JP2015099856A - 通液型キャパシタの電極用脱イオンシート - Google Patents
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Abstract
Description
項1. 活性炭繊維を含む、通液型キャパシタの電極用脱イオンシートであって、
前記脱イオンシートは、湿式抄紙法により形成されたものである、通液型キャパシタの電極用脱イオンシート。
項2. 77.4Kにおける窒素吸着等温線によりDH法で求めた細孔分布において細孔直径20Å以上500Å未満の範囲のメソ細孔容積が0.002〜0.8ml/gであり、かつ、全細孔容積に対する前記メソ細孔容積の割合が1〜80%である、項1に記載の通液型キャパシタの電極用脱イオンシート。
項3. 前記活性炭繊維は、Mg、Mn、Fe、Y、Pt、及びGdからなる群から選択された少なくとも1種を含む、項1または2に記載の通液型キャパシタの電極用脱イオンシート。
項4. 電極とセパレータとが交互に積層された積層体を備える通液型キャパシタであって、
前記電極は、項1〜3のいずれかに記載の通液型キャパシタの電極用脱イオンシートを有する、通液型キャパシタ。
項5. 項4に記載の通液型キャパシタと、
前記通液型キャパシタの前記電極に電気的に接続された電源と、
前記通液型キャパシタを収容する容器と、
を備え、
前記通液型キャパシタにおいては、前記電源の正極側が電気的に接続された前記電極と、負極側が電気的に接続された前記電極とが、前記セパレータを介して前記積層体の積層方向に交互に積層されており、
前記容器内において、前記通液型キャパシタの積層方向の一方側から他方側に向かって、脱イオンに供される液体が通液される、脱イオン液製造装置。
項6. 前記脱イオンに供される液体の通液が、前記脱イオンに供される液体の自重により行われる、項5に記載の脱イオン液製造装置。
項7. 項5または6に記載の脱イオン液製造装置を用いる、脱イオン液の製造方法であって、
前記通液型キャパシタの積層方向の一方側から他方側に向かって、脱イオンに供される液体を通液しながら、前記電極間に電圧を印加する、脱イオン液の製造方法。
本発明の通液型キャパシタ用脱イオンシートは、活性炭繊維を含む通液型キャパシタの電極用脱イオンシートであって、当該脱イオンシートが、湿式抄紙法により形成されたものであることを特徴とする。
Rfmeso=Vfmeso/Vftotal×100(%) ・・・(1)
Rsmeso=Vsmeso/Vstotal×100(%) ・・・(2)
77.4Kにおける窒素吸着等温線よりBJH法で求めた細孔分布において細孔直径30Å以上50Å未満の範囲のメソ細孔容積が0.02〜0.40ml/gであり、全細孔容積に対する上記メソ細孔容積の割合が5〜45%であり、かつ、メソ細孔モード直径が30〜36Åである活性炭繊維
77.4Kにおける窒素吸着等温線よりBJH法で求めた細孔分布において細孔直径30Å以上50Å未満の範囲のメソ細孔容積が0.02〜0.40ml/gであり、全細孔容積に対するメソ細孔容積の割合が5〜45%であり、かつ、メソ細孔モード直径が34〜40Åである活性炭繊維
77.4Kにおける窒素吸着等温線よりBJH法で求めた細孔分布において細孔直径30Å以上50Å未満の範囲のメソ細孔容積が0.02〜0.40ml/gであり、全細孔容積に対するメソ細孔容積の割合が5〜45%であり、かつ、メソ細孔モード直径が40Å〜45Åである活性炭繊維
本発明の通液型キャパシタは、上記の本発明の脱イオンシートを用いたものである。具体的には、本発明の通液型キャパシタは、電極とセパレータとが交互に積層された積層体を備えており、当該電極が、上記の脱イオンシートを有している。
本発明の脱イオン液製造装置は、上記の本発明の通液型キャパシタを備えている。具体的には、本発明の脱イオン液製造装置は、上記の通液型キャパシタと、電源と、容器とを備えている。電源は、通液型キャパシタの上記電極に電気的に接続されている。通液型キャパシタにおいて、電源の正極側が電気的に接続された電極と、負極側が電気的に接続された電極とが、セパレータを介して積層体の積層方向に交互に積層されている。また、容器は、通液型キャパシタを収容している。当該容器内において、通液型キャパシタの積層方向の一方側から他方側に向かって、脱イオンに供される液体が通液される。本発明の脱イオン液製造装置の模式図を図3に示す。
硬度(ppm)=Ca2+(ppm)×2.5+Mg2+(ppm)×4.1 (3)
本発明の脱イオン液の製造方法は、上記の本発明の脱イオン液製造装置を用いて行うことができる。すなわち、脱イオン液製造装置に備え付けられた通液型キャパシタの積層方向の一方側から他方側に向かって、脱イオンに供される液体を通液しながら、通液型キャパシタの電極間に電圧を印加する。これにより、通液中の液体に含まれるカチオンはアノード側の電極に吸着され、アニオンはカソード側に吸着され、液体からイオン性物質が除去されて、脱イオン液が製造される。電極間に印加する電圧としては、特に制限されないが、例えば0.5〜5V程度が挙げられる。電極間に電圧を印可する方法としては、セパレータを介して積層体の積層方向に交互に積層されている電極において、互いに対向する電極の一方側には電源の正極、他方側には電源の負極をそれぞれ電気的に接続して行うことができる。また、電極に吸着したイオン性物質は、無電圧または逆電圧の印加により電極表面から放出できる。このため、電極に吸着したイオン性物質は、高濃度のイオン性物質を含む液体として排出することができる。
以下の湿式抄紙法により、脱イオンシートを作製した。活性炭繊維(アドール社製のA−15)87質量部と、バインダーとして鞘部の軟化点が80℃、芯部の融点が250℃の芯鞘構造のポリエステル複合繊維(メルティー4080、2.2dtex×5mm、ユニチカ社製)10質量部と、合成パルプとしてアクリル繊維(BiPUL、東洋紡社製)3質量部を、叩解機を用いて水中で混合、せん断し、均一に分散した水性スラリーを調製した。次に、得られた水性スラリーを所定の流量でワイヤー上に流して水中の固形分をシート状とし、その後、プレスパートを経てドライヤーパートでシートを乾燥した。さらに、カレンダーパートでシート表面を平滑にしてからリールで巻き取り、脱イオンシートを得た。
硬度(ppm)=Ca2+(ppm)×2.5+Mg2+(ppm)×4.1 (3)
脱イオンシートとして、群栄化学工業社製カイノール(品番ACC−5092−15)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、通液型キャパシタを備える脱イオン液製造装置を得た。カイノールは、湿式抄紙法ではなく、紡織シートを炭化賦活して作製された活性炭繊維シートである。カイノールの目付(g/m2)、厚み、活性炭繊維の割合(質量%)、比表面積(m2/g)、ミクロ細孔容積(ml/g)、メソ細孔容積(ml/g)、全細孔容積(ml/g)、全細孔容積に対するメソ細孔容積の割合(%)を表1に示す。なお、脱イオンシートの比表面積(m2/g)、ミクロ細孔容積(ml/g)、メソ細孔容積(ml/g)、全細孔容積(ml/g)は、それぞれ、上記の方法により算出した値である。
積層体を形成する際に加える圧力を弱め、積層体の高さを36mmに調整したこと以外は、比較例1と同様にして、通液型キャパシタを備える脱イオン液製造装置を得た。次に、実施例1と同様にして硬水を自然通水し、硬水からのイオン除去率を求めた。結果を表2に示す。なお、比較例2の脱イオン液製造装置において、全ての硬水が通水されるまでの通水流量は、平均で100ml/分であった。
積層体を形成する際に加える圧力を実施例1よりも少し弱め、積層体の高さが27mmとなるようにしたこと以外は、実施例1と同様にして、通液型キャパシタを備える脱イオン液製造装置を得た。次に、実施例1と同様にして硬水を自然通水し、硬水からのイオン除去率を求めた。結果を表3に示す。なお、実施例2の脱イオン液製造装置において、全ての硬水が通水されるまでの通水流量は、平均で130ml/分であった。
積層体を形成する際に加える圧力を実施例2よりもさらに弱め、積層体の高さが30mmとなるようにしたこと以外は、実施例1と同様にして、通液型キャパシタを備える脱イオン液製造装置を得た。次に、実施例1と同様にして硬水を自然通水し、硬水からのイオン除去率を求めた。結果を表3に示す。なお、実施例3の脱イオン液製造装置において、全ての硬水が通水されるまでの通水流量は、平均で170ml/分であった。
積層体の層数を54層から81層に増やしたこと、及び、積層体の高さが37.5mmとなるようにしたこと以外は、実施例1と同様にして、通液型キャパシタを備える脱イオン液製造装置を得た。次に、実施例1と同様にして硬水を自然通水し、硬水からのイオン除去率を求めた。結果を表3に示す。なお、実施例4の脱イオン液製造装置において、全ての硬水が通水されるまでの通水流量は、平均で120ml/分であった。
ポンプを用い、実施例1の脱イオン液製造装置において全ての硬水が通水されるまでの硬水の通水流量を一定(100ml/分)に保ったこと以外は、実施例1と同様にして、硬水からのイオン除去率を求めた。結果を表4に示す。
2…電極
21…脱イオンシート
22…集電極
3…セパレータ
Claims (7)
- 活性炭繊維を含む、通液型キャパシタの電極用脱イオンシートであって、
前記脱イオンシートは、湿式抄紙法により形成されたものである、通液型キャパシタの電極用脱イオンシート。 - 77.4Kにおける窒素吸着等温線によりDH法で求めた細孔分布において細孔直径20Å以上500Å未満の範囲のメソ細孔容積が0.002〜0.8ml/gであり、かつ、全細孔容積に対する前記メソ細孔容積の割合が1〜80%である、請求項1に記載の通液型キャパシタの電極用脱イオンシート。
- 前記活性炭繊維は、Mg、Mn、Fe、Y、Pt、及びGdからなる群から選択された少なくとも1種を含む、請求項1または2に記載の通液型キャパシタの電極用脱イオンシート。
- 電極とセパレータとが交互に積層された積層体を備える通液型キャパシタであって、
前記電極は、請求項1〜3のいずれかに記載の通液型キャパシタの電極用脱イオンシートを有する、通液型キャパシタ。 - 請求項4に記載の通液型キャパシタと、
前記通液型キャパシタの前記電極に電気的に接続された電源と、
前記通液型キャパシタを収容する容器と、
を備え、
前記通液型キャパシタにおいては、前記電源の正極側が電気的に接続された前記電極と、負極側が電気的に接続された前記電極とが、前記セパレータを介して前記積層体の積層方向に交互に積層されており、
前記容器内において、前記通液型キャパシタの積層方向の一方側から他方側に向かって、脱イオンに供される液体が通液される、脱イオン液製造装置。 - 前記脱イオンに供される液体の通液が、前記脱イオンに供される液体の自重により行われる、請求項5に記載の脱イオン液製造装置。
- 請求項5または6に記載の脱イオン液製造装置を用いる、脱イオン液の製造方法であって、
前記通液型キャパシタの積層方向の一方側から他方側に向かって、脱イオンに供される液体を通液しながら、前記電極間に電圧を印加する、脱イオン液の製造方法。
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