人类社会面临着淡水资源短缺的严峻问题,脱盐技术已逐渐成为水处理领域获取净水的重要手段之一。传统能源驱动的脱盐技术如热法驱动和膜法驱动的脱盐处理过程中存在着对化石能源的高消耗并且对环境产生污染等缺点。与传统能源相比,太阳能作为一种绿色可持续发展的资源,可以为脱盐水处理技术提供新型的能量来源。本论文基于界面加热技术通过新型光热蒸发体系的构建实现了太阳能直接驱动蒸发脱盐的盐结晶污染问题的解决和蒸发效能的提升,并通过非对称光热Janus阳极电极的开发实现了太阳能光热激活微生物电化学系统产生生物电间接驱动电容去离子（CDI）系统对低盐水脱盐的同时进行有机废水处理的创新研究。目前已取得的研究成果如下:针对太阳能蒸发脱盐过程中光热膜材料的盐沉积问题,选取具有3D大孔结构的石墨毡作为光热材料基底,并通过简单的聚多巴胺（PDA）界面沉积的方式进行亲水化处理对其润湿性能进行改善,实现了大孔超亲水光热毡（PFF）的制备。得益于PFF的高光吸收率（93.6%）,良好的润湿性能以及光热体系的热损失管理控制,系统的蒸发速率达到了1.48kgm-2h-1,光热转换效率为87.4%,表现出了良好的蒸发效能。蒸发脱盐结果表明即使盐离子浓度高达10 wt%时,亲水光热毡良好的3D大孔网络结构能够为盐离子提供充足的迁移输运空间,保证了蒸发过程中盐离子的向上运输及向下扩散的迁移循环,从而表现出抗表面盐沉积的能力。由于水分子间内聚能的存在,太阳能蒸发脱盐技术的蒸发效能难以进一步提高。基于表面活性作用理论,一步水浴法成功制备了具有限域界面活化作用的互连多孔光热基质（IPPM）。IPPM具有良好的表面润湿性能且其光吸收率高达97.7%。通过暗态蒸发实验证明了其可以将其界面水分子的蒸发焓降低至1.5kJg-1。分子动力学模拟结果表明IPPM中的还原氧化石墨烯（rGO）框架和带有朝外吲哚结构的聚多巴胺（PDA）都对其界面水分子的蒸发有促进作用。得益于限域的界面活化作用促进的界面水分子蒸发焓的降低,其在一个太阳光照强度下的蒸发速率为2.2kgm-2h-1且其光热转换效率为86.3%,在5个太阳光照强度下能够达到11.5kgm-2h-1的蒸发水平。另外,互连多孔孔道结构的存在也保证了IPPM界面蒸发增强的同时表现出良好的抗盐沉积能力。除了通过太阳能蒸发实现其对相对清洁的含盐水体进行脱盐获得净水外,利用太阳能驱动污废水的净化也具有重要的价值和意义。在此,通过太阳能界面加热技术实现了低温环境下太阳能光热激活微生物燃料电池（MFC）间接驱CDI处理低盐水同时实现有机废水净化的创新研究。首先合理设计制备了非对称光热Janus阳极电极（PTJA）。通过对Janus阳极电极无孔层的结构优化,证明当炭黑浓度为20wt%时,PTJA具有最优的光吸收能力（96.3%）和防水性能,可以避免光热过程中光合毒害作用的发生。基于PTJA的光热系统最大功率密度为678.3mWm-2,最大开路电压可达773.4mV。通过10/14h的光/暗循环周期设定,PTJA基的光热MFC的最大功率密度约为646.9mWm-2,仅比持续照射期间运行的系统低4.6%,说明其具备抵抗无光照时的低温环境的能力。在PTJA基光热MFC系统的成功启动和运行前提下,光热MFC耦合CDI系统的盐去除率达到了60.6%;在驱动CDI脱盐净水的同时,PTJA基光热MFC系统的有机物去除率达到了80%以上。通过微生物群落组成分析发现,厌氧产电细菌Geobacter是PTJA基光热系统中的主要产电微生物,占生物膜组分的76.4%,结果说明低温光照条件下PTJA电极能够保证导电多孔层的产电功能细菌的生长繁殖的同时避免光合微生物的生长,为产电细菌降解有机污染物物产生生物电创造了良好的条件。本文基于太阳能为总输入能源的界面光热技术通过太阳能直接驱动的蒸发脱盐对海水进行净化,以及通过太阳能光热激活MFC产生生物电的方式实现低温光热MFC耦合CDI脱盐系统对于低盐水的净化同时实现有机废水的处理,对于促进和丰富太阳能脱盐技术在水处理领域的发展具有一定的意义和价值。