摘要
人类科技的发展也带来水环境的破坏，造成水资源日益短缺。从盐水中获得淡
水，可以缓解此危机。膜蒸馏（MD）是一种新型的脱盐技术，尤其适宜处理高盐
水。但温度极化、膜污染等问题成为限制膜蒸馏大规模应用的重要因素。本文使用
课题组前期研究开发出的导热真空膜蒸馏工艺，在降低温度极化，提高热效率的基
础上制备出了多种改性膜，研究其抗有机污染的性能，并结合电化学研究在不同电
学条件下改性膜的抗污染机理。
以氧化石墨烯、还原氧化石墨烯与碳纳米管作为负载物质，采用真空过滤法制
备出多种改性膜，并对其进行了表征。以腐殖酸（HA）与氯化钠配制有机高盐废水，
通过对渗透通量与截留率的考察并结合膜污染特征，筛选出了性能最佳的改性膜。
对具备导电性能的膜施加不同电学条件，探究了电化学抗污染机理。结果表明，负
载还原氧化石墨烯与碳纳米管的比例为2:1时（R2-1）膜的导电性及抗污染性能最
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佳。以其作为阳极，施加5V电压后的渗透通量可达到13kg/(m?h)，与初始通量相
比仅减少了7%，盐截留率在99.8%以上，HA截留率在99.5%以上。改性膜的抗
污染机理包括带负电的阴极膜与同带负电的HA大分子产生静电斥力；是水的电解
在膜表面不断产生过氧化氢，阻碍污染物的附着；以及阳极的电催化氧化产生羟基
自由基，HA被其氧化进而远离膜表面。
分别以阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠和阳离子表面活性剂十六烷基三甲
基溴化铵为有机污染物，研究了R2-1膜对由表面活性剂引起的膜润湿的延缓作用，
并探讨了膜润湿机理。结果表明，改性膜延缓阴离子表面活性剂润湿的效果优于阳
离子表面活性剂，增加进料溶液中氯化钠含量有助于提高截留率，但渗透通量稍有
降低。施加电压促进了水的电解，产生的细小氢气泡可以从缓解浓差极化和促进湍
流等多个方面提升抗润湿性能。施加5V电压较施加3V电压时，渗透通量会有小幅
度缓慢上升，均可获得较高的截留率。这是由于电压增大时电流密度增加，从而使
产生的气泡密度增加，截留率随之提升。
关键词：膜蒸馏；石墨烯；碳纳米管；膜污染；膜润湿
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ABSTRACT
Thedevelopmentofhumantechnologyhasalsobroughtaboutthedestructionofthe
waterenvironment,resultinginanincreasingshortageofwaterresources.Obtaining
freshwaterfromsalinewatercanalleviatethiscrisis.Membranedistillation(MD)isa
newdesalinationtechnology,whichisespeciallysuitablefortreatinghighlysalinewater.
However,problemssuchastemperaturepolarizationandmembranefoulinghavebecome
importantfactorslimitingthelarge-scaleapplicationofmembranedistillation.Inthis
paper,usingthethermallyconductivevacuummembranedistillationprocessdeveloped
bythegroupspreviousresearch,wepreparedvariousmodifiedmembranesbasedonthe
reductionoftemperaturepolarizationandimprovementofthermalefficiencytostudy
theirres