在铸铁、冶金、电镀、印染等现代工业生产过程中，常常使用大量的无机酸碱，因而会产生大量的废酸废碱液，为了使环境河流不受污染也为了再利用废液中的有用资源，这些废酸废碱液排放之前需做一定的处理。研究者们对工业废酸废碱液的处理也做了大量的研究，他们曾尝试用酸碱中和、萃取、结晶等方法，但这些方法都有其弊端，或者需要大量的酸碱试剂，或者对处理设备的规格有苛刻的要求，而且需要较高的操作和处理费用。扩散渗析(DD)是一种新型分离过程，具有操作费用低、清洁、易操作等优点，因此扩散渗析技术不但可以解决废酸废碱回收问题，而且可以做到简单有效且经济环保。在碱回收方面，为了获得较高的回收效率，所使用的扩散渗析膜应该具备以下几点特性：OH-渗透率和盐截留率高、水渗透率低、热稳定性与化学稳定性良好。如今，商业上使用的大多是有机高分子阳离子交换膜，膜的稳定性和碱通量有限，经过长期运行，稳定性及选择性都会呈现下降趋势。因此，研究开发出较高稳定性和碱通量的新膜，并将其应用于扩散渗析处理废碱液有着重大的意义。为实现以上目标，生物体内的离子传输过程值得借鉴。例如，细胞膜中具有离子通道，在新陈代谢过程中，各种糖类，离子等水溶性物质主要是通过这种离子通道进入和离开细胞。人体中的离子通道可以使不同的离子选择性通过且传输速率相当快（大约每秒钟可以通过107个离子）。为此，我们试图从仿生的角度制备一种人工的离子通道膜，以提高膜的分离效率。我们选用了具有自组装能力的脲基硅烷或碳纳米管作为原料，以聚乙烯醇（PVA）或磺化聚(2,6-二甲基-1,4-苯醚)（SPPO）为膜基体，制备了一系列有机-无机杂化离子通道膜，对膜的结构和物化性能进行了表征并探究了其在扩散渗析方面的应用性能。本文共包括五章。第一章是绪论，对膜分离的概况作了简要介绍，然后对有机-无机杂化离子膜的特性、制备方法及离子通道膜材料的分类和应用作了详细介绍。最后提出本论文的主要研究内容。由于3-(脲基-4-甲氧基苯基)丙基三乙氧基硅烷（UPTS）可以通过芳香环和脲基的排列形成自组装离子通道，因此本文第二章中以UPTS为原料，PVA或SPPO为基体制备膜，通过DD测试表明杂化膜的性能得到很大的提高，OH-离子渗析系数（UOH）为0.013-0.022m/h，比PVA和SPPO空白膜高2-5倍，分离因子为26-32，同样比PVA和SPPO空白膜高（空白膜的相应数值为：（0.004-0.007m/h；8-11）。因此，打破了离子渗透性和选择性之间相互牵制的“trade-off”效应，说明UPTS对碱的传输可以起到促进作用。这是因为苯基和亲水性的-OCH3基团自组装形成离子通道，加速了对Na+的传输，而脲基和Si-OH可以通过氢键来促进OH-离子的传输。第三章是对第二章内容的拓展和延伸。在第二章中，我们发现使用不同溶剂制备的PVA空白膜，耐水溶胀性会有很显著的差异，为此，第三章进一步研究了溶剂对膜性能的影响。我们制备出两种系列的PVA膜和SPPO膜。对PVA膜，选择水和二甲基亚砜(DMSO)为溶剂，并变换水和DMSO的比例来制备膜；对SPPO膜，使用N,N-二甲基甲酰胺（DMF）或DMSO作为溶剂来制备膜。通过对膜进行表征，发现溶剂对膜的物化稳定性、离子交换能力和离子传输能力都会产生一定的影响，而且不同膜材料，受溶剂的影响程度也可能有较大差别。第四章是以多壁碳纳米管（MWCNTs）与PVA或SPPO进行共混，制备了分散均匀的扩散渗析膜，从机械性能、水含量、溶胀特性和离子交换等多个角度表征了渗析膜的性能，并研究了在碱的DD过程中的应用。共混后的膜稳定性，如在室温和65°C热水中溶胀特性得到有效的提高，可能是因为MWCNTs在膜中起到增强的作用。并且掺杂MWCNTs后，膜的机械强度和柔韧性也得到改善，这对膜的实际应用有很重要的意义。用于NaOH/Na2WO4的DD过程，共混膜对碱的渗析系数UOH有所增加，说明MWCNTs的加入可以促进离子迁移传递，该类膜可以应用于DD回收碱。第五章是对全文的总结。通过前面几章的实验工作及理论分析，得出一些对有机-无机杂化离子通道膜的制备及应用有价值的结论。