近年来,随着人口不断增长,工、农业的快速发展,人们面临着淡水短缺的风险。工、农业废水的处理和再利用成为缓解我国水资源短缺的有效手段之一。传统的废水处理方法有化学沉淀法、吸附法、离子交换法、生物法和膜分离法,其中膜分离技术,由于过程简单、易于控制等特征,已成为当今分离科学中重要的手段之一。然而,传统膜在水处理中仍然存在不可避免的技术缺陷,如耐氯性、抗污性、稳定性等。石墨烯及其衍生物由于其突出的物理性质、化学稳定性和独特的二维结构在水分离领域作为新的膜材料引起了广泛关注。氧化石墨烯（GO）被认为是非常有前景的膜材料,它可以逐层堆叠,在GO片层之间形成二维纳米通道,可以作为分子、离子和有机物传输的孔,用于气体分子、离子、有机物分子的选择性分离。此外,GO边缘和表面的大量含氧官能团易于被接枝改性,这种改性可以增强膜的特性,如对某些离子的选择性、提高水通量、防污性能和稳定性等。因此,本文对GO进行改性后制备成膜,研究金属离子和有机物通过膜的渗透行为。本文分为三部分:第一部分是采用β-环糊精（β-CD）掺杂在GO膜层间,制备成β-环糊精修饰的GO膜（β-CD-GO）,用于研究酚类有机物透过β-CD-GO的渗透行为。第二部分是氨基酸交联氧化石墨烯复合膜,研究复合膜对碱金属、碱土金属和过渡金属的截留性能。第三部分是乙二胺改性的氨基化GO膜（EDA-GO）和水合肼还原的还原氧化石墨烯（RGO）膜对UO₂²⁺、Th⁴⁺的渗透行为研究。首先随着β-CD掺入量的增加,β-CD-GO的层间距逐渐增大,水通量逐渐增大;苯酚浓度越大,渗透量越大;金属离子对苯酚的渗透没有影响,溶液pH对苯酚渗透有影响;苯酚与苯二酚相比,分子量越大,有机物渗透量越小,苯酚与对苯二酚的分离比达到1.3。其次制备了三种氨基酸（L-丙氨酸、L-苯丙氨酸、丝氨酸）交联的氧化石墨烯膜。研究发现氨基酸分子量越大,层间距越大。实验结果表明金属离子的截留率与膜的层间距和离子水合半径大小有关。同时发现金属离子可以吸附在复合膜上,金属离子进入层间扩大了GO层间距,导致金属离子渗透量增加。本文还制备了GO、RGO、EDA-GO三种膜用于UO₂²⁺和Th⁴⁺渗透行为研究。实验发现UO₂²⁺、Th⁴⁺渗透通过RGO通量最大,渗透通过EDA-GO分离比最大。温度升高,UO₂²⁺、Th⁴⁺透过EDA-GO的渗透通量增加;驱动液酸度为1 MHNO₃时UO₂²⁺、Th⁴⁺透过EDA-GO的通量最大;NaNO₃浓度对UO₂²⁺渗透影响大,NaNO₃浓度越大,UO₂²⁺渗透量越小;NaNO₃浓度对Th⁴⁺的渗透通量影响很小。