杂化离子膜是有机和无机材料在微观层次上进行结合，并具有离子交换性能的一种新型膜。该膜有望兼具有机膜和无机膜各自的优点，并对各自的缺点进行互补，例如常用的有机离子膜在具有高离子交换容量（IEC）时，溶胀性会相应增加，而杂化膜可提高抗溶胀性能，使膜在实际应用中的稳定性得到提高。另外，由于其离子交换特性，所以杂化离子膜在燃料电池、电化学分析、水处理包括扩散渗析、电渗析、超滤、纳滤等领域中逐渐受到重视。其中阳离子交换膜扩散渗析（diffusion dialysis, DD）处理碱性废水具有能耗低、可以连续操作、环境友好等优点，所以有独特的应用前景。聚乙烯醇（PVA）便宜易得，具有良好的柔韧性、成膜性能、亲水性、耐油脂和耐溶剂性能。由此本论文制备了系列基于PVA的杂化阳离子交换膜，膜中无机组分的引入主要是通过烷氧基硅烷或者多硅共聚物的溶胶-凝胶（sol-gel）反应。对膜的结构、物化特性进行了考察并研究了其扩散渗析应用性能。本论文一共包括六章。第一章是绪论，对有机-无机杂化膜的分类、制备及应用作简要的介绍，包括杂化阴离子膜、杂化阳离子膜和杂化两性膜，然后对膜的应用，特别是DD应用进行详细介绍。最后提出本论文的主要内容。由于四乙氧基硅烷（TEOS）是最常用来制备PVA-杂化膜的一种烷氧基硅烷，本文在第二章中研究了PVA与TEOS的交联成膜过程，为后继章节的研究提供依据和指导。通过对TEOS的sol-gel反应的简单模拟，提出PVA/TEOS杂化膜的理论交联网络，包括Si-O-Si、Si-O-C和C-O-C等不同键联形式，也探讨了这些网络形成过程及其对膜结构的影响。第三、四、五章均是利用合成的多硅共聚物制备PVA-杂化阳离子交换膜。多硅共聚物是通过不同的有机单体和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（γ-MPS）进行自由基共聚得到。其中第三章选用了马来酸酐（MA）作为有机单体，MA中的酸酐基团亲水性较低，也不会催化γ-MPS的水解-缩合，所以共聚过程不易产生凝胶。在随后的sol-gel反应期间，酸酐基团水解产生两个相邻的-COOH基团，从而提高了膜IEC值，为膜应用到DD过程回收NaOH/Na2WO4混合液中的NaOH提供了条件。此外，尽管IEC值增加，但膜的水含量随着多硅共聚物的增加而减小，说明膜抗溶胀性增加。由于-SO3Na是强离子交换基团，也有很高的亲水性，有利于和PVA水溶液的混合交联，所以第四章中选用苯乙烯磺酸钠（SSS）作为有机单体，和γ-MPS进行共聚得到多硅共聚物poly(SSS-co-γ-MPS)，共聚过程顺利且无凝胶产生。共聚物与水有较好的兼容性，因此共聚物和PVA共混时可制备出透明均一的溶液，从而获得透明均一的杂化膜。膜的IEC值明显低于商业聚苯醚膜的相应数值，但是对OH-离子的扩散渗析系数（UOH）为0.010-0.011m/h，要远高于商业膜的数值。据此，提出了膜中离子迁移传递机理，并与膜结构进行关联，发现PVA-杂化离子膜具有不同于商业离子膜“三相”模型的独特结构。由于MA和SSS作为单体具有各自的特点和优势，第五章中利用MA和SSS与γ-MPS进行共聚得到三元共聚物poly(MA-co-SSS-co-γ-MPS)，由此得到的PVA-杂化膜中兼具弱离子和强离子交换基团（-COOH和-SO3Na）。DD结果说明，20oC和40oC膜对OH-的渗析系数（UOH）分别为0.011-0.019m/h和0.021-0.031m/h，高于商业聚苯醚膜的相应数值（25oC为0.0014-0.0022m/h）。此外，也将膜的水含量、IEC、固定离子浓度与膜扩散渗析性能进行关联，发现了不同于前期报道的有趣规律，即水含量、IEC、固定离子浓度对膜的扩散渗析特性影响并不显著，相反的，膜主体的亲水性如何以及辅助官能基团（如-C-OH）的存在，对DD结果有重要影响。第六章是对全文的总结。通过前面的实验和理论分析，得出一些对PVA-杂化阳离子交换膜的制备和应用有意义的结论。