金属锂在材料、化工、能源等国家发展重要领域的广泛应用使得锂被誉为“21世纪新石油”。随着金属锂需求的不断增加,“盐湖提锂”成为获取锂资源的重要途径。“盐湖提锂”的一个重要步骤是分离性能相似的Mg2+/Li+,其中膜分离技术因具有绿色无污染、经济高效等关键优势而倍受青睐。碳纳米管（Carbon Nanotubes,CNT）以其优异的筛分效应、分子传输特性和易于功能化改性等优点被公认为优异的盐湖提锂膜材料。本文采用分子动力学模拟和巨正则蒙特卡洛模拟,在探明水分子、Mg Cl2/Li Cl离子溶液在CNT内的输运特性、流-固界面效应对流体输运的影响规律的基础上,综合评测了官能化修饰CNT纳滤膜的Mg2+/Li+分离性能。本文取得的主要内容和结论概述如下:（1）研究了水分子在CNT内的输运特性,确定了CNT直径、溶液温度对于输运的影响规律。通过对比水分子的扩散系数以及扩散模式的变化,发现随着CNT孔径的减小,水分子的自扩散与输运扩散均从菲克扩散模式转变为弹道扩散模式,相应的传质速率提高了2个数量级。随着溶液温度升高,尽管水分子在CNT内的传质速率显著增加,但其扩散模式不受温度变化影响。（2）在水分子输运扩散的研究基础上,开展了MgCl2/Li Cl混合溶液在CNT内的输运研究。对比分析了摩擦阻力随离子浓度以及CNT直径的变化,讨论了离子以及空间受限对于溶液输运的影响。发现对于Mg Cl2/Li Cl离子溶液,随着溶液中离子浓度增加,水分子、Mg2+、Li+和Cl-混合体系与CNT壁面之间的摩擦阻力增加,溶液的传质速率降低。当CNT直径增加时,离子浓度对溶液传质速率的影响减弱,摩擦阻力与离子浓度呈现出弱相关性。（3）通过建立CNT纳滤膜模型,研究了CNT直径对于界面阻力的影响。本文计算发现对于厚度为纳米级别的CNT纳滤膜,界面阻力主导了整个流体输运过程;与无界面效应情况下的流动相比,流体的扩散系数降低了3-4个数量级。为了进一步说明界面阻力的主要组成部分,根据流体流线模型将界面阻力分解为流体动力学阻力以及热力学阻力,并分析了CNT直径以及孔隙率对其影响。分析结果表明,热力学阻力是决定界面阻力的主要因素,且阻力随CNT直径增大而降低。增加CNT纳滤膜的孔隙率可以在不影响热力学阻力的前提下降低流体动力学阻力,从而削弱界面阻力效应。通过构建Mg Cl2/Li Cl混合溶液,讨论了在不同CNT直径纳滤膜下Mg2+、Li+对于水溶液界面阻力的影响。随着离子浓度的增加,流体动力学阻力以及热力学阻力上升,增强了界面阻力效应。（4）研究了CNT直径对于Mg2+/Li+分离效率的影响,以确定CNT最佳分离直径。结果发现当CNT直径为1.356 nm时Mg2+/Li+分离效率达到最大值,分离系数为2.58。在获得最佳CNT分离直径的基础上,通过在CNT端口添加带负电荷的羧基官能团、带正电荷的氨基官能团,揭示了界面能量场对于Mg2+/Li+分离效率的影响规律,评测了功能化修饰CNT纳滤膜的Mg2+/Li+分离性能。总结发现,对于带负电荷的羧基官能团,Mg2+与CNT的界面（引力）相互作用强于Li+,使得CNT纳滤膜对于Mg2+的界面阻力小于Li+,导致Mg2+/Li+分离效率得以增强,离子分离效率提高了3.60倍。在带正电的氨基官能团情况下,Mg2+与CNT端口界面的斥力大于对Li+的斥力,导致Li+的分离效率高于Mg2+。本文对于水分子以及离子混合溶液在CNT内的输运扩散机理从微观层面进行了深入探究;对流体分子-CNT纳滤膜界面效应随CNT直径的变化以及对溶液输运的影响进行了解析;确定了CNT纳滤膜分离Mg2+、Li+的最佳尺寸、最优的界面能量场分布并揭示了相应的微观机制,提出通过对CNT功能化改性的方式提高Mg2+/Li+分离效率。本文研究对CNT在膜分离领域的发展应用,尤其对于盐湖提锂技术的发展具有重要的理论意义和参考价值。