新型膜分离材料设计与制备基础研究

以渗透汽化和汽体渗透膜材料设计制备为研究对象，以有机物分离体系为膜分离体系，以已结题的国家自然科学基金项目（20076023，20276034，20676067）在渗透汽化膜分离材料方面的研究成果和统计热力学、动力学、材料和结构化学等理论为基础，借助非均匀场非线性发展方程、Backlund变换和分子模拟方法，研究分离物与分离物、分离物与膜分离材料之间的复杂的相互作用，建立起能揭示其内在联系的膜材料设计基础理论模型。从分离过程和膜材料制备的双重视角入手，抓住膜分离材料的微观性质决定其宏观分离功能、宏观分离功能体现其微观性质这个关键科学问题，进行渗透汽化和汽体渗透膜材料结构和膜分离性能调控制备研究。作为基础研究成果应用，为国家节能和环保需求的醇/酯分离和挥发性有机汽体膜法回收，设计制备出渗透汽化和汽体渗透分离膜，为推动和促进膜分离科学和膜材料科学发展做出贡献。

以醇/酯分离和挥发性有机汽体回收为研究背景，以渗透汽化和汽体渗透膜材料设计制备为主要研究内容，以已结题的国家自然科学基金项目在渗透汽化膜分离材料方面的研究成果为基础，研究得到了PDMS、PEG、PVP、纳米SiO2、纳米SiO2、MCM-41分子筛、ZSM-5、silicalite-1、ZIF-8等醇/酯分离和挥发性有机汽体回收膜材料。进行了膜材料结构和膜分离性能调控制备研究，制备了纳米SiO2、球形MCM-41分子筛、CNT、ZIF-8等填充PDMS膜或混合膜。进行了FT-IR、SEM、XPS、DSC、CA等膜结构表征。研究了分离物与分离物、分离物与膜分离材料之间的相互作用。研究了铸膜液组成、原料组成、操作温度等因素对膜分离性能的影响，研究了膜分离材料的微观性质与宏观分离功能的内在联系。建立了基团Wilson模型和基团Flory-Huggins模型。研究课题圆满实现了既定目标。其成果为国家节能和环保需求的醇/酯分离和挥发性有机汽体回收的膜技术研发和应用提供了良好基础，为膜科学技术的发展作出了贡献。本研究课题出站博士后1名、毕业博士生4名、发表学术论文40篇，其中SCI(EI)收录16篇、国内核心期刊10篇、国际会议11篇、国内会议3篇。