氧化石墨烯（GO）膜目前已广泛应用于液体、气体和离子分离过程。膜内限域空间的拓扑结构和化学性质决定了膜的分离效率。精密调变GO膜内限域空间物理化学性质,对于埃级尺度的分子分离过程具有重要意义。本研究首次提出在GO膜的组装过程中引入超分子交联剂,通过其特殊的分子结构和外围分布大量活性官能团的化学组成,有效调控膜的层间距、亲疏水性、界面形态等,强化膜的优先吸附和筛分能力。以生物醇脱水和高盐废水减量化为分离目标,实现膜的高渗透性、高选择性、高稳定性。主要研究成果有:（1）采用磺丁基-β-环糊精（SCD）通过非共价相互作用物理交联GO纳米片,构筑GO-SCD/聚四氟乙烯（PTFE）膜。环状SCD分子外围具有大量亲水的磺酸基团和羟基,可提高膜主体的亲水性,强化水优先吸附能力;SCD分子内部疏水的空腔可促进水分子快速扩散,强化膜的渗透性;SCD分子与GO纳米片形成强氢键与静电相互作用,强化膜的稳定性。SCD分子独特的环状结构和化学组成实现膜渗透性和选择性协同优化。GO-SCD/PTFE膜表现出良好的丁醇脱水性能,其渗透通量为12955 g m^-2 h^-1,分离因子为1299。（2）采用树枝状聚酰胺胺（PAMAM）通过共价相互作用化学交联GO纳米片,构筑GO-PAMAM/PTFE膜。纳米尺寸的PAMAM分子表面分布大量的胺基官能团,一部分参与共价交联反应,精密调控膜在液体环境中的层间距,强化对目标分离体系的筛分功能;一部分游离的胺基通过弱氢键相互作用牵引水分子快速扩散,强化膜的渗透性;PAMAM分子与GO纳米片间的共价交联网络与氢键网络共同作用,强化膜的稳定性。PAMAM分子独特的树枝状结构和化学性质,优化了膜的筛分功能和渗透性。GO-PAMAM/PTFE膜呈现出良好的丁醇脱水性能,其渗透通量为9108 g m^-2 h^-1,分离因子为2941。GO-PAMAM/PTFE膜同时具有良好的高盐废水脱盐性能,其渗透通量为124 kg m^-2 h^-1,Na Cl截留率超过99.99%。（3）根据限域结构微观特征改进宏观传质传热模型,建立GO膜渗透蒸发水渗透通量数学模型,拟合得到水通量与实验值接近。通过模型的建立,确定水在膜主体内主要呈液相流动,传质推动力为Laplace压,相变界面接近膜下游侧表面。水通量的大小受到限域空间的特殊结构与传热过程制约的共同影响。