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水污染和水资源短缺影响着人类健康和生态环境。为减轻水污染和满足纯水供应,膜法脱盐技术已用来分离纯化传统的废水资源如海水、苦咸水、各类废水如工业高盐废水等。其中,膜蒸馏具有极好的分离效率、超高盐富集、潜在的资源和能源提取等优势,尤其适合挑战性脱盐应用如高盐废水。如果能够充分利用低品位热能,膜蒸馏将具有极强的竞争力。但是,现有蒸馏膜大多为疏水聚合物膜和疏水改性无机膜如陶瓷膜,其存在长期稳定性不足,尤其在极端环境或长期运行条件下会出现润湿、污染、通量和截留率衰减等关键问题。相比陶瓷膜,金属膜如不锈钢膜具有更好的机械强度、柔韧性,然而膜污染和膜腐蚀是限制其广泛应用的关键技术瓶颈。因此,为实现高盐废水处理性能提升,设计制备新型蒸馏膜,研究其抗污染和抗腐蚀机理具有重要的学术价值和现实意义。本论文的主要工作是:通过优化制备条件获得长指状孔结构的氧化铝中空纤维膜,借助碳纳米管原位构筑策略,超疏水改性后其在膜蒸馏应用中具有更高的水通量;为解决陶瓷膜的脆性和加工难题,我们进而提出了金属不锈钢膜原位生长碳纳米管实现其超疏水改性的思路,通过系统设计调控不锈钢载体结构,制备出高强度、柔韧性和高通量的不锈钢载体;进而,通过表面活化和自催化化学气相沉积（CVD）工艺,无需外加添加剂在不锈钢载体表面原位构筑超多孔、超疏水和导电碳纳米管功能层;通过微电场辅助膜蒸馏过程提高高盐废水处理性能,具有显著的抗腐蚀和抗污染特性,通过系统研究,提出了微电场辅助的抗污染和抗腐蚀机理。主要研究内容和结果结论如下:无机陶瓷-碳纳米管蒸馏膜的制备与水处理性能。采用相转化-高温烧结法制备氧化铝中空纤维膜,通过调整外凝固浴的乙醇含量制备具有“海绵层-指状孔”结构氧化铝中空纤维陶瓷膜。重点探究干湿纺丝参数对膜的孔径、表面孔隙率、水通量、机械强度等的影响。结果表明,50 wt.%的固液含量,20 mL·min-1的芯液流速,60 vol.%乙醇作为外凝固浴,10 cm的空气间距,这些可作为最优的干湿纺丝参数。采用CVD法在氧化铝表面原位生长碳纳米管并应用于直接接触膜蒸馏处理高盐废水,测试可知氧化铝碳纳米管复合膜的液体渗透压力（Liquid Entry Pressure,LEP）为1.6 bar,足以保证在长期膜蒸馏的过程中复合膜的孔道不会发生润湿,温差在55℃时氧化铝碳纳米管复合膜在运行7 h后,水通量约为30 L·m-2·h-1,截留率大于99.99%。高强度、高通量柔性不锈钢载体的微结构优化。以商品316不锈钢粉为原料,采用相转化-氢气高温烧结法制备了三明治结构不锈钢中空纤维膜。重点探究干湿纺丝参数和烧结温度对膜的孔径、氮气通量、水通量、机械强度等的影响。结果表明,75 wt.%的固液含量,50 mL·min-1的芯液流速,水作为外凝固浴,10 cm的空气间距为最优的干湿纺丝参数。当烧结温度为1050℃时,不锈钢中空纤维膜平均孔径为1.6μm,氮气通量为5056 m3·m-2·h-1·bar-1,水通量为38799 L·m-2·h-1·bar-1,机械强度为244.2±9.8 MPa,电阻率35.9Ω·cm,其机械强度和渗透性能优于现有大部分陶瓷和不锈钢膜,并具有一定的柔韧性;超疏水、超多孔和导电碳纳米管网络原位构筑。采用简单且经济有效的表面活化和自催化化学气相沉积策略,无需额外添加催化剂实现了在不锈钢中空纤维膜上原位生长碳纳米管功能层,构筑新型结构超疏水不锈钢碳纳米管复合膜（水接触角高达171°）,重点探究原位生长CNT的机理,考察复合膜表面的超疏水特性。结果表明,碳纳米管网络结构的构建主要包括两个阶段,其一,通过简单表面氧化还原过程使不锈钢中空纤维膜表面形成活化催化位点,其二,通过自催化化学气相沉积原位成核生长碳纳米管,揭示了顶端生长模型机制作为碳纳米管原位生长的主要机制;不锈钢碳纳米管膜的膜蒸馏水处理性能及抗污染抗腐蚀机理。探究不同操作时间、不同进料液浓度,不同进料液温度对其脱盐性能的影响,同时考察微电场耦合膜蒸馏过程对高盐高有机质废水处理性能,提出了微电场增强抗污染和抗腐蚀机制。结果表明,对于模拟的海水,温差在75℃时,不锈钢碳纳米管复合膜在运行12 h后,水通量高达43.2 L·m-2·h-1,截留率大于99.9%,优于目前大部分现有的无机膜。对于高盐有机质废水(氯化钠70 g·L-1,腐殖酸30 mg·L-1),开路条件下存在严重的膜污染和膜腐蚀,水通量显著降低58.4%。通过微电场辅助膜蒸馏,复合膜对高盐有机质废水处理的渗透通量提高了2.4倍。机理研究表明,碳纳米管层与有机污染物增强的静电排斥是抗污染的主要机理,而电子供应机理是实现电化学抗金属膜腐蚀的核心机制。本研究采用的制备方法和微电场强化应用策略期望被扩展到其他导电的金属基质负载的碳纳米管复合膜及更多的水处理应用领域,如水中抗生素、药物及个人护理品、内分泌干扰物和染料等的分离及资源化。