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水是生命之源，是经济发展的必要条件，是人体组织的重要组成部分。但近几十年来，由于各种生态因素，无论是自然还是人为的，许多地区的地下水中都含有各种有害污染物。与此同时，随着工业化和城镇化的快速发展，进一步加重了地下水污染程度，导致地下水中出现，如氟化物，硝酸盐，硫酸盐，其他重金属离子等。
电容去离子技术（CDI），得益于其低成本，低能耗且绿色环保的优点而受到广泛的关注。而膜电容去离子技术（MCDI）的提出进一步提升了CDI的各项性能，掀起了研究的热潮。相较于常规CDI，离子交换膜的引入使离子吸附效率和电极容量显著增加；同时，在解吸期间，电极中所吸附的离子能更充分地脱附，离子脱除效率和电极再生效率得到大幅度提高。目前MCDI已被应用于如硫酸根离子、硝酸根离子、磷酸根离子、金属离子等带电物质的去除。
本研究创新性的将单价选择性阴离子交换膜引入CDI，构建选择性膜电容去离子技术（PSMCDI），考察并证明了其对单价阴离子的选择性脱除；然后将PSMCDI技术用于高氟废水的脱氟研究；最后，基于目前MCDI中膜选型的混乱问题，通过自制一系列的阴、阳离子交换膜，研究了膜性能对于MCDI脱盐效率和能耗的影响，为后期研究提供参考。主要研究内容和结论如下：
（1）通过将单价选择性阴离子交换膜引入CDI，得到具有单价阴离子选择性的特种PSMCDI，进行单价阴离子选择性脱除研究。与常规MCDI相比，PSMCDI对单价阴离子的选择性系数提升一倍以上。经过多项操作参数的优化，基于单价膜ACS的PSMCDI的单价选择系数（S）为1.39（在1.2V的工作电压、10min的吸附时间和30mL/min的进料流量条件下），基于单价膜ASV的PSMCDI的单价选择系数（S）为1.64（在1.2V的工作电压、10min的吸附时间和30mL/min的进料流量条件下）。
（2）优选商业化单价阴离子选择性交换膜ASV构建PSMCDI，对高氟废水进行脱氟化处理，研究各参数对氟离子脱除率与选择性的影响。随着进料液浓度的增加和操作时间的延长，选择性系数（S）增大。过高的操作电压会导致水电解，不足以达到足够的分离效率。料液的流速也通过影响阴离子的迁移来影响选择性系数。在1.0V的工作电压、10min的吸附时间和30mL/min的进料流量条件下，氟离子的选择性系数（S）为1.44。结果表明，引入的单价选择性阴离子交换膜能有效的阻碍二价阴离子的迁移与吸附，实现对单价氟离子的选择性去除。
（3）制备了一系列不同离子交换容量（IEC）的季铵化聚苯醚（QPPO）和磺化聚苯砜（SPPSU）分别作为阴离子交换膜（AEM）和阳离子交换膜（CEM），研究了离子交换膜性能对MCDI脱盐性能的影响。不论进料溶液浓度是1mM还是10mM，MCDI对NaCl的脱除率都随离子交换膜IEC的升高先升高后降低。当阴阳离子交换膜IEC分别为1.65meq/g和1.69meq/g时，MCDI达到了最大脱盐率65.3%（1mMNaCl）和14.8%（10mMNaCl），与最小的比能耗0.00081kWh/mol（1mMNaCl）和0.0008kWh/mol（10mMNaCl）。
电容去离子技术（CDI），得益于其低成本，低能耗且绿色环保的优点而受到广泛的关注。而膜电容去离子技术（MCDI）的提出进一步提升了CDI的各项性能，掀起了研究的热潮。相较于常规CDI，离子交换膜的引入使离子吸附效率和电极容量显著增加；同时，在解吸期间，电极中所吸附的离子能更充分地脱附，离子脱除效率和电极再生效率得到大幅度提高。目前MCDI已被应用于如硫酸根离子、硝酸根离子、磷酸根离子、金属离子等带电物质的去除。
本研究创新性的将单价选择性阴离子交换膜引入CDI，构建选择性膜电容去离子技术（PSMCDI），考察并证明了其对单价阴离子的选择性脱除；然后将PSMCDI技术用于高氟废水的脱氟研究；最后，基于目前MCDI中膜选型的混乱问题，通过自制一系列的阴、阳离子交换膜，研究了膜性能对于MCDI脱盐效率和能耗的影响，为后期研究提供参考。主要研究内容和结论如下：
（1）通过将单价选择性阴离子交换膜引入CDI，得到具有单价阴离子选择性的特种PSMCDI，进行单价阴离子选择性脱除研究。与常规MCDI相比，PSMCDI对单价阴离子的选择性系数提升一倍以上。经过多项操作参数的优化，基于单价膜ACS的PSMCDI的单价选择系数（S）为1.39（在1.2V的工作电压、10min的吸附时间和30mL/min的进料流量条件下），基于单价膜ASV的PSMCDI的单价选择系数（S）为1.64（在1.2V的工作电压、10min的吸附时间和30mL/min的进料流量条件下）。
（2）优选商业化单价阴离子选择性交换膜ASV构建PSMCDI，对高氟废水进行脱氟化处理，研究各参数对氟离子脱除率与选择性的影响。随着进料液浓度的增加和操作时间的延长，选择性系数（S）增大。过高的操作电压会导致水电解，不足以达到足够的分离效率。料液的流速也通过影响阴离子的迁移来影响选择性系数。在1.0V的工作电压、10min的吸附时间和30mL/min的进料流量条件下，氟离子的选择性系数（S）为1.44。结果表明，引入的单价选择性阴离子交换膜能有效的阻碍二价阴离子的迁移与吸附，实现对单价氟离子的选择性去除。
（3）制备了一系列不同离子交换容量（IEC）的季铵化聚苯醚（QPPO）和磺化聚苯砜（SPPSU）分别作为阴离子交换膜（AEM）和阳离子交换膜（CEM），研究了离子交换膜性能对MCDI脱盐性能的影响。不论进料溶液浓度是1mM还是10mM，MCDI对NaCl的脱除率都随离子交换膜IEC的升高先升高后降低。当阴阳离子交换膜IEC分别为1.65meq/g和1.69meq/g时，MCDI达到了最大脱盐率65.3%（1mMNaCl）和14.8%（10mMNaCl），与最小的比能耗0.00081kWh/mol（1mMNaCl）和0.0008kWh/mol（10mMNaCl）。