【摘 要】
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高分子材料是目前最常用的一类制膜材料，具有柔韧性好、制备简单、价格低廉、易加工等优点，但在耐溶剂、耐腐蚀、耐高温等方面与无机材料相比存在着不足之处，尤其在分离效率方面
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高分子材料是目前最常用的一类制膜材料，具有柔韧性好、制备简单、价格低廉、易加工等优点，但在耐溶剂、耐腐蚀、耐高温等方面与无机材料相比存在着不足之处，尤其在分离效率方面，膜的选择性和通透性往往难以兼顾。作为一类特殊的无机纳米材料，碳纳米管具有很多优异的性能。将预先修饰的或未经修饰的碳纳米管作为填充材料加入到高分子薄膜中，可以增加膜的机械强度，提高膜的水通量及选择性。理论模拟预测，当所有碳纳米管完全垂直于膜平面时，能实现最快的传输速率及最低的能耗。因此控制好碳纳米管在膜内的取向，对于提高膜的通量、分离效率及降低能耗有着重要意义。然而传统方法混合制备的碳纳米管/高分子复合膜很难有效的控制碳纳米管在膜中的分布与取向，因此无法制备出最佳性能的过滤膜结构。本文利用垂直取向的碳纳米管阵列作为原料，通过渗透填充方法制备了碳纳米管阵列/聚合物复合膜，实现了碳纳米管在高分子介质中的均匀分布，并保持了碳纳米管的高度取向，使得水分子可以沿碳管阵列快速传输，从而获得了一系列大流量的高效分离膜。其中碳纳米管阵列/聚醚砜复合膜的纯水通量比纯聚醚砜膜高出10倍以上，是无规碳纳米管/聚醚砜复合膜的3倍左右；碳纳米管阵列/醋酸纤维素复合超滤膜的纯水通量也比纯醋酸纤维素膜高出3倍以上，是无规碳纳米管/醋酸纤维素复合膜的2倍左右。以上两种膜在拥有大流量的同时仍能保持良好的对PEG(聚乙二醇)分子和BSA（牛血清白蛋白）分子的截流能力，兼顾了超滤膜的选择性和渗透性，为未来大流量高效分离膜的设计与制备奠定了良好的基础。
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