超滤技术已经广泛地应用于水处理领域,然而膜污染一直是阻碍其进一步发展的主要难题之一。此外,对天然水体中的溶解性有机物和微量污染物去除效果差也限制了超滤技术在水处理中的应用。为了解决上述问题,提出了基于光和热的化学预氧化作为超滤的预处理工艺,该技术能有效地降解天然有机物和微量有机物并同时缓解超滤膜污染。本论文分别采用热和太阳能活化过二硫酸盐氧化工艺以及膜的光催化氧化,系统地考察了光热活化过二硫酸盐及光催化预氧化控制超滤膜污染的效能与机理。针对超滤处理地表水过程中膜污染严重和去除溶解性有机物和微量污染物效果差的问题,提出了利用热活化过二硫酸盐降解水中天然有机物,同时缓解超滤膜污染。研究热活化过二硫酸盐预氧化对天然地表水中不同类型有机物引起的超滤膜污染及净水效能的影响,采用松花江水代表天然地表水作为目标水体。探究了温度和氧化剂用量对DOC、UV254和荧光类有机物去除效能以及对膜污染的影响。发现热活化过二硫酸盐预氧化对松花江水中天然有机物表现出优异的降解效果,在温度为80℃条件下,反应时间为60min时,0.8mmol/L的PDS剂量,对UV254和DOC的去除率分别为71%和52%。另外,热活化过二硫酸盐预氧化表现出对腐殖质类荧光物质（C1和C2）相似的去除规律,而对微生物源蛋白质类物质（C3）的去除率在最初的10min内迅速增加,随后保持稳定。热活化过二硫酸盐预氧化可以有效减轻膜污染,当温度分别为50、60、70、80和90℃时,与原水相比,通量分别增加了4%、40%、92%、152%和260%。热活化过二硫酸盐预氧化可影响膜的表面形态和亲疏水性,与受原水污染的膜相比,受预氧化水样污染的膜表面粗糙度较低以及均匀性更好,由于受污染物的覆盖使膜亲水性更强,然而受原水污染膜的接触角小于受预处理水污染膜的接触角。缓解膜污染的机理包括降低天然有机物的浓度、将大分子量腐殖质降解为小分子量物质以及腐殖质结构的破坏阻碍了与高价阳离子的结合的可能性,正是由于上述综合作用,热活化过二硫酸盐预氧化措施能够较好地控制膜污染。在研究了热活化过二硫酸盐预氧化对天然地表水中不同类型有机物引起的超滤膜污染及净水效能的影响的基础上,更进一步地提出了利用绿色清洁的能源-太阳能作为超滤系统的前处理手段,将太阳能化学预氧化和超滤工艺相结合,研究了太阳能化学预氧化对天然地表水中不同类型有机物引起的超滤膜污染及净水效能的影响。在此过程中利用太阳能活化过硫酸盐降解地表水中天然有机物和微量污染物,不仅能有效地去除原水中天然有机物和微量污染物,而且可以有效地缓解超滤膜污染。当温度低于50℃时,太阳能的光效应主导着过二硫酸盐的活化;当温度高于50℃时,太阳能光效应和热效应对过二硫酸盐的活化都有着重要作用;此外,热效应具有加快反应速度（30～70℃）和活化产生自由基（50～70℃）的双重效果。即使在30℃下,太阳能化学预氧化也能有效地减轻松花江水引起的膜污染,并且这种缓解膜污染的效果随着温度的升高而显著提高;在70℃时,太阳能活化和热活化对减轻膜污染的效果相当,这是因为在这两种条件下,进水中天然有机物被大量降解,导致膜前进水中的污染物很少。通过建立数学模型,有效地评价了各种水质污染指标和膜污染指数的关系,以预测膜污染。对于原水/超滤、HP30/超滤、SP30/超滤、HP50/超滤和SP50/超滤系统,在最初过滤阶段,膜污染主要由中间阻塞和滤饼层导致,在过滤的中后期,污染主要由滤饼层引起;对于HP70/超滤和SP70/超滤系统,由于经过预氧化后膜前进水中较少的污染物导致四种数学模型都无法很好地描述前三个过滤周期中的膜污染现象,而在过滤的后期,由于污染物的逐渐积累,在膜表面形成的滤饼层最终导致了膜污染。另外,由于蛋白质比腐殖质更强的亲水性,超滤膜的不可逆污染主要由色氨酸类蛋白质（T2）和芳香族类蛋白质（T3）引起的,而非腐殖质;此外,膜前进水中的陆源性腐殖质（C2）和蛋白质类物质（C3）分别是造成总膜污染和不可逆膜污染的主要原因;在处理松花江水时,膜前进水中的UV254比DOC对超滤膜的不可逆污染的影响更大,因此可以用作处理松花江水膜污染控制策略的指标。基于上述研究,利用对太阳光有吸收作用的Fe2O3-Fe3O4复合材料负载在膜表面,对水中污染物进行催化氧化。这种非均相催化氧化可以直接利用太阳能,在催化氧化过程中不人为添加化学药物,不会对水造成二次污染。对制备的Fe2O3-Fe3O4复合材料和Fe2O3-Fe3O4基光催化膜进行了表征,系统地考察了膜催化氧化作用对膜污染和净水效能的影响。结果表明,与对照组相比,Fe2O3-Fe3O4基光催化膜缓解膜污染的效果十分明显,Fe2O3-Fe3O4基光催化膜的总的相对跨膜压降低了约56.5%;在对污染物去除方面,对松花江水中UV254有较好的降解作用,Fe2O3-Fe3O4基光催化膜对UV254的去除率约为22.0%,降解DOC的能力较差,对陆源类腐殖质（C2）和生物源蛋白质类物质（C3）亦有较好的降解作用,其降解率分别为19.38%和16.89%。