随着人口增长与社会经济的快速发展,世界面临着严重的水危机。膜脱盐法作为再生淡水资源的有效方法,在目前的水处理市场上十分流行。其中,正渗透(Forward Osmosis,FO)技术以膜两侧溶液的渗透压差为驱动力,使水自发地从渗透压低的原料液侧透过半透膜到达渗透压高的汲取液侧。理论上FO技术使用的汲取液产生的渗透压远大于反渗透技术中的外压,这使FO膜具有较高的通量性能。FO技术无需外压的特点使其具有低结垢性能与高膜寿命。此外,在合适的汲取液存在前提下FO技术可以实现低耗能的优势。但FO技术的进一步发展受到了三大因素的阻碍:内浓差极化、反向溶质扩散和膜污染、折衷效应。要想获得高效且性能稳定的FO膜,就必须对膜进行改性。在本文中我们首先通过单因素实验探索得到了制备FO膜的最佳工艺:聚砜18wt%、DMAc 73.6wt%、PEG400 8wt%、去离子水0.4wt%制备铸膜液,刮膜高度150?m,界面聚合后热处理温度60℃,热处理时间5min。将无机纳米材料掺杂到FO膜进行改性是一种简单有效、成本低且环境友好的方法,可以针对FO技术的三大局限因素进行改进。本文分别选择了亲水多孔纳米羟基磷灰石(PNHAs)对支撑层进行改性,亲水纳米羟基氧化铁(FeOOH)对活性层进行改性,主要的研究结果如下:(1)将不同质量浓度的PNHAs掺入铸膜液制备成膜,通过扫描电镜、透射电镜、原子力显微镜研究不同膜的结构形貌,通过红外光谱、X-衍射图谱研究纳米材料和膜的分子与晶体结构,通过接触角测量仪研究其亲水性,通过反渗透实验研究膜渗透的本征参数,通过FO实验的两种模式研究比较不同膜的性能。最终得出亲水PNHAs的掺杂有利于支撑层指状结构的生成,使支撑层孔道和表面亲水性提升,在支撑层内提供了额外水通路,还促进了聚酰胺的良好形成,有助于本征分离参数的提升,当PNHAs掺杂量为0.75wt%时,改性的复合正渗透膜有最高的水通量(18.5对7.16 L/(m~2.h)),反向盐通量(5.74对3.3 g/(m~2.h))未大幅提升,结构参数大幅度降低(697?m对1960?m),同时膜有最好的选择性。(2)将不同质量浓度的纳米Fe OOH在界面聚合过程中掺入水相制备成膜,研究发现掺入纳米FeOOH后的膜的水通量提升,反向盐通量反而略微降低,选择性均有提高,原因可能是纳米FeOOH的掺杂提高了膜的亲水性,使聚酰胺活性层更加均匀致密,同时还为活性层提供一些传质的额外通路。此外,纳米FeOOH掺杂给活性层表面带来的亲水性增强了膜污染可逆性。最终结果表明当纳米FeOOH掺杂量为0.05wt%时,改性复合正渗透膜有最高的水通量(17.66对11.94 L/(m~2.h))的同时盐的反向通量(6.42对7.13 g/(m~2.h))略微降低,改善了折衷效应。同时,改性膜在有机污染物存在的情况下水回收率(98.5%对7.13%)较原始膜提升,结垢率(6.0%对8.2%)降低,说明纳米FeOOH改性活性层对膜的抗污染性能有促进作用。