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正渗透(FO)膜分离技术是一种模拟自然界中的渗透现象的膜分离技术,以正渗透膜两侧溶液的渗透压差为驱动力,驱动纯水从原料液(低渗透压)扩散到汲取液(高渗透压)。正渗透过程无需外加压力,因此正渗透膜分离技术具有低污染、低能耗的特点。作为正渗透膜分离技术的核心,正渗透膜具有与反渗透膜类似的结构,即由活性层和多孔支撑层构成。研究人员发现,浓差极化尤其内浓差极化(internal concentration polarization,简称ICP)和膜污染限制了正渗透技术在实际研究与应用中的性能。因此,本论文针对正渗透膜分离技术在应用过程中出现的ICP和膜污染现象,以亲水性物质聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,简称PVA)、氧化石墨烯(graphene oxide,简称GO)及常用的正渗透膜材料——间苯二胺(m-phenylenediamine,简称MPD)、均苯三甲酰氯(trimesoyl chloride,简称TMC)为制膜材料,制备无支撑层且抗污染的正渗透膜,并对其性能进行研究。首先,本文以PVA和GO为制膜材料,采用溶液浇铸法制备聚乙烯醇/氧化石墨烯膜。扫描电镜(SEM)结果表明其结构中无明显多孔支撑层结构。聚乙烯醇/氧化石墨烯膜表现出一定的正渗透性能,膜纯水通量为3.7升每平方米每小时(3.7LMH),盐反向通量为39.8克每平方米每小时(39.8gMH),但是其盐截留性能有待提升；第二,引入间苯二胺(m-phenylenediamine,简称MPD)和均苯三甲酰氯(trimesoyl chloride,简称TMC)等制膜材料,制备出无支撑正渗透膜。所制备正渗透膜水通量为3.5LMH,盐反向通量为9.8gMH,具有较好的正渗透性能；SEM和通量测试表明所制备的正渗透膜呈无支撑层的对称结构,并且以去离子水为原料液时,无支撑正渗透膜的水通量要比HTI (Hydration Technology Innovations)膜稳定,表明无支撑正渗透膜可以免受ICP的影响；无支撑正渗透膜的厚度仅为38μm,拉伸强度可达50MPa,满足正渗透过程膜强度要求,并且无支撑正渗透膜的亲水接触角在7°以内,表现出很强的亲水性；最后,在渗透膜生物反应器(OMBR)系统中运行时,无支撑正渗透膜的水通量比HTI膜更稳定,通过测定膜面上胞外聚合物(extracellular polymeric substance,简称EPS)含量发现,无支撑正渗透膜上的EPS含量远低于HTI膜上EPS含量,并且无支撑正渗透膜上的EPS通过自来水简单清洗即可去除,而且无支撑正渗透膜在清洗后的通量恢复也优于HTI膜,因此无支撑正渗透膜具有较好的抗污染性。