纳滤膜技术因其独特的截留性能以及高效低能耗的特点被认为是饮用水深度净化领域最具应用前景的膜分离技术。针对饮用水净化实际需求,创新纳滤膜结构,建立便捷高效的高性能纳滤膜制备及微结构调控方法,探究纳滤膜应用过程中结构及分离性能演化规律,对于推广纳滤膜技术应用具有十分重要的意义。受限于纳滤膜的静电排斥机理,当前单一荷电纳滤膜难以实现对不同荷电离子的同步高效去除,从而限制了纳滤膜的饮用水净化效能;提升纳滤膜水通量,降低纳滤系统操作压力,是纳滤过程降耗增效的迫切需求。构建图案化表面,增加单位膜面积的有效过滤面积已被证实是提升纳滤膜水通量的有效策略,但目前报道的褶皱结构对有效过滤面积增加有限,纳滤膜表面图案化诱导机制仍需创新。此外,活性氯是聚哌嗪酰胺纳滤膜应用过程中必须面临的挑战,但目前其氯化机理及分离性能演化规律仍不明晰。针对上述问题,本文开展了以下三项研究:1)利用界面聚合反应进程中反应界面上单体浓度及配比的渐变规律构建双荷电聚酰胺分离层。发展了反应界面分子扩散速率原位控制方法,实现单体在反应界面两侧的按需规律性排布,在中空纤维基膜表面制备了正、反面荷电性相异的超薄（～38 nm）规整聚哌嗪酰胺分离层。得益于双荷电分离层的协同分离机制及其厚度的减薄,所制得的中空纤维纳滤膜具有良好的二价阴/阳离子同步截留效果[（RNa₂SO₄+RMg Cl₂）/2≥95.0%]和较高的水通量(12.8-18.6 L·m^-2·h^-1·bar^-1)。2)提出了聚酰胺薄膜/纳米管阵列复合结构纳滤膜分离层设计理念。基于界面聚合初生薄膜及两相界面力作用,在初生膜本体诱导、构建密集纳米管阵列,显著提升了纳滤膜分离层比表面积和透水能力。探究了聚酰胺纳米管阵列结构的形成原理,建立了微结构便捷调控方法,可使纳米管阵列对膜表面积的增幅达128%,纳滤膜水通量达30.0 L·m^-2·h^-1·bar^-1,对Na₂SO₄和Mg SO₄的截留率均高于99.0%。3)探明了聚哌嗪酰胺纳滤膜的氯化机理,主要包括两种途径:胺基可逆氯取代（-NH?-NCl）和胺基被转化成羟胺、亚胺。氯处理后,分离层中胺基含量减少,相应氢键结构被破坏,聚合物链紧缩,分离层致密性增加,分离层与离子间静电相互作用被改变,导致纳滤膜水通量降低及截留性能变化。得益于胺基的可逆氯取代,因氯处理损失的纳滤膜分离性能可部分恢复。同时,这项研究也证实了纳滤膜分离层中荷电基团与离子之间的静电相互作用是纳滤膜静电作用分离机理的基础。