近年来水污染问题严重,如何高效处理废水成为保护生态环境的关键,具有分离效率高、能耗低等优点的膜分离技术在废水处理中发挥了重要的作用。虽然聚偏氟乙烯（PVDF）分离膜具有优异的耐化学性和热稳定性等特点,但是其在处理水基流体时存在严重的膜污染问题。研究表明分离膜表面亲水化改性可以有效地提高抗污染性能。鉴于此,本文首先采用非溶剂致相分离法制备了PVDF膜,然后通过仿生共沉积方法对PVDF膜进行亲水改性,并在此基础上通过原位形成微纳米结构对PVDF膜性能进一步优化。本文主要结论如下:（1）采用非溶剂致相分离法制备了PVDF分离膜,研究了铸膜液中PVDF含量、致孔剂PVP含量、分子量以及凝固浴温度对膜性能的影响。研究发现:随着铸膜液中PVDF含量的增加,所制备的PVDF膜的孔隙率和纯水通量逐渐降低,BSA截留率逐渐提高。致孔剂PVP K30的添加量从2%增加到8%的过程中,PVDF膜纯水通量呈现先增加后减小的趋势,PVP K30添加量为6%时,PVDF膜具有最佳的纯水通量为556.1L/（m²·h）。PVDF膜的纯水通量随着PVP分子量的增加呈现先增加后减小的趋势,BSA截留率逐渐减小。PVDF膜的纯水通随着凝固浴温度的增加逐渐增加,BSA截留率逐渐减小。（2）利用单宁酸（TA）与基体的黏附作用以及可以与聚乙烯亚胺（PEI）发生交联反应的特点,在分离膜表面构建稳定的TA/PEI涂层以提高膜表面的亲水性。主要研究了TA含量、共沉积时间及PEI分子量对改性膜性能的影响。研究发现:随着共沉积改性时间的增加,改性膜的纯水通量呈现出先增加后减小的趋势。TA/PEI共沉积时间为6h时改性膜的综合性能最佳,其纯水通量为1612 L/（m²·h）,BSA截留率达到81.9%,接触角为48°。共沉积过程中,随着溶液中TA含量的增加膜的亲水性能和抗污染性能明显提高。改性后分离膜表面的水接触角从79°降至38°,通量恢复率从63.7%提高到82.6%,总污染率从86.0%降至74.7%。TA/PEI共沉积过程中,PEI分子量的增加不利于TA/PEI涂层在膜表面的沉积,导致改性膜的接触角增加,纯水通量减小。（3）以TA-PEI共沉积层作为中间层,利用中间层中存在的酰胺基团分别诱导Zr（SO₄）₂和（NH₄）₂Ti F₆在分离膜表面水解原位形成Zr O₂和Ti O₂微纳米结构。主要研究了水解时间对膜亲水性、渗透性能、截留性能及抗污染性能的影响,并将两种改性膜用于染料和乳化油的分离过程,研究了两种不同微观结构对分离性能的影响。研究发现:利用原位诱导水解Zr（SO₄）₂在PVDF分离膜表面构筑了紧密堆积的纳米球粒子结构,Zr O₂/TA-PEI/PVDF分离膜的表面亲水性和分离性能得以明显提高。改性后膜表面的接触角从79.0°降至12.2°,BSA截留率从65.9%提高到98.2%,对刚果红和甲基蓝染料截留率分别为96.8%和93.5%。采用（NH₄）₂Ti F₆水解后在PVDF分离膜表面构筑了由纳米线组成的网络结构,Ti O₂/TA-PEI/PVDF分离膜具有良好的亲水性和纯水通量。改性膜的接触角降至26.9°,纯水通量为1222.3 L/（m²·h）。此外,Zr O₂/TA-PEI/PVDF和Ti O₂/TA-PEI/PVDF分离膜对水包油型乳液具有良好的分离性能。