超滤是在外压条件下利用孔径筛分原理实现水净化的膜技术。超滤技术具有无相转变、低运行成本和高分离效率等优点。然而大多数膜基材自身的强疏水特性容易加速膜污染。细胞膜是自然界理想的分离膜材料。受细胞膜组成、结构及形成过程启发,本论文分别制备了具有脂质亲疏水嵌段结构及蛋白镶嵌亲疏水嵌段结构的功能膜,并选用天然大分子有机物作为模拟污染物探究了不同结构功能层对抗污染性能的影响。此外,受生物通过原位生成矿化层保护细胞膜免受外界侵害启发,通过无机前驱体原位水解交联制备了有机-无机复合功能层,探究了有机-无机复合功能层对膜化学稳定性及抗污染性能的影响。最后,评估了其处理松花江水的应用效能,并利用XDLVO理论解析了膜的抗污染机理。通过表面接枝类脂质亲疏水嵌段结构表面活性剂提高了膜的亲水性及抗污染性能。实验中选用具有亲疏水嵌段结构的反应性表面活性剂1-烯丙氧基-3-（4-壬基苯酚）-2-丙醇聚氧乙烯（10）醚硫酸铵（AHPS）作为反应单体,利用多巴胺在碱性条件下可以产生半醌自由基引发不饱和单体共聚且可通过自组装黏附于各种材料表面的优势,通过多巴胺与AHPS一步共聚-共沉积制备出仿生功能层。AHPS不仅抑制了聚多巴胺不溶性沉淀物的生成,而且提高了膜表面的亲水性和抗污染性能。膜表面的接触角由77.2°下降到55.4°。牛血清蛋白静态吸附量由77.18μg/cm2下降到34.31μg/cm2;改性膜表面荧光标记蛋白（BSA-FITC）静态吸附相对荧光强度为65.7%;牛血清蛋白、腐殖酸及海藻酸钠溶液三次动态污染-清洗循环后,其通量恢复率均达到99.0%左右,具有较好的循环利用性。但是,改性膜具有较差的耐碱性及耐氧化性。探究了膜蛋白镶嵌脂质亲疏水嵌段结构对膜抗污染性能的影响。利用多巴胺与牛血清蛋白发生席夫碱反应,通过牛血清蛋白及AHPS与多巴胺一步共聚-共沉积制备出仿生功能层。研究表明:牛血清蛋白可以提高膜表面的界面自由能,提高了改性剂在膜表面覆盖度。改性膜具有较好的亲水性及抗污染性能。接触角由77.2°下降到33.1°,牛血清蛋白静态吸附量由77.18μg/cm2下降到5.00μg/cm2。此外,改性膜表面BSA-FITC静态吸附后的相对荧光强度为57.8%;牛血清蛋白、腐殖酸及海藻酸钠溶液三次动态污染-清洗循环后,其通量恢复率分别为93.0%,63.1%和94.3%。由牛血清蛋白污染阻力分析可知,聚醚砜超滤膜的污染阻力主要来源于污染物沉积及浓差极化,约占总阻力的61.0%。而改性膜仅占35.2%。改性膜仍具有较差的耐碱性及耐氧化性。通过氨丙基三甲氧基硅烷与多巴胺发生席夫碱反应及自身水解交联反应原位生成无机矿化层提高了改性层的化学稳定性及抗污染性能。改性膜表面的亲水性增强,接触角由77.2°降低到46.5°。纯水通量由162 LMH提高到245 LMH。改性膜具有较好的抗污染性能。BSA静态吸附量由77.18μg/cm2下降到7.53μg/cm2,荧光标记蛋白静态吸附相对荧光强度为32.8%。牛血清蛋白、腐殖酸及海藻酸钠溶液动态抗污染,其通量恢复率分别为99.1%,86.0%和94.6%。由牛血清蛋白污染阻力分析可知,改性膜自身阻力占污染总阻力的80%。生物矿化共同改性提高了膜的耐酸碱及耐氧化性。评估了改性膜处理松花江水的净水效能,利用膜污染过程模型分析了动态污染过程,并结合XDLVO理论解析了膜的抗污染机理。与聚醚砜膜相比,改性膜仍具有较高的DOC及UV254去除率,且经过三次动态污染-清洗循环后,改性膜具有较高的水通量。聚醚砜膜及改性膜污染过程均符合标准堵孔模型及滤饼层模型。改性膜与污染物具有较长的粘附时间。改性膜具有较高的粘附自由能。例如聚醚砜与腐殖酸、海藻酸钠及牛血清蛋白的粘附自由能为-20.60 m J/m2,-27.55 m J/m2和-27.08 m J/m2。生物矿化改性膜与污染物的粘附自由能分别为5.42 m J/m2,-7.73 m J/m2和-0.12 m J/m2。综上所述:多巴胺的亲水性基团、硅羟基、AHPS及BSA的亲水链段均可有效改善膜表面抗污染性能。