目前，世界人口的快速增长和工业化的发展使人们很难获得足够的淡水资源。海水淡化可以在不破坏自然生态系统的情况下提供稳定的淡水，因此未来迫切需要开发稳定、可靠的海水淡化技术。膜分离和热蒸馏是海水淡化的两种主要技术。其中，膜分离法消耗的热能少，装置简单，操作步骤少。使用离子交换膜的电渗析技术显示出一系列优势，包括它不涉及从电能到机械能的转换(如反渗透)或相变(如蒸馏)。阴离子交换膜应用于电渗析脱盐时，一般期望具有高离子交换容量、低吸水性和高机械强度。然而由于缺乏紧凑的交联区域，传统的阴离子交换膜难以同时平衡离子交换容量、吸水率和机械强度。因此，通过交联结构和模式的优化，提升阴离子交换膜的性能，对电渗析脱盐技术具有重要意义。

在本研究中，我们提出了一种新的半互穿网络结构，其中聚偏氟乙烯(PVDF)为线性聚合物，1-乙烯基咪唑(VIm)为交联单体，1,6-二溴己烷(DBH)为交联剂。VIm和DBH形成交联的聚合物网络，与PVDF穿插在一起。PVDF具有高稳定性和强疏水性，是离子交换膜的理想基础材料。VIm为前体，具有可形成阳离子的咪唑基团。DBH作为双功能交联剂被引入，其中与咪唑基团形成两个阳离子基团，以提高离子电导率。DBH在与VIm的桥接中起着重要的作用，交联度的增加会提高膜的机械强度。具体研究了PVDF/PVIm/DBH膜材料的IEC、吸水率、力学性能、热稳定性、离子电导率等，考察了VIm和交联剂添加量对电渗析脱盐性能的影响。

交联剂DBH中的Br原子可以与咪唑环上的N原子发生取代反应，接枝到咪唑环上，从而在膜内形成稳定致密的网状结构。PVDF/PVIm/DBH阴离子交换膜的机械强度随着DBH的加入而增加，从3.54 MPa增加到12.35 MPa。因为DBH两端的Br原子可以与VIm反应形成阳离子基团，因此DBH作为交联剂不影响膜的IEC，通过交联，在增加膜的交联度和稳定性的同时增加膜内离子交换基团的数量，IEC可达2.22 mmol·g⁻¹，吸水率低至38.1%。测试了PVDF/PVIm/DBH阴离子交换膜在电渗析脱盐中的实际性能。在不同浓度的NaCl溶液下测试了阴离子交换膜的脱盐率，随着NaCl溶液浓度的逐渐增加，脱盐率逐渐降低。在所有条件下，PVDF/PVIm/DBH 膜的脱盐率均可达到95%以上，表现出优异的脱盐性能。PVDF/PVIm/DBH 膜由于其合成简单，在ED脱盐方面具有很大的潜力。

秦培勇教授，2005年7月毕业于清华大学化学工程系，师从陈翠仙教授。2010年5月至2011年6月赴美Texas Tech. University博士后。现任北京化工大学巴黎居里工程师学院院长。教育部“长江学者奖励计划”特聘教授，北京市科技新星，主要从事生物化工和膜分离研究。在Angew Chem Int Ed、J Mater Chem A、Small、AIChE J、Green Chem、ACS Appl Mater Inter、Chem Eng J等国际著名期刊上发表100余篇。作为负责人，主持国家重点研发计划、973计划、863计划、国家自然科学基金等课题；获得国家技术发明二等奖1项、国家级教学成果奖二等奖1项、北京市教学成果一等奖1项、侯德榜化工科技创新奖、其它省部级和协会奖9项。