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本论文主要采用共聚共混和杂化共混这两种方式对乙基纤维素（EC）膜材料进行改性，分析不同处理条件下纤维素基改性膜材料微观形态结构的变化规律，研究汽油组分在不同处理条件下纤维素基改性膜材料中的传质机理，揭示了纤维素基膜材料微观结构形态与宏观脱硫性能的关系，对于高脱硫性能的纤维素基膜材料微观聚集态结构的设计有着重要的理论价值和现实意义。将具有优异的耐溶剂性能的丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物（PANGMA）引入到EC膜中，制备出PANGMA-EC接枝共聚-共混膜。固含量为17%的PANGMA-EC膜，提高其成膜温度（从60℃升到80℃），EC岛状团簇尺寸减小，分布数量增加，团簇之间的碰撞频率增加，故渗透通量有所增加，硫富集因子整体变化趋势不大。而当PANGMA-EC膜的固含量降至15%时，EC条状团簇尺寸增大，所形成的传递汽油分子的通道数量增加，故PANGMA-EC膜的脱硫通量进一步增加。PANGMA与EC的接枝共聚反应同时也是交联反应，催化剂用量决定了EC团簇接枝交联态（岛状）与共混态（条状）的比例，催化剂用量较大（mEC:TEBA=2.5:1）时，导致通量降低的EC岛状团簇尺寸明显增大，综上所述，当成膜温度为80℃，固含量减小至15%，催化剂用量较少（mEC:TEBA=3.5:1）时，PANGMA-EC膜的硫富集因子几乎不受影响，渗透通量得到大幅度提高。所以当主体材料PANGMA与EC含量不变时，通过调控相应的制膜实验条件，可以改变PANGMA连续相中EC微相的状态、尺寸和分布密度，进而使得PANGMA-EC膜获得更优的脱硫性能。采用EC作为主体膜相，C60作为能够提高膜脱硫性能的共混物，制备出EC/C60杂化共混膜，探讨了EC基膜中C60的脱硫机制。C60有着优异的电子亲和力，相对于饱和汽油组分来说，C60与不饱和汽油组分间有着极强的电荷转移络合作用，因此促进了EC/C60杂化共混膜对噻吩、甲苯和环己烯的吸附和扩散。通过纯EC膜和EC/C60杂化共混膜的渗透汽化脱硫性能结果对此进行了证实，证明EC膜内C60的杂化共混有助其更加有效地完成膜脱硫。为了进一步提高EC/C60杂化共混膜的脱硫性能，对其进行加热退火处理和溶剂退火处理。溶剂退火形成的EC基膜内C60聚集体的形态由不规则（正庚烷、环己烷退火）变为球状（环己烯退火），再变为花状（甲苯退火），并进一步变为方状（噻吩退火），并且尺寸也由几纳米涨到几百纳米。C60团簇电子亲和势的变化规律整体上随团簇尺寸增大而增大，故五组分模拟汽油在环己烯退火处理的EC/C60杂化共混膜内的吸附系数/扩散系数大于环己烷和正庚烷退火处理的。但当C60团簇尺寸大于100nm时（甲苯退火、噻吩退火），C60团簇分子的电子亲和势基本保持不变，五组分模拟汽油在甲苯还有噻吩退火处理的EC/C60杂化共混膜中的吸附系数/扩散系数不及环己烯退火的。因此，相比较于其它四种溶剂退火，经环己烯退火的EC/C60杂化共混膜在操作温度75℃时获得了最大的渗透通量5.93kg·m-2·h-1，是未经任何后处理的EC/C60杂化共混膜渗透通量（2.32kg·m-2·h-1）的2.56倍，硫富集因子为4.55，稍稍小于未经任何后处理的EC/C60杂化共混膜富硫因子4.72。对多壁碳纳米管（MWCNTs）进行酸化处理，并采用杂化共混法制备了EC/MWCNTs杂化共混膜，利用酸化前后MWCNTs的X射线光电子能谱、热失重分析和透射电子显微镜分析指出，MWCNTs的酸化处理起到了对MWCNTs除杂的作用，且MWCNTs经酸化处理后产生了羧基和羟基等含氧官能团。经过混酸酸化的MWCNTs样品2较均匀地嵌在EC基相膜中，剪短后的MWCNTs管长长短不一，最短的接近200nm，小于样品1被酸化后的MWCNTs管长，可使得MWCNTs的电子亲和能力得到更好地发挥（MWCNTs的电子亲和势为4.0~5.1eV，C60的为2.6~2.8eV），因此不饱和汽油组分在混酸酸化的MWCNTs样品2形成的EC/MWCNTs(样品2)杂化共混膜中的吸附系数/扩散系数大于在EC/MWCNTs(样品1)杂化共混膜中的。EC/MWCNTs杂化共混膜微观结构与脱硫性能关系理论分析如下，酸化后的MWCNTs产生了羧基和羟基等活性基团，使得MWCNTs管壁间距离增大，改善了MWCNTs在EC基膜中的分散性，使得MWCNTs在EC基膜中分散的比较均匀。此外，由于酸化处理的MWCNTs可以利用表面增加的羟基与羧基，这些含氧基团属于亲电子基团，因而经过酸化MWCNTs形成的EC/MWCNTs杂化共混膜的汽油脱硫性能得到进一步提高。而且经过酸化的MWCNTs样品2对EC/MWCNTs膜材料的改性要比经过酸化的MWCNTs样品1对EC/MWCNTs膜材料的改性效果更为显著。因此，混酸酸化的MWCNTs样品2形成的EC/MWCNTs(样品2)杂化共混膜获得了优异的渗透汽化脱硫性能（7.14kg·m-2·h-1、4.80），优于经过环己烯退火后处理的EC/C60杂化共混膜的脱硫性能（5.93kg·m-2·h-1、4.55）。