赵俊杰,Karen K.Gleason *

a State Key Laboratory of Chemical Engineering,College of Chemical and Biological Engineering,Zhejiang University,Hangzhou 310027,China

b Institute of Zhejiang University-Quzhou,Quzhou 324000,China

c Department of Chemical Engineering,Massachusetts Institute of Technology,Cambridge,MA 02139,USA

1.引言

在工业生产中，分离能耗占总能耗的10%～15%[1]。由于膜分离所需要的能耗远小于吸附分离和低温精馏，所以其在可持续加工和生产中占据重要地位。此外，与萃取和结晶这类涉及溶剂的分离过程不同，膜分离过程避免了有机溶剂在回收和再利用过程中可能带来的二次污染。因此，膜分离是绿色化工的理想过程。

膜分离的工作原理是不同物种在驱动力作用下的选择性传递。某一种特定分子在膜中的选择性吸附、不同分子通过孔的不同扩散速率都有助于膜分离的选择性[2]。尽管高选择性和高渗透率常常无法同时优化，但通过对膜孔道的精确功能化和对孔尺寸的微调则有望同时实现膜分离的高选择性和高渗透率。膜孔径的大小决定了其实际应用。标称孔径大于0.1 μm（或截止分子量＞5000 kDa）的膜常被用于分离颗粒物、较大的细菌、血细胞和酵母。超滤膜的标称孔径在2～100 nm之间（或截止分子量为5～5000 kDa），对病毒、白蛋白和胶体颗粒具有很好的分离效果。孔径为1～2 nm的膜通常被归为纳滤膜，主要用于分离合成染料、糖和大于5 kDa的分子。反渗透（RO）膜的孔径通常小于1 nm，能有效脱盐和去除有机小分子（＜100 Da）[3]。而超微孔膜（孔径＜0.7 nm）则主要用于气体分离、渗透汽化和蒸汽渗透[4,5]。

人们经常忽略这一事实，即膜材料的常见制备方法涉及多种有机溶剂，其中大多数对环境有害。因此，无溶剂合成方法为膜的制备提供了更绿色的解决方案。近年来，气相沉积法用于合成膜材料的研究已相继被报道。……