摘要
淡水是人类生存必备的基础物质之一，但是世界淡水的储存量相对于庞大的世界人口是远远不足的，所以基于目前淡水资源的匮乏严重，提供清洁的淡水资源已成为全世界亟待解决的问题之一。反渗透技术是目前海水淡化经济效益最好、应用最为广泛的技术之一。而在反渗透技术中，最为核心的是反渗透膜，膜的综合性能直接影响着技术的成功与否。目前使用最广泛的是聚酰胺反渗透复合膜，但这种复合膜仍存在能耗损失大、选择效果不理想、易污染等问题，从而使成本高，综合经济效益低下。为提高反渗透膜的分离性能，本论文探究了氮掺杂介孔碳纳米球形颗粒（N-MCNSs）及羧基和氨基改性后材料（N-MCNSs-COOH和N-MCNSs-NH?）对聚酰胺反渗透复合膜结构及分离性能（水通量，截盐率）、耐氯性、稳定性的影响。 本实验通过软模板法合成了N-MCNSs纳米颗粒，并对N-MCNSs改性，选取浓硝酸热蒸气羧基化法和氨水浸泡氨基化法，制备出N-MCNSs-COOH和N-MCNSs-NH?纳米球形颗粒，采用了X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、N?吸附-脱附，红外光谱等对合成的材料进行表征。SEM表明无论是合成N-MCNSs还是改性后的N-MCNSs-COOH颗粒都保持着良好球形形貌，而N-MCNSs-NH?颗粒不再是规则圆滑的球形。改性后的N-MCNSs-COOH和N-MCNSs-NH?的颗粒表面变得比改性前粗糙，尤其是N-MCNSs-NH?颗粒表面出现褶皱。XRD表明所制备的N-MCNSs纳米颗粒，N-MCNSs-COOH纳米颗粒以及N-MCNSs-NH?纳米颗粒具有很高的有序度。N?吸附-脱附实验表明改性后的N-MCNSs-COOH和N-MCNSs-NH?的孔径和孔容隙均减小。 通过界面聚合的方法将N-MCNSs，N-MCNSs-COOH和N-MCNSs-NH?纳米颗粒以两种添加相不同的途径，等梯度地添加在聚酰胺反渗透复合膜中，从而制备成结合无机材料和有机特有优点的新型复合膜。通过在16bar压力，2.0g/LNaCl作为原料液的条件下对膜进行测试发现，材料添加在有机相时时，三种材料如下：①未改性材料N-MCNSs，水通量随着添加量由0.000w/v%增大到0.010amp;nbsp;w/v%，由纯膜的19.67L/m2·h扩大为46.96L/m2·h，增加了1.38倍，而添加量最大时材料团聚，截盐率有所下降，但不明显。②羧基化材料N-MCNSs-COOH添加后，水通量随着添加量由0.000w/v%增大到0.010w/v%，由纯膜的19.46L/m2·h扩大为65.42L/m2·h，增加了2.36倍，而截盐率无明显变化。③氨基化材料N-MCNSs-NH?添加后，水通量随着添加量由0.000w/v%增大到0.008w/v%，由纯膜的19.47L/m2·h扩大为49.78L/m2·h，增加了1.56倍，但截盐率大幅度下降。材料添加在水相时，N-MCNSs和N-MCNSs-COOH效果都不太理想，而N-MCNSs-NH?水通量随着添加量由0.000w/v%增大到0.008w/v%，由纯膜的19.77L/m2·h扩大为59.98L/m2·h，增加了2.03倍。但是随着添加量增加，截盐率急速下降，虽然氨基化效果很好但不宜多加。实验结果表明：亲水性材料能提高反渗透膜的亲水性，从而提高膜的综合性性能，达到高水通量，优异的耐氯性和抗污染能力。
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