前言

電控離子交換技術（Electrochemically Switched Ion Exchange，ESIX）是將電化學方法和傳統的離子交換技術相結合而衍生出來的一種新型離子交換技術。通過調節電活性材料的氧化還原電位來控制離子的置入和釋放，分離與回收提純溶液中的離子。該技術可突破化學吸附平衡的限制，提高了離子置入動力學及離子交換容量等，而且消除了化學再生產生的二次污染，是一種環境友好的新型水處理技術。

電控離子交換技術核心是對目標離子具有選擇性的電控離子交換材料施加氧化還原電位，改變其氧化還原狀態（即荷電性能），為了維持膜的電中性，溶液中的陰、陽離子置入或者置出。目前電活性離子交換材料主要包括無機半導體、導電聚合物及其有機/無機雜化材料，其中無機電活性離子交換材料的代表為普魯士藍過渡金屬類似物，可用于電控陽離子交換，如堿金屬或堿土金屬分離，而導電聚合物如PANI、聚吡咯（PPy）、聚乙烯二氧噻吩（PEDOT）等摻雜小的陰離子可用于電控分離陰離子；摻雜大的陰離子如聚苯乙烯磺酸鈉（PSS）后，可用于電控分離陽離子分離及提純。無機電活性離子交換材料具有相對穩定的晶體結構、良好的穩定性和高的離子選擇性，然而限制其應用的主要因素包括難以加工成型以及與導電基體相對較弱的粘附力。有機導電聚合物可以輕松地通過電化學方法沉積到電極表面，而且膜的質量可以根據沉積時間有效地調控，但選擇性差。結合有機電活性離子交換材料與無機電活性離子交換材料二者的優點，制備有機/無機雜化材料，期望產生協同效應并具有優良的電控離子交換性能。

本書以電控離子交換技術在水處理方面應用的研究成果為主線，結合了國內外的有關參考文獻，較系統地介紹了電控離子交換技術。同時提出了一些新的電化學控制離子交換機制，詳細介紹了電控離子交換技術對不同離子選擇性分離與提純機理，電活性材料的選擇，電控離子交換工藝及設備設計，并注重其應用與原理的結合。全書共分為10章，內容主要包括電控離子交換機制，電控離子交換材料及其制備過程，電控離子交換技術對堿金屬離子、堿土金屬離子、稀土金屬釔離子、重金屬離子和陰離子的分離與提純技術及其在傳感器方面的應用，最后介紹了電控離子交換工藝及設備設計。本書具有較強的技術性和應用性，可供從事電控離子交換領域的工程技術人員、科研人員和管理人員參考，也可供高等學校環境工程、化學工程及相關專業師生參閱。

本書的研究工作得到了國家自然科學基金項目（21476156，21576184，21276173，21306123）、山西省基金項目（2012011020-5）、山西省高校優秀青年學術帶頭人項目、山西省歸國人員留學基金（2015-039）及太原理工大學優秀青年基金項目的大力支持。本書主要由王忠德、郝曉剛、杜曉等著，其中郝曉剛撰寫前言；杜曉撰寫第1章；王忠德著寫第2章～第10章。另外，劉曄和高鳳鳳博士負責校核，王美娟、楊慶鎖、李帥等碩士參與圖表的校核。全書最后由王忠德、郝曉剛統稿、定稿。

感謝國家自然科學基金委、山西省科技廳、山西省歸國留學人員辦公室在資金方面的資助，感謝歷屆博士研究生和碩士研究生的辛勤工作。

限于著者水平和著寫時間，書中不妥和疏漏之處在所難免，歡迎廣大專家、學者和工程技術人員批評指正。

著　者

2017年3月