摘要: 过去几十年来，快速增长的世界人口所需的基础设施对能源供应产生了巨大的需求，尤其是水资源方面。由于膜技术突出的分离能力使得它在废水处理领域大放异彩。尽管膜分离技术拥有众多优势，但是膜固有的疏水性使其很容易被天然有机物质（NOM）粘附导致... 展开 过去几十年来，快速增长的世界人口所需的基础设施对能源供应产生了巨大的需求，尤其是水资源方面。由于膜技术突出的分离能力使得它在废水处理领域大放异彩。尽管膜分离技术拥有众多优势，但是膜固有的疏水性使其很容易被天然有机物质（NOM）粘附导致结垢问题，从而降低了膜的分离性能，造成膜污染现象。基于膜污染会严重影响膜过滤性能，改变膜本身物理化学性质和研发新型的膜成为了膜领域的热点，研究者们志在通过这些方法来减少膜污染，提高膜的使用寿命。 本研究通过磁场诱导，共混磁性TiO2@Ni纳米颗粒（MNPs）的方法制备了PES-MNPs复合膜，进行一系列的表征手段和过滤性能测试。通过抗污染性实验来验证膜的抗污染能力，并用拓展的Derjaguin-Landau-verwey-overbeek（XDLVO）理论对膜的性能进行评估和机理解释。此外，也对膜的光催化自清洁性能进行了讨论。主要研究结果如下： （1）提出了一种新颖的共混膜的制备方法。在磁场力作用下，包埋在膜基质中的磁性纳米颗粒受力迁移到膜表面，然后完成相转化过程得到了一种新型PES膜。利用扫描电子显微镜（SEM）来分析MNPs及复合膜表面形态，原子力显微镜（AFM）进一步分析膜表面形貌，X射线光电子能谱（XPS）等进行MNPs元素分析论证了二氧化钛（TiO2）在Ni上面的粘附。X射线衍射（XRD）和热重分析（TGA）则表明MNPs确实在磁场力的作用下移动到膜表面。经过改性，膜的亲水性显著提高。改性膜的水接触角从84.61°减小到了62.54°。并且改性膜对10mg/L的亚甲基蓝溶液（MB）有一定的降解能力，从而拓展了膜的应用领域。 （2）进行改性膜的过滤性能、抗污染性以及光催化性能的测试，并利用扩展的XDL VO理论验证膜的抗污染性和阐述相关机理。经过改性之后，膜具有超高水渗透通量（871.2±2.9L·m-2·h-1·bar-1），是纯PES膜的5.4倍。另外，改性膜还拥有优异的牛血清蛋白（BSA）截留率（95.85%）。在抗污染性测试环节，使用典型的四种污染物代表污水中的蛋白质、多糖等有机大分子物质，抗污染性试验证明了改性膜具有较好的抗污染性能。在此基础上通过扩展的XDLVO理论对抗污染性能进行热力学分析，讨论膜污染的影响因素并论证膜污染的机理。计算结果表明，经过改性之后的膜降低或增强了颗粒与膜之间的吸引或排斥的界面相互作用力。另外，通过光催化自清洁实验讨论膜的自清洁能力，改性膜对于酵母浸出液（YEF），海藻酸钠（SA）和腐殖酸（HA）具有超高的通量恢复率，分别是99.96%，98.54%和98.26%。这对于开发多功能的复合膜具有一定的借鉴意义。 收起