膜技術是當代新型高效分離技術，是多學科交叉的產物，是解決人類能源、資源與環境危機的重要手段。離子交換膜廣泛應用於氯堿工業、電解水制氫、鹽湖提鋰、濕法冶金、電子刻蝕、水處理、海水淡化、廢棄物資源化、燃料電池、液流電池等。均相離子交換膜具有電阻低、結構穩定、成本低廉的特點，是離子交換膜領域的發展重點。本書是多項國家和省部級科技獎、國際發明專利獎成果的結晶，如獲得國家科技技術發明獎的“均相離子膜制備關鍵技術及應用”，獲得中國石油和化學工業聯合會科技進步一等獎的“面向工業廢酸回收的滲析陰膜及其應用技等

●第一章緒論001
第一節離子交換膜的定義及分類002
一、離子交換膜的定義002
二、離子交換膜的分類002
第二節離子交換膜的發展歷史008
第三節離子交換膜主要應用領域013
一、能量轉化與存儲013
二、物質轉化與產物分離025
三、水處理038
第四節離子交換膜制備038
一、側鏈工程學制備均相離子交換膜040
二、聚酰基化制備均相離子交換膜040
三、“無醚”聚合物離子交換膜的開發041
四、超分子化學組裝制備均相離子交換膜042
五、自具微孔離子交換膜的開發和應用042
第五節離子交換膜展望043
參考文獻046

第二章基礎理論及表征方法051
第一節均相離子交換膜技術基本原理052
一、Donnan平衡理論052
二、傳質過程理論054
三、過程極化058
第二節離子交換膜基本參數及表征073
第三節面向能源應用領域離子交換膜的參數及表征080
一、燃料電池隔膜表征方法080
二、液流電池隔膜表征方法084
三、電解水制氫隔膜表征方法086
參考文獻087

第三章側鏈工程學制備均相離子交換膜089
第一節側鏈工程學概述090
一、Nafion的結構-形貌090
二、接枝型聚合物微相分離091
第二節側鏈離子交換膜結構設計092
一、側鏈陽離子交換膜結構設計092
二、側鏈陰離子交換膜結構設計108
第三節側鏈離子交換膜交聯120
一、通過不飽和端基交聯制備自交聯型離子聚合物120
二、側鏈氫鍵交聯121
三、互穿網絡122
第四節側鏈離子交換膜功能基團設計122
一、側鏈陽離子交換膜功能基團設計122
二、側鏈陰離子交換膜功能基團設計122
第五節側鏈離子交換膜微觀形貌126
一、側鏈陽離子交換膜微相分離126
二、側鏈陰離子交換膜微相分離128
第六節側鏈離子交換膜應用性能評價130
一、燃料電池130
二、擴散滲析132
三、電滲析132
第七節小結與展望133
參考文獻134

第四章聚酰基化制備均相離子交換膜143
第一節聚酰基化反應概述144
一、聚醚酮/聚醚砜類材料合成原理144
二、聚酰胺類/聚酰亞胺類材料合成原理146
三、酸性介質和反應條件對反應的影響150
第二節聚酰基化制備陽離子交換膜151
一、聚酰基化制備聚醚酮類陽離子交換膜151
二、聚酰基化制備聚酰亞胺類陽離子交換膜156
三、聚酰基化/雜環化制備聚苯並咪唑陽離子交換膜161
第三節聚酰基化制備陰離子交換膜165
一、聚酰基化制備側鏈季銨型聚醚酮陰離子交換膜165
二、聚酰基化制備主鏈含冠醚的側鏈季銨型聚醚酮陰離子交換膜169
第四節聚酰基化制備離子交換膜應用性能評價170
一、質子交換膜燃料電池170
二、堿性燃料電池178
參考文獻179

第五章超強酸催化制備均相離子交換膜185
第一節概述186
第二節超強酸催化制備聚合物187
一、超強酸催化作用187
二、超強酸催化在聚合物制備中的應用190
第三節超強酸催化制備離子交換膜194
一、超強酸催化法制備離子交換膜的意義及優勢194
二、超強酸催化制備陰離子交換膜199
三、超強酸催化制備質子交換膜223
第四節超強酸催化制備離子交換膜應用性能評價227
一、燃料電池227
二、堿性膜電解水制氫233
第五節小結與展望239
參考文獻240

第六章超分子化學組裝制備均相離子交換膜243
第一節概述244
第二節超分子化學構築均相離子交換膜245
一、π-π作用構築均相離子交換膜245
二、氫鍵作用構築均相離子交換膜247
三、離子-偶極作用構築均相離子交換膜249
四、主客體作用構築均相離子交換膜267
第三節自組裝類均相離子交換膜應用性能評價279
一、氫鍵作用促進H+選擇性滲透279
二、離子-偶極作用網絡促進燃料電池性能281
第四節小結與展望282
參考文獻283

第七章自具微孔均相離子交換膜285
第一節自具微孔均相離子交換膜概述286
第二節自具微孔聚合物的制備287
一、二苯並二氧己環型287
二、Tr?ger’sBase型292
三、聚酰亞胺型294
四、聚氧雜蒽型298
五、其他類型299
第三節自具微孔聚合物的荷電化制備均相離子交換膜306
一、氰基的水解與氨肟化制備均相離子交換膜307
二、季銨化反應制備均相陰離子交換膜310
三、磺化反應制備均相陽離子交換膜314
第四節自具微孔均相離子交換膜的應用性能評價315
一、燃料電池316
二、液流電池320
第五節小結與展望326
參考文獻327

第八章新型微孔框架離子分離膜333
第一節概述334
第二節新型微孔框架離子分離膜336
一、金屬有機框架膜336
二、共價有機框架膜350
三、多孔有機籠膜370
第三節微孔框架離子分離膜應用性能評價378
第四節小結與展望379
參考文獻380

第九章均相離子交換膜組件設計及工程應用實例389
第一節均相離子交換膜組件設計390
一、擴散滲析器390
二、電滲析器396
第二節酸回收應用案例412
一、項目背景412
二、電子刻蝕（電極箔行業）廢酸回收412
三、濕法加工業廢酸回收413
第三節堿回收413
第四節黏膠纖維應用實例414
一、堿法漿壓液電滲析工藝生產木糖415
二、利用電滲析技術處理堿法漿壓液優勢417
第五節冶金行業應用實例417
一、冶金行業污酸廢水電滲析工藝417
二、電滲析處理污酸廢水工藝418
三、利用電滲析技術處理污酸廢水優勢420
第六節高鹽廢水處理實用案例420
一、電滲析處理氯化銨廢水工藝420
二、利用電滲析技術處理高鹽廢水優勢422
第七節小結與展望422
參考文獻423

索引425

《均相離子交換膜》是“優選化工材料關鍵技術叢書”（第二批）的一個分冊。本書基於作者團隊多年研究經驗與實踐成果的積累，繫統介紹了均相離子交換膜的概況、國內外研究前沿、離子膜制備新工藝、規模化生產技術及工業應用。內容包括：緒論、基礎理論及表征方法、側鏈工程學制備均相離子交換膜、聚酰基化制備均相離子交換膜、超強酸催化制備均相離子交換膜、超分子化學組裝制備均相離子交換膜、自具微孔均相離子交換膜、新型微孔框架離子分離膜、均相離子交換膜組件設計及工程應用實例。本書是多項國家和省部級科技獎、國際發明專利獎成果的總結，適合材料、化工領域，尤其是膜材料領域科研和工程技術人員閱讀，也可供高等院校高分子、功能材料、化工及相關專業師生參考。

徐銅文 等 著 中國化工學會 編