染和抑菌性能。研究成果将对聚合物/氧化石墨烯复合膜的发展及其在水处理应用方面具有重要的理论和现实指导意义。