水污染的日益严重与水质标准的日益严格使得传统水处理技术无法满足要求,超滤膜技术被认为是应对此问题的重要技术之一。但膜污染依然是阻碍超滤膜大规模推广应用的主要因素,也一直都是国内外膜领域的研究热点与难点。目前,对膜污染的理解依然没有定论、共识,关于超滤膜-污染物之间界面作用力在超滤膜污染过程中的作用及其对超滤膜污染的贡献尚欠缺系统的研究。　　本文选取腐殖酸、海藻酸钠、蛋白质来模拟水处理中常见的有机物,选取高岭土、酵母菌来模拟水处理中常见的无机颗粒物和微生物颗粒。首先以超滤杯实验为主,考察了溶液组成成分,如污染物浓度、离子强度、pH值、钙离子浓度等对单种污染物存在时超滤膜污染的影响,并通过污染物与超滤膜界面之间界面自由能和界面作用力的分析探讨了污染物与超滤膜之间可能存在的界面效应及其对超滤膜初期污染的贡献;随后系统考察了典型污染物在两种混合和多种混合条件下对超滤膜污染、污染可逆性的影响,并从污染物之间的界面反应、滤饼层本身的Zeta电位等方面分析了污染物混合时的膜污染机制;最后,利用多光子显微镜技术,对超滤膜吸附蛋白质前后的表面形态、三维结构等进行了更直观的观察与分析。　　通过有机物对超滤膜污染的影响因素与机制研究,证明了界面作用力在有机物引起的超滤膜污染过程中发挥着重要的作用。结果表明,三种有机物引起不同程度的膜污染,主要源于其与超滤膜之间界面作用力的作用范围和斥力势垒不同而致;对于腐殖酸而言,pH值的增大使得其引起的膜污染由双电层界面力主导向极性作用力主导转变,离子强度和钙离子则是通过改变腐殖酸与超滤膜之间最短接触距离处的界面作用力来改变膜污染行为;对于海藻酸钠或蛋白质而言,钙离子主要是通过影响其与超滤膜之间最短距离处的界面作用力来影响膜污染,pH值与离子强度则是通过改变其与超滤膜之间的斥力势垒和作用范围来影响膜污染。　　颗粒物对超滤膜污染的影响因素与机制研究表明,界面作用力与颗粒物引起的超滤膜污染之间没有明显的相关性。pH值、离子强度、钙离子浓度会改变颗粒物与超滤膜之间的界面作用力,其可能会影响高岭土与酵母颗粒在膜表面的初始沉积,但颗粒物引起的膜污染主要受滤饼层结构和颗粒物表面不均匀性的影响,颗粒物在膜表面沉积形式以及滤饼层结构的形成可能会受到颗粒物表面微观作用力的影响。　　混合物引起超滤膜污染的研究表明,高岭土的存在总是能够降低混合液的浓差极化现象,并提高滤饼层的可逆性;海藻酸钠在混合液中总是占据主要的膜污染作用;蛋白质的存在使得混合液系统内污染物-污染物与污染物-超滤膜之间的反应趋于复杂,可能加重或减缓膜污染。污染物之间界面自由能的绝对值越小,混合液的膜污染程度减小,这可能归于界面作用对滤饼层内部结构的影响。有机物在膜表面沉积的量不会直接影响膜污染。部分污染物组合条件下断面Zeta电位与滤饼层阻力有较好的相关性,但多种污染物共存时Zeta电位的响应与膜污染则无相关关系。　　多光子显微镜技术研究超滤膜对蛋白质吸附的结果表明,静态吸附条件下,蛋白质会首先在膜表面形成吸附层,随后孔内污染与表面滤饼层污染总是伴随发生;三维结构观察表明超滤膜吸附蛋白质后膜表面糙度会增大;温度的升高会同时加剧蛋白质在超滤膜孔内和超滤膜表面的沉积聚集。　　本论文首次系统研究了污染物与超滤膜之间界面作用力对膜污染的影响,对膜污染机制的理解有助于膜材料、膜制备方法和膜污染控制策略的选择;本论文通过界面作用力的分析和多光子显微镜技术的应用为膜污染的机制和控制研究提出了新的思路与方向。