页岩气作为一种清洁、大储量的非常规天然气资源,在实现我国能源结构独立过程中发挥着重要作用。然而,页岩气在开采过程中会产生大量高盐高有机物的废水,处理不当会对生态环境造成破坏性影响。膜蒸馏技术（MD）以蒸汽压差作为驱动力实现过滤分离,具备操作条件温和、脱盐率高、产水水质稳定等优势,在包括页岩气废水在内的工业废水处理领域具有良好的应用前景。然而,页岩气废水成分复杂,含有大量盐类物质及有机物,极易造成膜污染和膜润湿,影响处理效能。基于此,本研究通过对聚偏氟乙烯（PVDF）原膜表面进行抗润湿抗污染功能修饰,分别制备了全疏膜和Janus膜,并以PVDF原膜作为对照组,全面考察了PVDF原膜、全疏膜和Janus膜的表面形貌、润湿性能。利用XDLVO理论,从微观角度解析全疏膜和Janus膜的抗污染及抗润湿界面作用能。最后,分别采用矿物油乳浊液、表面活性剂盐溶液、矿物油和表面活性剂的混合盐溶液以及实际页岩气废水作为进料液,系统考察了全疏膜和Janus膜用于页岩气废水处理的效能,探究其抗膜污染和膜润湿的相应机理,得出以下结论:（1）通过在PVDF膜表面涂覆纳米二氧化硅颗粒,并接枝低表面能氟化物,构建了低表面能具有可重入结构的全疏膜。进一步,在全疏膜的一面通过喷涂一层亲水的壳聚糖/二氧化硅纳米颗粒,制备了亲水/全疏的Janus膜。改性完成后,通过不同表征手段对改性前后膜的重要性质进行了考察。首先采用衰减全反射-傅里叶变换红外光谱（ATR-FTIR）,表征特征官能团的存在,证明膜改性成功;利用扫描电镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）观察到膜表面沉积着不同尺寸的聚集体,进一步证明二氧化硅颗粒成功沉积到膜表面;此外,膜的表面润湿实验表明,全疏膜的水接触角和油接触角明显增强,水接触角由原膜的126.7°增加到158.2°,油接触角由28.2°增加到125.6°。Janus膜的亲水测水接触角由原膜的126.7°降为32.4°。（2）利用XDLVO理论评估了全疏膜和Janus膜的抗污染和抗润湿的潜能。选取矿物油和表面活性剂SDS作为典型污染物,通过分析膜与污染物之间的界面作用潜势,发现在膜与污染物之间的相互作用力中,相较于范德华作用力,极性作用力占主导。矿物油和PVDF、全疏膜以及Janus膜之间总的作用能分别为-53.54m J/m~2、-44.04 m J/m~2、-33.27 m J/m~2,说明矿物油和Janus膜之间的黏附作用力最低,其次是全疏膜。而表面活性剂和PVDF、全疏膜及Janus膜之间总的作用能分别为-33.82 m J/m~2、-21.29 m J/m~2、-24.54 m J/m~2。可以看出污染物和膜之间的总的作用能均为负值,表明污染物和膜之间的作用力均为引力,负值绝对值越大,污染物和膜之间的作用力越强。在处理含油的进料液时,Janus膜的抗污染能力最好,其次是全疏膜;而处理含表面活性剂的进料液时,全疏膜的抗润湿性能最好。（3）通过开展膜蒸馏的动态污染和润湿实验,探究全疏膜和Janus膜在实际动态运行过程中的抗润湿和抗污染效能。实验采用高浓度的矿物油和SDS的盐溶液作为原料液进行膜蒸馏实验,结果表明,全疏膜处理表面活性剂的盐溶液时,性能优异。而进料液中含有矿物油时,出现了膜污染现象。Janus在处理矿物油或表面活性剂的盐溶液时,具有优异的抗润湿耐污染性能。最后评价了全疏膜和Janus处理页岩气实际废水时的性能,结果显示,两种膜都出现了不同程度的污染,Janus、全疏膜的通量衰减分别为10.5%,20.3%,且改性膜的污染程度显著低于原膜（通量衰减为33.1%）,表明Janus膜的整体性能优于全疏膜。