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聚偏氟乙烯（PVDF）作为膜法水处理技术中常用的膜材料,已广泛地应用于各类分离工艺中。然而,由于PVDF材料本身具有很强的疏水性,导致了膜组件在实际的运行过程中出现了严重的膜污染现象,使得PVDF超滤膜的推广受到了极大的限制。无机纳米颗粒改性复合膜的制备及其性能表征已成为当前的研究热点,因而新型改性添加剂的合成一直吸引着很多学者。本实验主要以SiO2、氧化石墨烯（GO）及SiO2-GO三种纳米颗粒为添加剂制备了改性PVDF复合膜,并使用傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）与扫描电镜分别对复合膜表面基团和断面结构进行了检测与观察。引用原子力显微镜（AFM）和耗散型-石英晶体微天平（QCM-D）联用技术分别从吸附动力学和微观作用力角度考察各类污染物在改性膜表面的吸附过程及吸附层结构变化情况。最终得出如下实验结论:采用共混方式将无机添加剂纳米SiO2颗粒与有机添加剂聚乙烯吡咯烷酮（PVP）加入PVDF膜中,调整纳米颗粒的投加比例制备不同改性程度的超滤膜。以取自西安市第四污水厂的城市二级出水有机物（EfOM）作为原液,考察改性超滤膜对实际出水污染物的吸附行为。结果发现,随着纳米颗粒添加量的提升,即改性程度的加深,复合膜表面的粗糙高度也随之下降。实验结果表明,EfOM吸附曲线可按照斜率简单地划分为前后两个部分:第一阶段,耗散与频率变化之间呈现出明显的线性相关关系。在该阶段内,可以发现EfOM在镀膜晶片表面快速吸附堆积,这种现象是由于EfOM中有机物分子与膜面之间的微观相互作用较为强烈所导致的。第二阶段发生在EfOM吸附曲线斜率出现变化后,由于镀膜晶片表面被污染物完全覆盖,该阶段的吸附现象主要由污染物之间的相互作用控制。与第一阶段相比,此时膜面的污染物吸附量基本趋于稳定,但能量的耗散仍然在增加。实验中使用AFM从微观作用力角度考察EfOM与EfOM或膜面之间的相互作用力。结果发现,EfOM与改性膜面之间的粘附力为0.211 mN/m,而EfOM与EfOM之间的粘附力却随着吸附量的增加而下降。当过滤原液体积为800 mL时,EfOM与EfOM之间的粘附力值下降为0.115 mN/m。显然,膜面与EfOM之间的作用力要高于EfOM内部分子之间的相互作用,且EfOM吸附层内部结构之间的相互作用也会受到膜面理化性质的干扰。由于EfOM与膜面之间的相互作用力较大,因此,结合QCM-D的结果就可以很容易的解释在EfOM的初期吸附过程中,膜面的吸附层较为致密而吸附后期吸附层较为松散的现象了。EfOM与PVP/PVDF膜之间的粘附力为0.373 mN/m,而随着SiO2添加量的增加,粘附力逐渐减小,当SiO2含量为0.5wt%时,粘附力下降至0.150 mN/m。因此,EfOM与PVP/PVDF膜之间的亲和力较为强烈,污染物在膜面所形成的吸附层呈现出致密的刚性结构。而经过纳米颗粒改性的复合膜与EfOM之间的作用力相对较弱,所形成的吸附层松散且具有一定的流动性。对SiO2-GO/PVDF复合膜性能的研究过程中发现,SiO2-GO颗粒的添加有效地增强了复合膜的多方面性能。以BSA为典型污染物测定蛋白类物质与复合膜之间的相互作用力,结果显示,BSA与PVP/PVDF和SiO2-GO/PVP/PVDF膜之间的粘附力分别为0.78 mN/m与0.37 mN/m。显然,添加SiO2-GO纳米颗粒后,复合膜对蛋白类污染物的吸附程度得到了有效地抑制。然而,通过BSA对PVP/PVDF膜、GO/PVP/PVDF膜、SiO2/PVP/PVDF膜以及SiO2-GO/PVP/PVDF膜的粘附力曲线对比发现,BSA对SiO2-GO/PVP/PVDF膜的粘附力略高于最小的SiO2/PVP/PVDF膜。该现象可以解释为SiO2的改性效果略好于GO,而SiO2-GO中SiO2的含量较少才会导致复合膜的抗污染性能并不是最优。