前言

电控离子交换技术（Electrochemically Switched Ion Exchange，ESIX）是将电化学方法和传统的离子交换技术相结合而衍生出来的一种新型离子交换技术。通过调节电活性材料的氧化还原电位来控制离子的置入和释放，分离与回收提纯溶液中的离子。该技术可突破化学吸附平衡的限制，提高了离子置入动力学及离子交换容量等，而且消除了化学再生产生的二次污染，是一种环境友好的新型水处理技术。

电控离子交换技术核心是对目标离子具有选择性的电控离子交换材料施加氧化还原电位，改变其氧化还原状态（即荷电性能），为了维持膜的电中性，溶液中的阴、阳离子置入或者置出。目前电活性离子交换材料主要包括无机半导体、导电聚合物及其有机/无机杂化材料，其中无机电活性离子交换材料的代表为普鲁士蓝过渡金属类似物，可用于电控阳离子交换，如碱金属或碱土金属分离，而导电聚合物如PANI、聚吡咯（PPy）、聚乙烯二氧噻吩（PEDOT）等掺杂小的阴离子可用于电控分离阴离子；掺杂大的阴离子如聚苯乙烯磺酸钠（PSS）后，可用于电控分离阳离子分离及提纯。无机电活性离子交换材料具有相对稳定的晶体结构、良好的稳定性和高的离子选择性，然而限制其应用的主要因素包括难以加工成型以及与导电基体相对较弱的粘附力。有机导电聚合物可以轻松地通过电化学方法沉积到电极表面，而且膜的质量可以根据沉积时间有效地调控，但选择性差。结合有机电活性离子交换材料与无机电活性离子交换材料二者的优点，制备有机/无机杂化材料，期望产生协同效应并具有优良的电控离子交换性能。

本书以电控离子交换技术在水处理方面应用的研究成果为主线，结合了国内外的有关参考文献，较系统地介绍了电控离子交换技术。同时提出了一些新的电化学控制离子交换机制，详细介绍了电控离子交换技术对不同离子选择性分离与提纯机理，电活性材料的选择，电控离子交换工艺及设备设计，并注重其应用与原理的结合。全书共分为10章，内容主要包括电控离子交换机制，电控离子交换材料及其制备过程，电控离子交换技术对碱金属离子、碱土金属离子、稀土金属钇离子、重金属离子和阴离子的分离与提纯技术及其在传感器方面的应用，最后介绍了电控离子交换工艺及设备设计。本书具有较强的技术性和应用性，可供从事电控离子交换领域的工程技术人员、科研人员和管理人员参考，也可供高等学校环境工程、化学工程及相关专业师生参阅。

本书的研究工作得到了国家自然科学基金项目（21476156，21576184，21276173，21306123）、山西省基金项目（2012011020-5）、山西省高校优秀青年学术带头人项目、山西省归国人员留学基金（2015-039）及太原理工大学优秀青年基金项目的大力支持。本书主要由王忠德、郝晓刚、杜晓等著，其中郝晓刚撰写前言；杜晓撰写第1章；王忠德著写第2章～第10章。另外，刘晔和高凤凤博士负责校核，王美娟、杨庆锁、李帅等硕士参与图表的校核。全书最后由王忠德、郝晓刚统稿、定稿。

感谢国家自然科学基金委、山西省科技厅、山西省归国留学人员办公室在资金方面的资助，感谢历届博士研究生和硕士研究生的辛勤工作。

限于著者水平和著写时间，书中不妥和疏漏之处在所难免，欢迎广大专家、学者和工程技术人员批评指正。

著　者

2017年3月