中國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)新材料叢書是中國材料研究學會組織編寫的，被新聞出版廣電總局批準為十二五國家重點出版物出版規(guī)劃項目，并獲2016年度國家出版基金資助。叢書共16分冊，涵蓋了新型功能材料、高性能結(jié)構(gòu)材料、高性能纖維復合材料等16種重點發(fā)展的材料。本分冊為《高性能分離膜材料》。本書在重新梳理分離膜材料制備與結(jié)構(gòu)調(diào)控的基礎(chǔ)上，重點論述正滲透與反滲透膜、仿生修飾膜、均孔膜、滲透汽化膜、油水分離膜、納濾膜、鋰離子電池隔膜以及燃料電池膜等一系列仍在不斷發(fā)展中的高性能分離膜材料，論述它們的基本原理、制備方法、結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系以及應用現(xiàn)狀等，并展望其未來發(fā)展前景。本書可供新材料科研院所、高等院校、新材料產(chǎn)業(yè)界、政府相關(guān)部門、新材料中介咨詢機構(gòu)等領(lǐng)域的人員參考，尤其適合從事膜科學與技術(shù)的研究人員與工程技術(shù)人員、分離膜材料與工程應用領(lǐng)域人員參考，也可作為普通高等院校材料類專業(yè)教材。
中國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)新材料叢書是中國材料研究學會組織編寫的，被新聞出版廣電總局批準為十二五國家重點出版物出版規(guī)劃項目并獲2016年度國家出版基金資助。
根據(jù)國務院《關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》，新材料被列為我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。本叢書定位為：從戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的高度，著重論述該類新材料在國民經(jīng)濟和國防建設重大工程和項目中的地位和作用、技術(shù)基礎(chǔ)、新研究成果、應用領(lǐng)域及發(fā)展前景。其特點在于體現(xiàn)一個新字，即在遵守國家有關(guān)保密規(guī)定的前提下論述當代新材料的先進的工藝和重要的性能。它代表當代全球新材料發(fā)展主流，對實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義和深遠的指導意義。叢書共16分冊，涵蓋了新型功能材料、高性能結(jié)構(gòu)材料、高性能纖維復合材料等16種重點發(fā)展的材料。本分冊為《高性能分離膜材料》。
膜分離技術(shù)是一類高效的分離技術(shù)，與傳統(tǒng)的分離技術(shù)相比，膜分離具有效率高、能耗低、所需空間小、過程簡單、易放大與自控、操作方便、不污染環(huán)境、便于與其他技術(shù)集成等突出優(yōu)點。膜分離技術(shù)的核心是高性能分離膜材料。自20世紀60年代以來，分離膜材料與膜分離技術(shù)的研究得到了世界各國的高度重視，成為實現(xiàn)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。尤其是在當今世界能源長期短缺、水資源日益匱乏、環(huán)境污染越發(fā)嚴重、人類健康疊遇挑戰(zhàn)的情況下，高性能分離膜材料在新能源電池、清潔生產(chǎn)、氣體分離、海水淡化、污水處理、飲用水凈化、醫(yī)療健康等一系列領(lǐng)域得到了廣泛的應用與長足發(fā)展。與此相對應，有關(guān)分離膜材料與膜分離技術(shù)的著作與書籍日益增多。筆者有幸十年前曾參與《高分子膜材料》（化學工業(yè)出版社）一書的編著，對微濾、超濾、氣體分離等已得到廣泛應用的高分子分離膜材料進行了較為全面的介紹，還著重闡述了高分子分離膜材料的一些共性問題及其研究進展，包括高分子分離膜材料制備的常用方法和技術(shù)、高分子分離膜材料制備過程中的多層次結(jié)構(gòu)控制及其熱力學與動力學研究、高分子分離膜材料的表面修飾與改性、膜分離傳質(zhì)過程與機理等。十年來，社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的強大需求和科學技術(shù)自身的不斷發(fā)展，使得分離膜材料和膜分離技術(shù)也日新月異。面向21世紀，一些傳統(tǒng)的分離膜材料實現(xiàn)了功能化與高性能化，一系列新的分離膜材料也逐步成為本領(lǐng)域關(guān)注的熱點。本書旨在重新梳理高性能分離膜材料制備與結(jié)構(gòu)調(diào)控的基礎(chǔ)上，重點論述正滲透與反滲透膜、納濾膜、滲透汽化膜、仿生修飾膜、均孔膜、油水分離膜、鋰離子電池隔膜及燃料電池膜等一系列仍在不斷發(fā)展中的分離膜材料，論述它們的基本原理、制備方法、結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系及應用現(xiàn)狀等，并展望其未來發(fā)展前景。本書適合作為從事膜科學與技術(shù)的研究人員和工程技術(shù)人員參考。
本書第1章由朱利平、徐志康編著，第2章由吳青蕓、徐志康編著，第3章由胡夢欣、楊浩程、徐志康編著，第4章由歐洋、萬靈書、徐志康編著，第5章由安全福編著，第6章由楊浩程、徐志康編著，第7章由計艷麗、安全福、徐志康編著，第8章由張宏、朱寶庫編著，第9章由張宏偉、朱寶庫編著。全書由徐志康、萬靈書、朱利平統(tǒng)稿定稿。
在本書編著過程中，得到了國家自然科學基金委(50933006)和浙江省自然科學基金委(LZ15E030001)的大力支持，浙江省吸附分離材料與應用技術(shù)重點實驗室和膜與水處理技術(shù)教育部工程研究中心的研究生對本書的完成做了大量的工作，在此一并表示感謝！
徐志康，浙江大學求是特聘教授，浙江大學工學部副主任，浙江省吸附分離材料與應用技術(shù)重點實驗室主任，國際著名期刊Journal of Membrane Science編委，中國化學會理事和高分子學科委員會委員，浙江省膜學會副理事長。主要研究方向：聚合物分離膜材料的制備及其表界面工程。獲省部級及以上成果4項，其中基于表界面工程的超親水分離膜材料基礎(chǔ)及其在飲用水深度處理中的應用等系列研究分別獲國家科技進步二等獎和浙江省自然科學一等獎。
第1章高性能膜材料制備與結(jié)構(gòu)調(diào)控1
1.1膜的概念及分類1
1.1.1膜的概念1
1.1.2膜的分類1
1.2膜用聚合物2
1.2.1膜用聚合物種類2
1.2.2膜用聚合物的選擇3
1.3聚合物膜材料的制備方法3
1.3.1非溶劑致相分離法（NIPS法）4
1.3.2熱致相分離法（TIPS法）7
1.3.3自組裝相轉(zhuǎn)化復合法（SNIPS法） 10
1.3.4其他相轉(zhuǎn)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
1.4.1兩親聚合物共混改性方法16
1.4.2兩親聚合物共混與表面反應相結(jié)合改性方法19
1.4.3中空纖維膜增強改性方法22
1.5膜材料制備與結(jié)構(gòu)調(diào)控發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢24
參考文獻24
第２章正/反滲透膜29
2.1正/反滲透的基本原理29
2.1.1滲透現(xiàn)象29
2.1.2反滲透過程31
2.1.3正滲透過程32
2.2正/反滲透膜材料與膜形態(tài)35
2.2.1膜材料35
2.2.2膜形態(tài)40
2.3正/反滲透膜的性能優(yōu)化45
2.3.1濃差極化現(xiàn)象46
2.3.2濃差極化的控制與膜設計51
2.3.3膜污染現(xiàn)象53
2.3.4抗污染正/反滲透膜54
2.4正/反滲透膜的應用60
2.4.1海水淡化60
2.4.2污水處理61
2.4.3鹽差發(fā)電61
2.5正/反滲透膜發(fā)展趨勢62
參考文獻63
ⅹ高性能分離膜材料目錄第3章仿生修飾膜70
3.1糖基化膜材料70
3.1.1糖基化方法71
3.1.2糖基化膜材料的應用81
3.1.3糖基化膜材料的發(fā)展前景92
3.2多巴胺仿生修飾膜93
3.2.1多巴胺氧化組裝行為及其黏附機理93
3.2.2聚合物膜材料的多巴胺表面沉積改性96
3.2.3基于多巴胺涂層的二次功能化修飾99
3.2.4未來展望101
3.3仿生礦化膜102
3.3.1仿生礦化的概念與原理102
3.3.2仿生礦化膜的類型102
3.3.3常見的仿生礦化膜103
3.3.4仿生礦化膜的優(yōu)勢與存在的問題105
3.4仿生修飾膜發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢106
參考文獻107
第4章均孔膜119
4.1概述119
4.1.1幾種均孔膜的優(yōu)劣勢119
4.1.2均孔膜的制備119
4.2徑跡蝕刻膜121
4.2.1徑跡蝕刻過程及孔形貌調(diào)控121
4.2.2納米孔道的改性及其應用125
4.3光 刻 技 術(shù)127
4.3.1傳統(tǒng)光刻技術(shù)127
4.3.2軟刻技術(shù)128
4.4呼吸圖法130
4.4.1呼吸圖法簡介130
4.4.2冰面制備貫通型蜂窩膜132
4.4.3其他制備方法134
4.5犧牲模板法134
4.5.1膠體晶體法135
4.5.2乳液模板法137
4.5.3生物模板法138
4.6自組裝膜140
4.6.1嵌段共聚物微相分離140
4.6.2粒子、超分子及凝膠自組裝144
4.7碳納米管和石墨烯膜148
4.7.1碳納米管膜149
4.7.2石墨烯膜152
4.8均孔膜發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢157
參考文獻157
第5章新型滲透汽化膜材料177
5.1滲透汽化原理及分離體系177
5.1.1滲透汽化原理177
5.1.2滲透汽化分離體系179
5.2滲透汽化分離膜材料的選擇179
5.2.1一般原則179
5.2.2極性相似和溶劑化原則180
5.2.3溶度參數(shù)原則180
5.2.4親水疏水原則181
5.3有機溶劑脫水膜材料181
5.3.1天然高分子類181
5.3.2合成高分子類184
5.3.3聚電解質(zhì)絡合物類188
5.3.4有機無機雜化膜材料197
5.4水中脫除有機物膜材料200
5.4.1含硅聚合物201
5.4.2含氟類聚合物204
5.4.3其他類205
5.5有機物有機物分離膜材料206
5.5.1含硅聚合物206
5.5.2聚酰胺和聚酰亞胺206
5.5.3聚氨酯208
5.5.4天然高分子209
5.5.5其他209
參考文獻215
高性能分離膜材料目錄ⅹⅲ第6章油水分離膜231
6.1含油廢水與油水分離231
6.2膜法油水分離的基本原理232
6.2.1分離膜材料的表面浸潤性232
6.2.2破乳現(xiàn)象238
6.2.3油水分離過程中的膜污染241
6.2.4油水分離膜的仿生設計241
6.3常見的油水分離膜243
6.3.1聚合物基分離膜243
6.3.2陶瓷膜249
6.3.3有機無機復合膜250
6.3.4基于篩網(wǎng)結(jié)構(gòu)的油水分離材料251
6.3.5非傳統(tǒng)油水分離膜253
6.4特殊類型油水分離膜256
6.4.1催化功能油水分離膜256
6.4.2刺激響應型油水分離膜257
6.4.3雙親性油水分離膜258
6.4.4非對稱浸潤型油水分離膜259
6.5油水分離膜發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢259
參考文獻261
第7章納濾膜266
7.1概述266
7.1.1納濾技術(shù)的發(fā)展266
7.1.2納濾膜的特點及其分離機理268
7.2納濾膜的種類及其制備方法269
7.2.1有機高分子納濾膜269
7.2.2聚酰胺納濾膜273
7.2.3納米雜化納濾膜279
7.2.4新型離子對結(jié)構(gòu)聚電解質(zhì)納濾膜285
7.2.5新型有機高分子納濾膜291
7.2.6新型無機納濾膜295
7.3納濾膜的應用297
7.3.1無機鹽的分離297
7.3.2有機物和無機鹽的分離298
7.3.3有機物的分離299
7.4納濾膜發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 300
參考文獻301
第8章鋰離子電池隔膜318
8.1二次電池與隔膜材料簡介318
8.2鋰離子電池工作原理及隔膜的作用319
8.3聚烯烴隔膜材料的制備321
8.4聚烯烴隔膜的改性323
8.4.1表面聚合物涂層改性323
8.4.2表面無機涂層改性326
8.4.3表面接枝改性327
8.4.4聚烯烴隔膜的共混改性328
8.5無紡布隔膜330
8.6聚合物電解質(zhì)隔膜334
8.6.1全固態(tài)聚合物電解質(zhì)隔膜335
8.6.2凝膠聚合物電解質(zhì)隔膜341
8.6.3多孔型聚合物電解質(zhì)隔膜341
參考文獻344
第9章燃料電池膜354
9.1燃料電池簡介354
9.2全氟質(zhì)子交換膜及其改性355
9.2.1Nafion的結(jié)構(gòu)模型和質(zhì)子傳導機理355
9.2.2簡單物理及化學處理的全氟質(zhì)子交換膜357
9.2.3多孔材料增強的全氟質(zhì)子交換膜359
9.2.4無機粒子摻雜的全氟質(zhì)子交換膜360
9.3部分含氟質(zhì)子交換膜365
9.4非氟質(zhì)子交換膜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聚膦腈基質(zhì)子交換膜374
9.4.4聚苯并咪唑/磷酸摻雜膜375
9.5陰離子交換膜376
參考文獻380
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