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全球水资源短缺和水污染严重问题日益突出,研究和开发高效节能的水处理技术尤为必要。在传统水处理工艺无法满足需求的情况下,人们开始聚焦各种新型水处理技术及深度处理技术,其中膜过滤组合工艺受到了人们的关注。超滤膜是一种价格适中、截留效率较高的低压膜,以其综合性能优异而逐渐得到了广泛应用。然而,对于水处理过程中应用的各种类型的膜,膜污染问题一直是阻碍膜技术推广应用的最大瓶颈,其中地表水中的天然有机物（NOM）,不但是消毒副产物前质,而且易于导致膜污染。因此,如何有效降低膜污染,降低处理能耗,实现节能减排型水处理模式,尤其是降低NOM造成的膜污染,是目前一个亟待解决的科学难题。本研究中,通过简单的预沉积方法,在超滤膜表面预沉积一层由纳米材料组成的吸附层,形成预沉积层-超滤膜系统用于处理地表水中具有代表性的NOM,并考察其降低膜污染的效果。首先,将配置的硫酸铝溶液加热不同时间形成含有纳米颗粒的悬浊液,通过超滤杯过滤而预沉积在超滤膜表面,研究该预沉积层-超滤膜系统对腐殖酸（HA）、海藻酸钠（SA,一种多糖）和牛血清蛋白（BSA,一种蛋白质）的去除效率和通量衰减速率。结果显示,预沉积的纳米颗粒在经过130分钟不同时间的加热后,通量衰减速率逐渐降低,即膜污染程度减小,加热10分钟的纳米预沉积颗粒,对于HA、SA和BSA三种污染物的去除效果较好,同时膜污染程度较低,且相比于30分钟的加热节约了能源。对加热不同时间的纳米颗粒进行测试表征后发现,加热过程导致了初级纳米颗粒由无定型的氢氧化铝,逐渐向微晶体的羟基氧化铝（AlOOH,boehmite）转化。随着加热时间的延长,其纳米颗粒尺寸逐渐减小,由直径约60纳米减小到约20纳米。此外,将一种纳米级生物质材料——细菌纤维素（Bacterial Cellulose,BC）在氩气气氛下高温煅烧成碳纳米纤维（Carbon Nanofiber,CNF）材料,并将其负载在超滤膜的表面,形成CNF沉积层-超滤膜系统,并研究了在不同CNF沉积量（负载量）的条件下对两种有机污染物SA和BSA的去除效果及膜通量衰减情况。而且,将CNF在乙醇和N-甲基吡咯烷酮（NMP）中浸泡搅拌24小时制备了改性的CNF吸附材料（M-CNF）,将其预沉积在超滤膜表面形成M-CNF沉积层-超滤膜系统,并与未改性的CNF进行对比。结果表明,在给定的数据中,M-CNF负载量越高,吸附性能越好,对减轻膜污染的作用越显著。最后,将三氯化铁（FeCl3）和锰酸钾（K2MnO4）反应后的生成的铁锰混合纳米颗粒预沉积到超滤膜表面组成Fe/Mn双金属沉积层-超滤膜系统,并将其与单独用FeCl3形成的氢氧化铁纳米颗粒预沉积到超滤膜表面组成的Fe沉积层-超滤膜系统进行对比,通过研究其过滤含有SA和BSA的模拟水样和含有重金属三价铬离子的模拟水样的膜污染控制效能,结果显示,对于不同的吸附系统,不同吸附量的吸附剂结果不同。当用Fe沉积层-超滤膜系统处理牛血清蛋白溶液时,氢氧化铁溶液的浓度为5 mM效果最好;处理海藻酸钠时,絮凝剂氢氧化铁溶液的浓度为2 mM时效果最好。当使用Fe/Mn双金属沉积层-超滤膜系统处理牛血清蛋白溶液时,絮凝剂浓度为10 mM时可取得更好的去除效果;处理海藻酸钠溶液时,采用浓度5 mM的絮凝剂进行试验,可取得最好的综合效益。当使用Fe/Mn双金属沉积层-超滤膜系统处理重金属铬离子,当被处理溶液由酸性逐渐变为中性,再变为碱性时,絮凝剂的最佳处理浓度是逐渐增大的。当Fe沉积层-超滤膜系统处理重金属Cr3+时,当被处理溶液由酸性变为中性,再变为碱性时,絮凝剂的最佳使用浓度大体上是递减的,这可能与氢氧化铁絮凝剂在碱性条件下更稳定有关。