本項目基于聚電解質電荷數量的可調控性，通過調控荷電基團種類、化學結構和絡合程度，制備了多種具有層次結構、同時含有絡合和未絡合磺酸基團的聚電解質絡合物納米粒子(PECNPs)。 深入研究了磺酸基團的狀態對其水合能力的影響，分析了未絡合磺酸基團和絡合磺酸基團的水合能力的差異。在此基礎上，以PECNPs粒子為鑄膜基元，獲得了系列高滲透和高選擇性的滲透汽化膜，優化條件下對于乙醇/水體系具有良好的分離性能 其通量達到2100 g/m2 h, 透過液水含量達99.58 wt%。在絡合過程中引入碳納米管和氧化石墨烯，獲得的聚電解質絡合物納米雜化膜，在保持穩定選擇性和滲透性的同時，膜的力學強度提高了2倍。采用正電子湮滅技術和掃描電鏡等分析方法表征膜微觀結構、自由體積和納米級孔洞，發現了荷電基團水合能力和自由體積是控制膜性能的關鍵因素，闡明了其高性能分離機制。本項目的研究開辟了聚電解質納米粒子滲透汽化膜新材料，為高性能膜材料的設計提供了一種新的理念，具有重要的科學意義和應用價值。

基于聚電解質荷電性可調的基本特性和已取得的初步實驗事實，從高分子膜結構的層次設計理念出發，通過調控聚電解質鏈間靜電相互作用強弱，制備高分子納米粒子(Polymeric nanoparticles,PNPs)，替代傳統高分子鏈，構筑以PNPs為基本單元的、同時具有高選擇性和高滲透性的滲透汽化(Pervaporation,PV)膜。項目重點設計并合成苯乙烯磺酸鈉-丙烯酸共聚物、磺化羧甲基纖維素鈉、部分季銨化聚4-乙烯基吡啶等聚電解質，制備三類不同電荷作用的PNPs及其PV膜，用于有機物脫水。采用正電子湮滅技術等方法表征PV膜結構與形貌，并與其PV性能進行關聯，找出PNPs膜高PV性能的主要因素，闡明高滲透性機制。在此基礎上，采用化學交聯方法固定PNPs膜結構，提高其分離性能的穩定性。本項目的研究不僅開辟了一類新的PV膜材料，而且為高性能膜材料的設計提供了一種新的理念，具有重要的科學和實際意義。

有幾個經典模型

1.優先吸附毛細孔模型：弱點干態電鏡下，沒發現孔。濕態膜標本不是電鏡的樣品。

2.溶解擴散模型：不認為有孔。

3.干閉濕開模型：上工世紀80，90年代，國人鄧宇等提出的，能夠解釋1和2模型的統一的現代最貼切的逆滲透機理模型。既“干閉濕開”反滲透模型，統一了兩個最經典的反滲透機制模型，細孔模型，溶解擴散模型。

原位法制備沉淀白炭黑/NR納米復合材料的研究

研究人員目前正在同納米水公司合作，以便將新的納米復合材料反滲透膜開發成新一類用于海水淡化和廢水回收的低耗能、防堵塞反滲透膜，同時期望新膜能夠在未來1年至2年內實現商品化。

以硅酸鈉為前驅體，在天然膠乳凝固制備天然橡膠（NR）的過程中，原位生成沉淀白炭黑來制備沉淀白炭黑/NR納米復合材料，掃描電鏡（SEM）研究表明該方法可以成功得到沉淀白炭黑/NR納米復合材料，物理機械性能研究表明沉淀白炭黑對NR有較好的補強作用，在納米沉淀白炭黑用量為8份時復合材料的綜合性能最好。2100433B

碳納米管具備超強力學性能、極高的縱橫比、良好的導電性能及能無損改性等優點，有望顯著提高水泥基材料的強度、耐久性和安全性能，并在傳感應用方面發揮重要作用（感應能力超過金屬應變片），已經成為國內外研究熱點。 目前，國際上在碳納米管/水泥基材料的制備和應用上遇到了瓶頸問題：碳納米管分散困難，界面作用力弱，均勻性差、穩定性差。 本項目將研究：1）采用化學力驅散碳納米管并改善界面性能；2）利用互穿網絡聚合物膜，提高均勻性、穩定性并降低造價；3）利用滲流原理和正交設計方法，確定合理配比和工藝流程；4）系統研究宏微觀性能，建立界面微細觀結構模型，探討作用機理；5）研究力、電響應和斷裂性能之間的相互關系，確定由電性能變化特征來衡量結構整體應力水平與損傷狀況的方法和理論。最終得到一種高性能碳納米管/水泥基機敏材料及一套能用于實際工程的混凝土結構智能監測系統，并深入探討科學機理。

本研究以節能效果顯著的滲透汽化優先透醇分離過程和難處理的焦化廢水提取雜環有機物為研究背景，以我們近30年來在滲透汽化研究領域的研究成果為基礎，借助于我們建立的流體流動在線可視化試驗裝置，研究流體在隔網流道中的流動行為和兩相流氣泡分布變化行為，研究流體種類和流速、膜材料、隔網材料、隔網材料的幾何形狀等因素對卷式膜組件分離性能的影響，結合卷式膜組件CFD三維模擬，研究流速、兩相流、膜材料、隔網材料、隔網材料的幾何形狀等與滲透汽化卷式膜組件濃差極化、壓力損失、膜污染之間的內在規律性，建立卷式膜組件流體流動（傳質）模型，動能傳遞模型和兩相流消除膜污染和促進傳遞模型，形成滲透汽化卷式膜組件結構設計科學方法，用以指導滲透汽化卷式膜組件結構設計和優化。將其應用于優先透醇分離過程和滲透汽化焦化廢水處理過程，為國家節能減排重大需求做出貢獻，為推動和促進我國膜科學技術發展做出貢獻。