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聚合物材质的多孔分离材料，如分离膜、海绵以及滤纸等，在水处理、油水分离、颗粒物过滤等众多领域得到广泛应用。但是，由于一些聚合物分离材料本身分离选择性、处理效率、持续作用能力不佳，而当前社会、环境对其要求却愈来愈高，因此对此类多孔聚合物分离材料进行改性处理以向多功能、高性能、环境友好和成本低廉方向发展有着重要的意义。原子层沉积(AtomicLayer Deposition，ALD)是基于自限制反应的超薄涂层沉积技术，能在聚合物材料表面及孔道内均匀沉积氧化物，提高材料性能。本论文中，我们分别在聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜、聚氨酯(PU)海绵以及滤纸的孔道内沉积金属氧化物，PVDF膜的亲水性、分离性能和抗污染性能得到提高;经氧化物沉积的PU海绵和滤纸上获得大量羟基，再利用这些羟基，偶联上硅烷偶联剂，获得疏水亲油的效果，并将改性后的PU海绵和滤纸分别用于油水高效分离。 首先，在PVDF超滤膜上沉积氧化钛，能同时提高纯水通量与截留率。采用TiCl4和水作为前驱体，气态前驱体可以进入膜孔道得到均匀保形生长的的TiO2薄膜。随着沉积次数增加，膜孔道逐渐减小。PVDF超滤膜沉积TiO2后，亲水性和抗污染性均有提高，当沉积次数达到120次时，PVDF膜纯水通量达到190 L/(m2·h·bar)，是基膜的2倍以上，同时对牛血清蛋白(BSA)的截留率达到90％以上。通过调节前驱体暴露时间，膜表面形貌和通量变化都比较明显。沉积30次的超滤膜热稳定性有所提高。 其次，根据ALD技术的均匀保形厚度可控的特点，在PU海绵上沉积氧化铝。采用的前驱体分别是三甲基铝(TMA)和水，沉积温度为80℃。当沉积次数为30次时，沉积层厚度小于5nm，然后在PU海绵表面偶联疏水的γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)，使PU海绵具有明显的亲油疏水效果。因为海绵高孔隙率和高弹性特性，改性后的PU海绵的吸油容量是其他聚合物吸收剂的5～50倍，并且具有良好的循环使用性能。另外改性海绵作吸油材料可操作性高，能快速吸收不论漂于水面或者沉入水底的油类或有机溶剂，这是传统除油方法不易达到的。这种超薄层表面改性方法同样适用于可再生多孔生物材料。我们在此基础上设计了一种可以在水面上连续吸油脱油的装置。 改性海绵主要是吸收聚集在水面或者水下油类及有机污染物，而难于处理油与水形成的分散体系。最后，我们采用“ALD沉积氧化物+偶联疏水改性”的方法，拓展思路用于滤纸疏水改性，赋予其油水分离性能。改性后滤纸具有较强的疏水性，对水接触角125°，水通量减小82.7％，对油类及其他有机溶剂通量提高:氯仿提高15.2％，柴油提高39.2％。经上述方法疏水改性的滤纸，可以用做分离介质，通过连续过滤的方式分离油水混合物，分离效率达到90％以上。