膜分离技术在化工、石油工业、食品加工、冶金、生物科技、环境治理以及水处理等诸多领域都有着重要应用。高选择性和高渗透性是理想的分离膜应该同时具备的两个重要性能。然而,传统材料和方法构筑的分离膜存在选择性和渗透性之间的矛盾权衡关系。与高分子膜相比,无机陶瓷膜具有耐高温高压、耐酸碱腐蚀、耐有机溶剂、长寿命、抗膜污染等高分子膜无法企及的优点。传统的无机陶瓷膜由氧化物纳米粒子烧结而成,但是由于纳米陶瓷膜的孔隙率很低,传统的无机陶瓷膜的渗透通量很小。如何突破选择性和渗透性的矛盾权衡关系,构筑既具备高选择性又具备高截留性能的无机分离膜是个重要挑战。在本论文中,我们采用具有高孔隙率的TiO₂纳米线为原料,构筑了同时具备高选择性和高渗透性的TiO₂纳米线微滤膜和超滤膜。利用聚合物的修饰,制备了具有液下超双疏性能的、柔性的TiO₂纳米线油水分离膜。论文取得的主要成果如下:1.将直径100 nm的钛酸纳米线通过重力沉积的方法涂覆在不锈钢丝网上,经过烧结制备了不锈钢丝网支撑的TiO₂纳米线膜。TiO₂纳米线膜的孔径为180nm,属于微滤膜。由于TiO₂纳米线的高孔隙率（91.7%）、很薄的分离层厚度以及不锈钢丝网几乎为零的渗透阻力等原因,不锈钢丝网支撑的TiO₂纳米线膜表现出了超高的纯水通量(2.74×10⁶ L?m^-2?h^-1)。不锈钢丝网支撑的TiO₂纳米线膜不仅可以分离非乳化油,而且可以高效、快速地分离乳化油,分离效率达99.1%,乳化油渗透通量达6000 L?m^-2?h^-1以上。同时,不锈钢丝网支撑的TiO₂纳米线膜还具有光催化性能,而且其表面的污染物还可以用高温热处理的方式进行清洁。2.将直径10 nm的钛酸纳米线通过抽滤沉积的方式涂覆在多孔金属钛基底上,通过烧结制备了多孔钛支撑的TiO₂纳米线超滤膜。制备的TiO₂纳米线超滤膜的平均孔径为14 nm,纯水通量为940 L?m^-2?h^-1。TiO₂纳米线涂层的厚度为5μm,孔隙率为74.8%。多孔钛支撑的TiO₂纳米线超滤膜可以对牛血清蛋白进行高效截留,截留效率可达98.4%,渗透通量为80 L?m^-2?h^-1。制备的TiO₂纳米线超滤膜具有超亲水性能,显现出优异的抗污染性能,通量恢复率（FRR）达97%。此外,通过高温热处理的方式可以消除吸附在TiO₂纳米线内部的有机污染物,从而使膜再生。3.通过简单浸泡和吸附的方法,在TiO₂纳米线的表面修饰了一层聚偏二氟乙烯（PVDF）聚合物。通过抽滤沉积和干燥,制备成了PVDF修饰的TiO₂纳米线膜。经过修饰,PVDF包覆在了TiO₂纳米线上,形成了一层很薄的（6 nm）包覆层。PVDF的修饰使得TiO₂纳米线膜的表面浸润性发生了变化,由原来的水下超疏油/油下超亲水变成了液下超双疏,PVDF修饰的TiO₂纳米线膜的浸润性可由水下超疏油和油下超疏水之间可逆切换。而且,PVDF的修饰改善了TiO₂纳米线膜的机械强度,TiO₂纳米线膜由原来的脆性变成了柔性。PVDF修饰的TiO₂纳米线膜不仅可以分离水包油乳化液,还可以分离油包水乳化液,而且可以交替分离水包油和油包水乳化液,分离效率达99.3%以上。我们认为,是PVDF与TiO₂纳米线之间的二元协同效应导致了PVDF修饰的TiO₂纳米线膜的液下超双疏液性,PVDF提供液下双疏性能,TiO₂纳米线提供微纳结构,二者的协同作用使得PVDF修饰的TiO₂纳米线膜的浸润模型转变到了Cassie状态,从而具有了液下超双疏液的性能。