随着人口的不断增长、城市化的迅速发展以及水污染情况的加剧,水资源短缺已经成为全人类共同面临的严峻挑战。膜技术具有移除率高和环境适应性强等优点,在水处理方面中有着非常广泛的应用。膜的水通量作为一个关键参数,一直是基础研究和应用研究的重点。尤其在纳米尺度下,流体的实际行为与传统流体力学模型之间存在严重偏差,因此研究纳米尺度下水的流动行为具有重要意义。在众多类型的分离膜中,核孔膜由于其孔径分布狭窄,孔径呈规则的圆柱形,是研究纳米受限流体良好的模型系统。然而,当核孔膜孔径小于200 nm,尤其是在100 nm以下时,不同文献中核孔膜水通量的测试结果存在明显差异,这显然不利于正确地理解超滤膜的分离过程。根据Hagen-Poiseuille方程,压力驱动下通道中的水通量与通道直径的四次方成正比,因此通道直径的测量对于水通量的确定起着关键作用。然而对于非导电多孔材料,扫描电子显微镜(SEM)在观察时需引入一个额外的导电层来覆盖材料表面,这不可避免地带来了孔径测量时的误差。为了解决这一难题,本文创新性地提出孔道复制的方法来对孔径进行精确测量,实现了对孔径200 nm以下核孔膜水通量的精确测量,我们期望这项工作将有助于澄清关于超滤膜水通量的争议。本论文研究工作主要从以下几个方面进行:(一)利用孔道复制的方法,精确测量核孔膜孔径。这种方法可以最大程度地降低传统扫描电镜测试中导电层所带来的孔径误差,显著提高了孔径测量精度。同时结合溅射镀膜机理解释了这种孔径测量方法更为可靠的原因。(二)通过拉伸的方法,首次制备出了孔径200 nm以下椭圆形孔道的核孔膜,统计分析了变形前后膜的特征参数(长轴、短轴、孔隙率)的变化:长轴在变形后有明显的伸长;短轴的尺寸变化不大;孔隙率在拉伸之后明显增加。(三)在核孔膜孔径的精确测量的基础上,对孔径200 nm以下的圆形核孔膜的水通量进行了测量,得到的通量数据与之前报道的数据相比,精度得到了显著提高。并在膜的亲水性研究基础上,解释了孔径100 nm以下的核孔膜水通量明显低于理论值的原因。(四)对孔径200 nm下不同拉伸比下的椭圆形核孔膜水通量进行测量,实验证明椭圆形孔道可以在保持膜的选择性基础上提高水通量。综上所述,本文围绕对纳米孔径核孔膜的水通量测量开展了一系列工作。其中包括采用孔道复制的方法精确测量膜孔径;通过拉伸的方法制备出椭圆柱形孔道的过滤膜;实验中得到了精确测量的纳米孔径核孔膜的水通量。该项研究对理解超滤膜的分离行为以及提高分离膜的分离性能有较大的参考价值,有助于指导超滤膜在净水和分离应用中的设计。