水是生命之源,水资源的匮乏和严重的水污染问题引发水危机,水危机这一严峻的问题制约着我国社会经济的发展,缓解水危机的一个重要思路是污水的资源化回收和利用。膜法水处理是一种新兴且高效的污水处理与回用技术,具有处理能力强、出水水质好等优势,得到了广泛的应用。在压力驱动膜分离技术中,微滤（MF）技术是研究最早、至今应用最广泛的分离膜。在MF膜过滤过程中膜污染是一个不可避免且充满挑战的难题,制约着膜技术进一步的推广与应用。然而膜污染难以克服在于它是一个动态且复杂的过程。其中主要的有机污染物如多糖、腐殖质和蛋白质被认为是造成膜污染的主要物质,参与膜污染动态演变的不同阶段。膜污染初期主要是由膜-污染物相互作用所导致的膜孔的吸附/堵塞,后期由于污染物沉积在膜表面形成凝胶/滤饼进而转化为污染物-污染物相互作用。因此,为了有针对性地控制和预防膜污染,需要了解膜污染的机理,准确描述膜污染演化过程及各种有机组分在污染演变中的变化及膜-污染物和污染物之间相互作用的演化规律。分子光谱学技术是解开复杂膜污染之谜的有效手段。本论文以多糖、蛋白、腐殖酸作为模型污染物质,配制与城市污水处理中膜生物反应器上清液具有相似配比的模型污染物溶液进行污染演变试验,以多种光谱学检测技术为手段,使用多种统计学分析方法深入解析膜污染发展过程以及各阶段膜-污染物以及污染物-污染物相互作用的演变规律。对于膜污染机制,（1）本研究基于先前文献中各种各样的膜污染研究,对有关这一主题的大量信息进行清楚的汇总和整理,梳理了膜-污染物和膜污染分子间相互作用在MF有机污染中的作用;（2）基于不同污染机制下过滤体积的线性可加性,提出了一个简单而直接的多重线性回归模型来描述整个过滤过程中五种孔堵/滤饼过滤污染机制的分段交替规律。对每个时间段的过滤曲线（通量与体积）进行拟合,并用分段逐步回归筛选出不显著的机制,确定每个时间段的主导机制。杜宾-沃森（DW）自相关测试用于间段的数量和长度的最可靠设置。对于膜污染演变过程,（1）运用因子分析（FA-NNC）和非负矩阵因子分析（NMF）两种统计模型,以膜基底及延过滤过程（即膜污染演变过程）得到的污染膜为研究对象,基于红外光谱序列-因子分析方法解析多组分膜污染作用及其发展规律;（2）以多种光谱学测量为基础研究手段对膜污染的动态过程进行表征,并以非负线性最小二乘法拟合、方差分解分析、冗余分析等多种统计学方法作为辅助分析方法,对MF膜过滤出水和污染膜表面的多种系列光谱进行解析,识别各种污染物在膜污染过程中的演变规律并对它们之间的交互作用进行量化,从而更加深入地揭示膜污染动态演变过程。结果发现基于出水的紫外-可见（UV-vis）、荧光激发-发射矩阵（EEM）、圆二色（CD）等光谱,可大致识别何种类型的污染物出现在哪个污染阶段;对于膜表面的红外和拉曼光谱,红外能敏感识别蛋白和多糖,拉曼能识别腐殖质,二者互补;基于膜表面红外和拉曼信号能识别出多糖-蛋白-腐殖质在各阶段的相互作用如何演变。