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膜生物反应器（MBR）是目前使用最广泛的生物增效技术之一,已被大量用于废水处理领域。但是,二级出水有机物造成的超滤膜污染成为了限制MBR技术发展的重要原因,其中由蛋白质类物质造成的不可逆污染尤为显著。在众多膜污染控制技术中,化学清洗技术使用广泛,其中以NaClO为代表的氧化剂类清洗剂对造成超滤膜污染的有机物和微生物处理效果好,因此在处理膜污染时多被采用。但是,传统的化学清洗往往消耗过量的氧化剂,对膜材料和膜池内的微生物均造成很大的损害。于是,近年来,开始出现利用低浓度氧化剂来实现膜清洗的工艺（如与反冲洗结合）。然而,低浓度氧化剂清洗效果的系统评估还未开展以及与污染物的作用机理尚未可知。因此在本次研究中,我们选择了常用的牛血清蛋白（BSA）作为模型污染物,两种带负电荷的PES和PVDF膜进行通量评估,重点探索了化学清洗过程中NaClO与BSA的相互作用机理,及其对膜污染控制效果的影响。另外,为了探索氧化剂的种类和污染物的性质对超滤膜污染控制作用机制的影响规律,本论文还选择了另一种氧化剂过氧化氢（H2O2）以及一种与BSA带相反电性的模板污染物溶菌酶（LYS）开展对比研究。通过测定氧化前后BSA物理化学特性、官能团特征、三维荧光响应特征、分子量等的变化情况,系统分析NaClO与BSA之间的反应机理。另外,以膜的通量变化和渗透性能变化为技术指标,评估了 NaClO对BSA型膜污染控制的效果。研究发现,较低浓度NaClO的条件下,不会对BSA的官能团、荧光特征、分子量等产生显著影响,但是BSA的负电荷密度会增大,导致与带负电荷的膜表面之间静电排斥作用加强,从而减少BSA在膜表面的沉积,使过滤后PES膜和PVDF膜的通量损失分别减少了约23%和7%。随着NaClO浓度的升高,蛋白质分子的苯环受到攻击,导致污染物的不饱和键增多,BSA逐渐失去蛋白质荧光特性,转化成类富里酸物质,污染物的疏水性增强。由此,BSA与膜表面之间的疏水相互作用加强,导致膜污染情况加重。进一步提高NaClO的浓度,BSA所带负电荷继续增强,蛋白质分子的酰胺特征官能团遭到破坏,二级结构的破坏导致BSA分子尺寸增大。一方面,强化的静电排斥作用减少污染物在膜表面的堆积;另一方面,部分蛋白分子尺寸增大不会进入孔道,减少在膜孔内的堆积。这两种作用互相叠加,共同促进了减轻膜污染的效果。膜通量变化的结果显示,2000ppm NaClO氧化后PES膜的通量损失减少了约26%。总之,用不同浓度的NaClO对BSA进行预氧化处理后,膜通量和渗透性能呈现出“S型”的变化规律,即在低浓度NaClO的条件下,可以较好地实现对BSA污染的控制。为了探究氧化剂种类对超滤膜污染控制的影响,评估了氧化剂H2O2与BSA的作用机理及对BSA型膜污染控制的效果。结果显示,相同浓度范围的H2O2对BSA的zeta电位、水力学直径、官能团等都未产生较大影响;但是污染物荧光强度随着H2O2浓度的升高不断下降,且伴随着分子量约45kDa的新物质产生。在前面的研究中,我们发现NaClO氧化BSA时,主要进攻污染物的官能团尤其是苯环,造成BSA变成其他长链物质而不影响物质的分子量。但是与NaClO不同的是,H2O2主要是促使BSA发生水解产生一些小分子的肽段,在污染初期可以顺利通过孔道,但随着过滤进行会在膜孔内堆积,加重后期污染,总体上对膜通量的恢复效果不明显。氧化前后PES和PVDF膜的通量损失基本保持不变,分别约为80%和36%,说明了低浓度H2O2条件下,BSA型膜污染控制效果不理想。为了探究污染物性质的影响,评估了 NaClO与模板污染物LYS的作用机理及对LYS型膜污染控制的效果。结果显示,低浓度NaClO氧化时,会造成LYS分子的芳环取代基断裂,逐渐由蛋白质转化为类腐殖酸和类富里酸物质,污染物的疏水性增强。由此,增强了污染物与膜表面之间的疏水作用,导致膜污染情况恶化,PES膜和PVDF膜的通量损失分别增加了 46%和53%。但是,当LYS暴露于高浓度NaClO时,蛋白质结构被完全破坏,从而LYS亲水性提高且分子尺寸变小,促使污染物更易通过膜孔道,缓解了膜污染。用不同浓度的NaClO对LYS进行预氧化处理后,膜通量和渗透性能呈现出“U型”的变化规律,即在低浓度NaClO条件下,不仅不能缓解LYS型膜污染,甚至会进一步加重膜污染。本研究初步表明,低浓度氧化剂在某些情况下可以实现较好的膜污染控制效果,但是应用过程受氧化剂种类和污染物性质的影响较大。从总体上看,本研究可为低浓度氧化剂在工业中的应用前景和应用条件提供参考。