随着对淡水的需求量增加,水净化和膜脱盐技术一直致力于通过有效的手段增加供水量。基于反渗透膜的水处理技术具有高能耗以及水渗透性低的特征,研究人员开发了基于水通道蛋白(AQPs)的具有高渗透性和低能耗的仿生膜,然而AQPs仿生膜在实际操作中面临着蛋白失活和选择性差的问题。仿生水通道的出现为解决失活和选择性差的问题提供了很好的思路。碳纳米管(CNTs)作为一种常用的仿生水通道在水处理领域广泛引起研究人员的注意,CNTs因本身固有的纳米尺寸和管内壁的疏水特征而被广泛的应用在水处理仿生膜以及仿生水通道领域中。但基于CNTs的仿生水通道在实际开发中面临着难以合成超短或合成的CNTs存在缺陷以及低亲和等缺点。因此,迫切的需要开发一种简捷高效的CNTs合成新方法,合成拥有低缺陷、超短且可以在脂质膜系统中完全融合的CNTs以解决基于AQPs仿生膜在实际中遇到的问题。在本文的研究中,首先利用酸切割处理CNTs以得到超短CNTs,但得到的CNTs长度无法满足制备仿生水通道的需要。为了获得超短CNTs,利用超声切割处理的方法得到了超短CNTs。验证了不同处理方法得到的CNTs的长度。并发现了超声切割的功率对合成CNTs有影响,得到了超声切割的时间和获得CNTs的长度呈线性递减的关系。其次,开发出一种通过活性剂辅助超声切割制备超短CNTs的新方法,用表面活性剂包裹CNTs使其被磷脂化,再通过超声切割获得超短CNTs。此方法制备的CNTs具有接近脂质膜厚度、低缺陷以及高亲和的特点。不同的表面活性剂的类型和添加不同表面活性剂的量对合成CNTs均有不同的影响。最后,对酸切割、超声切割、活性剂辅助超声切割得到的CNTs进行了功能性的验证。我们构建了高表达AQPs的大肠杆菌并提取了AQPs作为CNTs水通道的对照,并在脂质膜系统中测试了AQPs和CNTs的水渗透性以及离子选择性。CNTs的长度越接近脂质膜的厚度,其水传输性越好;CNTs的亲和性越高,其水传输性越好。CNTs水通道对离子的选择性和水渗透性相一致。超声切割得到的CNTs水通道的水渗透性为1256±137μm/s,是酸处理CNTs水通道水渗透性的2.94倍,是天然AQPs的1.43倍;活性剂辅助超声切割得到的CNTs水通道的水渗透性为1936±123μm/s,是天然AQPs的2.21倍。本文开发了一种活性剂辅助超声切割CNTs方法,不仅合成出了接近脂质膜厚度的超短CNTs,而且在合成过程中降低CNTs本身缺陷程度的同时提高了CNTs自身的亲和性。进一步提高了CNTs在脂质体系统中插入效率,从而提高了CNTs水通道的水渗透率。基于CNTs水通道的研究已经有了很大的发展,本研究通过活性剂辅助超声切割为获得高品质超短CNTs提供了新的方法,解决了仿生水通道面临的难合成以及低亲和的特点,从而解决了基于AQPs仿生膜在实际操作中面临的蛋白失活和选择性差的问题。