有机溶剂纳滤(OSN)是一种新兴的、压力驱动的膜分离过程,它主要适用于分子量范围在200-1000 Da之间的粒子与分子在有机相中的分离。由于其操作简便、绿色高效的优点,有机溶剂纳滤膜的发展受到广泛关注。因此,制备具有可控传递性能的有机溶剂纳滤膜,以适应复杂溶剂体系是目前有机溶剂纳滤技术的重要课题。有机溶剂纳滤膜的纳滤特性取决于膜微结构,而膜微结构又由膜材料和制备方法所决定。论文旨在利用交联与杂化耦合技术,通过界面聚合法将纳米颗粒/管填充到聚合物(聚乙烯亚胺,PEI)基质中调控其微结构,获得具有可控传递特性的有机溶剂纳滤复合膜。采用SEM、TEM、FTIR、TGA、接触角测试、溶剂吸附量和面积溶胀等对膜化学组成及其微结构进行系统表征,并测定膜的通量及截留率。论文主要探索膜微结构的形成条件和调控机制,以及有机溶剂纳滤膜的材料-微结构-纳滤特性之间的内在关系,获得高性能的有机溶剂纳滤膜的制备方法。具体研究工作如下:(1)受仿生矿化启示,PEI催化无机前体正硅酸乙酯(TEOS)水解原位生成无机纳米颗粒,随后交联制备出复合有机溶剂纳滤杂化膜。对所制备的膜进行系统表征和测试。结果显示:引入分散均匀的无机纳米颗粒,限制了链段运动性,提高膜的热稳定性和抗溶胀性,促进极性溶剂在膜中快速传递。同时,无机纳米颗粒与膜基质间良好的界面相容性,可提高膜的截留和长时稳定性。(2)环糊精(CDs)具有亲水外壁和疏水内腔,有利于构建亲/疏水通道来促进极性/非极性溶剂传递。本研究在PEI基质中引入不同尺寸和官能团的CDs,制备出双通道体系结构的复合有机溶剂纳滤膜,并对膜进行表征和测试。探索了多尺度协同效应及其作用机制,实现可控传递特性的有机溶剂纳滤膜的制备。结果显示:具备疏水内腔的CDs可在膜内形成疏水传递通道,有效提高了非极性溶剂的传递;随着CDs内腔尺寸的增大,有利于较小溶剂分子的传递。同时,通过调节改性CDs和PEI界面处的静电相互作用,可调控膜内自由体积,从而形成可控的亲水通道以供极性溶剂快速传递。其中,在10 bar下,当β-CD-NH含量增加到1.5 wt%时,异丙醇和正庚烷通量分别为41.6和24.2 L m-2 h-1,对PEG400的截留率高达94.9%以上。(3)埃洛石纳米管(HNTs)在膜中的定向排布有利于构建连续的溶剂传递通道。本研究将β-CDs改性的HNTs引入到PEI基质中,制备出高传递特性的复合有机溶剂纳滤膜。探索膜微结构的形成条件和过程机制,获得强化传递过程的理论和方法。结果显示:由于成膜过程和疏水相互作用,改性的HNTs垂直竖立在膜表面,可有效促进极性溶剂的传递。同时,改性后HNTs被高分子层覆盖,形成良好的界面兼容性,可提高膜的截留和长时稳定性。其中,在10 bar下,当HNTs-β-CD含量增加到2.0 wt%,异丙醇通量为67.8 L m-2 h-1,对PEG200的截留率高达94.3%。