人类面临全球化的水问题,针对水体中离子型溶质的处理是应对水问题的重要举措之一;其中,高效分离水中同种电性不同离子仍尚存困难。基于离子交换膜的电渗析工艺具有良好的离子选择性分离潜力,面对波动的水质条件,如何高效选择性分离单价/二价离子具有重要意义。本文探讨了电流密度、离子总浓度、离子浓度比和不同类型的阳离子交换膜对单价/二价阳离子选择性分离的影响,从离子自身的扩散性能、膜材料与离子间的静电作用、功能性分离层的电化学性能方面解析了其中的关键控制因素及内在机理,并对分离效果进行优化调整。基于标准型阳离子交换膜分离单价/二价阳离子的结果表明,将电流密度从极限电流密度的25%增加至37.5%和50%,Mg2+相对于Na+的选择选择透过系数PNa+Mg2+分别降低20%和15%,这是由于与二价离子相比,单价离子在扩散边界层内更快迁移而导致的。增大待处理溶液的总浓度（0.1、0.2和0.4eq/L）,高盐条件下的电荷屏蔽效应导致选择透过系数PNa+Mg2+减小（PNa+Mg2+由2降低至0.6）。根据溶液扩散模型,膜内Mg2+比例的减少进一步验证了总浓度对选择透过系数的影响。此外,将Mg2+浓度比从0.25增加至0.5和0.74,同样发现选择透过系数下降。这是由于二价阳离子与膜内可交换带电位点优先结合产生的中和作用导致,同时也与总浓度对选择性的影响中,膜内Mg2+相对于Na+的比例减少保持一致。对比选择型膜CSO/标准型膜CMV分离单价/二价阳离子结果表明,相同实验条件下,选择型膜体系中的选择透过系数PNa+Mg2+均小于标准型膜。电化学阻抗测试结果表明,与标准型膜相比,选择型膜表面存在额外的改性功能层,其在二价离子溶液中具有巨大的改性层电阻（RF=430 KΩ·cm2）,同时,由于改性层与高价态离子间的排斥力较单价离子更强,使得双电层和扩散边界的电阻相较于标准型膜增大3-40倍,从而影响二价离子迁移。另一方面,电化学方法计算结果表明,不同离子通过改性层的时间有显著差异（τNa+=0.0006 s,τMg2+=1.59 s）,这种时间差异（τMg2+/τNa+=2650）是实现单价/二价离子选择性分离的原因。减小电流密度在两种膜体系下均能提升Mg2+相对于Na+的选择透过性。扩散边界层中较快转移的单价阳离子导致二价离子选择透过系数减小的理论对选择型/标准型阳离子交换膜均适用。此外,总离子浓度和离子比例对选择透过系数的影响在不同膜体系下均呈现相反的变化规律。高盐下的电荷屏蔽作用、改性功能层与高价态离子间的静电排斥均是导致该现象产生的原因。综上所述,本文研究了电渗析工艺中,不同膜体系下,电流密度和离子浓度对单价/二价离子选择性分离的影响。结果表明,选择合适的电流密度或调整待处理溶液中离子总浓度或比例,可使电渗析工艺获得更好的选择透过性。此外,还可结合标准型与选择型阳离子交换膜,根据实际要求调整顺序或发展更优的膜材料,以期获得电渗析工艺中更好的单价/二价离子选择性分离效果。