随着人口对淡水需求量的不断增加,淡水资源匮乏问题日益突出,满足人类对淡水的需求已成为21世纪环境领域最严峻的挑战之一。近年来,研究者已经开发出多种脱盐方法,其中电容去离子(capacitive deionization,CDI)是一种能有效淡化咸水以解决淡水短缺的新兴技术。与传统的海水淡化技术相比,它具有高能效,环境友好和低成本运行的优势。然而,水体中溶解的有机物往往会引起电极结垢,并导致电极的电吸附能力和装置寿命降低,严重阻碍了 CDI的实际应用。基于以上问题,本文选取活性炭(AC)为模式电极,首先分析了水体中溶解有机物对电容性脱盐的影响以及对碳电极的污染行为;并在此基础上,通过构建具有抗污染界面的电极,来缓解CDI长期脱盐中的有机污垢问题。主要研究内容和结果如下:(1)选取海藻酸钠(SA)、腐殖酸(HA)和牛血清蛋白(BSA)作为三种模型有机污染物,分析了有机污染对AC电极在CDI中长期除盐性能的影响。结果表明,CDI的脱盐能力随循环次数的增加而减小,能耗逐渐增加;而且电极被不同有机物污染后,其电吸附性能呈现不同程度的下降趋势。当进水溶液为含有SA的氯化钠溶液时,盐吸附容量下降了 78.2%,能耗增加了 213.6%,电荷效率下降至20.0%;当进水溶液中含有HA时,盐吸附容量缓慢下降了 47.6%,能耗增加了 63.3%,电荷效率下降至44.9%;当进水溶液中含有BSA时,盐吸附容量下降了 66.0%,能耗增加了129.1%,电荷效率下降至27.8%。为进一步研究氯化钠溶液中可溶性有机物对电极造成的污染,以及与脱盐容量变化之间的关系,采用了电镜扫描(SEM)、红外光谱(FTIR)、循环伏安法(CV)、电化学阻抗法(EIS)对电极的污染特性进行测试及表征。结果表明,电极表面的有机污垢堵塞了电极孔隙并占据吸附位点,阻碍了电容性电极上的离子存储与传输。被污染电极的比电容和导电性能均显示不同程度的降低。并且污染物对正负电极的污染存在显著差异。SA和HA对负电极影响更为严重;BSA则加剧了正电极的氧化。(2)采用聚偏二氟乙烯(PVDF),通过相转化法,在活性炭电极表面形成聚合物层,并掺入聚乙二醇(PEG)和纳米Ti02构建抗污染界面以提高电极(APPT)的抗污染性能。经电镜扫描(SEM)和X射线衍射(XRD)表征分析,证明了 PEG的掺入有效提高了 PVDF膜的孔隙率并抑制了大孔的生长,同时改善了 TiO2纳米颗粒的分散效果。接触角测试结果表明,PEG和纳米Ti02的掺入显著提高了 PVDF涂层的亲水性能,从而有助于抵抗有机污染。选取牛血清蛋白为模拟污染物质,在恒流模式下进行电吸附/脱附循环实验。结果表明,在牛血清蛋白存在的情况下AC电极的盐吸附量从初始的59.16 umol/g降至37.10 umol/g;电极表面涂覆PVDF涂层后,电极初始盐吸附量提高,达82.00umol/g,但抗污染能力有限;当涂层中引入PEG和纳米TiO2后,APPT电极稳定性提高,盐吸附容量稳定保持在71.17-81.99 umol/g之间,从而增强了电极的抗污染性能。分别对比不同涂层电极的平均盐吸附速率(ASAR)、体积能耗(Ev)、摩尔能耗(Em)、生产率(P)和库仑效率(ηcoul),结果表明APPT电极虽然能耗和库仑效率并不是最优的,但相对等效条件下表现出了更为理想的盐吸附速率和吸附容量。