随着化工生产的进步、饮用水处理难度的加大以及水产品等级要求的进一步提高,人们对电渗析技术的期望也随之增加。单价选择性阳离子交换膜作为选择性电渗析的核心组件已经在盐湖提锂、海盐精制、废酸回收以及能源等方面得到广泛应用。然而,膜的单价选择性以及其与离子通量之间存在的Trade-off效应成为制约单价选择性离子交换膜技术进一步发展的瓶颈。因此,如何有效提高膜的单价选择性以及缓解选择性传质过程中单价离子通量的损耗成为选择性电渗析的关键。本文系统地论述了近年来在解决“提高膜的单价离子选择性”和“缓解通量与单价选择性之间的Trade-off效应”问题方面的研究进展,并提出了基于表面静电、水合能垒强化以及表面结构与静电力能垒协同调控的三种策略,通过制备不同功能化的改性层,实现了离子交换膜的高单价阳离子选择性并且缓解了选择性和单价离子通量之间存在的Trade-off效应。基于强化表面静电能垒实现膜性能强化的思路,以磺化聚苯砜（SPPSU）为底膜,采取先原位聚合沉积聚苯胺,然后使用碘甲烷季铵化的方法制备了PANi-Qn膜。通过控制季铵化程度调节聚苯胺层的荷正电荷密度,达到限制多价阳离子迁移和调节单价阳离子传输的目的。性能最优的季铵化聚苯胺膜（PANi-Q24）的单价选择性(P_Mg^Na=4.1,P_Mg^Li=1.75)高于商品化单价选择性阳离子交换膜CIMS(P_Mg^Na=3.56,P_Mg^Li=1.11)。基于强化表面水合能垒实现膜性能强化的思路,采取先原位聚合沉积聚吡咯,然后使用不同碳链长度的碘代直链烷烃进行季铵化反应的方法制备了PPy-I-n C膜。通过控制季铵化试剂碳链的长度调节聚吡咯层的疏水程度,实现限制高水合自由能的多价离子脱水进入改性层内部的目的。性能最优的季铵化聚吡咯（PPy-I-10C）的单价选择性(P_Mg^Na=21.93,P_Mg^Li=1.71)高于商品化单价选择性阳离子交换膜CIMS(P_Mg^Na=3.56,P_Mg^Li=1.11)。基于表面结构与静电力能垒协同调控实现膜性能强化的思路,通过先原位聚合沉积褶皱型聚吡咯,然后使用碘甲烷季铵化的方法制备了2L-PPy-Qn膜。富含褶皱的聚吡咯改性层增加了有效分离面积,提高了离子的传质效率,实现了离子通量的提高。同时聚吡咯改性层的季铵化反应又有效提高了膜表面静电力能垒,达到了限制多价阳离子迁移和调节单价阳离子传输的目的。性能最优的褶皱型季铵化聚吡咯（2L-PPy-Q12）的单价选择性(P_Mg^Na=27.89)远高于商品化单价选择性阳离子交换膜CIMS(P_Mg^Na=3.56)。