近几十年来,分离膜技术已经取得了非常卓越的成就,尤其是在水处理（包括海水淡化、污水处理、苦咸水的纯化、超纯水制备）、能源、传统工业、生态环境等领域应用十分广泛。制备具有高水通量、更大截留率、更低操作压力的新一代反渗透膜是目前工业发展的共识。为了进一步提高分离膜的性能,需要发展更加便捷的原位分析技术,更深入的理解分离膜的构效关系。本文主要从三个方向对基于聚砜的分离膜进行了研究,期望研究结果能为表征薄膜的微结构、发展耐污染型分离膜的性能提供有力支持。为理解有机分离膜的孔洞大小、膜的层状结构等微结构信息与其对应的膜性能的关系,本文首先对两种以聚砜作为基层的商业分离膜的微结构进行了表征,并将其性能进行了比较。实验研究了日本东丽公司生产的有机分离膜UTC70和UTC80及其基膜,运用扫描电镜观察了UTC70和UTC80以及基膜的断面形貌;利用正电子湮没技术无损检测了有机高分子分离膜的内部孔洞微结构信息以及分离膜表层与内层的疏松致密情况。得出了以下结果:有机分离膜UTC70和UTC80的层状结构十分相似,表层都是致密层,其厚度大约在200nm左右,中间层都为疏松多孔结构,厚度约45μm;在表层的致密层区域,有机分离膜UTC80相比于有机分离膜UTC70其自由体积孔洞较小。而在性能上,有机分离膜UTC80比UTC70的截留率更大、水通量更小。为了发展性能优异的抗污染型分离膜,研究被聚砜高分子包裹的TiO₂纳米颗粒的光催化行为。实验制备了等离子体处理后的聚砜/TiO₂分离膜,以及表层被纯聚砜层覆盖的聚砜/TiO₂分离膜,探究了等离子体处理对复合膜表面亲水性的影响,以及聚砜覆盖层的厚度对紫外波段光波的截留情况,采用慢正电子束多普勒展宽谱研究了制备样品中S参数随正电子注入能量的变化,并利用罗丹明B在光催化下的降解行为评价聚砜/TiO₂分离膜的催化能力。电化学交流阻抗谱证实了具有覆盖层的聚砜/TiO₂复合膜在光照条件下依然会产生少量的光生电荷,并且随着时间的增长,电解液中的光生电荷逐渐增多,这都可归结于包裹在聚砜膜内部的纳米TiO₂微粒产生的光生电荷逐渐穿透聚砜层到达溶液。为了研发出一种高效便捷、原位测量有机分离膜水通量的方法,利用电化学交流阻抗谱表征了不同孔洞结构的分离膜,并根据实验和理论推导上确定了分离膜的水通量与膜电阻之间的联系。通过调控有机分离膜致孔剂的质量分数,从而制备具有不同孔洞结构的有机分离膜。实验结果发现:加大聚砜分离膜致孔剂的质量分数,对应的膜电阻会减小,孔洞尺寸变大,分离膜水通量增大。通过孔洞模型与孔洞中电解质的电阻计算方法,我们发现了分离膜的水通量同孔洞电阻成反比关系,实验结果也证实了该关系。另外,正电子三伽马湮没参数可以用来检测分离膜中纳米级的大孔洞,结果发现,随着致孔剂含量的增多,首先是大孔洞的合并,然后是新孔洞的生成。因此,电化学交流阻抗谱以及正电子三伽马湮没参数是一种评价分离膜的孔洞结构的有效方法。