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离子交换膜定义

离子交换膜或电渗析膜是对离子有选择性的聚合物材料薄层。离子交换膜是指一类可以将这些离子中的一些与其他溶液中的离子进行交换的聚合物薄膜。这种材料通常是通过高分子化学、材料科学和物理学等学科的交叉研究获得的，具有很强的选择性和吸附能力，可广泛应用于许多领域。

离子交换膜通常由具有多种官能团（如磺酸基团、羧酸基团、胺基团等）的高分子材料制成，并通过特殊工艺加工成一定厚度的薄膜。这些官能团可以与水中的离子发生化学反应，使膜中的离子与环境中的离子进行交换，从而达到控制离子浓度和净化水质的目的。

离子交换膜应用

离子交换膜广泛应用于水处理、电解、分离净化、催化反应、生物传感、储能等领域。例如，离子交换膜可用于去除水中的离子（例如硬度离子、重金属离子等）、分离有机物或药物、改善半导体加工等。此外，离子交换膜还可以用作电解池中的电解质膜，燃料电池中的阳极或阴极膜等。

离子交换膜分类

离子交换膜按其选择性渗透性可分为阳离子交换膜和阴离子交换膜。按膜结构可分为均相离子交换膜、非均相离子交换膜和半均相离子交换膜三种。

1、异相离子交换膜

异质离子交换膜简称异质膜。它是将离子交换树脂的细粉与粘合剂混合并加工而成的薄膜。由于交换膜中存在活泼的离子交换基团和成膜结构，膜的化学结构是不连续的，具有明显的相界面，因此称为异质膜或异质膜。目前，大多数用于电渗析器的离子交换膜都是这种膜。制造容易，价格便宜，但总体选择性差，膜阻力也大。

2、均相离子交换膜

均相离子交换膜，即所谓的均相膜，直接由具有离子交换基团（或直接连接到聚合物膜基质上的活性基团）的聚合物材料制成。由于离子交换基团和成膜高分子材料的化学结合，组成完全均匀。这就是为什么我们说同质薄膜。这些膜具有优异的电化学和物理性能。是近年来离子交换膜的主要发展方向。

3、半均相离子交换膜

这种类型的膜的成膜高分子材料与活性离子交换基团非常均匀。但是，它们不形成化学键，而是将离子交换树脂和成膜聚合物粘合剂溶解在同一溶剂中，然后使用流动接近法生产薄膜，这是半均匀的薄膜。它的外观、结构和行为介于异质薄膜和均质薄膜之间。

离子交换膜行业规模

2018年，中国离子交换膜市场规模达到约30亿元人民币，主要应用于水处理、电子化学、生物医药等领域。2019年，随着环保政策不断加强，中国离子交换膜市场继续呈现增长趋势。其中，新型离子交换膜产品成为市场热点，如阴离子膜、阳离子膜等。2020年受新冠疫情影响，中国离子交换膜行业整体复苏较慢。但随着国内经济逐渐恢复，离子交换膜行业也逐渐回暖。此外，智能化、数字化和节能减排等方向的技术创新也在推动行业发展。未来几年中国离子交换膜市场将以每年10%左右的速度增长，到2025年市场规模有望突破60亿元人民币。同时，随着国内和国际市场竞争的加剧，离子交换膜企业需要在技术创新、品牌建设和市场拓展等方面不断提升自身实力，以保持优势地位。

1.17-22市场规模数据图表:

统计数据显示，2017年中国离子交换膜行业市场规模26.5亿元，2022年中国离子交换膜行业市场规模49.6亿元。2017-2022年中国离子交换膜行业市场规模如下：

图表：2017-2022年中国离子交换膜行业市场规模

数据来源：智研瞻产业研究院

2. 23-29市场规模数据图表

预测，2029年中国离子交换膜行业市场规模102.2亿元。2023-2029年中国离子交换膜行业市场规模预测如下：

图表：2023-2029年中国离子交换膜行业市场规模预测

数据来源：智研瞻产业研究院

离子交换膜市场格局

离子交换膜需要高质子传导率、低燃料转移、良好的机械/热稳定性和经济的制造工艺。目前主要有含氟全氟磺酸、非氟全氟磺酸、含氟复合膜和非氟膜，其中杜邦公司（后来的科慕公司）开发的PerfluorNafion是目前应用最广泛的电解质膜，Nafion膜聚合物具有聚四氟乙烯结构，CF键具有高键能，因此具有优良的机械性能和化学稳定性；随着对燃料电池和电解的需求不断增加，其他国家的企业也相继开展产品研发。国内企业整体起步较晚，企业方主要以东岳集团为代表，高校方以各大科研院所为代表开始加大对质子膜的研发和投入。

目前国外领先的离子膜公司有日本ASTOM、日本AGC、德国Fumatech、日本Fujifilm、加拿大Saltworks、法国Suez、捷克Mega等。法国、美国Evoqua、杭州蓝然、德国PCCell GmbH、法国Eurodia。苏伊士、懿华、欧罗迪亚等竞争对手在技术、资金、品牌等方面优势明显，但国内生产基础材料的企业较少，新的应用场景尚未得到有效开发，电渗析技术没有足够的应用空间。但国内厂商受益于国家政策的支持、产业链的整合、相关技术的发展以及下游基础产业的蓬勃发展。与国外品牌相比，它们在应用场景上具有一定的扩展性，成本控制和服务响应速度，具有竞争优势。

离子交换膜行业产业链

离子交换膜产业链主要包括离子交换膜研制、膜组件生产、电渗析设备制造和电渗析技术应用等环节。在上游方面，离子交换膜的原材料通常是一些高分子材料、化学试剂等，需要在专门的厂家进行生产和提供。在中游方面，离子交换膜需要经过多种工艺步骤（如聚合、致密化、后处理等）才能制成成品。在下游方面，离子交换膜主要用于水处理、电解、分离纯化、催化反应、生物传感、能源存储等领域，并通过销售渠道向终端用户提供产品。

离子交换膜行业相关政策

离子交换膜是列入《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录（2016年版）》的国资新材料，“双极膜电渗析膜”列入《示范目录》 《首批重点新材料指导意见》；电渗析技术已列入国家工业节水工艺技术装备目录（2021年），是下游客户实现降本增效、循环经济、节能减排的重要技术手段

离子交换膜现状

上世纪80年代，采用非均相离子交换器制成的聚乙烯连续轧膜投入生产。我国离子交换膜年产量超过30万平方米。如今，这些制造商早已退出市场。目前，国内离子交换膜市场被美国的科慕化学和戈尔以及日本的AGC和旭化成（现为Astom）占据。国内离子交换膜制造企业与日美企业在产品质量和生产能力方面的差距正在拉大。

这有多方面的原因：

1) 20世纪90年代初期，国内大部分离子交换膜的研发和生产都是国有企业。在市场经济的影响下，国有企业普遍遇到经营困难，企业改制重组，原有业务和研发受到损害。

2)在21世纪，电渗析技术作为离子交换膜的一个非常重要的应用领域，正受到反渗透膜技术的挑战和挤压。反渗透技术越来越多地用于海水淡化和废水脱盐。需求市场的萎缩限制了新公司的进入市场，国内没有实力雄厚的化工企业在这一领域开展业务。

3)离子交换膜的主要应用是离子膜法制碱。国内离子膜烧碱工艺主要从旭化成等国家进口，离子交换膜直接从国外进口作为电解槽的材料配件，打入烧碱市场。

离子交换膜行业前景预测

近年来，我国离子交换膜生产企业的技术水平不断提高，产品质量也有了很大提高，但与日本、美国等国家相比，在技术参数上仍有一定差距。中国的离子交换膜，如B、盐分离率和阻力，高端离子交换膜仍需进口。

离子交换膜在许多领域取得了新的突破，扩大了离子交换膜的应用范围。从最初发展的传统制备方法和制备材料，到今天针对不同需求的新制备方法和改性研究。工艺简单、节能、抗污染能力强的离子交换膜将是未来发展的重要方向。在环保、工业等方面的应用也将发挥重要作用。虽然离子交换膜具有很大的应用前景，制造和改性技术也越来越成熟，但在实际应用中仍然受到技术和成本的影响。所以仍然有一些实际用于生产。此外，我国的膜制造技术还有待完善，目前使用的膜大部分仍依赖进口。因此，在膜制备和修饰方面，我们仍然需要做更多的研究。