第1章 绪论 1
1.1 背景 1
1.2 参考文献 4
第2章 离子交换膜的膜现象理论 7
2.1 引言 7
2.2 通量方程 7
2.3 离子交换膜对离子的选择透过性 9
2.4 膜电位 12
2.5 双离子势 14
2.6 离子交换膜的导电性能 15
2.7 电解质通过离子交换膜的扩散 16
2.8 非电解质通过离子交换膜的扩散 18
2.9 离子交换膜的自扩散 18
2.10 渗透 20
2.11 水的电渗 22
2.12 溶剂的水力渗透 23
2.13 同性离子的选择透过性 26
2.14 结论 27
2.15 参考文献 27
第3章 离子交换膜的制备 29
3.1 引言 29
3.2 离子交换膜的分类 29
3.3 离子交换膜制备方法的简要介绍 31
3.3.1 异相离子交换膜 31
3.3.2 均相离子交换膜 32
3.4 阳离子交换膜的制备 42
3.5 阴离子交换膜的制备 43
3.6 两性离子交换膜的制备 45
3.7 双极膜的制备 46
3.8 镶嵌型离子交换膜的制备 47
3.9 无机离子交换膜的制备 48
3.10 具有特殊功能的离子交换膜 49
3.10.1 电渗析过程中的功能化离子交换膜 50
3.10.2 氯碱膜过程用阳离子交换膜 54
3.10.3 扩散渗析用离子交换膜 55
3.10.4 燃料电池用膜 57
3.11 结论 60
3.12 参考文献 60
第4章 离子交换膜的性能、表征及其微观结构 77
4.1 引言 77
4.2 离子交换膜的主要性能及其表征 77
4.2.1 离子交换膜的电阻 78
4.2.2 迁移数 81
4.2.3 离子交换容量和含水量的测定 85
4.2.4 道南吸附盐 87
4.2.5 离子交换平衡常数和两离子间的选择透过性 87
4.2.6 电解质通过离子交换膜的扩散系数 88
4.2.7 水迁移 90
4.2.8 双离子势 94
4.2.9 流动电位 95
4.2.10 溶胀 97
4.2.11 化学稳定性 98
4.2.12 热稳定性，机械强度等 99
4.3 离子交换膜的微观结构 100
4.3.1 离子交换膜孔径大小的评估 100
4.3.2 膜内离子交换基团的分布（膜-主区结构中离子交换基团的相分离） 102
4.3.3 离子交换膜中固定离子浓度的分布 106
4.4 结论 108
4.5 参考文献 108
第5章 离子交换膜传递性能的修饰 117
5.1 引言 117
5.2 电渗析中离子交换膜对特定离子的选择性透过 118
5.3 电渗析过程中阳离子交换膜对特定阳离子的选择性透过 120
5.3.1 增加阳离子交换膜的交联度 120
5.3.2 膜中阳离子交换基团的种类对阳离子间选择透过性能的影响 121
5.3.3 在阳离子交换膜表面形成荷正电薄层 124
5.3.4 耦合导电高分子的阳离子交换膜 127
5.3.5 螯合剂存在下阳离子选择分离性能的变化 134
5.4 电渗析中阴离子交换膜对特定阴离子的选择性透过 139
5.4.1 提高阴离子交换膜的交联度 139
5.4.2 在阴离子交换膜表面形成功能薄层 143
5.4.3 向膜中引入特殊的阴离子交换基团以调控阴离子交换膜的亲水性能 148
5.4.4 阴离子交换膜中亲水性化合物对于阴离子相对氯离子迁移数的影响 156
5.4.5 光辐照调控阴离子在阴离子交换膜中的迁移数 159
5.4.6 温度变化调控阴离子在膜中的迁移数 164
5.5 结论 168
5.6 参考文献 169
第6章 离子交换膜的应用 181
6.1 引言 181
6.2 电渗析 182
6.2.1 电渗析的原理和方法 182
6.2.2 电渗析设备：电渗析器 184
6.2.3 极限电流密度 186
6.2.4 电渗析法 190
6.2.5 电渗析的优化 191
6.2.6 应用 192
6.3 电解技术的应用 201
6.3.1 氯碱生产 201
6.3.2 复合离子交换膜和电极催化剂（MEA，膜电极一体化）以及水电解 204
6.3.3 用于有机合成的分隔介质 205
6.3.4 氧化剂的电化学合成 206
6.3.5 生产高纯度有机碱（羟化四甲铵） 207
6.3.6 其他应用 208
6.4 基于化学势差的分离（浓度梯度） 209
6.4.1 扩散渗析 209
6.4.2 道南渗析 215
6.4.3 中和渗析 216
6.4.4 上向传递 217
6.5 加压渗析 218
6.6 电解质溶液的其他分离方法 219
6.7 离子交换膜在渗透汽化中的应用 220
6.8 离子交换膜在促进传递中的应用 223
6.9 离子交换膜在气体除湿中的应用 225
6.10 离子交换膜在电池中的应用 225
6.10.1 用于电力储备的大型电池 225
6.10.2 燃料电池 227
6.10.3 利用离子交换膜的浓差电池 229
6.10.4 离子交换膜在电池中的其他用途 230
6.11 离子交换膜在传感材料中的应用 232
6.12 离子交换膜在分析化学中的应用 234
6.13 离子交换膜在驱动器中的应用 234
6.14 离子交换膜在修饰电极中的应用 235
6.15 结论 236
6.16 参考文献 236
第7章 未来的离子交换膜 259