当前,我国大气环境形势十分严峻,大范围雾霾天气频发,以细颗粒物(PM2.5)为特征的大气污染日益凸显,对人体健康和环境质量造成了巨大危害.由于PM2.5的微纳尺度性以及来源的复杂性,其控制将是一个漫长的过程.在诸多气体净化技术中,基于扩散、惯性撞击、直接拦截等机理进行微粒子捕捉的膜过滤技术有着显著的优点,去除效率超过了HEPA滤网标准,被认为是空气净化最有前景的技术之一.针对超细粉尘的捕捉,我们设计了高效粉尘捕捉多层次结构膜,在ePTFE基膜的纳米纤维上,生长了直径在20~100 nm之间的纳米氧化锌棒,形成捕捉粉尘的多层次纳米结构.分离实验表明该膜对0.3μm氧化硅粉的截留率超过了99.99%,超过了原膜的96.12%,同时过滤1 h的压降比原膜降低了40%左右.初步分析是纳米棒的引入,提高了扩散与惯性撞击概率,同时有效增加了与粉尘的接触面积,减少了颗粒在膜孔道内的堵塞聚集,所以随着过滤进行,压差增加不明显.烟气过滤中通常含有焦油成分,会吸附于膜表面形成膜污染,显著增加膜过滤压降.将疏水性ePTFE膜进行表面改性,可以实现双疏功能(水接触角大于150°,油接触角大于125°).该膜对含油性气溶胶烟气处理可以保持较低的稳定的过滤压降,同时具有99.5%以上的油气溶胶截留率.针对高温烟气的处理,我们进行了高孔隙率抗热震气体净化膜的开发,将无机纤维引入到碳化硅陶瓷膜的制备中,孔隙率在44%以上,最高可到50%以上,抗折强度与气体渗透速率得到大幅提升,分别是原膜的3倍与1.7倍,同时具有良好的热震稳定性.另外通过功能活性组分的引入,使膜材料具有了抗菌与VOCs催化分解等功能.目前我们已经将膜技术成功用于燃煤发电、生物质锅炉、高温烧结窑炉、染料回收、食品生产等过程的烟气净化与气固分离过程,建立了二十余项示范工程.