全球气候变化导致的水资源时空分布不均和经济快速发展带来的水污染所引发的水安全问题成为人类社会可持续发展面临的重要挑战。本文针对目前我国水安全的现状和存在的问题，结合国内外膜技术发展趋势，综述了膜技术在饮用水深度处理、废水处理、灾害应急供水及特种废水处理中的应用进展，分析和展望了膜技术应对水安全问题的研究方向。
本文首先介绍了细胞膜中磷脂双分子层与膜蛋白的结构以及水快速传输的机理。在此基础上分别对以膜蛋白、碳纳米管和人造有机纳米孔道为水通道的仿生膜研究进展进行了综述，着重阐述了以膜蛋白为水通道的仿生膜中两性嵌段共聚物基质的优点、规模化制备面临的问题；以碳纳米管为水通道的仿生膜中水快速传输的机理与膜的制备方法；以及人造有机纳米孔道的设计方法。最后提出了水处理仿生膜所面临的挑战，展望了仿生膜发展的前景。
一种新的概念，受限空间内的界面聚合，用于研究反渗透膜(RO)/纳滤膜(NF)复合膜的合成。实验设计使用受保护的多胺单体通过延迟扩散与均苯三甲酰氯反应，获得了过渡态结构的RO/NF膜。在NF膜水相配方中加入大分子模板剂，诱导界面反应在受限空间内定向发生，将聚合物网络的聚集态由无序转变为有序，同时NF膜对盐的截留性能不变，水通量提高一倍。RO膜有机相配方中加入纳米分子筛，提升水通量超过50 %，复合膜表面结构呈现NF膜的特性，同时脱盐性能保持不变。
以氧化石墨烯（GO）为固定酶载体，在水溶液中通过静电吸附及氢键作用实现溶菌酶(Ly)的固定化得到GO-Ly。并将已固定化酶的GO为添加剂，以聚醚砜为膜材料，采用相转化法制备杂化超滤膜。考察了添加剂含量对膜形态、亲水性、分离性能、力学性能及抗菌性能的影响。结果表明，GO-Ly 的加入使杂化膜的亲水性及纯水通量得到明显提高，同时拉伸强度也得到一定改善；尤其当GO-Ly 添加量为1.5 %（质量分数）时，膜的纯水通量达到318 L/(m2 · h)，并且对聚乙烯醇（PVA 30 000~70 000）的截留率维持在99 %以上，对大肠杆菌的抑菌率可达68 %。
膜污染防控是反渗透（RO）、纳滤膜研究的重要方向，是影响其应用的关键环节。本文总结了常见的反渗透膜污染类型，并对影响反渗透膜污染的关键因素进行分析；并重点综述了目前提高反渗透膜耐污性的方法，包括设计新型关键单体、表面物理改性、表面化学改性及共混改性等方法；最后对耐污染反渗透膜的研究进行了展望。
邻苯二甲酸酯（PAEs）是一类典型的环境激素，对人体健康具有较大的危害。本文采用DK型纳滤膜去除水中微量邻苯二甲酸酯，分析了水中微量邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸正二丁酯(DNBP)和邻苯二甲酸异二丁酯(DIBP)等在DK型纳滤膜表面的吸附行为，考察了4 种邻苯二甲酸酯的辛醇/水分配系数(logKow)和相对分子质量(Mw)对其在DK型纳滤膜表面的吸附和膜的截留特性的影响。结果表明Freundlich 吸附方程能较好地描述4 种邻苯二甲酸酯在DK型纳滤膜表面的动态吸附行为；DK型纳滤膜对水中微量邻苯二甲酸酯的截留特性表现为膜面吸附作用和膜孔筛分效应，吸附平衡后的截留机理取决于膜孔的筛分效应，DK型纳滤膜对DMP、DEP、DNBP、DIBP的截留率分别为55 %、78 %、96 %和96.8 % (0.5 MPa，30 ℃，DMP、DEP、DNBP、DIBP浓度均为300 μg/L)，表明DK型纳滤膜能高效去除水中的DNBP和DIBP。
利用电渗析技术脱除头孢氨苄酶法母液废水中的盐分，研究了操作电压、浓缩室与淡化室流速比、温度等因素对电渗析脱盐过程的影响，并研究了反渗透膜法处理脱盐母液废水的膜通量变化趋势。实验结果表明，当淡化室、浓缩室流量均为500 L/h（流速比1∶1），操作电压为25 V，温度＜30 ℃时，电渗析在高效脱盐的同时具有理想的有机物截留率达99.50 %以上，能耗3.65 kW · h/kg；反渗透膜法在处理脱盐母液废水时，膜通量衰减较慢，水回收率达到75.67 %。实验结果表明，利用电渗析、反渗透组合工艺处理头孢氨苄酶法母液废水具有良好的可行性。
本文介绍了计算流体力学（CFD）在膜分离过程模拟中的基本原理，对CFD在压力膜驱动过程组件设计、传质和膜污染过程研究方面的应用和CFD在具有相变膜过程（渗透汽化、膜蒸馏）以及其他膜过程中的应用分别进行了综述，最后对CFD在膜分离技术研究中的应用前景进行了展望。
本文以钱塘江潮汐咸水为研究对象，将纳滤膜集成技术用于潮汐咸水制备饮用水。通过对纳滤膜选择与性能评价、中试集成工艺优化，以及500 m3/d 的纳滤集成示范系统的运行试验，结果表明：对于潮汐咸水水源，应用纳滤膜集成系统可有效脱除盐分，降低水体中的有机污染物含量，对促进潮汐地区的饮水安全具有保障作用。
以纤维素（cellulose）为膜材料，离子液体1-乙基-3 甲基咪唑醋酸盐（EMIMAc）为溶剂，水为非溶剂，无纺布作为支撑层，通过相转化法制备了纤维素均质膜。采用红外、X-射线衍射和扫描电子显微镜表征了膜的结构及形貌，考察了该膜的正渗透性能。结果表明：纤维素溶解再生过程中没有发生化学变化，但晶型发生了转变；当原料液为0.6 mol/L 的氯化钠水溶液，汲取液为特制的营养液时，所制备的正渗透膜的水通量为3.534 L/（m2· h），截盐率达到99 %以上。
采用淡水室填充阳离子交换树脂的电去离子（EDI）膜堆来处理低浓度含镍废水，考察了该EDI 膜堆用于低浓度重金属废水处理的可行性，并探讨了膜堆电压和料液流量对EDI 分离重金属离子性能的影响。结果表明，对于Ni2+浓度为50 mg/L，pH为4.5 的料液工况，操作电压为25 V，料液处理量为20 L/h 时，可保证淡水产水Ni2+浓度在2 mg/L以下，且浓缩水Ni2+浓度大于900 mg/L，电流效率达到24.2 %。
本文以聚二甲基硅氧烷（PDMS）为膜材料，乙烯基三乙氧基硅烷（VTES）为交联剂，在聚偏氟乙烯（PVDF）中空纤维支撑膜表面通过交联反应制备出PDMS/PVDF中空纤维渗透汽化复合膜。采用扫描电子显微镜和全反射傅里叶红外光谱仪表征复合膜的形貌和结构变化。研究了膜对正丁醇-水、异丙醇-水及丙酮-水三种模拟含盐有机废水的分离效果，并考察了温度对膜性能的影响。结果表明：PDMS/PVDF中空纤维膜对这三种模拟含盐有机废水有较好的分离效果，操作温度为40 ℃ 时，膜的渗透通量分别为275.95 g/(m2·h)、322.16 g/(m2·h)、489.76 g/(m2·h)，分离因子为37.82、12.60、33.12。
本文简要介绍了铀的危害及其在水溶液中的存在形态，综述了吸附法处理低浓度含铀废水的最新研究进展，分析了不同吸附技术的特点，评论了它们的吸附性能和应用前景，并对进一步的研究方向提出了一些看法。
将聚乙烯吡咯烷酮（PVP）与聚(乙烯-乙烯醇)（EVAL）共混，采用浸没沉淀法制备了PVP/EVAL共混膜，并用于油水乳液分离过程。通过全反射红外光谱、扫描电子显微镜、拉伸试验、接触角测试等对膜的组成、结构形态、机械性能、亲水性进行了表征，并研究了PVP添加量对共混膜油水分离性能的影响。结果表明：添加PVP能较显著地改变EVAL膜的结构，且共混膜的机械强度和亲水性得到明显改善，当PVP添加量为10 wt%（PVP在铸膜液中的质量分数）时，其拉伸强度和断裂伸长率分别为纯EVAL膜的1.88 倍和1.34 倍。当PVP 添加量为4 wt%时，油水分离稳定通量为纯EVAL 膜的1.81 倍，截留率为92.2 %，比纯EVAL 膜略高。PVP 添加量为10 wt%的PVP/EVAL 共混膜清洗后通量恢复率由纯EVAL 膜的51 %增至77.98 %。
以间苯二胺(MPD)为水相单体、均苯三甲酰氯(TMC)为油相单体，氧化石墨烯（GO）作为水相添加物，采用界面聚合法，制备了GO-PA（聚酰胺）/PSF（聚砜）混合基质反渗透复合膜。采用扫描电子显微镜表征了膜形貌，考察了该膜对氯化钠的截留性能及耐氯性。结果表明，聚酰胺反渗透膜填充氧化石墨烯后，其分离性能优于聚酰胺膜，且具有较好的耐氯性。随着氧化石墨烯含量的增加，膜的通量增大，当添加量为0.005 %时，膜具有最大通量，为63 L/(m2·h)。
反渗透是重要的海水淡化技术，本文针对反渗透膜易被水中活性氯破坏导致性能下降的问题，介绍了聚酰胺反渗透膜氯化降解理论，并深入探讨了国内外对耐氯反渗透膜材料的研究与开发现状，讨论了耐氯反渗透膜的研究方向和发展前景。
胶束强化超滤技术（MEUF）作为一种新兴的水处理技术，在重金属废水净化方面有着较好的应用前景。本文通过总结前人的研究结果，综合讨论了影响金属离子截留效果的各个因素，为优化MEUF提出了一些建议。并就当前采用胶束强化超滤法处理金属离子技术的最新发展与表面活性剂的循环再利用作了简要的介绍。
水体重金属污染正成为全世界最严重的环境问题之一，多种多样的技术已被用于重金属废水的处理。本文综述了近年来用于重金属废水处理的常见工艺，包括化学沉淀法、混凝-絮凝、电化学法、膜分离、离子交换法和吸附法等，并对相关工艺进行了评述。
从压力驱动膜及膜集成技术的特点出发，结合不同水源水质，对膜技术应用于饮用水深度处理方面的进展进行了分析和综述，并提出膜法饮用水深度处理的发展建议。