氧化石墨烯是边缘处带有含氧官能团的二维碳原子结构。由多层氧化石墨烯组成的氧化石墨烯膜,其层间距为0.83 nm,且拥有亲水性的孔及疏水性的通路,使水在其中可以快速传递,并可用作物质的筛选及分离。本文着重研究氧化石墨烯复合结构的制备和应用,以及水在其中的输运过程。我们制备了不同表面能量、不同结构的无纺纤维界面及颗粒孔隙界面,用滴注法在这些界面上制备氧化石墨烯膜,通过观测氧化石墨烯的运动方式和成膜行为,从能量最小化原理方面入手,探究了不同表面能量及不同表面结构对氧化石墨烯成膜行为的影响机制,并描述了不同界面上氧化石墨烯膜独特的形貌(如褶皱等)。这为氧化石墨烯-多孔材料复合结构的进一步应用打下了理论基础。同时,我们制备了无纺及类平行两种不同排列方式的多孔纤维介质。通过水力渗透实验,探究了由于排列方式不同,从而导致两种介质不同的水力渗透性以及在水力渗透压下产生的不同变化。基于氧化石墨烯分散液以较低流速通过多孔介质时,会产生明显的水力渗透压的这一现象,我们证明了氧化石墨烯分散液作为动态水力屏障的可行性,并研究了氧化石墨烯分散液浓度、流速,多孔介质表面能量,孔径,厚度等因素对氧化石墨烯动态水力屏障效应的影响,揭示了氧化石墨烯用作动态水力屏障的作用机制。进一步的,我们自主设计并搭建了小型气隙式膜蒸馏实验台,尝试利用氧化石墨烯-纤维膜复合结构进行膜蒸馏实验,将其用于NaCl溶液的处理,证明了该复合结构具有良好的脱盐功能,并探究了水在这一复合结构,即二维孔隙(氧化石墨烯膜)-三维孔隙(纤维膜)中的传递过程,以及氧化石墨烯膜对于离子(Na~+及Cl~-)分离机制。