膜生物膜反应器(Membrane Biofilm Reactor, MBfR)是一种将膜曝气与传统生物污水处理相结合的新型水污染控制技术。在MBfR系统中,中空纤维膜兼具氧传递介质及微生物附着载体双重作用,其性能(氧传质性能、稳定性、耐污染性、生物亲和性等)对MBfR系统的快速启动及稳定运行具有重要作用。而目前尚没有专门适用于MBfR技术的中空纤维膜,MBfR的应用与发展受到了极大的限制。本文采用表面改性技术,以实验室自制的疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维微孔膜为原膜,制备含有聚合物皮层的新型改性膜。探讨不同改性条件下中空纤维膜的基本性能变化,确定其最佳的改性条件,并进一步考察改性膜的稳定性和耐污染性。本课题针对疏水性PVDF中空纤维微孔膜供氧能力不足、耐污染性较差等问题,以左旋多巴(L-DOPA)为单体,利用其自聚合原理对课题组自制疏水性PVDF中空纤维膜进行表面改性,针对L-DOPA浓度、聚合时间及后处理温度等参数对改性膜性能的影响进行系统研究,以氧传质性能为主要评价指标优化表面改性条件,结果表明：L-DOPA浓度1.54g/L、聚合时间3.0h、后处理温度37.0℃、n(L-DOPA)/n(A)=2时,PVDF/pDOPA改性膜具有与PVDF原膜相似的机械性能；其氧气传质特性显著优于原膜,氧总转移系数(KLa)自原膜的9.54×10-3 min-1提高至1.61×10-2 min-1,为原膜的1.70倍；此外膜表面静态接触角及形貌监测结果表明,改性PVDF膜表面亲水性提高(接触角自原膜75.4°降至41.4°),粗糙度增加(自原膜128.5nm增至222.1nm)。PVDF/pDOPA改性膜超声及化学稳定性试验结果表明：超声过程对于PVDF/pDOPA改性膜亲水性能、极限气体通量影响不大,超声10、20和30min时,改性膜的KLa衰减率分别为4.89%、9.76%和12.20%,超声后改性膜的KLa仍高于原膜,分别为原膜的1.64、1.55和1.51倍,显示PVDF/pDOPA改性膜具有良好的稳定性能；改性膜在强酸性和强碱性条件下,接触角略有增大,泡点压力减小,透气系数增大；在弱酸及弱碱条件下,接触角变化范围很小,泡点压力略微下降,透气系数略微上升。pH为12时,与原改性膜相比KLa衰减率最大为27.39%,pH为8时,KLa衰减率最小为6.70%。表明在弱碱条件下改性膜具有较好的稳定性,而强碱条件对改性膜稳定性具有较大的影响。选取牛血清白蛋白(BSA)、腐殖酸(HA)和海藻酸钠(SA)来模拟MBfR污水生物处理系统胞外聚合物(EPS)中的蛋白质类物质、腐殖质类物质和多糖类物质进行膜污染实验,运用XDLVO理论定量解析污染物对PVDF原膜及pDOPA/PVDF改性膜的界面相互作用,分析3种界面相互作用力对膜污染过程的贡献；并考察这三种有机污染物对MBfR中透气膜的污染行为,研究结果表明：对于三种污染物而言,改性膜的耐污染性均优于原膜,其次对于原膜及改性膜,三种有机污染物污染程度均为SA最重,BSA次之、HA最小。三种有机污染物与透气膜之间均存在微弱的静电作用力,该静电力对膜污染贡献很小；但范德华作用力和极性作用力各不相同,范德华力使膜污染加剧,极性作用力会减缓膜污染,表明通过表面改性方法可以增大膜表面的极性作用力从而减缓膜污染。界面自由能与膜污染程度对照分析表明,XDLVO理论可以合理预测EPS中的三种主要有机物对MBfR透气膜的污染行为。