由于现代工业的迅猛发展以及人口的快速增长,水资源短缺和水污染已逐渐成为制约人类社会高质量发展的瓶颈和全球关注的重要问题。废水中的污染物成分复杂,其中不溶性油类和水溶性有机染料由于排放量大、易对生态环境造成严重污染且难以降解,严重制约了水资源的有效利用。目前工业废水中成分复杂,加剧了油水分离的难度,因此开发具有特殊润湿性、良好的选择性和节能特性的分离材料逐渐成了新的挑战。本工作针对目前油水分离中的主要问题,基于膜分离和吸附方法制备多级结构分离膜,以期达到高效处理含油废水的目的。选取聚丙烯腈（PAN）为基体材料,通过三种方法制备得到聚丙烯腈基复合膜,将其用于油水混合物中较难分离的油水乳液分离研究,并对不同复合膜的分离机理进行了深入的探讨。研究发现,三种方法得到的PAN基复合膜中,具有Janus结构的PAN基复合膜拥有稳定高效分离水中油污染物和去除废水中的有机染料的性能。研究内容分为以下三个部分:（1）利用Janus复合膜的强吸附机理、非对称润湿性、尺寸筛分效应和拉普拉斯压差原理,通过静电纺丝技术将具有光催化性能的亲水性Ti O2纳米粒子分散在PAN纤维膜中制备亲水层,并在亲水层基底上通过电纺不同厚度的PCL构造疏水层,设计并制造了一种用于废水处理的环保型Janus复合膜。其中亲水层的功能改性,会进一步提高复合膜的非对称润湿性以及拉普拉斯压差,并扩大尺寸筛分效果,从而提高Janus复合膜的油水分离性能。同时Ti O2纳米粒子的高孔隙率以及自身的光催化特性,可赋予复合膜有效吸附和光催化降解有机污染物的特性。研究表明具有Janus结构PAN/Ti O2-PCL20复合膜具有最佳分离性能和分离效率。该复合膜对于低表面张力和低密度油,可保持高通量和分离效率。对水包正己烷乳液的分离效率最高为99.85%,渗透通量可达1345±34(L m-2h-1)。进行20次循环分离后,其分离效率仍能达到99.15%以上。同时,PAN/Ti O2-PCL20复合膜对罗丹明B去除率达到93.2%。（2）采用静电纺丝法制备PAN/尿素纳米纤维复合膜,随后经过PAN的胺化以及尿素水解制孔,成功地制备了具有分层多级结构（多孔微球—纤维）的超亲水和水下超疏油纳米纤维复合膜。制备得到的PAN/UH-8复合膜可以在0.8 s内使水滴完全渗透,表现出优异的超亲水性及水下超疏油特性,水下油接触角最高达到169.5±0.5°。经过15次循环分离后,油水分离效率仍高于99.5%,具有良好的循环稳定性。同时PAN/UH-8复合膜还具有极低的油附着力和一定的耐腐蚀、耐磨损性能。（3）通过简便的水热合成工艺制备了不同形貌且具有高比表面积和丰富孔结构的MOF（ZIF-8）。将具有规则的“空间十字花”结构的ZIF-8-c1与PAN进行静电纺丝,制备得到具有多级结构的PAN/ZIF-8-c1纳米纤维复合膜,可用于多种有机染料的吸附以及表面活性剂稳定的水包油乳液的分离。PAN/ZIF-8-c1复合膜对水包油乳液分离通量为1250±34(L m-2h-1),最高分离效率为99.51%。经过20次循环分离后,通量和最高分离效率略微降低至1205±12(L m-2h-1)和99.22%,体现了复合膜良好的循环稳定性。同时,PAN/ZIF-8-c1对阴离子型有机染料甲基橙和刚果红的去除率在60 min内到97.5%和94.3%。PAN/ZIF-8-c1复合膜还具耐化学腐蚀性以及磨损性能。