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海水反渗透(Sea water reverse osmosis,SWRO)是经济高效地利用海水制备饮用水的工艺。为抑制海水中微生物的增殖,对海水进行预处理是必不可少的过程。但是,杀菌剂与有机物反应生成的消毒副产物(Disinfection by-products,DBPs)具有致癌性和致畸性,而目前的海水淡化反渗透膜多采用聚酰胺材质,其自身的物理化学特性决定其对小分子DBPs的去除率较低(低于70%),需要通过进一步改性,强化聚酰胺反渗透膜的DBPs去除性能。本文基于由锌离子构成的沸石型咪唑酯骨架(Imidazolate framework-8,ZIF-8)的结构特性,即高比表面积以及有效分离水与水合钠离子的性能。首先,通过调控反应条件合成三种不同粒径ZIF-8颗粒(50、150和400 nm),在界面聚合过程中将其加入到有机相中,制备ZIF-8/聚酰胺反渗透膜(标记为TFN-50、TFN-150和TFN-400),并对其水通量、抗污染性能和DBPs去除性能进行了考察。结果表明,以0.3 wt%50 nm ZIF-8制备的TFN-50膜性能最佳,水通量为1.85 L/m2·h·bar,氯化钠截留率为99%;而以相同添加量制备的TFN-400膜性能低于TFN-50膜。利用场发射扫描电镜(FE-SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱(XPS)等表征手段,研究了ZIF-8颗粒对聚酰胺复合膜表面物理化学性质的影响,揭示了粒径引起的ZIF-8在聚酰胺层中的分散度是ZIF-8/聚酰胺膜性能差异的主要因素:TFN-50中Zn2+浓度为51.30μg/cm2,TFN-400中Zn2+浓度只有5.14μg/cm2。选定19种DBPs,测定TFN-50膜对其去除性能,TFN-50对小分子三氯甲烷和N-亚硝基二甲胺的去除率超过75%,证明添加具有DBPs吸附作用的ZIF-8颗粒可提高聚酰胺反渗透膜对DBPs的去除性能。为进一步提高ZIF-8对DBPs的吸附性能,强化聚酰胺反渗透膜对DBPs的去除性能,提出两种改性ZIF-8的制备方法:(1)通过原位热解吸附到ZIF-8孔结构中的葡萄糖,在ZIF-8腔体内生成碳量子点(CQDs),制备碳量子点改性ZIF-8(CQDs@ZIF-8),使ZIF-8具有可与DBPs通过氢键作用的羟基和羧基;(2)在制备ZIF-8的过程中引入亲水性的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和两性离子聚合物(DMAPs),制备了两性离子改性ZIF-8颗粒(PZ@ZIF-8),使ZIF-8具有PVP和DMAPs的官能团。在界面聚合过程中,将CQDs@ZIF-8和PZ@ZIF-8颗粒加入到有机相中,分别制备了碳量子点改性ZIF-8/聚酰胺复合膜(标记为CQDs@ZIF-8 TFN)和两性离子改性ZIF-8/聚酰胺复合膜(标记为PZ@ZIF-8 TFN)。通过FE-SEM和AFM探究改性ZIF-8颗粒对膜表面微观结构的影响。考察改性ZIF-8/聚酰胺反渗透膜的基本性能:水通量、耐氯性能、抗污染性能,优化制备工艺。结果表明,优选出的CQDs@ZIF-8 TFN膜水通量为1.9 L/m2·h·bar,氯化钠的截留率为98.2%,经过次氯酸钠溶液浸泡后的CQDs@ZIF-8 TFN膜对氯化钠的截留率仅降低11%;优选出的PZ@ZIF-8 TFN膜水通量为2.68 L/m2·h·bar,氯化钠截留率为98%,使膜兼具了耐氯性能和抗污染性能。测定优选出的改性ZIF-8/聚酰胺反渗透膜对19种消毒副产物的去除性能,结果表明,其对小分子DBPs的去除率超过80%,对大分子DBPs的去除率超过90%。通过傅里叶红外光谱、XPS等表征手段,结合溶解-扩散模型,探究改性ZIF-8颗粒强化聚酰胺反渗透膜DBPs去除性能的机理。结果表明,在界面聚合过程中HCl的形成,使酸敏感性的改性ZIF-8颗粒部分降解,CQDs@ZIF-8释放出CQDs,PZ@ZIF-8释放出PVP和DMAPs。释放的物质可提高膜表面吸附能,通过氢键与消毒副产物作用,抑制其向聚酰胺层内部扩散。当消毒副产物渗透到聚酰胺层中,由于CQDs@ZIF-8和PZ@ZIF-8使膜孔径从0.68 nm降低到0.60 nm,强化了膜的尺寸筛分效应;同时,改性ZIF-8颗粒可以吸附消毒副产物分子,降低DBPs在膜内的扩散系数。在两者协同效应下,改性ZIF-8颗粒降低了DBPs的渗透系数,提升了聚酰胺反渗透膜的DBPs去除性能。本文为开发具有高水通量、高DBPs去除性能的金属有机框架/聚酰胺反渗透膜,提供了一种新的制备思路,具有重要的环境技术经济意义。