伴随着工业化进程带来的人口增长和工业化活动本身对水资源的污染,目前地球上可供人类直接利用的淡水资源越来越匮乏。水资源的短缺问题成为和能源紧缺问题一样困扰人类的心病。海水淡化带来的淡水增量有望弥补上水资源匮乏的缺口。相较于传统的热法蒸发和膜法渗透从海水中分离出占主体的纯水,电容去离子（Capacitive deionization,CDI）技术另辟蹊径,通过将海水中占少部分的Na+、Cl-等吸附到多孔电极中实现海水的淡化,从而更具成本低廉、能耗低、过程无污染的优势。因此,这一新型海水淡化技术受到越来越多科研工作者的关注。围绕着电容去离子的脱盐性能提升,目前的研究方向主要集中在电极材料制备、脱盐装置构型设计、运行参数设置和电极内部离子传质和存储机理上。本论文从电极材料的实验制备和构建CDI多孔电极内部传质数值仿真模型两个角度出发,主要研究工作和结论如下:（1）电极活性材料制备通过使用纳米碳酸钙作为硬球模板,蔗糖作为碳源,三聚氰胺作为氮源,使用高温固相法一步热解制备掺氮分层多孔碳。纳米碳酸钙作为模板热解后对制备出的碳材料进行孔道结构诱导设计,碳酸钙分解后的CO2气体对碳骨架蚀刻活化。以碳酸钙模板的最高热解温度为实验变量,制备出650℃,750℃,850℃三种温度下的掺氮分层多孔碳。在CDI脱盐性能测试中,850℃碳材料在1.2V外加电压,500mg/L初始溶液浓度和15ml/min的进口溶液流速下,获得最佳的12.56mg/g比吸附容量,优于同等测试条件下进行比照的YP-50F商用超级活性炭。原料廉价易得,制备简便,脱盐性能优越,该CDI脱盐电极材料制备方法具备一定的商业化潜力。（2）孔隙尺度下LBM（lattic Boltzmann method）模拟研究针对流过式（flow-by）CDI单元,建立孔隙尺度下的LBM数值模型来研究CDI多孔电极中的离子动态传质和吸附现象。基于LBM耦合求解了流体流动的纳维斯托克斯（N-S）方程和离子动态传质的泊松-能斯特-普朗克（P-N-P）方程。通过两个具有解析解的基准算例,验证了构建出的LBM模型在对流-扩散和扩散-电迁移系统中离子输运的正确性。对CDI多孔电极骨架,使用简化的电极颗粒构建出二维物理计算模型。使用验证后的LBM模型研究了在对流,扩散和电迁移驱动下的多孔电极内部的离子动态吸附过程。使用该LBM模型分别研究进口溶液流速,电极表面电势和多孔结构对CDI多孔电极内部离子动态吸附的影响。