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正渗透(FO)膜分离是利用膜两侧的渗透压差作为驱动力的新型膜分离过程。与压力驱动膜过程相比,正渗透过程具有无需外压、膜污染较低、回收率高等优势,有望同时解决水资源短缺与能源危机的问题。然而,现有的正渗透复合膜(TFC)在正渗透过程中,会发生严重的内部浓差极化(ICP)现象,造成正渗透复合膜的性能远低于理论值。同时,正渗透复合膜具有一层粗糙的聚酰胺活性层,这种材料容易受到活性氯的影响以及严重的膜污染的趋势,从而导致TFC膜性能下降。因此,制备一种高性能、抗氯、抗污染的正渗透复合膜是目前的研究热点。本文利用亲水性的镁铝类水滑石纳米颗粒,制备了类水滑石修饰的正渗透复合膜。研究了镁铝类水滑石对正渗透复合膜不同位置的修饰以及不同的修饰方法对其性能的影响,并对制膜条件、渗透性能、抗污染性能、抗氯性能和抗氯机理进行了系统研究。本文系统研究了聚砜(PSf)支撑层的制备条件对正渗透性能的影响,尤其是:聚合物浓度、溶剂比例以及支撑层厚度这三个关键因素。此外,研究了测试过程中条件对TFC膜性能的影响,例如:膜面流速、错流方向、原料液温度以及驱动液的浓度对TFC膜性能的影响。最终,得到了最优条件下所制备的聚砜-聚酰胺正渗透复合膜以及最佳的测试条件。在1 M NaCl作为驱动液,去离子水作为原料液的条件下,所制备的聚砜-聚酰胺正渗透复合膜的水通量可达到12.69 Lm-2 h-1,反向盐通量为5.55 g m-2 h-1。类水滑石纳米颗粒(LDH-NPs)作为无机纳米填料,采用共混改性的方法将类水滑石纳米颗粒添加到PSf支撑层中。利用LDH-NPs的亲水特性增加聚砜支撑层的亲水性、孔径和孔隙率、热稳定性以及机械性能,通过优化聚砜支撑层的孔结构,达到减小传质阻力,降低ICP现象,提高渗透性能的目的。当镁铝类水滑石纳米颗粒含量为2wt%时,其正渗透复合膜的水通量达到18.1 Lm-2h-1,是未改性的TFC膜的1.43倍;其结构参数(S值)为148 μm,与未改性的TFC膜相比,结构参数明显降低。利用LDH-NPs修饰聚酰胺(PA)活性层,通过多巴胺的自聚作用将LDH-NPs固定在PA活性层的表面。对比了浸涂法和沉积法对LDH-NPs修饰PA-TFC膜性能的影响。结果表明:LDH-NPs修饰提高了 PA活性层的亲水性、Zeta电位、抗氯和抗污染性能,但其渗透性能有所降低。其中,浸涂法制备的LDHad-TFC-2膜的抗氯性能有所提高;沉积法制备的LDHde-TFC-3膜的抗氯时间约为未改性TFC膜的96倍,并探讨了 LDH-NPs抗氯的机理:类水滑石纳米颗粒形成一层保护层,阻止NaOCl溶液与PA活性层的接触,保护了 PA活性层。本文利用LDH-NPs同时对PSf支撑层和PA活性层进行改性,在提高渗透性能的基础下,增加TFC膜的抗氯和抗污染能力。根据前两部分的研究基础,制备LDH-NPs共混PSf支撑层的最佳含量为2 wt%,并用LDH-NPs沉积修饰PA活性层。制备得到一种具有较高通量、抗氯、抗污染的TFC膜。与未改性TFC膜相比,所制备的LDH@TFC-LDH膜展现出较好的抗氯和抗有机污染能力,其渗透性能与未改性TFC膜持平。评价了 LDH@TFC-LDH膜的海水淡化能力,在3.5 wt%NaCl作为原料液模拟海水,2 M NaCl作为驱动液的条件下,在FO模式下,LDH@TFC-LDH膜的水通量可达到7.47 L m-2 h-1;在PRO模式下,LDH@TFC-LDH膜的水通量可达到8.32 L m-2 h-1。