近年来,由于工业的快速发展,大量重金属被排放至河体、空气中,其中镉污染尤为突出。本文基于Donnan渗析利用均相阳离子交换膜来分离水中Cd（Ⅱ）。本文首先构建和优化阳离子交换膜分离装置;再采用单因素批量实验方法,通过Donnan分离实验考察探究受体液种类、搅拌功率、受体液浓度、Cd（Ⅱ）浓度、溶液初始pH值以及Cd（Ⅱ）溶液进水流量等操作条件下,阳离子交换膜分离水中Cd（Ⅱ）的性能。采用正交优化试验方法,确定Cd（Ⅱ）最佳分离运行条件;最后通过投加可能存在的污染物质如无机物（SiO₂和Al₂O₃）、天然有机物（腐殖酸）、能够与Cd（Ⅱ）生成络合物的物质（EDTA）、表面活性剂和易水解物质（FeCl₃）等,探究以上污染物对离子交换膜分离装置分离Cd（Ⅱ）效果的影响。通过对比杭州绿合环保科技有限公司和山东天维膜技术有限公司所生产的均相阳离子交换膜,选择对该试验分离效果较优的杭州绿合环保科技有限公司所生产的均相阳离子交换膜,其性能参数为:厚度（湿态）0.28±0.02 mm,干湿态膨胀度5¹2%,含水量35%（湿）,爆破强度6（kg/cm²）,交换容量2 meq/g（干）,选择透过率≥98%,膜面电阻3.5（?·cm²）,电流密度<150（mA/cm²）,耐温<60℃（短期80℃）。通过使用经预处理和未经预处理的膜进行试验发现,经预处理的膜对污染物的分离去除效果更好,分析认为预处理过程清洗掉了膜表面以及膜内的杂质,并且经过NaCl溶液长时间浸泡的膜,膜内吸附了大量补偿离子Na⁺,这两种作用均使得分离去除效果有所提高。对比NaCl溶液和KCl溶液两种受体液液后发现,对阳离子交换膜分离去除Cd²⁺的效果相差不大。通过对搅拌功率的研究发现,给体池中Cd²⁺的分离去除率与离子通量均与搅拌功率成正比。受体液浓度对试验结果的影响较大,受体液浓度由0.0 mol/L增至0.001 mol/L时,给体池中Cd²⁺的分离去除率和离子通量均有大幅度提升,但当受体液浓度超过0.1 mol/L后,受体液浓度对Cd²⁺的分离效果提升明显势微。由于镉离子在溶液pH值小于8.0时大部分均以游离的Cd²⁺形态存在,pH值大于8.0则开始生成Cd（OH）₂沉淀,故给体液pH值在8.0以下时对试验结果影响不大。给体池的进水流量则通过改变污染物的水力停留时间而影响试验结果,在其他实验条件不变的情况的下,增加进水流量相当于减少了水力停留时间,给体池中Cd²⁺与阳离子交换膜可交换位点的接触反应时间越短,导致Cd²⁺的分离去除效果下降。通过正交试验和方差分析发现,该试验最佳运行条件为搅拌功率为0.280 W,给体液进水流量为1.0 ml/min,受体液浓度为0.1 mol/L。通过向原水中投加各种污染物发现,无机物如SiO₂和Al₂O₃以及非离子表面活性剂在水中不会发生电离,亦不会与污染物Cd²⁺发生物理化学作用,故对试验结果影响不大。天然有机物如腐殖酸以及阴离子表面活性剂会使原水中Cd²⁺浓度降低。腐殖酸还会与Cd²⁺生成的黑色絮状物会黏附在阳离子交换膜表面,阻碍Donnan渗析的进行,故腐殖酸对阳离子交换膜分离水中Cd（Ⅱ）有抑制作用。EDTA会与Cd²⁺反应生成半径较大无法通过阳离子交换膜的络合镉离子,使得给体池中的Cd（Ⅱ）无法分离。易水解物质如FeCl₃会堵塞膜内通道以及膜表面,溶液中会发生水解反应会使得溶液中H⁺增多,以上现象均会抑制Cd²⁺进入阳离子交换膜。