JP2012200638A - Deionization electrode for water flow-through capacitor - Google Patents

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Taku Matsumura
卓 松村
Yasuhiro Wakizaka
康尋 脇坂
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Zeon Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve water purification performance while maintaining electrode strength.SOLUTION: A deionization electrode for a water flow-through capacitor is made of an electrode composition containing activated carbon, a conductive material, a binding agent, and a metal oxide having an average primary particle size of 0.05-1.0 μm.

Description

本発明は、水を浄化する流水通過式キャパシタに用いられる脱イオン電極に関する。   The present invention relates to a deionization electrode used for a flowing water passing type capacitor for purifying water.

汚染水等の水を浄化するにあたり、イオン性汚染物質を削減する方法は数多く知られている。例えば、濾過膜、逆浸透圧などのフィルタリング方法、又はイオン交換、樹脂床吸収式等が実用化されている。しかし、これらの方法は、フィルタやイオン交換膜などの脱イオン層の再生が必要となる。再生するために有害な化学物質を使うため、環境への悪影響が懸念されている。   There are many known methods for reducing ionic pollutants in purifying water such as polluted water. For example, filtration methods such as filtration membranes and reverse osmotic pressure, ion exchange, resin bed absorption, and the like have been put into practical use. However, these methods require regeneration of a deionized layer such as a filter or an ion exchange membrane. Since harmful chemical substances are used for regeneration, there are concerns about adverse environmental impacts.

環境負荷を低減できる技術として、脱イオン層を電気的に再生可能である流水通過式キャパシタ使用による脱イオン技術が注目されている(特許文献1、2参照)。この技術では充電、放電を繰り返すことで、脱イオン、再生ができるために有害な化学物質を使用する必要がない。このような流水通過式キャパシタに用いられる脱イオン電極として、特許文献1には、活性炭とバインダーとを含む電極を用いたものが記載されている。   As a technique capable of reducing the environmental load, a deionization technique using a flowing water passing capacitor capable of electrically regenerating the deionization layer has been attracting attention (see Patent Documents 1 and 2). In this technique, deionization and regeneration can be performed by repeatedly charging and discharging, so that it is not necessary to use harmful chemical substances. As a deionization electrode used for such a flowing water capacitor, Patent Document 1 describes an electrode using an electrode containing activated carbon and a binder.

国際公開第WO2009/062872号公報International Publication No. WO2009 / 062872 特開2009−190016号公報JP 2009-190016 A

しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献1に記載の流水通過式キャパシタ用電極は疎水性の材料で構成されているため、含水性(水の浸み込み性)が悪く、脱イオン性が十分でない場合があった。また、バインダー量を低減させることで含水性を改善することはできるが、電極の強度が不十分である場合があった。   However, according to the study of the present inventor, since the flowing water type capacitor electrode described in Patent Document 1 is made of a hydrophobic material, the water content (water penetration) is poor, and deionization is performed. In some cases, sex was not sufficient. Moreover, although water content can be improved by reducing the amount of binders, the strength of the electrode may be insufficient.

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、電極強度を維持しつつ、水の浄化性能を向上することを目的とする。   This invention is made | formed in view of such a point, and it aims at improving the purification | cleaning performance of water, maintaining an electrode intensity | strength.

本発明に係る流水通過式キャパシタ用脱イオン電極は、活性炭、導電材、結着剤及び平均一次粒径0.05μm〜1.0μmの金属酸化物を含有する電極組成物から形成されてなる。   The deionized electrode for flowing water type capacitors according to the present invention is formed from an electrode composition containing activated carbon, a conductive material, a binder, and a metal oxide having an average primary particle size of 0.05 μm to 1.0 μm.

本発明に係る流水通過式キャパシタ用脱イオン電極において、前記金属酸化物としては、酸化チタンを用いることができる。この場合において、前記酸化チタンとしては、アナタース(アナターゼ)型の酸化チタンを用いることができる。   In the deionization electrode for flowing water type capacitor according to the present invention, titanium oxide can be used as the metal oxide. In this case, anatase (anatase) type titanium oxide can be used as the titanium oxide.

本発明によれば、平均一次粒径0.05μm〜1.0μmの金属酸化物を含有させた電極組成物から電極を形成しているため、電極強度をそれ程低下させることなく、滅菌性及び含水性を向上することができ、従って、電極強度を維持しつつ、水の浄化性能を向上することができるという効果がある。   According to the present invention, since the electrode is formed from the electrode composition containing a metal oxide having an average primary particle size of 0.05 μm to 1.0 μm, sterilization and water content can be achieved without significantly reducing the electrode strength. Therefore, there is an effect that the water purification performance can be improved while maintaining the electrode strength.

以下、本発明の実施形態に係る流水通過式キャパシタ用脱イオン電極について、具体的に説明する。本実施形態に係る流水通過式キャパシタ用脱イオン電極は、電極活物質としての活性炭、導電材、結着剤(バインダー)及び平均一次粒径0.05μm〜1.0μmの金属酸化物を含有する電極組成物(電極材料)から形成される。この脱イオン電極は、電極層として、電極層のみで又は集電体上に積層されて用いられる。   Hereinafter, the deionization electrode for flowing water type capacitors according to the embodiment of the present invention will be specifically described. The deionization electrode for flowing water type capacitors according to the present embodiment contains activated carbon, an electrically conductive material, a binder (binder), and a metal oxide having an average primary particle size of 0.05 μm to 1.0 μm as an electrode active material. It is formed from an electrode composition (electrode material). This deionized electrode is used as an electrode layer, which is formed of only an electrode layer or laminated on a current collector.

<電極組成物>
本実施形態の電極組成物は、電極活物質(活性炭)、導電材、結着剤(バインダー)及び金属酸化物を少なくとも含有している。
<Electrode composition>
The electrode composition of the present embodiment contains at least an electrode active material (activated carbon), a conductive material, a binder (binder), and a metal oxide.

(電極活物質)
電極活物質としては、活性炭の粉末が用いられ、具体的にはフェノール樹脂、レーヨン、アクリロニトリル樹脂、ピッチ、及びヤシ殻等を原料とする活性炭の粉末を例示することができる。
(Electrode active material)
As the electrode active material, activated carbon powder is used. Specific examples thereof include activated carbon powder made from phenol resin, rayon, acrylonitrile resin, pitch, coconut shell, and the like.

電極活物質の体積平均粒子径は、通常0.1〜100μm、好ましくは1〜50μm、更に好ましくは5〜20μmである。これらの電極活物質は、それぞれ単独で又は二種類以上を組み合わせて使用することができる。   The volume average particle diameter of the electrode active material is usually 0.1 to 100 μm, preferably 1 to 50 μm, more preferably 5 to 20 μm. These electrode active materials can be used alone or in combination of two or more.

電極活物質の比表面積は、30m/g以上、好ましくは500〜5,000m/g、より好ましくは1,000〜3,000m/gであることが好ましい。電極活物質の比表面積が大きいほど得られる電極活物質層の密度は小さくなる傾向があるので、電極活物質を適宜選択することで、所望の密度を有する電極層を得ることができる。 The specific surface area of the electrode active material, 30 m 2 / g or more, preferably preferably 500~5,000m 2 / g, more preferably 1,000~3,000m 2 / g. Since the density of the obtained electrode active material layer tends to decrease as the specific surface area of the electrode active material increases, an electrode layer having a desired density can be obtained by appropriately selecting the electrode active material.

電極活物質の形状は、粒状に整粒されたものが好ましい。粒子の形状が球形であると、電極成形時により高密度な電極が形成できる。   The shape of the electrode active material is preferably a granulated one. When the shape of the particles is spherical, a higher density electrode can be formed during electrode molding.

(導電材)
導電材としては、カーボンブラック、天然黒鉛、人造黒鉛等の粉末等が用いられる。これらのうち、少量でも導電性を向上させる効果が大きいことから、カーボンブラックの1種であるケッチェンブラック又はアセチレンブラックを使用するのが好ましい。
(Conductive material)
As the conductive material, powder of carbon black, natural graphite, artificial graphite or the like is used. Of these, ketjen black or acetylene black, which is a kind of carbon black, is preferably used since the effect of improving conductivity is large even in a small amount.

導電材の体積平均粒子径は、電極活物質の体積平均粒子径よりも小さいものが好ましく、その範囲は通常0.001〜10μm、好ましくは0.05〜5μm、より好ましくは0.01〜1μmである。導電材の体積平均粒子径がこの範囲にあると、より少ない使用量で高い導電性が得られる。これらの導電材は、単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。   The volume average particle diameter of the conductive material is preferably smaller than the volume average particle diameter of the electrode active material, and the range is usually 0.001 to 10 μm, preferably 0.05 to 5 μm, more preferably 0.01 to 1 μm. It is. When the volume average particle diameter of the conductive material is within this range, high conductivity can be obtained with a smaller amount of use. These conductive materials can be used alone or in combination of two or more.

導電材の量は、電極活物質100重量部に対して、好ましくは0.5〜15重量部、より好ましくは1〜10重量部の範囲である。導電材の量がこの範囲にあると、得られる電極の内部抵抗を低くすることができる。   The amount of the conductive material is preferably 0.5 to 15 parts by weight, more preferably 1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the electrode active material. When the amount of the conductive material is within this range, the internal resistance of the obtained electrode can be lowered.

(結着剤)
電極をスラリーから形成する場合、スラリーに混合する結着剤としては、ハロゲン系重合体、ジエン系重合体、アクリレート系重合体、ポリイミド、ポリアミド、ポリウレタン等の高分子化合物が挙げられる。これらの結着剤は単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
(Binder)
When the electrode is formed from a slurry, examples of the binder mixed with the slurry include polymer compounds such as halogen polymers, diene polymers, acrylate polymers, polyimides, polyamides, and polyurethanes. These binders can be used alone or in combination of two or more.

ハロゲン系重合体は、ハロゲン原子を含む単量体単位を含有する重合体である。ハロゲン原子の中でも、フッ素原子や塩素原子を含むフッ素系重合体や塩素系重合体が好ましい。フッ素系重合体及び塩素系重合体の具体例としては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体、エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体、パーフルオロエチレン・プロペン共重合体、クロロスルホン化ポリエチレン、ポリクロロプレンが挙げられる。   The halogen-based polymer is a polymer containing a monomer unit containing a halogen atom. Of the halogen atoms, a fluorine polymer or a chlorine polymer containing a fluorine atom or a chlorine atom is preferred. Specific examples of the fluorine-based polymer and the chlorine-based polymer include polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer, ethylene / tetrafluoroethylene copolymer, ethylene / chlorotrifluoro. Examples thereof include ethylene copolymers, perfluoroethylene / propene copolymers, chlorosulfonated polyethylene, and polychloroprene.

ジエン系重合体は、共役ジエンの単独重合体もしくは共役ジエンを含む単量体混合物を重合して得られる共重合体、又はそれらの水素添加物である。ジエン系重合体の具体例としては、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、などの共役ジエン単独重合体;ブチルゴムなどの共役ジエン共重合体;カルボキシ変性されていてもよいスチレン・ブタジエン共重合体(SBR)などの芳香族ビニル・共役ジエン共重合体;アクリロニトリル・ブタジエン共重合体(NBR)などのシアン化ビニル・共役ジエン共重合体;水素化SBR、水素化NBR等が挙げられる。   The diene polymer is a homopolymer of a conjugated diene or a copolymer obtained by polymerizing a monomer mixture containing a conjugated diene, or a hydrogenated product thereof. Specific examples of the diene polymer include conjugated diene homopolymers such as polybutadiene, polyisoprene and polychloroprene; conjugated diene copolymers such as butyl rubber; carboxy-modified styrene / butadiene copolymers (SBR) ), Etc .; vinyl cyanide / conjugated diene copolymers such as acrylonitrile / butadiene copolymer (NBR); hydrogenated SBR, hydrogenated NBR, and the like.

アクリレート系重合体は、アクリル酸エステルもしくはメタクリル酸エステルの単独重合体又はこれらを含む単量体混合物を重合して得られる共重合体である。   An acrylate polymer is a copolymer obtained by polymerizing a homopolymer of an acrylic ester or a methacrylic ester or a monomer mixture containing these.

上記の中でも、結着剤としては、集電体との接合性や強度、耐酸性に優れた活物質層が得られるという観点から、好ましくはハロゲン系重合体、ジエン系重合体が挙げられ、より好ましくは、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロプレン、クロロスルホン化ポリエチレン、SBRが挙げられる。   Among the above, the binder is preferably a halogen polymer or a diene polymer from the viewpoint of obtaining an active material layer excellent in bondability and strength with a current collector and acid resistance. More preferably, polytetrafluoroethylene, polychloroprene, chlorosulfonated polyethylene, and SBR are used.

結着剤の形状は、特に制限はないが、集電体との接合性が良く、また、水浄化性能の低下や繰り返し使用による劣化を抑えることができるため、粒子状であることが好ましい。粒子状の結着剤としては、例えば、ラテックスのごとき結着剤の粒子が水に分散した状態のものや、このような分散液を乾燥して得られる粉末状のものが挙げられる。   The shape of the binder is not particularly limited, but is preferably in the form of particles because it has good bondability with the current collector and can suppress deterioration in water purification performance and deterioration due to repeated use. Examples of the particulate binder include those in which binder particles such as latex are dispersed in water, and powders obtained by drying such a dispersion.

結着剤のガラス転移温度(Tg)は、好ましくは50℃以下、さらに好ましくは−40〜0℃である。結着剤のガラス転移温度(Tg)がこの範囲にあると、少量の使用量で結着性に優れ、電極強度が強く、柔軟性に富み、電極形成時のプレス工程により電極密度を容易に高めることができる。   The glass transition temperature (Tg) of the binder is preferably 50 ° C. or lower, more preferably −40 to 0 ° C. When the glass transition temperature (Tg) of the binder is within this range, it is excellent in binding property with a small amount of use, strong in electrode strength, rich in flexibility, and facilitates the electrode density by a pressing process at the time of electrode formation. Can be increased.

結着剤が粒子状である場合、その数平均粒子径は、格別な限定はないが、通常は0.0001〜100μm、好ましくは0.001〜10μm、より好ましくは0.01〜1μmである。結着剤の数平均粒子径がこの範囲であるときは、少量の使用でも優れた結着力を電極層に与えることができる。ここで、数平均粒子径は、透過型電子顕微鏡写真で無作為に選んだ結着剤粒子100個の径を測定し、その算術平均値として算出される個数平均粒子径である。粒子の形状は球形、異形、どちらでもかまわない。これらの結着剤は単独で又は二種類以上を組み合わせて用いることができる。   When the binder is particulate, the number average particle size is not particularly limited, but is usually 0.0001 to 100 μm, preferably 0.001 to 10 μm, more preferably 0.01 to 1 μm. . When the number average particle diameter of the binder is within this range, an excellent binding force can be imparted to the electrode layer even with a small amount of use. Here, the number average particle diameter is a number average particle diameter calculated as an arithmetic average value obtained by measuring the diameter of 100 binder particles randomly selected in a transmission electron micrograph. The shape of the particles can be either spherical or irregular. These binders can be used alone or in combination of two or more.

結着剤の量は、電極活物質100重量部に対して、好ましくは0.5〜20重量部、より好ましくは1.0〜15重量部の範囲である。結着剤の量が0.5重量部未満では電極強度が不十分となる場合があり、20重量部を越えると含水性が悪化するため、この範囲にあると、電極の強度を維持でき、かつ含水性も十分とすることができる。   The amount of the binder is preferably 0.5 to 20 parts by weight, more preferably 1.0 to 15 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the electrode active material. If the amount of the binder is less than 0.5 parts by weight, the electrode strength may be insufficient, and if it exceeds 20 parts by weight, the water content is deteriorated. In addition, the water content can be sufficient.

(金属酸化物)
本発明に用いる金属酸化物微粒子はラジカル生成機能を有するものであり、電極活物質としては機能しない。ラジカル生成機能を有する金属酸化物微粒子を電極層に含有させることにより、水中の有害な有機化合物を酸化分解させることが可能である。
(Metal oxide)
The metal oxide fine particles used in the present invention have a radical generating function and do not function as an electrode active material. By containing metal oxide fine particles having a radical generating function in the electrode layer, it is possible to oxidatively decompose harmful organic compounds in water.

このような金属酸化物としては、酸化チタン(TiO)、酸化ニオブ(Nb)、酸化タングステン(WO)、酸化スズ(SnO)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO)、酸化ジルコニウム(ZrO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化ビスマス(Bi)及び酸化ケイ素(SiO)からなる群から選ばれる金属酸化物が挙げられる。これらの中でも、キャパシタの特性への影響が少ないことから、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ニオブ、酸化タングステン、酸化スズ及びチタン酸ストロンチウムからなる群から選ばれる金属酸化物を用いることが好ましく、酸化チタンを用いることが特に好ましい。さらに、酸化チタンの中でもアナターゼ型の結晶構造を有するものがラジカル発生機能に優れるために特に好ましい。 Examples of such metal oxides include titanium oxide (TiO 2 ), niobium oxide (Nb 2 O 5 ), tungsten oxide (WO 3 ), tin oxide (SnO 2 ), strontium titanate (SrTiO 3 ), zirconium oxide ( Examples thereof include metal oxides selected from the group consisting of ZrO 2 ), zinc oxide (ZnO), bismuth oxide (Bi 2 O 3 ), and silicon oxide (SiO 2 ). Among these, it is preferable to use a metal oxide selected from the group consisting of titanium oxide, zinc oxide, niobium oxide, tungsten oxide, tin oxide and strontium titanate because it has little influence on the characteristics of the capacitor. It is particularly preferable to use Further, among titanium oxides, those having an anatase type crystal structure are particularly preferable because of excellent radical generating function.

本発明において、これらの金属酸化物微粒子は、単独で用いてもよく、また2種類以上を混合して用いても構わない。   In the present invention, these metal oxide fine particles may be used alone or in combination of two or more.

金属酸化物の量は、電極活物質100重量部に対して、好ましくは5〜35重量部、より好ましくは10〜30重量部の範囲である。金属酸化物の量が5重量部未満では滅菌性及び含水性が不十分となる場合があり、35重量部を越えると電極強度が弱くなるとともに、電極内の細孔が減る(活性炭の割合が少なくなるため)のでイオンの補足能力が悪化する。   The amount of the metal oxide is preferably 5 to 35 parts by weight, more preferably 10 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the electrode active material. If the amount of the metal oxide is less than 5 parts by weight, sterilization and water content may be insufficient, and if it exceeds 35 parts by weight, the electrode strength becomes weak and the pores in the electrode decrease (the ratio of the activated carbon is reduced). The ion-capturing ability deteriorates.

金属酸化物の粒径は、平均一次粒径(体積平均)で、好ましくは0.05〜1.0μm、より好ましくは0.07〜0.9μm、さらに好ましくは0.1〜0.8μmの範囲である。金属酸化物の平均一次粒径が0.05μm未満では電極強度が弱くなるとともに、表面積が大きくなりすぎて含水性が悪化する場合があり、1.0μmを越えると表面積が少なくなり滅菌性が悪化するため、この範囲にあると、電極の強度を維持でき、かつ含水性及び滅菌性も十分とすることができる。   The particle size of the metal oxide is an average primary particle size (volume average), preferably 0.05 to 1.0 μm, more preferably 0.07 to 0.9 μm, and still more preferably 0.1 to 0.8 μm. It is a range. When the average primary particle size of the metal oxide is less than 0.05 μm, the electrode strength becomes weak and the surface area becomes too large and the water content may deteriorate. When the average primary particle size exceeds 1.0 μm, the surface area decreases and sterilization deteriorates. Therefore, within this range, the strength of the electrode can be maintained, and the water content and sterility can be sufficient.

なお、金属酸化物の平均一次粒径は、レーザー回折散乱法による粒径測定器(例えば、SALD2000J、島津製作所(株)製)を用いて、試料粉末を水に添加して超音波洗浄器で3分間よく分散させた後、体積基準の累積粒径分布を測定し、累積値50%に相当する粒径とする。   The average primary particle size of the metal oxide is determined by adding a sample powder to water using a particle size measuring device (for example, SALD2000J, manufactured by Shimadzu Corporation) using a laser diffraction scattering method, and using an ultrasonic cleaner. After being well dispersed for 3 minutes, the volume-based cumulative particle size distribution is measured to obtain a particle size corresponding to a cumulative value of 50%.

(界面活性剤、有機溶剤)
電極組成物には、上記電極活物質(活性炭)、導電材、結着剤及び金属酸化物に加えて、界面活性剤及び/又は沸点が特定範囲にある有機溶剤が含まれてもよい。界面活性剤及び有機溶剤は、いずれか一方が含まれていてもよく、また両者が含まれていてもよい。
(Surfactant, organic solvent)
In addition to the electrode active material (activated carbon), the conductive material, the binder, and the metal oxide, the electrode composition may include a surfactant and / or an organic solvent having a boiling point within a specific range. Either one or both of the surfactant and the organic solvent may be contained.

界面活性剤を使用する場合、その配合量は、電極活物質100重量部に対して、0.5〜20重量部の範囲であり、1.0〜10重量部が好ましく、2.0〜5重量部が特に好ましい。界面活性剤の配合量がこの範囲であると、耐久性に優れる。   When using a surfactant, the blending amount is in the range of 0.5 to 20 parts by weight, preferably 1.0 to 10 parts by weight, and 2.0 to 5 parts per 100 parts by weight of the electrode active material. Part by weight is particularly preferred. When the blending amount of the surfactant is within this range, the durability is excellent.

有機溶剤を使用する場合、その配合量は、電極活物質100重量部に対して、0.5〜20重量部の範囲であり、1.0〜10重量部が好ましく、2.0〜5重量部が特に好ましい。有機溶剤の配合量がこの範囲であると、耐久性に優れる。   When using an organic solvent, the compounding quantity is the range of 0.5-20 weight part with respect to 100 weight part of electrode active materials, 1.0-10 weight part is preferable, 2.0-5 weight Part is particularly preferred. When the amount of the organic solvent is within this range, the durability is excellent.

また、上記の界面活性剤と有機溶剤とを併用することが特に好ましい。界面活性剤と有機溶剤とを併用することにより、電極組成物スラリーの表面張力をより低下させ、生産性が向上する。この場合、界面活性剤と有機溶剤との合計量は、電極活物質100重量部に対して、0.5〜20重量部の範囲であり、1.0〜10重量部が好ましく、2.0〜5重量部が特に好ましい。   Further, it is particularly preferable to use the above surfactant and an organic solvent in combination. By using the surfactant and the organic solvent in combination, the surface tension of the electrode composition slurry is further reduced, and the productivity is improved. In this case, the total amount of the surfactant and the organic solvent is in the range of 0.5 to 20 parts by weight, preferably 1.0 to 10 parts by weight, with respect to 100 parts by weight of the electrode active material. ˜5 parts by weight is particularly preferred.

(分散剤)
電極組成物は、上記電極活物質(活性炭)、導電材、結着剤及び金属酸化物に加えて、これら各成分を均一に分散するため、分散剤を含んでいてもよい。
(Dispersant)
In addition to the electrode active material (activated carbon), the conductive material, the binder, and the metal oxide, the electrode composition may contain a dispersant in order to uniformly disperse these components.

分散剤の具体例としては、カルボキシメチルセルロースなどのセルロース誘電体;ポリ(メタ)アクリル酸ナトリウムなどのポリ(メタ)アクリル酸塩;ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド;ポリビニルピロリドン、ポリカルボン酸、酸化スターチ、リン酸スターチ、カゼイン、各種変性デンプン、キチン、キトサン誘導体などが挙げられる。これらの中でもセルロース誘導体が特に好ましい。   Specific examples of the dispersant include cellulose dielectrics such as carboxymethyl cellulose; poly (meth) acrylates such as sodium poly (meth) acrylate; polyvinyl alcohol, modified polyvinyl alcohol, polyethylene oxide; polyvinylpyrrolidone, polycarboxylic acid, Examples thereof include oxidized starch, phosphate starch, casein, various modified starches, chitin, and chitosan derivatives. Among these, cellulose derivatives are particularly preferable.

セルロース誘導体は、セルロースの水酸基の少なくとも一部をエーテル化又はエステル化した化合物であり、水溶性のものが好ましい。セルロース誘導体は、通常、ガラス転移点を有さない。具体的には、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルエチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース及びヒドロキシプロピルセルロースなどが挙げられる。また、これらのアンモニウム塩及びアルカリ金属塩が挙げられる。中でも、カルボキシメチルセルロースの塩が好ましく、カルボキシメチルセルロースのアンモニウム塩が特に好ましい。セルロース誘導体のエーテル化度は、好ましくは0.5〜2、より好ましくは0.5〜1.5である。なお、ここでエーテル化度とは、セルロースのグルコース単位あたりに3個含まれる水酸基が、平均で何個エーテル化されているかを表す値である。エーテル化度がこの範囲であると、電極組成物を含むスラリーの安定性が高く、固形物の沈降や凝集が生じにくい。さらに、セルロース誘導体を用いることにより、塗料の塗工性や流動性が向上する。   The cellulose derivative is a compound obtained by etherifying or esterifying at least a part of the hydroxyl group of cellulose, and is preferably water-soluble. Cellulose derivatives usually do not have a glass transition point. Specific examples include carboxymethyl cellulose, carboxymethyl ethyl cellulose, methyl cellulose, ethyl cellulose, ethyl hydroxyethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, and hydroxypropyl cellulose. Moreover, these ammonium salt and alkali metal salt are mentioned. Among these, a salt of carboxymethyl cellulose is preferable, and an ammonium salt of carboxymethyl cellulose is particularly preferable. The degree of etherification of the cellulose derivative is preferably 0.5 to 2, more preferably 0.5 to 1.5. Here, the degree of etherification is a value representing how many hydroxyl groups contained per 3 glucose units of cellulose are etherified on average. When the degree of etherification is in this range, the stability of the slurry containing the electrode composition is high, and solid matter does not easily settle or aggregate. Furthermore, the coating property and fluidity | liquidity of a coating material improve by using a cellulose derivative.

これらの分散剤の使用量は、特に限定されないが、電極活物質100重量部に対して、通常は0.1〜10重量部、好ましくは0.5〜5重量部、より好ましくは0.8〜2重量部の範囲である。   Although the usage-amount of these dispersing agents is not specifically limited, Usually, 0.1-10 weight part with respect to 100 weight part of electrode active materials, Preferably it is 0.5-5 weight part, More preferably, it is 0.8. It is in the range of ˜2 parts by weight.

<集電体>
集電体を構成する材料の種類は、例えば、金属、炭素、導電性高分子等を用いることができ、好適には金属が用いられる。例えば電池やキャパシタなどの用途で提案されている種々の材質を用いることができ、集電体にはステンレス、チタニウム、アルミニウム、銅、ニッケル等を用いることができる。
<Current collector>
As the type of material constituting the current collector, for example, metal, carbon, conductive polymer, and the like can be used, and metal is preferably used. For example, various materials proposed for applications such as batteries and capacitors can be used, and stainless steel, titanium, aluminum, copper, nickel, and the like can be used for the current collector.

集電体の厚さは特に限定されないが、厚さ5〜100μm程度であり、大きさや形状も特に限定されないが、例えば、直径3〜30cm程度の円板とすることができる。   Although the thickness of a collector is not specifically limited, Although it is about 5-100 micrometers in thickness and a magnitude | size and a shape are not specifically limited, For example, it can be set as a disk about 3-30 cm in diameter.

<電極の形成>
電極の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、(1)活性炭、導電材、結着剤及び平均一次粒径0.05μm〜1.0μmの金属酸化物を混練してなる電極形成用組成物を、電極形成用組成物のみで又は基材フィルム若しくは集電体上に、シート成形する方法(混練シート成形法);(2)活性炭、導電材、結着剤、平均一次粒径0.05μm〜1.0μmの金属酸化物及び溶媒を含んでなるスラリー状の電極形成用組成物を調製し、これを基材フィルム若しくは集電体上に塗布し、乾燥する方法(湿式成形法);(3)活性炭、導電材、結着剤及び平均一次粒径0.05μm〜1.0μmの金属酸化物を含んでなる複合粒子を調製し、これを複合粒子のみで又は基材フィルム若しくは集電体上に、シート成形、ロールプレスして得る方法(乾式成形法)などが挙げられる。
<Formation of electrode>
The method for forming the electrode is not particularly limited. For example, (1) a composition for forming an electrode obtained by kneading activated carbon, a conductive material, a binder, and a metal oxide having an average primary particle size of 0.05 μm to 1.0 μm. (2) Activated carbon, conductive material, binder, average primary particle size 0. The method of forming a sheet with a composition for forming an electrode alone or on a base film or a current collector (kneading sheet forming method); A method of preparing a slurry-like electrode-forming composition comprising a metal oxide of 05 μm to 1.0 μm and a solvent, applying the composition on a base film or a current collector, and drying (wet molding method); (3) Prepare composite particles comprising activated carbon, conductive material, binder, and metal oxide having an average primary particle size of 0.05 μm to 1.0 μm, and use the composite particles alone or base film or current collector Obtained by sheet molding and roll pressing on the body And the like method (dry forming process).

流水通過式キャパシタ用脱イオン電極の厚みは、これが用いられる流水通過式キャパシタの種類により異なるが、通常50〜400μm、好ましくは100〜350μm、特に好ましくは150〜300μmである。電極の厚みがこの範囲にあると、内部抵抗とエネルギー密度のバランスがとれ、好ましい。   Although the thickness of the deionization electrode for flowing water capacitors depends on the type of flowing water capacitor used, it is usually 50 to 400 μm, preferably 100 to 350 μm, particularly preferably 150 to 300 μm. When the thickness of the electrode is within this range, the internal resistance and energy density are balanced, which is preferable.

上記のようにして製造された電極は電極層として、そのまま又は集電体上に積層されて、流水通過式キャパシタに用いられる。電極の集電体に対する積層は、例えば、電極を導電性接着剤を用いて集電体に接着することにより、行うことができる。   The electrode manufactured as described above is used as an electrode layer as it is or on a current collector and used in a flowing water type capacitor. Lamination of the electrode to the current collector can be performed, for example, by adhering the electrode to the current collector using a conductive adhesive.

以下に、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。尚、本実施例における部及び%は、特記しない限り質量基準である。実施例及び比較例において、各種物性は以下のように評価する。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. In addition, unless otherwise indicated, the part and% in a present Example are a mass reference | standard. In Examples and Comparative Examples, various physical properties are evaluated as follows.

<評価方法>
(滅菌性の評価)
実施例・比較例で得られたシート状電極を直径12mmの円形状に打ち抜く。抗菌試験大腸菌と黄色葡萄状球菌をリン酸バッファーに懸濁させて懸濁溶液を得る。そして、200mLの三角フラスコに、前記懸濁溶液75mLと前記円形状に打ち抜いた電極とを入れ、25℃±5℃に保持して、回転数330rpmで1時間振動処理した。振動処理前後における生菌数(大腸菌と黄色葡萄状球菌の数)を測定して滅菌率を算出し、以下の基準で評価を行った。
<Evaluation method>
(Evaluation of sterility)
The sheet-like electrodes obtained in the examples and comparative examples are punched into a circular shape having a diameter of 12 mm. Antibacterial test E. coli and Staphylococcus aureus are suspended in a phosphate buffer to obtain a suspension. Then, 75 mL of the suspension solution and the electrode punched into the circular shape were placed in a 200 mL Erlenmeyer flask, held at 25 ° C. ± 5 ° C., and subjected to vibration treatment at 330 rpm for 1 hour. The number of viable bacteria (the number of E. coli and Staphylococcus aureus) before and after vibration treatment was measured to calculate the sterilization rate, and evaluation was performed according to the following criteria.

滅菌率=(振動処理前の生菌数−振動処理後の生菌数)/(振動処理前の生菌数)×100
A:滅菌率が100%
B:滅菌率が99%以上100%未満
C:滅菌率が95%以上99%未満
D:滅菌率が95%未満
A〜Cは良好、Dは不良と評価する。
Sterilization rate = (viable count before vibration treatment−viable count after vibration treatment) / (viable count before vibration treatment) × 100
A: Sterilization rate is 100%
B: Sterilization rate is 99% or more and less than 100% C: Sterilization rate is 95% or more and less than 99% D: Sterilization rate is less than 95% A to C are evaluated as good and D is evaluated as poor.

(電極への含水性評価)
実施例・比較例で得られたシート状電極を直径12mmの円形状に打ち抜く。そして、マイクロピペットで前記電極に5μLの液滴を滴下し、液滴が完全に含浸するまでの時間を測定した。測定は3回行い平均値を算出した。液滴が完全に含浸するまでの時間が10分以下の場合には良好、10分を越える場合には不良と評価する。液滴が完全に含浸するまでの時間が短いほど、含水性に優れることを意味する。
(Evaluation of water content in electrodes)
The sheet-like electrodes obtained in the examples and comparative examples are punched into a circular shape having a diameter of 12 mm. Then, 5 μL of a droplet was dropped on the electrode with a micropipette, and the time until the droplet was completely impregnated was measured. The measurement was performed 3 times and the average value was calculated. When the time until the droplets are completely impregnated is 10 minutes or less, it is evaluated as good when it exceeds 10 minutes. The shorter the time until the droplets are completely impregnated, the better the water content.

(電極の機械的強度)
実施例・比較例で得られたシート状電極を、室温で、JIS K6251に準じ、ダンベル型の試験片を用いて引張試験を行い、破断強度(MPa)を測定した。測定は3回行い、その平均値を算出した。0.1MPa以上の場合には良好、0.1MPa未満の場合は不良と評価する。破断強度が大きいほど、電極強度が大きいことを意味する。
(Mechanical strength of electrode)
The sheet-like electrodes obtained in the examples and comparative examples were subjected to a tensile test using a dumbbell-shaped test piece at room temperature according to JIS K6251 to measure the breaking strength (MPa). The measurement was performed 3 times, and the average value was calculated. When it is 0.1 MPa or more, it is evaluated as good and when it is less than 0.1 MPa, it is evaluated as defective. Higher breaking strength means higher electrode strength.

(電気伝導度)
2枚の電極を直径12mmの円形状に打抜き、これらが電気的に接触しないように100mLの水道水(水道水の電気伝導度は200μS/cm)を入れたビーカー中に配置した。その後、1分間、電極間に1Vの電圧を付与した後、電気伝導度計(堀場製作所社製、商品名:ES−12)を用いて水道水の電気伝導度を測定した。120μS/cm以下は良好、120μS/cmを越える場合は不良と評価する。電圧付与後の水道水の電気伝導度が低いほど、浄水性能に優れることを意味する。
(Electrical conductivity)
Two electrodes were punched into a circular shape having a diameter of 12 mm, and placed in a beaker containing 100 mL of tap water (the electric conductivity of tap water was 200 μS / cm) so that they were not in electrical contact. Then, after applying a voltage of 1 V between the electrodes for 1 minute, the electrical conductivity of tap water was measured using an electrical conductivity meter (trade name: ES-12, manufactured by Horiba, Ltd.). If it is 120 μS / cm or less, it is evaluated as good, and if it exceeds 120 μS / cm, it is evaluated as defective. The lower the electric conductivity of tap water after voltage application, the better the water purification performance.

<実施例1>
(電極の製造)
活性炭粉末(日本エンバイロケミカルズ社製 製品名:白鷺PC)100部と、導電材料としてのアセチレンブラック(電気化学工業社製 製品名:デンカプラック粉状)6.5部と、バインダーとしてのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)(ダイキン工業社製 製品名:D−210C)12部と、金属酸化物としてのアナタース型酸化チタン(堺化学社製 製品名:A−110)14部とを、イソプロピルアルコールを添加しつつ混練し、次いで圧延し、その後15分間加熱処理(120℃)して、厚み0.3mmのシート状の電極を得た。金属酸化物としての酸化チタンの平均一次粒径(D50)は0.2μmであった。その結果を表1に示す。
<Example 1>
(Manufacture of electrodes)
100 parts of activated carbon powder (product name: Shirakaba PC manufactured by Nippon Enviro Chemicals), 6.5 parts of acetylene black (product name: Denkapak powder manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) as a conductive material, and polytetrafluoro as a binder Add 12 parts of ethylene (PTFE) (product name: D-210C, manufactured by Daikin Industries, Ltd.) and 14 parts of anatase-type titanium oxide (product name: A-110, manufactured by Sakai Chemical Co., Ltd.) as a metal oxide. Then, kneading was performed, followed by rolling, followed by heat treatment (120 ° C.) for 15 minutes to obtain a sheet-like electrode having a thickness of 0.3 mm. The average primary particle diameter (D50) of titanium oxide as a metal oxide was 0.2 μm. The results are shown in Table 1.

(評価)
滅菌性は評価Aであり、極めて良好であった。含水性は2分(min)であり良好であった。破断強度は0.3MPaであり、十分な強度を得られた。電気伝導度は60μS/cmであり、十分な浄化性能を実現することができた。
(Evaluation)
The sterilization property was evaluation A, which was very good. The water content was 2 minutes (min) and was good. The breaking strength was 0.3 MPa, and sufficient strength was obtained. The electric conductivity was 60 μS / cm, and sufficient purification performance could be realized.

<実施例2>
(電極の製造)
酸化チタンの含有量を28部と実施例1よりも増加させた以外は、上述した実施例1と同様にした。その結果を表1に示す。
<Example 2>
(Manufacture of electrodes)
Except that the content of titanium oxide was increased to 28 parts compared to Example 1, it was the same as Example 1 described above. The results are shown in Table 1.

(評価)
滅菌性は評価Aであり、極めて良好であった。含水性は1分(min)であり、実施例1よりも向上することができた。破断強度は0.15MPaであり、実施例1よりも低下したが、十分な強度を得られた。電気伝導度は60μS/cmであり、十分な浄化性能を実現することができた。
(Evaluation)
The sterilization property was evaluation A, which was very good. The water content was 1 minute (min), which was improved over that of Example 1. The breaking strength was 0.15 MPa, which was lower than that of Example 1, but sufficient strength was obtained. The electric conductivity was 60 μS / cm, and sufficient purification performance could be realized.

<実施例3>
(電極の製造)
酸化チタンの含有量を35部と実施例2よりもさらに増加させた以外は、上述した実施例1と同様にした。その結果を表1に示す。
<Example 3>
(Manufacture of electrodes)
Except that the content of titanium oxide was further increased from 35 parts as compared with Example 2, it was the same as Example 1 described above. The results are shown in Table 1.

(評価)
滅菌性は評価Bであり、実施例1及び実施例2よりも低下したものの、良好であった。含水性は0.5分(min)であり、実施例1及び実施例2よりも向上することができた。破断強度は0.1MPaであり、実施例1及び実施例2よりも低下したが、ほぼ十分な強度を得られた。電気伝導度は90μS/cmであり、実施例1及び実施例2よりもやや低下したが、十分な浄化性能を実現することができた。
(Evaluation)
The sterilization property was evaluation B, and although it was lower than that of Example 1 and Example 2, it was good. The water content was 0.5 minutes (min), which could be improved as compared with Example 1 and Example 2. The breaking strength was 0.1 MPa, which was lower than that of Example 1 and Example 2, but almost sufficient strength was obtained. The electric conductivity was 90 μS / cm, which was slightly lower than that of Example 1 and Example 2, but sufficient purification performance could be realized.

<実施例4>
(電極の製造)
酸化チタンの含有量を8部と実施例1よりも減少させた以外は、上述した実施例1と同様にした。その結果を表1に示す。
<Example 4>
(Manufacture of electrodes)
Example 1 was the same as Example 1 except that the content of titanium oxide was reduced to 8 parts compared to Example 1. The results are shown in Table 1.

(評価)
滅菌性は評価Bであり、実施例1よりも低下したものの、良好であった。含水性は5分(min)であり、実施例1よりも低下した。破断強度は0.35MPaであり、実施例1よりも向上し、十分な強度を得られた。電気伝導度は90μS/cmであり、実施例1よりもやや低下したが、十分な浄化性能を実現することができた。
(Evaluation)
The sterilization property was evaluation B, and although it was lower than Example 1, it was good. The water content was 5 minutes (min), which was lower than that of Example 1. The breaking strength was 0.35 MPa, which was higher than that of Example 1 and sufficient strength was obtained. The electric conductivity was 90 μS / cm, which was slightly lower than that of Example 1, but sufficient purification performance could be realized.

<実施例5>
(電極の製造)
金属酸化物として、アナタース型酸化チタン(富士チタン社製 製品名:TA−100、平均一次粒径(D50):0.6μm)14部を用いた以外は、上述した実施例1と同様にした。即ち、酸化チタンとして、その平均一次粒径が実施例1よりも大きいものを用いた。その結果を表1に示す。
<Example 5>
(Manufacture of electrodes)
Except for using 14 parts of anatase-type titanium oxide (product name: TA-100, average primary particle size (D50): 0.6 μm) manufactured by Fuji Titanium as the metal oxide, the same as in Example 1 described above. . That is, titanium oxide having an average primary particle size larger than that of Example 1 was used. The results are shown in Table 1.

(評価)
滅菌性は評価Bであり、実施例1よりも低下したものの、良好であった。含水性は2分(min)であり、実施例1と同等であった。破断強度は0.2MPaであり、実施例1よりは減少したが、十分な強度を得られた。電気伝導度は80μS/cmであり、実施例1よりもやや低下したが、十分な浄化性能を実現することができた。
(Evaluation)
The sterilization property was evaluation B, and although it was lower than Example 1, it was good. The water content was 2 minutes (min), which was equivalent to Example 1. The breaking strength was 0.2 MPa, which was lower than that of Example 1, but sufficient strength was obtained. The electric conductivity was 80 μS / cm, which was slightly lower than that of Example 1, but sufficient purification performance could be realized.

<実施例6>
(電極の製造)
金属酸化物として、アナタース型酸化チタン(石原産業社製 製品名:PT−401M、平均一次粒径(D50):0.08μm)14部を用いた以外は、上述した実施例1と同様にした。即ち、酸化チタンとして、その平均一次粒径が実施例1よりも小さいものを用いた。その結果を表1に示す。
<Example 6>
(Manufacture of electrodes)
Except for using 14 parts of anatase-type titanium oxide (product name: PT-401M, average primary particle size (D50): 0.08 μm) manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd. as the metal oxide, the same as in Example 1 described above. . That is, titanium oxide having an average primary particle size smaller than that of Example 1 was used. The results are shown in Table 1.

(評価)
滅菌性は評価Bであり、実施例1よりも低下したものの、良好であった。含水性は2分(min)であり、実施例1と同等であった。破断強度は0.15MPaであり、実施例1よりは減少したが、十分な強度を得られた。電気伝導度は80μS/cmであり、実施例1よりもやや低下したが、十分な浄化性能を実現することができた。
(Evaluation)
The sterilization property was evaluation B, and although it was lower than Example 1, it was good. The water content was 2 minutes (min), which was equivalent to Example 1. The breaking strength was 0.15 MPa, which was lower than that of Example 1, but sufficient strength was obtained. The electric conductivity was 80 μS / cm, which was slightly lower than that of Example 1, but sufficient purification performance could be realized.

<実施例7>
(電極の製造)
金属酸化物として、アナタース型酸化チタン(富士チタン社製 製品名:ST−750、平均一次粒径(D50):1.0μm)14部を用いた以外は、上述した実施例1と同様にした。即ち、酸化チタンとして、その平均一次粒径が実施例5よりもさらに大きいものを用いた。その結果を表1に示す。
<Example 7>
(Manufacture of electrodes)
Except for using 14 parts of anatase-type titanium oxide (product name: ST-750, average primary particle size (D50): 1.0 μm) manufactured by Fuji Titanium as the metal oxide, the same as in Example 1 described above. . That is, titanium oxide having an average primary particle size larger than that of Example 5 was used. The results are shown in Table 1.

(評価)
滅菌性は評価Cであり、実施例1よりも低下したものの、ほぼ良好であった。含水性は5分(min)であり、実施例1よりも低下した。破断強度は0.1MPaであり、実施例1よりは減少したが、ほぼ十分な強度を得られた。電気伝導度は120μS/cmであり、実施例1よりも低下したが、十分な浄化性能を実現することができた。
(Evaluation)
The sterilization property was evaluation C, and although it was lower than Example 1, it was almost good. The water content was 5 minutes (min), which was lower than that of Example 1. The breaking strength was 0.1 MPa, which was lower than that of Example 1, but almost sufficient strength was obtained. The electric conductivity was 120 μS / cm, which was lower than that in Example 1, but sufficient purification performance could be realized.

<実施例8>
(電極の製造)
金属酸化物として、酸化亜鉛(堺化学社製 製品名:酸化亜鉛1種、平均一次粒径(D50):0.2μm)14部を用いた以外は、上述した実施例1と同様にした。即ち、金属酸化物として酸化チタンに代えて酸化亜鉛を用いた。その結果を表1に示す。
<Example 8>
(Manufacture of electrodes)
As metal oxide, it carried out similarly to Example 1 mentioned above except having used 14 parts of zinc oxides (The Sakai Chemical Co., Ltd. product name: 1 type of zinc oxide, average primary particle size (D50): 0.2 micrometer). That is, zinc oxide was used in place of titanium oxide as the metal oxide. The results are shown in Table 1.

(評価)
滅菌性は評価Cであり、実施例1よりも低下したものの、ほぼ良好であった。含水性は10分(min)であり、実施例1よりも低下した。破断強度は0.2MPaであり、実施例1よりは減少したが、十分な強度を得られた。電気伝導度は100μS/cmであり、実施例1よりも低下したが、十分な浄化性能を実現することができた。
(Evaluation)
The sterilization property was evaluation C, and although it was lower than Example 1, it was almost good. The water content was 10 minutes (min), which was lower than in Example 1. The breaking strength was 0.2 MPa, which was lower than that of Example 1, but sufficient strength was obtained. The electric conductivity was 100 μS / cm, which was lower than that of Example 1, but sufficient purification performance could be realized.

<実施例9>
(電極の製造)
ディスパー付きのプラネタリーミキサーに、活性炭粉末(日本エンバイロケミカルズ社製 製品名:白鷺PC)100部、導電材料としてのアセチレンブラック(電気化学工業社製 製品名:デンカプラック粉状)6.5部と、カルボキシメチルセルロース(CMC、第一工業製薬株式会社製「BSH−12」)増粘剤の1.5%水溶液を100部をそれぞれ加え、イオン交換水で固形分濃度40%に調整した後、25℃で60分混合した。次に、イオン交換水で固形分濃度32%に調整した後、さらに25℃で15分混合し混合液を得た。
<Example 9>
(Manufacture of electrodes)
In a planetary mixer with a disper, 100 parts of activated carbon powder (product name: Shirahige PC manufactured by Nippon Enviro Chemicals), 6.5 parts of acetylene black (product name: Denkapak powder form, manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) After adding 100 parts each of 1.5% aqueous solution of carboxymethyl cellulose (CMC, “BSH-12” manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) and adjusting the solid content concentration to 40% with ion-exchanged water, 25 Mix at 60 ° C. for 60 minutes. Next, after adjusting the solid content concentration to 32% with ion-exchanged water, the mixture was further mixed at 25 ° C. for 15 minutes to obtain a mixed solution.

上記混合液に、ガラス転移温度−6℃、粒子径100nmのSBR水分散液を5部(固形分基準)、及びイオン交換水を入れ、最終固形分濃度30%となるように調整し、さらに10分間混合した。これを減圧下で脱泡処理してスラリー組成物を得た。   5 parts (based on solid content) of an SBR aqueous dispersion having a glass transition temperature of −6 ° C. and a particle size of 100 nm and ion-exchanged water are added to the above mixed solution, and adjusted to a final solid content concentration of 30%. Mix for 10 minutes. This was defoamed under reduced pressure to obtain a slurry composition.

上記スラリー組成物を、コンマコーターで、厚さ50μmのPETフィルムの上に、乾燥後の膜厚が0.3mm程度になるように塗布し、15分間乾燥(0.5m/分の速度、60℃)し、15分間加熱処理(120℃)後、PETフィルムから剥がして電極を得た。   The slurry composition was applied on a 50 μm-thick PET film with a comma coater so that the film thickness after drying was about 0.3 mm, and dried for 15 minutes (at a speed of 0.5 m / min, 60 ), And after heat treatment (120 ° C.) for 15 minutes, it was peeled off from the PET film to obtain an electrode.

(評価)
滅菌性は評価Aであり、実施例1と同等であり、極めて良好であった。含水性は1分(min)であり、実施例1よりもやや低下したが、良好であった。破断強度は0.15MPaであり、実施例1よりは減少したが、ほぼ十分な強度を得られた。電気伝導度は60μS/cmであり、実施例1と同等であり、十分な浄化性能を実現することができた。
(Evaluation)
The sterilization property was evaluation A, which was the same as that of Example 1, and was extremely good. The water content was 1 minute (min), which was slightly lower than that of Example 1, but was good. The breaking strength was 0.15 MPa, which was lower than that of Example 1, but almost sufficient strength was obtained. The electric conductivity was 60 μS / cm, which was the same as in Example 1, and sufficient purification performance could be realized.

<比較例1>
(電極の製造)
金属酸化物を全く含有させなかったこと以外は、上述した実施例1と同様にした。その結果を表1に示す。
<Comparative Example 1>
(Manufacture of electrodes)
The procedure was the same as in Example 1 except that no metal oxide was contained. The results are shown in Table 1.

(評価)
滅菌性は評価Dであり、実施例1よりも大きく低下し、不良であった。含水性は120分(min)であり、実施例1よりも極めて大きく低下した。破断強度は0.3MPaであり、実施例1と同等であった。電気伝導度は160μS/cmであり、実施例7よりも低下し、十分な浄化性能を実現することができなかった。
(Evaluation)
The sterility was evaluated D, which was significantly lower than Example 1 and was poor. The water content was 120 minutes (min), which was much lower than in Example 1. The breaking strength was 0.3 MPa, which was equivalent to Example 1. The electric conductivity was 160 μS / cm, which was lower than that in Example 7, and sufficient purification performance could not be realized.

<比較例2>
(電極の製造)
金属酸化物として、アナタース型酸化チタン(石原産業社製 製品名:MC−50、平均一次粒径(D50):0.03μm)14部を用いた以外は、上述した実施例1と同様にした。即ち、酸化チタンとして、その平均一次粒径が実施例6よりもさらに小さいものを用いた。その結果を表1に示す。
<Comparative example 2>
(Manufacture of electrodes)
Except for using 14 parts of anatase-type titanium oxide (product name: MC-50, average primary particle size (D50): 0.03 μm) manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd. as the metal oxide, the same as in Example 1 described above. . That is, titanium oxide having an average primary particle size smaller than that of Example 6 was used. The results are shown in Table 1.

(評価)
滅菌性は評価Bであり、実施例1よりも低下したものの、良好であった。含水性は2分(min)であり、実施例1と同等であった。しかしながら、破断強度は0.03MPaであり、実施例1及び実施例6よりも大きく低下し、十分な強度を得られなかった。電気伝導度は90μS/cmであり、実施例1及び実施例6よりもやや低下した。
(Evaluation)
The sterilization property was evaluation B, and although it was lower than Example 1, it was good. The water content was 2 minutes (min), which was equivalent to Example 1. However, the breaking strength was 0.03 MPa, which was much lower than those of Example 1 and Example 6, and sufficient strength could not be obtained. The electric conductivity was 90 μS / cm, which was slightly lower than that of Example 1 and Example 6.

<比較例3>
(電極の製造)
金属酸化物として、アナタース型酸化チタン(富士チタン社製 製品名:ST−750を分級したもの、平均一次粒径(D50):1.2μm)14部を用いた以外は、上述した実施例1と同様にした。即ち、酸化チタンとして、その平均一次粒径が実施例7よりもさらに大きいものを用いた。その結果を表1に示す。
<Comparative Example 3>
(Manufacture of electrodes)
Example 1 described above, except that 14 parts of anatase-type titanium oxide (product name: ST-750 classified by Fuji Titanium, average primary particle size (D50): 1.2 μm) was used as the metal oxide. And so on. That is, titanium oxide having an average primary particle size larger than that of Example 7 was used. The results are shown in Table 1.

(評価)
滅菌性は評価Cであり、実施例7と同程度であった。含水性は10分(min)であり、実施例7よりも低下した。破断強度は0.05MPaであり、実施例7よりもさらに低下し、十分な強度を得られなかった。電気伝導度は160μS/cmであり、実施例7よりも低下し、十分な浄化性能を実現することができなかった。
(Evaluation)
The sterilization property was evaluated C, which was similar to Example 7. The water content was 10 minutes (min), which was lower than that of Example 7. The breaking strength was 0.05 MPa, which was further lower than that of Example 7, and sufficient strength could not be obtained. The electric conductivity was 160 μS / cm, which was lower than that in Example 7, and sufficient purification performance could not be realized.

Figure 2012200638
Figure 2012200638

<結論>
以上の実施例及び比較例より以下の結論を導き出すことができる。
(金属酸化物の有無)
実施例1と比較例1との対比から、活性炭、導電材及び結着剤に加えて、金属酸化物を含有させた電極組成物から形成されてなる電極は、金属酸化物を含有させていない電極に対して、破断強度は同等であり、滅菌性、含水性、電気伝導度において優れていることがわかる。
<Conclusion>
The following conclusions can be drawn from the above examples and comparative examples.
(With or without metal oxide)
From the comparison between Example 1 and Comparative Example 1, in addition to the activated carbon, the conductive material, and the binder, the electrode formed from the electrode composition containing the metal oxide does not contain the metal oxide. It can be seen that the breaking strength is equivalent to that of the electrode, and the sterility, water content, and electrical conductivity are excellent.

(金属酸化物の種類)
含有させる金属酸化物の種類としては、実施例1と実施例8との対比から、酸化亜鉛よりも酸化チタンの方が、滅菌性、含水性、破断強度、電気伝導度の全てにおいて、優れていることがわかる。
(Type of metal oxide)
As a kind of metal oxide to be contained, from the comparison between Example 1 and Example 8, titanium oxide is superior to zinc oxide in all of sterility, water content, breaking strength, and electrical conductivity. I understand that.

(金属酸化物の含有量)
含有させる金属酸化物(酸化チタン)の含有量としては、実施例1〜実施例4の対比から、活性炭100部に対して、少なくとも酸化チタン8〜35部の範囲で、滅菌性、含水性、破断強度、電気伝導度の全てにおいて、良好であることがわかる。酸化チタン8〜35部の範囲においては、部数が大きくなるにつれて破断強度は悪化するが、含水性は向上し、これに対して、部数が小さくなるにつれて破断強度は向上するが、含水性が悪化する傾向があり、特に、酸化チタン14〜28部の範囲が滅菌性、含水性、破断強度、電気伝導度の全てにおいて、優れていることがわかる。これらの傾向から、酸化チタン5部未満の場合には滅菌性、含水性の点で不十分であり、35部を越える場合には破断強度(電極強度)、電気伝導度(イオン補足能力)の点で不十分であると推測される。
(Metal oxide content)
As content of the metal oxide (titanium oxide) to be contained, from the comparison of Examples 1 to 4, with respect to 100 parts of activated carbon, at least in the range of 8 to 35 parts of titanium oxide, It turns out that it is favorable in all of breaking strength and electric conductivity. In the range of 8 to 35 parts of titanium oxide, the breaking strength deteriorates as the number of parts increases, but the moisture content improves. On the other hand, the breaking strength improves as the parts number decreases, but the moisture content deteriorates. In particular, it can be seen that the range of 14 to 28 parts of titanium oxide is excellent in all of sterility, moisture content, breaking strength, and electrical conductivity. From these tendencies, when the amount is less than 5 parts of titanium oxide, the sterility and water content are insufficient, and when it exceeds 35 parts, the breaking strength (electrode strength) and the electrical conductivity (ion capturing ability) are insufficient. It is estimated that the point is insufficient.

(金属酸化物の粒径)
含有させる金属酸化物(酸化チタン)の平均一次粒径(D50)としては、実施例1、実施例5〜実施例7、比較例2〜比較例3の対比から、少なくとも粒径0.08〜1.0μmの範囲で、滅菌性、含水性、破断強度、電気伝導度の全てにおいて、良好であることがわかる。粒径0.03以下又は1.2以上では、破断強度において不十分であることがわかる。粒径0.03〜1.2μmの範囲において、滅菌性は粒径0.2μmに対して粒径が大きくなる又は小さくなるにつれて悪化し、含水性は粒径大きくなるにつれて悪化し、破断強度は粒径0.2μmに対して粒径が大きくなる又は小さくなるにつれて悪化し、電気伝導度は粒径0.2μmに対して粒径が大きくなる又は小さくなるにつれて悪化する傾向があり、これらの傾向から、粒径0.05〜1.0μmの範囲が良好であり、粒径0.07〜0.9μmの範囲がより良好であり、0.1〜0.8μmの範囲がさらに良好であると推測される。
(Particle size of metal oxide)
The average primary particle diameter (D50) of the metal oxide (titanium oxide) to be contained is at least a particle diameter of 0.08 to from the comparison of Example 1, Example 5 to Example 7, Comparative Example 2 to Comparative Example 3. It can be seen that in the range of 1.0 μm, sterility, moisture content, breaking strength, and electrical conductivity are all good. It can be seen that when the particle size is 0.03 or less or 1.2 or more, the breaking strength is insufficient. In the range of particle size of 0.03 to 1.2 μm, sterilization deteriorates as the particle size increases or decreases with respect to particle size of 0.2 μm, and water content deteriorates as the particle size increases, and the breaking strength is With respect to the particle size of 0.2 μm, the particle size becomes worse as the particle size becomes larger or smaller, and the electric conductivity tends to deteriorate as the particle size becomes larger or smaller with respect to the particle size of 0.2 μm. From the above, the range of 0.05 to 1.0 μm is preferable, the range of 0.07 to 0.9 μm is better, and the range of 0.1 to 0.8 μm is even better. Guessed.

なお、以上説明した実施形態及び実施例は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。従って、上述した実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。   The embodiments and examples described above are described for facilitating the understanding of the present invention, and are not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above-described embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.

Claims (3)

活性炭、導電材、結着剤及び平均一次粒径0.05μm〜1.0μmの金属酸化物を含有する電極組成物から形成されてなる流水通過式キャパシタ用脱イオン電極。   A deionized electrode for a flowing water type capacitor formed of an electrode composition containing activated carbon, a conductive material, a binder, and a metal oxide having an average primary particle size of 0.05 μm to 1.0 μm. 前記金属酸化物が酸化チタンである請求項1に記載の電極。   The electrode according to claim 1, wherein the metal oxide is titanium oxide. 前記酸化チタンがアナタース型である請求項2に記載の電極。   The electrode according to claim 2, wherein the titanium oxide is an anatase type.
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WO2015005250A1 (en) * 2013-07-08 2015-01-15 株式会社クラレ Electrode and process for producing same, and flow-through capacitor using same
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