聚偏氟乙烯（PVDF）由于具有优良的化学稳定性，热稳定性和机械性能，已成为超滤和微滤领域一种常用的膜材料。但是PVDF膜疏水性较强，很容易受到污染，进而导致水通量下降。本文针对目前常用的膜材料PVDF的强的疏水性，在水中长期运行容易受到生物污染的问题，研究了通过共混改性提高PVDF抗生物污染的方法。依次合成酸化多壁碳纳米管（MWNTCOOH），超支化聚氨酯改性的碳纳米管（MWNTHPAE和SWNTHPAE），之后作为PVDF膜改性的添加剂，通过相转化方法制备PVDF纳米复合膜。利用各种评价方法如透射电镜（TEM）、扫描电镜(SEM)、X-射线光电子能谱(XPS)、水接触角、静态蛋白吸附试验、超滤试验以及抑菌试验等系统研究不同添加量的改性碳纳米管对PVDF形态结构、渗透性能、抗污染性能的影响，阐述纳米复合膜表面抗生物污染的机理。同时研究了不同分子量PEG对PVDF/MWNTHPAE-1.5纳米复合膜结构和性能的影响，以及表面抗生物污染的机理。主要研究内容和结果摘要如下：通过XPS、FTIR、TGA以及SEM等方法表征了改性前后的碳纳米管，结果表明超支化聚氨酯（HPAE）成功的接枝到MWNTCOOH和SWNTCOOH表面，生成MWNTHPAE和SWNTHPAE。在相同的试验条件下，MWNTs和SWNTs不能稳定的分散在DMF和铸膜液中，静止一段时间会出现沉淀。MWNTCOOH的分散效果好于MWNTs，在DMF中能稳定的分散一段时间，但是之后仍然沉淀。MWNTHPAE和SWNTHPAE均能稳定的分散在DMF和铸膜液中而不沉淀。TEM结果显示MWNTs和SWNTs在PVDF中团聚非常明显；MWNTCOOH分散效果好于MWNTs，MWNTHPAE和SWNTHPAE在PVDF膜中呈现单根无序的分散状态。激光动态光散射(DLS)的研究结果表明，MWNTHPAE的粒径小于MWNTs，而且MWNTHPAE在高分子量的PEG体系中的分散效果好于在低分子量的PEG体系中的分散效果。通过SEM表征不同添加量的改性后的碳纳米管对PVDF膜表面和断面结构的影响，表明低浓度能促进断面指状孔的发展，同时提高膜表面孔径和孔隙率；高浓度则抑制断面和表面孔的发展。过滤试验结果表明，水通量随着添加量的增加呈现先增加而后降低的趋势，截留率的趋势与之相反。MWNTCOOH，MWNTHPAE和SWNTHPAE作为PVDF的添加剂所制备的纳米复合膜最大纯水通量所对应的在添加量分别为1%，1.5%和1%，此时截留率相应的降为最低。随着PEG分子量的增加，PVDF/PEG/MWNTHPAE-1.5体系表面的孔径和孔隙率增加，相应的水通量逐渐增加，截留率逐渐降低。XPS试验结果表明，PVDF/MWNTHPAE-1.5和PVDF/SWNTHPAE-1.5纳米复合膜表面的氧元素和碳元素含量明显高于PVDF膜表面，而且PVDF/MWNTHPAE-1.5和PVDF/SWNTHPAE-1.5纳米复合膜表面出现氮元素，证明改性后的碳纳米管嵌入到PVDF膜表面。在运行过程中，嵌入表面的MWNTHPAE不会随着水力的冲刷而流失。由于纳米复合膜表面含有大量的-OH官能团，因此改性后PVDF膜表面接触角降低，亲水性提高。AFM结果表明，PVDF/MWNTHPAE和PVDF/SWNTHPAE纳米复合膜表面粗糙度随着添加量的增加而降低。流动电势结果表明纳米复合膜表面zeta电位值升高。随着PEG分子量的增加，PVDF/PEG/MWNTHPAE-1.5体系表面氧元素含量逐渐增加，表面亲水性逐渐增加。BSA静态吸附的结果表明，改性后的PVDF膜对蛋白质的吸附量随着MWNTHPAE或SWNTHPAE添加量的增加而明显减小，说明改性后的膜抗蛋白质污染能力明显提高。超滤试验的结果表明，随着MWNTHPAE和SWNTHPAE添加量的增加，膜通量恢复率逐渐升高，不可逆污染的比率逐渐降低，说明添加MWNTHPAE和SWNTHPAE能提高PVDF膜的抗蛋白质污染性能。例如，PVDF的通量恢复率仅为78.4%，而不可逆污染比率是21.6%，随着MWNTHPAE/PVDF的比例从0.5%增加到2%，通量恢复率相应的从85.3%增加到95.7%。同时，不可逆污染比率从14.7%逐渐下降到4.3%。本论文还研究了纳米复合膜的抗菌粘附能力，通过流式细胞仪和SEM表征短期的E.coli粘附和长时间放置在滤后水中膜表面的细菌数量。结果发现PVDF/MWNTHPAE和PVDF/SWNTHPAE纳米复合膜长期置于滤后水中后，表面的细菌数量都随着添加量的增加而减少；短期的E.coli粘附试验表明，PVDF/MWNTHPAE纳米复合膜表面抗菌效果不明显，而PVDF/SWNTHPAE纳米复合膜表面的细菌数量明显低于PVDF。通过对比表面特性与细菌数量的关系，表明表面亲水性是影响细菌粘附的主要因素。