电容去离子（capacitive deionization,CDI）作为一种新型的脱盐技术,因其能耗低、环境影响小以及操作简单而具有广阔的水处理应用前景。但是实际水体是一个复杂的环境,不仅包含CDI可以高效去除的无机离子,还存在可能造成CDI电极污染的有机物和结垢的无机离子。因此,本论文选取了天然有机物和铁离子研究CDI系统中的污染问题。论文考察了天然有机物（以腐殖酸和牛血清蛋白作为天然有机物代表）对于CDI性能的影响。通过批处理实验发现有机物会造成CDI系统脱盐性能下降60%,并且增加有机物的浓度会进一步降低CDI脱盐性能。结合有机物在CDI系统中的分配,发现CDI性能下降主要是由于有机物在电极上不可逆吸附,有机物的脱附量仅仅占了吸附量的20%不到,造成了有机物在CDI电极上的积聚。同时,通过孔径结构、电化学阻抗谱和循环伏安曲线分析发现附着在电极上的有机物造成了电极吸附位点减少、CDI系统电阻的增加和电容的下降,从而阻碍了离子在CDI系统中的扩散和积聚,导致CDI脱盐性能下降。在CDI运行过程中,铁离子在电场作用下向CDI负极迁移,从而在负极上发生结垢现象。通过拉曼光谱、X射线光电子能谱以及X射线衍射表征发现CDI负极上铁垢的主要成分是Fe2O3,这是铁离子和溶液中氧气反应的产物。结合铁离子在CDI系统中的转化规律,产生的铁垢在放电阶段不能被有效去除,从而紧密的结合在电极上,造成了CDI系统的结垢污染。通过电化学分析发现沉积的结垢会导致CDI系统电阻增加了约26%,阻碍了离子在电极孔径内的迁移和双电层的生成,造成CDI系统脱盐性能和电荷效率的下降。而当水体中存在有机物时,铁离子在CDI电极上的结垢量会下降,下降量甚是达到70%,这主要是由于有机物与铁离子之间的絮凝作用导致不溶性含铁絮体的生成。但是有机物在电极上的沉积则引起CDI性能更严重的下降。根据CDI电极污染行为的研究,采用粉末活性炭作为预处理手段去缓解CDI的有机污染。粉末活性炭通过提前去除水中可以被电极吸附的有机物,降低有机物在CDI系统中的累积（沉积量下降了40%）,起到缓解CDI有机污染的效果。同时考察了粉末活性炭进入CDI系统后,CDI系统性能的变化。有机物去除和电化学分析结果表明与去除粉末活性炭相比,进入CDI系统会进一步的降低有机物在电极上的沉积,同时增强离子在系统中的迁移,从而提高CDI系统性能。并且,通过对比不同类型粉末活性炭,发现与CDI电极具有相同材质的粉末活性炭对于有机污染的缓解效果最好,这主要是由于有机物的去除受表面官能团的影响。另外,离子交换膜对于铁离子结垢污染的缓解效果与铁离子初始浓度有关。低浓度下,通过阻碍铁离子在电极上的结垢,有效缓解铁离子的结垢污染。但是在高浓度时,由于阴离子交换膜对于水中铁絮体的吸附,导致CDI系统沉积了更多的铁离子,从而加剧CDI性能下降。本论文系统研究了CDI系统中有机污染与无机离子结垢污染的机理,利用粉末活性炭预处理缓解了CDI系统中的有机污染,为CDI稳定运行提供技术支持。