纳滤作为一种重要的膜分离技术,可有效截留分子量大于300 Da的有机分子、多价无机离子,在饮用水和污水处理、工业废水处理、海水和苦咸水淡化等方面具有巨大的应用潜力。然而,纳滤膜的渗透性和选择性（截留性能）之间存在着矛盾,即渗透性增加则选择性下降,反之亦然,这不利于同时获得高的水渗透和物质截留。此外,当前的纳滤膜对单价离子的截留率也相对较低,一般低于60%。因此,开发新型、高通量和高截留的纳滤膜以及寻求新策略来获得更高的分离性能,是目前纳滤技术研究的重点。碳纳米材料具有独特的物化性质和优异的水传输特性,在高性能分离膜制备方面的潜力巨大。本论文利用石墨烯和碳纳米管设计并构建新型碳纳米材料纳滤膜,通过对膜的表面电荷和孔尺寸进行精确调控以及采用外电压辅助的策略来增强膜的水渗透性和盐截留性能,并研究膜性能增强的作用机理。主要的研究内容和结果如下:（1）基于真空抽滤技术制备了还原氧化石墨烯-氧化碳纳米管（RGO-OCNT）纳滤膜。通过对膜内OCNT的含量进行调节来调控膜的表面电荷和孔尺寸,并利用两种盐（Na2SO4和NaCl）溶液测试了膜的渗透性和选择性。研究结果显示,膜的渗透性和离子选择性呈现出共增强现象。随OCNT含量由0 wt.%增加到83 wt.%,膜的纯水渗透率从1.20 L m-2 h-1 bar-1 增加到 11.3 L m-2 h-1 bar-1,同时,膜在 2 bar 压力下对Na2SO4 和 NaCl的截留率分别由58.8%和12.1%增加到78.1%和35.3%,在5 bar压力下则分别由84.2%和28.4%增加到90.1%和59.1%。Donnan位阻孔模型研究揭示了渗透性的增强主要是由于膜孔径的增大和亲水性的增强,选择性的提高则归因于膜表面电荷的增加。对于Na2S04的截留来说,膜孔径和表面电荷共同起截留作用,而对于NaCl的截留来说,则膜表面电荷起到主导作用。（2）采用真空抽滤+化学氧化聚合的方法制备了一种磺化聚苯乙烯掺杂的聚苯胺/碳纳米管（PANI-PSS/CNT）导电纳滤膜。以PANI-PSS/CNT膜为阴极,通过在膜上施加外电压,研究了电辅助下纳滤膜的渗透性和离子截留性能。结果表明,随着施加电压（槽压）由0V增大到2.5 V,膜的纯水渗透率保持在16.0 L m-2 h-1bar-1左右,而膜对Na2SO4和NaCl的截留率则分别由81.6%和53.9%增加到93.0%和82.4%。研究发现在2.5 V时膜的表面电荷密度为-73.0 mC m-2,是未施加电压时膜表面电荷密度(-11.9 mC m-2)的6.1倍。通过Donnan位阻孔模型分析,揭示了电辅助作用能够增加PANI-PSS/CNT膜的表面电荷密度,使膜内阳离子浓度变得更高,而阴离子浓度则变得更低,从而增大了膜-溶液相界面处的离子浓度差和Dannan电势差,进而增强了离子跨膜传输的阻力,使得膜的离子截留性能提高。（3）采用两步真空抽滤法制备了一种乙二胺和磺化聚苯乙烯嵌入的氧化石墨烯/碳纳米管（GO&EDA-PSS/CNT）非对称膜,并提出了一种电场辅助膜过滤来增强水渗透和离子截留的新策略。以CNT层为阴极、钛网为阳极,通过在GO&EDA-PSS分离层两侧施加外电压,研究了电场辅助下的膜过滤性能。在1 bar压力下,随着电压由0V增加到3.0 V,膜的通量从9.13 L m-2 h-1增加到17.4 Lm-2 h-1,同时NaCl截留率由52.4%提高到78.3%,这一变化与数值模拟结果相一致。模拟研究表明,当施加外电压时,电场力引起膜分离层内流体流动,产生电渗流,使得水传输速度增加,从而提高了膜通量。同时,电场作用还增强了膜相与溶液相之间的离子分区,使膜内阴离子浓度下降而阳离子浓度增加,增大了离子跨膜传输的阻力,使得原液中的离子更难传输通过膜层,因此膜的NaCl截留性能也明显提高了。综上所述,通过调控纳滤膜的表面电荷和孔尺寸以及在膜上施加外电压,有效地增强了膜的渗透性和截留性能。本论文的研究有助于深入地理解纳滤膜的分离过程,并且对于高性能纳滤膜的设计以及纳滤技术在水处理领域的发展具有重要的指导意义。