目前,全球存在水资源短缺问题。电容去离子技术（Capacitive deionization,CDI）是通过对纳米多孔电极施加电势,利用静电作用将电解液（如海水）中离子吸附到多孔电极孔隙内,实现电解液脱盐的一种新型海水淡化技术。相比其他海水淡化技术,CDI技术具有绿色、无污染和使用寿命长的优势,受到广泛关注。为提高电容去离子技术性能,一种有效的方法是对电极材料进行改性,包括对电极表面接枝聚电解质刷。在电极表面接枝聚电解质刷可提高电极对电解液中离子的选择透过性,且厚度低、电阻小,不易结垢、阻塞,能有效提高系统的电容去离子性能。然而,目前电极表面接枝聚电解质刷对系统电容去离子性能的影响还尚不明确,因此本文采用分子动力学模拟、有限元模拟、摩尔净化速率模型,研究接枝聚电解质刷电极在双电层界面、纳米孔以及器件所体现的电容去离子性能,从不同角度探究接枝聚电解质刷对系统电容去离子性能的影响。主要研究内容如下:通过分子动力学模拟分析平板电极接枝聚电解质刷对其双电层电容特性的影响。研究表明提高聚电解质刷接枝密度和聚电解质刷带电比例都会使双电层变厚,电容减小,降低电容去离子性能。提高聚电解质刷接枝密度,使离子远离电极表面;提高聚电解质刷带电比例,使反离子聚集在聚电解质刷带电处,也使离子远离电极表面。通过COMSOL有限元模拟分析纳米孔充电过程中,聚电解质刷接枝密度对纳米孔充电特性的影响。研究表明小幅提高接枝密度导致离子所受电场力减小,降低流速,削弱充电电流;大幅提高枝密度导致离子所受电场力增大,流速反向增大,增强充电电流。提高接枝密度,充电时间特征常数基本不变,而电容增大,导致电阻降低。另外,分析了聚电解质刷在纳米孔内体积占比与柔软度对纳米孔充电特性的影响。通过摩尔净化速率模型分析宏观情况下聚电解质刷接枝密度对系统电容去离子性能的影响。研究表明提高聚电解刷接枝密度,能够提高系统电容,降低电阻,导致脱盐量和出水质量提高,降低能耗。另外,还分析了电势、流量和流道体积对系统电容去离子性能的影响。