随着社会发展,膜过程在海水淡化和废水处理等领域的应用越来越广泛。但膜污染问题是影响膜过程运行稳定性的主要障碍之一。因此,深入了解膜的污染机理,找寻抗污染性能较好的膜是至关重要的。本论文针对膜过程中膜表面无机和有机物结垢的问题,以几种典型商品高分子微滤膜为测试表面,将二水硫酸钙和溶菌酶作为无机和有机污染物模型,探究了不同聚合物膜的疏水性能对污染物的结垢机理的影响,评价了其抗污染性能。并在此基础上,对一些具有潜在用于膜过程中聚合物膜的结垢趋势进行了预测。对无机钙垢的研究,以二水硫酸钙为污染物模型,通过附着实验,研究了不同聚合物膜表面二水硫酸钙晶体的附着质量,并采用分子动力学模拟的方法,计算了聚合物与二水硫酸钙晶体之间的相互作用能,从膜化学和其表面形貌的角度,探讨了聚合物膜表面结垢机理。研究结果表明,膜化学结构对二水硫酸钙晶体在膜表面的附着能起到非常重要的作用:与疏水膜相比,二水硫酸钙晶体更容易在亲水膜表面结垢,疏水性膜的抗无机钙垢污染的性能要好于亲水性膜;聚合物膜分子链中极性基团的数量对膜的附着能的影响要大于极性基团的种类的影响。膜的抗附着性能随着绝对附着能的降低而提高。当不同膜对二水硫酸钙的附着能相近时,膜的表面形貌影响其结垢行为:当孔径大到超过适当范围的时候,附着质量反而变小。本研究采用相同的分子动力学模拟方法,成功地从膜化学的角度预测了一些抑垢膜的抗垢性。对有机钙垢的研究,以溶菌酶为有机蛋白污染物模型,对不同聚合物膜表面溶菌酶晶体的结垢趋势进行了对比,并对其结垢机理进行了解释和讨论。研究了不同膜表面的亲疏水性、荷电性、粗糙度及其分子链中的特征官能团对其表面结垢行为的影响。实验结果表明,亲水性聚合物膜表面的抗蛋白污染性能要好于疏水性膜,这与其对二水硫酸钙的抗污染性能相反;聚合物分子链中可与溶剂水反应的亲水基团越多,其抗蛋白污染性能越好。膜的表面性质,如荷电性及表面粗糙度也会对膜表面溶菌酶的结垢趋势有所影响:在一定p H值的溶液体系下,带有异性电荷的聚合物膜与溶菌酶分子之间存在一定的静电相互作用,而当Zeta电位表现出较小的差异时,其对不同膜表面溶菌酶的结垢趋势影响也较小;膜表面粗糙度越小,膜的抗蛋白污染性能越好。本研究对于合理选择膜的化学和物理结构,获得更好的抗垢性能,以及为膜工艺中防垢膜的筛选、改性及制备提供了一种方法指导。