中国战略性新兴产业--新材料高性能分离膜材料

第1章高性能膜材料制备与结构调控1 1.1膜的概念及分类1 1.1.1膜的概念1 1.1.2膜的分类1 1.2膜用聚合物2 1.2.1膜用聚合物种类2 1.2.2膜用聚合物的选择3 1.3聚合物膜材料的制备方法3 1.3.1非溶剂致相分离法（NIPS法）4 1.3.2热致相分离法（TIPS法）7 1.3.3自组装相转化复合法（SNIPS法） 10 1.3.4其他相转化制膜方法13 1.3.5其他制膜方法13 1.4高分子膜材料的改性16 1.4.1两亲聚合物共混改性方法16 1.4.2两亲聚合物共混与表面反应相结合改性方法19 1.4.3中空纤维膜增强改性方法22 1.5膜材料制备与结构调控发展现状及趋势24 参考文献24 第２章正/反渗透膜29 2.1正/反渗透的基本原理29 2.1.1渗透现象29 2.1.2反渗透过程31 2.1.3正渗透过程32 2.2正/反渗透膜材料与膜形态35 2.2.1膜材料35 2.2.2膜形态40 2.3正/反渗透膜的性能优化45 2.3.1浓差极化现象46 2.3.2浓差极化的控制与膜设计51 2.3.3膜污染现象53 2.3.4抗污染正/反渗透膜54 2.4正/反渗透膜的应用60 2.4.1海水淡化60 2.4.2污水处理61 2.4.3盐差发电61 2.5正/反渗透膜发展趋势62 参考文献63 ⅹ高性能分离膜材料目录第3章仿生修饰膜70 3.1糖基化膜材料70 3.1.1糖基化方法71 3.1.2糖基化膜材料的应用81 3.1.3糖基化膜材料的发展前景92 3.2多巴胺仿生修饰膜93 3.2.1多巴胺氧化组装行为及其黏附机理93 3.2.2聚合物膜材料的多巴胺表面沉积改性96 3.2.3基于多巴胺涂层的二次功能化修饰99 3.2.4未来展望101 3.3仿生矿化膜102 3.3.1仿生矿化的概念与原理102 3.3.2仿生矿化膜的类型102 3.3.3常见的仿生矿化膜103 3.3.4仿生矿化膜的优势与存在的问题105 3.4仿生修饰膜发展现状及趋势106 参考文献107 第4章均孔膜119 4.1概述119 4.1.1几种均孔膜的优劣势119 4.1.2均孔膜的制备119 4.2径迹蚀刻膜121 4.2.1径迹蚀刻过程及孔形貌调控121 4.2.2纳米孔道的改性及其应用125 4.3光 刻 技 术127 4.3.1传统光刻技术127 4.3.2软刻技术128 4.4呼吸图法130 4.4.1呼吸图法简介130 4.4.2冰面制备贯通型蜂窝膜132 4.4.3其他制备方法134 4.5牺牲模板法134 4.5.1胶体晶体法135 4.5.2乳液模板法137 4.5.3生物模板法138 4.6自组装膜140 4.6.1嵌段共聚物微相分离140 4.6.2粒子、超分子及凝胶自组装144 4.7碳纳米管和石墨烯膜148 4.7.1碳纳米管膜149 4.7.2石墨烯膜152 4.8均孔膜发展现状及趋势157 参考文献157 第5章新型渗透汽化膜材料177 5.1渗透汽化原理及分离体系177 5.1.1渗透汽化原理177 5.1.2渗透汽化分离体系179 5.2渗透汽化分离膜材料的选择179 5.2.1一般原则179 5.2.2极性相似和溶剂化原则180 5.2.3溶度参数原则180 5.2.4亲水疏水原则181 5.3有机溶剂脱水膜材料181 5.3.1天然高分子类181 5.3.2合成高分子类184 5.3.3聚电解质络合物类188 5.3.4有机无机杂化膜材料197 5.4水中脱除有机物膜材料200 5.4.1含硅聚合物201 5.4.2含氟类聚合物204 5.4.3其他类205 5.5有机物有机物分离膜材料206 5.5.1含硅聚合物206 5.5.2聚酰胺和聚酰亚胺206 5.5.3聚氨酯208 5.5.4天然高分子209 5.5.5其他209 参考文献215 高性能分离膜材料目录ⅹⅲ第6章油水分离膜231 6.1含油废水与油水分离231 6.2膜法油水分离的基本原理232 6.2.1分离膜材料的表面浸润性232 6.2.2破乳现象238 6.2.3油水分离过程中的膜污染241 6.2.4油水分离膜的仿生设计241 6.3常见的油水分离膜243 6.3.1聚合物基分离膜243 6.3.2陶瓷膜249 6.3.3有机无机复合膜250 6.3.4基于筛网结构的油水分离材料251 6.3.5非传统油水分离膜253 6.4特殊类型油水分离膜256 6.4.1催化功能油水分离膜256 6.4.2刺激响应型油水分离膜257 6.4.3双亲性油水分离膜258 6.4.4非对称浸润型油水分离膜259 6.5油水分离膜发展现状及趋势259 参考文献261 第7章纳滤膜266 7.1概述266 7.1.1纳滤技术的发展266 7.1.2纳滤膜的特点及其分离机理268 7.2纳滤膜的种类及其制备方法269 7.2.1有机高分子纳滤膜269 7.2.2聚酰胺纳滤膜273 7.2.3纳米杂化纳滤膜279 7.2.4新型“离子对”结构聚电解质纳滤膜285 7.2.5新型有机高分子纳滤膜291 7.2.6新型无机纳滤膜295 7.3纳滤膜的应用297 7.3.1无机盐的分离297 7.3.2有机物和无机盐的分离298 7.3.3有机物的分离299 7.4纳滤膜发展现状及趋势 300 参考文献301 第8章锂离子电池隔膜318 8.1二次电池与隔膜材料简介318 8.2锂离子电池工作原理及隔膜的作用319 8.3聚烯烃隔膜材料的制备321 8.4聚烯烃隔膜的改性323 8.4.1表面聚合物涂层改性323 8.4.2表面无机涂层改性326 8.4.3表面接枝改性327 8.4.4聚烯烃隔膜的共混改性328 8.5无纺布隔膜330 8.6聚合物电解质隔膜334 8.6.1全固态聚合物电解质隔膜335 8.6.2凝胶聚合物电解质隔膜341 8.6.3多孔型聚合物电解质隔膜341 参考文献344 第9章燃料电池膜354 9.1燃料电池简介354 9.2全氟质子交换膜及其改性355 9.2.1Nafion的结构模型和质子传导机理355 9.2.2简单物理及化学处理的全氟质子交换膜357 9.2.3多孔材料增强的全氟质子交换膜359 9.2.4无机粒子掺杂的全氟质子交换膜360 9.3部分含氟质子交换膜365 9.4非氟质子交换膜369 9.4.1改性商品芳香聚合物膜369 9.4.2新型磺化芳香聚合物膜370 9.4.3聚膦腈基质子交换膜374 9.4.4聚苯并咪唑/磷酸掺杂膜375 9.5阴离子交换膜376 参考文献380