本项目基于聚电解质电荷数量的可调控性，通过调控荷电基团种类、化学结构和络合程度，制备了多种具有层次结构、同时含有络合和未络合磺酸基团的聚电解质络合物纳米粒子(PECNPs)。 深入研究了磺酸基团的状态对其水合能力的影响，分析了未络合磺酸基团和络合磺酸基团的水合能力的差异。在此基础上，以PECNPs粒子为铸膜基元，获得了系列高渗透和高选择性的渗透汽化膜，优化条件下对于乙醇/水体系具有良好的分离性能 其通量达到2100 g/m2 h, 透过液水含量达99.58 wt%。在络合过程中引入碳纳米管和氧化石墨烯，获得的聚电解质络合物纳米杂化膜，在保持稳定选择性和渗透性的同时，膜的力学强度提高了2倍。采用正电子湮灭技术和扫描电镜等分析方法表征膜微观结构、自由体积和纳米级孔洞，发现了荷电基团水合能力和自由体积是控制膜性能的关键因素，阐明了其高性能分离机制。本项目的研究开辟了聚电解质纳米粒子渗透汽化膜新材料，为高性能膜材料的设计提供了一种新的理念，具有重要的科学意义和应用价值。

基于聚电解质荷电性可调的基本特性和已取得的初步实验事实，从高分子膜结构的层次设计理念出发，通过调控聚电解质链间静电相互作用强弱，制备高分子纳米粒子(Polymeric nanoparticles,PNPs)，替代传统高分子链，构筑以PNPs为基本单元的、同时具有高选择性和高渗透性的渗透汽化(Pervaporation,PV)膜。项目重点设计并合成苯乙烯磺酸钠-丙烯酸共聚物、磺化羧甲基纤维素钠、部分季铵化聚4-乙烯基吡啶等聚电解质，制备三类不同电荷作用的PNPs及其PV膜，用于有机物脱水。采用正电子湮灭技术等方法表征PV膜结构与形貌，并与其PV性能进行关联，找出PNPs膜高PV性能的主要因素，阐明高渗透性机制。在此基础上，采用化学交联方法固定PNPs膜结构，提高其分离性能的稳定性。本项目的研究不仅开辟了一类新的PV膜材料，而且为高性能膜材料的设计提供了一种新的理念，具有重要的科学和实际意义。

有几个经典模型

1.优先吸附毛细孔模型：弱点干态电镜下，没发现孔。湿态膜标本不是电镜的样品。

2.溶解扩散模型：不认为有孔。

3.干闭湿开模型：上工世纪80，90年代，国人邓宇等提出的，能够解释1和2模型的统一的现代最贴切的逆渗透机理模型。既“干闭湿开”反渗透模型，统一了两个最经典的反渗透机制模型，细孔模型，溶解扩散模型。

原位法制备沉淀白炭黑/NR纳米复合材料的研究

研究人员目前正在同纳米水公司合作，以便将新的纳米复合材料反渗透膜开发成新一类用于海水淡化和废水回收的低耗能、防堵塞反渗透膜，同时期望新膜能够在未来1年至2年内实现商品化。

以硅酸钠为前驱体，在天然胶乳凝固制备天然橡胶（NR）的过程中，原位生成沉淀白炭黑来制备沉淀白炭黑/NR纳米复合材料，扫描电镜（SEM）研究表明该方法可以成功得到沉淀白炭黑/NR纳米复合材料，物理机械性能研究表明沉淀白炭黑对NR有较好的补强作用，在纳米沉淀白炭黑用量为8份时复合材料的综合性能最好。2100433B

碳纳米管具备超强力学性能、极高的纵横比、良好的导电性能及能无损改性等优点，有望显著提高水泥基材料的强度、耐久性和安全性能，并在传感应用方面发挥重要作用（感应能力超过金属应变片），已经成为国内外研究热点。 目前，国际上在碳纳米管/水泥基材料的制备和应用上遇到了瓶颈问题：碳纳米管分散困难，界面作用力弱，均匀性差、稳定性差。 本项目将研究：1）采用化学力驱散碳纳米管并改善界面性能；2）利用互穿网络聚合物膜，提高均匀性、稳定性并降低造价；3）利用渗流原理和正交设计方法，确定合理配比和工艺流程；4）系统研究宏微观性能，建立界面微细观结构模型，探讨作用机理；5）研究力、电响应和断裂性能之间的相互关系，确定由电性能变化特征来衡量结构整体应力水平与损伤状况的方法和理论。最终得到一种高性能碳纳米管/水泥基机敏材料及一套能用于实际工程的混凝土结构智能监测系统，并深入探讨科学机理。

本研究以节能效果显著的渗透汽化优先透醇分离过程和难处理的焦化废水提取杂环有机物为研究背景，以我们近30年来在渗透汽化研究领域的研究成果为基础，借助于我们建立的流体流动在线可视化试验装置，研究流体在隔网流道中的流动行为和两相流气泡分布变化行为，研究流体种类和流速、膜材料、隔网材料、隔网材料的几何形状等因素对卷式膜组件分离性能的影响，结合卷式膜组件CFD三维模拟，研究流速、两相流、膜材料、隔网材料、隔网材料的几何形状等与渗透汽化卷式膜组件浓差极化、压力损失、膜污染之间的内在规律性，建立卷式膜组件流体流动（传质）模型，动能传递模型和两相流消除膜污染和促进传递模型，形成渗透汽化卷式膜组件结构设计科学方法，用以指导渗透汽化卷式膜组件结构设计和优化。将其应用于优先透醇分离过程和渗透汽化焦化废水处理过程，为国家节能减排重大需求做出贡献，为推动和促进我国膜科学技术发展做出贡献。