由于近年来经济的疾速发展以及人口的不断增长，水资源紧缺和水环境污染的问题愈发严重，因此解决水污染问题已迫在眉睫。膜生物反应器(MBR)由于其具有许多独特的优势，例如减少占地面积，提高出水水质和较低的剩余污泥产量等，相较于传统的活性污泥法(CAS)，膜生物反应器已被广泛用于废水处理以及回收。但是，膜污染通常是限制膜技术广泛应用的瓶颈。深入了解MBR中的膜的污染机制，探究污染物的粘附过程，将对解决膜污染的问题具有重要的理论和现实意义。
　　海藻酸钠(SA)经常用于模拟胞外聚合物(EPS)中的多糖，它在过滤过程中的影响与EPS类似。本文主要围绕藻酸盐的污染机制展开研究。可以发现，现有的研究都只是在较为宏观的角度对膜污染进行分析讨论，少有从分子层面进行膜污染的探讨。所以本文从此点出发，通过XDLVO和DFT理论研究了膜表面形态对藻酸盐粘附引起的膜污染影响，再进一步研究了铁离子浓度变化对藻酸盐溶液污染行为的影响。并提出了一些新的观点。主要研究结果如下:
　　(1)首先，通过XDLVO方法首次计算得到了粘附在粗糙膜表面上的单个典型的藻酸盐链的能量为0.5-3.0kJ/mol。其次，经过DFT计算，发现在典型弯曲角度下对应的藻酸盐弯曲能量超过13.0kJ/mol。将这两种方法结合进行膜污染研究是一种全新的研究手段。
　　(2)藻酸盐链的粘附发生在两个潜在的途径中，一种是贴合粘附，另一种是直接粘附。通过热力学分析表明，藻酸盐链的弯曲和粘附分别是吸热和放热的过程。再经过热力学以及DFT计算后发现，藻酸盐弯曲能量与藻酸盐粘附能量之间能量差较大，表明溶液中的藻酸盐链在粘附的过程中不会为了贴合膜表面而发生弯曲，而是倾向于直接粘附于膜表面。因此，与光滑的膜相比，粗糙膜会有比较少的藻酸盐粘附。最后提出了研究膜污染的新机制。
　　(3)通过过滤试验发现了藻酸盐凝胶的过滤阻力呈现单峰模式，随着Fe3+浓度增加，SFR的最大值在Fe3+浓度为0.25mM时达到1.503×1016m-1·kg-1，当Fe3+浓度进一步增大时SFR逐渐则趋于稳定。随后通过傅里叶红外光谱法(FTIR)以及X射线光电子能谱技术(XPS)得出Fe3+浓度的增加不会改变官能团的组成和形成凝胶的元素的结论。最后通过光学显微镜等光学观察，发现Fe3+浓度改变会导致溶液中胶体的形成和藻酸盐聚合物微观形态的转变。
　　(4)通过Flory-Huggins机制解释了藻酸盐凝胶极高的SFR。提出了藻酸盐与铁初始结合发生在分子间而不是分子内的观点，藻酸盐优先与铁的交联决定了藻酸盐凝胶的微观形态和SFR的变化，导致过滤实验中随着Fe3+浓度的增加而出现的单峰模式。这些发现提供了与铁离子相关的藻酸盐凝胶污染物的深刻见解，并且还对膜生物反应器中的膜污染控制产生了重要影响。