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微生物燃料电池(Microbial fuel cells，MFC)是一种利用细菌作为催化剂降解或者氧化有机物产生生物电能的新技术。膜作为微生物燃料电池的关键部分不仅影响系统的价格也影响系统的性能。目前，离子交换膜应用于微生物燃料电池时面临以下几个问题:内阻大;膜污染;氧气渗透率高;膜的成本较高;膜材料不环保。针对以上几个问题，本课题选用具有抗污能力强、氧气渗透率低以及价格低廉材料环保等优势的成膜材料聚乙烯醇(polyvinyl alcohol, PVA)制备阴离子交换膜，目的是寻找制备性能优良且价格适当的膜材料作为MFC分隔材料，使得MFC性能进一步提高，从而促进MFC技术的大规模推广。 本研究将带正电荷的季铵基团接枝到PVA主链上，制备有可交换的氢氧根离子的季铵化聚乙烯醇(quaternized polyvinyl alcohol，QAPVA)，将QAPVA分别与无机材料二氧化钛和二氧化硅杂化得到组分不同的有机无机杂化膜。研究结果表明，无机氧化物掺杂量对膜的结构和阻隔性能存在一定影响。随着TiO2和SiO2含量的提高，两种杂化膜的结晶度均出现了不同程度的下降，TiO2/QAPVA杂化膜随着结晶度下降，其对Na+和K+的阻隔作用也有所下降，但是SiO2/QAPVA杂化膜的结晶度改变并没有对Na+和K+的透过性产生显著影响。TiO2/QAPVA杂化膜的氧气传质系数和扩散系数在0.08～0.09×10-4cm/s之间和0.032～0.036×10-6cm2/s之间，SiO2/QAPVA杂化膜的则在0.033～0.049×10-4cm/s之间和0.011～0.022×10-6cm2/s之间，两者性能均优于商业阳膜Nation膜（0.5×10-4cm/s和0.9×10-6cm2/s），其中SiO2/QAPVA杂化膜性能还优于商业阴膜LeHoAM-Ⅲ膜（0.08×10-4cm/s和0.192×10-6cm2/s）。考虑到MFC处理含重金属废水的可行性，在Cu2+的阻隔方面，TiO2/QAPVA杂化膜和SiO2/QAPVA杂化膜的铜的扩散系数大都在0.13～0.26×10-6cm2/s之间，略逊于Nation膜的0.2×10-6cm2/s。 实验最后对TiO2/QAPVA杂化膜和SiO2/QAPVA杂化膜在MFC中应用的性能进行了初步的探讨。实验结果发现，使用了TiO2/QAPVA杂化膜的MFC可以稳定运行，输出电压达到0.4V以上，是Nation膜的输出电压的2倍左右，并且内阻在100Ω左右，低于Nation膜的200Ω。使用了SiO2/QAPVA杂化膜的MFC运行周期增长，大约为Nation膜的1.5倍。