近年来,水资源短缺和水污染问题日益突出。作为一类典型废水,高盐废水是总含盐至少1%的各类废水总称,具有成分和物化性质复杂、难处理等特点。高盐废水的主要来源为海水淡化浓盐水和工业高盐废水等。如何将其浓缩进而实现资源化是一个重要挑战。在众多的高盐废水处理技术中,膜蒸馏作为一种新兴的分离技术,是以疏水性微孔膜为介质,以膜两侧的蒸汽压差为推动力,具有操作温度低、几乎不受原料液浓度的影响等优势,因此,膜蒸馏有望经济高效地实现高盐废水的零排放。然而,在膜蒸馏过程中,疏水改性的无机膜材料的长期热稳定性和疏水性差、渗透通量不高、膜有机质污染等问题限制了其广泛应用。因此,新型膜材料的结构设计与制备、高盐废水处理性能和电化学强化抗膜污染等的研究具有重要的学术价值和现实意义。本文的主要工作是:通过膜结构设计的思想,设计和制备了中空纤维尖晶石陶瓷-碳纳米管复合膜,利用碳纳米管优异的疏水性、热稳定性和导电性,实现膜材料的长期热稳定的超疏水性,并通过耦合电化学作用,提高膜的抗有机污染性能,实现高盐废水的连续高效处理。主要研究内容和结论如下:(1)以低成本矿物铝矾土为原料,并加入氧化镍,采用相转化-高温烧结法一步成型制备具有非对称结构和自支撑的中空纤维尖晶石膜。重点研究烧结温度对膜的相含量、表面形貌、孔径分布和机械强度等的影响。实验结果表明,当烧结温度为1300°C时,NiAl2O4尖晶石结构完全生成,中空纤维膜具有明显的烧结颈,机械强度高达63.6MPa。与传统的中空纤维氧化铝膜相比,中空纤维尖晶石膜不仅原材料和烧结成本低,即制备成本低,而且膜的机械强度更高(氧化铝中空纤维膜的机械强度为48.6 MPa);(2)采用化学气相沉积法,直接以中空纤维尖晶石陶瓷膜为载体,在膜表面和大指状孔壁原位生长碳纳米管,制得中空纤维尖晶石陶瓷-碳纳米管复合膜,重点研究不同的制备条件,如催化剂负载量、反应温度和时间,对碳纳米管生长量和复合膜结构的影响。实验结果表明,随着催化剂负载量和反应时间的增加,碳纳米管的生长量逐渐增加,而碳纳米管适宜生长的反应温度为600~750°C。此外,通过调控中空纤维尖晶石陶瓷-碳纳米管复合膜的制备条件,制得两种结构的复合膜,即能够得到碳纳米管部分覆盖的复合膜,也能得到碳纳米管完全覆盖的复合膜;(3)系统比较两种不同碳纳米管分布状态的中空纤维尖晶石陶瓷-碳纳米管复合膜的性质,并研究复合膜的热稳定的疏水性,以及电化学辅助条件下膜的抗有机污染性能和高盐废水处理效能。实验结果表明,碳纳米管完全覆盖膜载体的复合膜具有优异的热稳定的超疏水性,疏水角高达170°,优于目前文献中报道的氟硅烷和SiNCO疏水性修饰的陶瓷膜(分别是141°和142°),且具有非常高的热稳定性。在70g/L和105g/L的浓盐水膜蒸馏过程中,复合膜的渗透通量稳定,盐截留率大于99%。通过辅助电化学作用,复合膜对高盐废水(含腐植酸)处理的渗透通量稳定在24.1 L·m-2·h-1,盐截留率维持在99.4%。膜污染机制初步研究结果表明,复合膜作阴极时,复合膜与有机污染物之间存在着静电斥力,抑制了有机污染物在膜表面的附着,因此膜的抗有机污染能力显著提高,表现出稳定的高盐废水处理能力。