随着经济的迅速发展,化工行业及频繁发生的溢油事故产生了大量含油废水,造成了严重的环境污染和生态破坏,危害人类健康和安全。因此,如何实现油水高效分离、获得洁净水和污染问题仍面临着巨大的挑战。目前传统的油水分离方法效率低,易造成二次污染。普通膜材料虽然广泛用于油水分离,但耗时长、易污染、无选择性且需要预处理而限制其应用。因此,有必要开发分离效率高、选择性好和稳定性高的新型工艺和材料用于油水分离。近年来,受荷叶“自清洁”和“鱼鳞”等生物现象的启发,一系列具有特殊浸润性的膜材料因其对油和水具有不同的润湿性能而被广泛用于油水分离。与超疏水/超亲油膜材料相比较,超亲水/水下超疏油膜材料由于在水下具有超疏油的特性,因此在油水分离过程中能有效避免油的污染。本文首先通过一步浸渍和原位固化法制备TiO₂纳米颗粒（TiO₂ NPs）涂覆的超亲水/水下超疏油不锈钢网膜,考察了涂覆液粘度、浓度对接触角和油水分离效率的影响,根据上述结果制备TiO₂纳米线（TiO₂ NWs）改性的超亲水/水下超疏油膜材料,提高了润湿性,考察了TiO₂ NWs浓度对表面粗糙度、润湿性和油水分离效率的影响,最后综合研究了孔径和润湿性的协同效应对油水分离效率的影响。主要研究结果如下:（1）通过一步浸渍和原位固化法将TiO₂ NPs和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）的混合溶液涂覆到不锈钢网（SS）上成功制备了具有亲水性/水下超疏油特性的TiO₂ NPs/PVP-SS油水分离膜。通过SEM表征和EDS分析证明TiO₂ NPs与PVP成功涂覆至不锈钢膜上。膜表面水接触角（WCA）为0°,呈超亲水性,但被水完全润湿的时间至少为100 s,在水中油的接触角大于160°,对油有极低的黏附性,且油水分离效率大于99.5%。当TiO₂ NPs/PVP涂覆液浓度为3%时,TiO₂ NPs/PVP-SS膜被水完全润湿的时间最短,且油水分离时间最少,膜通量最大达8422.5 L·m^-2·h^-1。经30次循环使用后,油水分离效率仍大于99.5%,说明制备的TiO₂ NPs/PVP-SS膜具有良好的稳定性和重复使用性。（2）将TiO₂ NPs水热反应合成TiO₂ NWs,其相结构由金红相转变为锐钛矿,且出现Ti-O-Ti的拉伸振动键和Ti-O键。将TiO₂ NWs与PVP的混合液涂覆到不锈钢膜上,表面粗糙增加,有部分TiO₂ NWs团聚,随着TiO₂ NWs浓度的增加,粗糙度增大,分散在不锈钢网骨架上的TiO₂ NWs形成了纳米尺度的结构,极大提高了膜表面的亲水性。涂覆TiO₂ NWs后能够形成超亲水表面,水接触角为0°,完全润湿时间最少需要8 s,油/水分离时水的通量随着TiO₂ NWs的负载量先增加后降低。当负载量为1.5%时,油水分离效率大于99.5%、膜通量为11000 L·m^-2·h^-1。另外,此膜对5种不同油水混合物的分离效率均大于99.5%。（3）通过改变涂覆液中TiO₂ NWs、PVP和聚二甲基硅氧烷（PDMS）的用量与比例制备一系列不同润湿性的膜材料（超亲水、亲水、疏水和超疏水）,且选取了8、10、15μm三种不同孔径的不锈钢网来研究润湿性和膜孔径对油水分离性能的协同效应。当膜孔径不同时,润湿性不同,膜的分离效率和膜通量也不同。当膜为超亲水性（WCA=0°）时,分离水的效率接近100%;膜为亲水性（0°<WCA<60°）时,水分离效率随接触角增加先减小后增加;当膜为疏水性（接近90°-100°）时,不具有油水分离效果,油水混合物全部通过;而膜为疏水/超疏水（WCA>120°）时,油的分离效率增至99.5%,主要分离油。而对于同一接触角下,膜通量随孔径增大先减小后增加。通过计算毛细管力表明,膜的润湿性和膜孔径对膜的分离性能有协同效应,计算结果与实验结果相符。