反渗透膜是膜法海水淡化及苦咸水淡化技术的核心,其性能决定了反渗透过程的效率和成本.混合基质反渗透膜是指利用无机纳米材料作为填充物,通过界面聚合反应将其引入到聚合物致密层中所制备的复合膜.这种具有薄层纳米复合结构的新型反渗透膜可以结合有机和无机材料各自的优良性质,在传统复合膜的基础上引入了一个新的调控自由度.本研究通过设计和合成多维度功能纳米粒子作为填充物制备混合基质反渗透膜,并有针对性的对纳米颗粒进行表面修饰,以提高其分散性和与聚合物基质的相容性,旨在利用具有不同性质的纳米材料调控膜结构,构建聚合物本体材料以外的微纳孔道,实现反渗透膜的高性能化.具体研究内容分以下三个方面：1.多维度纳米材料的设计与合成.本研究设计并合成了三类不同维度的纳米材料,包括具有零维块状结构的分子筛,一维管状碳纳米管和二维层状硅酸盐粘土.其中分子筛包括LTA,MFI和FAU三种类型,它们分别具有4.2？,5.5(A)和7.4(A)的纳米孔道结构以及不同的元素组成；碳纳米管为具有中空结构的多壁碳纳米管；硅酸盐粘土包括阴离子型粘土蒙脱石和阳离子型粘土水滑石两类.2.混合基质反渗透膜的制备.将上述具有不同性质的纳米材料分散在水相或油相单体溶液中,通过界面聚合反应将其引入到聚酰胺致密层,从而制备得到具有纳米复合结构的混合基质反渗透膜.通过系统考察纳米材料种类和添加方式对混合基质膜结构和分离性能的影响,研究不同维度纳米材料在聚合物膜基质中的纳米效应及其与膜结构和性能之间的关联性.3.纳米材料表面修饰.通过对无机纳米材料进行表面有机功能化改性,可以提高纳米颗粒在溶液中的分散性,利用功能基团与聚合基质间的相互作用,能够更好地调控无机-有机相界面.本研究采用硅烷偶联剂、长链硅烷和环氧烷烃对不同种类分子筛进行表面修饰；利用酸化处理及接枝长链脂肪酸修饰碳纳米管；利用离子型表面活性剂改性硅酸盐粘土层间结构,从而获得高分散性和高相容性的混合基质反渗透膜.上述研究结果表明,三类不同维度纳米材料的引入都能够提高膜的分离性能,功能粒子的种类和添加方式与膜结构和性能之间具有明显的关联性,利用不同纳米材料可以有效调控膜的表面和界面性质,纳米材料的微纳孔道及其对聚合物基质交联结构和自由体积的调控是混合基质反渗透膜性能提高的主要原因.此外,对纳米材料进行表面功能化修饰是提高其分散性和与聚合物基质相容性的有效方法,具有高分散和高相容性的混合基质反渗透膜可以更好的发挥无机纳米材料和有机聚合物基质各自的优良性质.本研究系统考察了基于多维度纳米材料混合基质反渗透膜的制备与性能,为未来新型反渗透膜的研发奠定了基础.