JPH06238282A - 電 極 - Google Patents
電 極Info
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- JPH06238282A JPH06238282A JP3007530A JP753091A JPH06238282A JP H06238282 A JPH06238282 A JP H06238282A JP 3007530 A JP3007530 A JP 3007530A JP 753091 A JP753091 A JP 753091A JP H06238282 A JPH06238282 A JP H06238282A
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- Japan
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- electrode
- ion exchange
- exchange material
- thickness
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J47/00—Ion-exchange processes in general; Apparatus therefor
- B01J47/02—Column or bed processes
- B01J47/06—Column or bed processes during which the ion-exchange material is subjected to a physical treatment, e.g. heat, electric current, irradiation or vibration
- B01J47/08—Column or bed processes during which the ion-exchange material is subjected to a physical treatment, e.g. heat, electric current, irradiation or vibration subjected to a direct electric current
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/469—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis
- C02F1/4691—Capacitive deionisation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/42—Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
- C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
- C02F1/46109—Electrodes
- C02F2001/46133—Electrodes characterised by the material
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- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
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- Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】水の軟化や重金属陽イオンの除去の際に、稼動
電極として用いることができ、大きさの拡大に適した形
状に形成することができる、電気化学イオン交換に用い
る電極。 【構成】電流フィーダー１の全ての部分において、一方
の面における、凝集体構造と結合しているイオン交換物
質２の厚さは前記電流フィーダー１の他方の面における
厚さよりも小さい電極。
電極として用いることができ、大きさの拡大に適した形
状に形成することができる、電気化学イオン交換に用い
る電極。 【構成】電流フィーダー１の全ての部分において、一方
の面における、凝集体構造と結合しているイオン交換物
質２の厚さは前記電流フィーダー１の他方の面における
厚さよりも小さい電極。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電気化学イオン交換に用
いる電極に関する。
いる電極に関する。
【０００２】
【従来の技術】水溶液からイオン交換物質へイオンを電
気化学的に除去すること（通常、電気化学イオン交換、
あるいは電気化学脱イオンと呼ばれている）は、例え
ば、英国特許ＧＢ１，２４７，７３２及びＧＢ２，１５
０，５９８に示されているように既知である。この電気
化学イオン交換は電気化学セルを形成する過程を含んで
いる。この電気化学セルは、電解液としての水溶液と、
稼働電極と、カウンター電極とを有しており、少なくと
も稼働電極は樹脂その他のイオン交換物質を備えてい
る。さらに、電気化学イオン交換は直流電圧を電極間に
印可する過程を含む。例えば、水溶液から陽イオンを除
去するため、稼働電極は陽イオンに反応するイオン交換
物質を備えており、さらに稼働電極はカソードからつく
られている。ＯＨ- イオンの発生によって、ＰＨの局部
的な変換が電極においてなされ、次いで、これが原因と
なって電極上に活発地域が形成され、水溶液から陽イオ
ンが吸収される。続いて起こる電圧の反転により吸収さ
れたイオンは溶出し、これによって稼働電極は容易に再
生される。
気化学的に除去すること（通常、電気化学イオン交換、
あるいは電気化学脱イオンと呼ばれている）は、例え
ば、英国特許ＧＢ１，２４７，７３２及びＧＢ２，１５
０，５９８に示されているように既知である。この電気
化学イオン交換は電気化学セルを形成する過程を含んで
いる。この電気化学セルは、電解液としての水溶液と、
稼働電極と、カウンター電極とを有しており、少なくと
も稼働電極は樹脂その他のイオン交換物質を備えてい
る。さらに、電気化学イオン交換は直流電圧を電極間に
印可する過程を含む。例えば、水溶液から陽イオンを除
去するため、稼働電極は陽イオンに反応するイオン交換
物質を備えており、さらに稼働電極はカソードからつく
られている。ＯＨ- イオンの発生によって、ＰＨの局部
的な変換が電極においてなされ、次いで、これが原因と
なって電極上に活発地域が形成され、水溶液から陽イオ
ンが吸収される。続いて起こる電圧の反転により吸収さ
れたイオンは溶出し、これによって稼働電極は容易に再
生される。
【０００３】稼働電極は、イオン交換物質の均等混合物
を支持する電流フィーダー支持部材と、バインダーとを
備えている。均質混合物は導電物質を含んでいてもよ
い。電流フィーダーの適当な材料の例としては、カーボ
ン（例えば、カーボン・フェルトの形状のもの）あるい
は白金チタニウム（例えば、膨張した金属メッシュの形
状のもの）があり、イオン交換物質の適当な材料の例と
してはイオン交換樹脂があり、導電物質の適当な材料の
例としてはグラファイトがあり、バインダーの適当な例
としては接着剤エラストマーがある。
を支持する電流フィーダー支持部材と、バインダーとを
備えている。均質混合物は導電物質を含んでいてもよ
い。電流フィーダーの適当な材料の例としては、カーボ
ン（例えば、カーボン・フェルトの形状のもの）あるい
は白金チタニウム（例えば、膨張した金属メッシュの形
状のもの）があり、イオン交換物質の適当な材料の例と
してはイオン交換樹脂があり、導電物質の適当な材料の
例としてはグラファイトがあり、バインダーの適当な例
としては接着剤エラストマーがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このような稼働電極を
使用する際に特に問題となることは、電流フィーダーと
混合物との間の接着状態を保持することである。使用の
際には、気体の泡が電流フィーダーと混合物との間に発
生して電極の性能を低下させることがあるからである。
この問題の一つの解決策として英国特許ＧＢ−Ｂ−２，
１５０，５９８（米国特許第４，５４８，６９５号がこ
れに対応する）がある。この英国特許における電極は、
イオン交換物質の均質混合物を支持する電流フィーダー
支持部材とバインダーとを有しており、さらに、不活性
で、電解液が浸透し得る外周エンベロープを有してい
る。この外周エンベロープは均質混合物に付着してお
り、電気化学脱イオンのために電極を使用する際に、均
質混合物が電流フィーダーと接触しているように維持す
る。
使用する際に特に問題となることは、電流フィーダーと
混合物との間の接着状態を保持することである。使用の
際には、気体の泡が電流フィーダーと混合物との間に発
生して電極の性能を低下させることがあるからである。
この問題の一つの解決策として英国特許ＧＢ−Ｂ−２，
１５０，５９８（米国特許第４，５４８，６９５号がこ
れに対応する）がある。この英国特許における電極は、
イオン交換物質の均質混合物を支持する電流フィーダー
支持部材とバインダーとを有しており、さらに、不活性
で、電解液が浸透し得る外周エンベロープを有してい
る。この外周エンベロープは均質混合物に付着してお
り、電気化学脱イオンのために電極を使用する際に、均
質混合物が電流フィーダーと接触しているように維持す
る。
【０００５】しかしながら、上述の電極は、電流フィー
ダーとイオン交換物質の接触面において生成された気体
を電極のエッジから排出し、かつイオン交換物質の歪み
を起こさせないような抑制物質を必要とする。上述の電
極については他にも問題があり、その問題とは、その電
極の製造には一以上の段階を必要とすること、電極表面
を平坦にすることが難しいこと、及び電極の大きさを拡
大することが困難であることである。
ダーとイオン交換物質の接触面において生成された気体
を電極のエッジから排出し、かつイオン交換物質の歪み
を起こさせないような抑制物質を必要とする。上述の電
極については他にも問題があり、その問題とは、その電
極の製造には一以上の段階を必要とすること、電極表面
を平坦にすることが難しいこと、及び電極の大きさを拡
大することが困難であることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は以上述べた問題
を非対称形状の電極を提供することによって解決するも
のである。本発明が提供する電気化学脱イオン用の電極
は、凝集性構造体と結合しているイオン交換物質と緊密
に接触している電流フィーダーを備えている。この電流
フィーダーの各部分において、該電流フィーダーの一方
の面におけるイオン交換物質の厚さは他方の面における
イオン交換物質の厚さよりも小さい。必要であれば、電
極には、前記凝集性構造体の外周面の一方または双方に
付着しており、不活性で、電解液が浸透可能な外周エン
ベロープを形成することもできる。イオン交換物質は、
均質混合物内部に該イオン交換物質を設けることによっ
て、バインダーと結合させることもできる。
を非対称形状の電極を提供することによって解決するも
のである。本発明が提供する電気化学脱イオン用の電極
は、凝集性構造体と結合しているイオン交換物質と緊密
に接触している電流フィーダーを備えている。この電流
フィーダーの各部分において、該電流フィーダーの一方
の面におけるイオン交換物質の厚さは他方の面における
イオン交換物質の厚さよりも小さい。必要であれば、電
極には、前記凝集性構造体の外周面の一方または双方に
付着しており、不活性で、電解液が浸透可能な外周エン
ベロープを形成することもできる。イオン交換物質は、
均質混合物内部に該イオン交換物質を設けることによっ
て、バインダーと結合させることもできる。
【０００７】イオン交換物質は、電流フィーダーの一方
の面においては一様に薄い層として、他方の面において
は前記層よりも一様に厚い層として形成することが好ま
しい。イオン交換物質は電流フィーダーの一方の面にの
み形成してもよく、電流フィーダーの他方の面にはイオ
ン交換物質を形成しなくてもよい。電極は支持モジュー
ルで支持されるようにしてもよい。この支持モジュール
は、該モジュールを通過して、または該モジュールの内
部を通って流れる流体が電極の露出表面と接触するよう
に電極を受け入れるような形状とされている。このよう
なモジュールを複数組み合わせて複数セル電気化学イオ
ン交換装置を形成することも可能である。この装置は流
体を脱イオンするための一または二以上の通路を内部に
有しており、この通路は電極と接続している。
の面においては一様に薄い層として、他方の面において
は前記層よりも一様に厚い層として形成することが好ま
しい。イオン交換物質は電流フィーダーの一方の面にの
み形成してもよく、電流フィーダーの他方の面にはイオ
ン交換物質を形成しなくてもよい。電極は支持モジュー
ルで支持されるようにしてもよい。この支持モジュール
は、該モジュールを通過して、または該モジュールの内
部を通って流れる流体が電極の露出表面と接触するよう
に電極を受け入れるような形状とされている。このよう
なモジュールを複数組み合わせて複数セル電気化学イオ
ン交換装置を形成することも可能である。この装置は流
体を脱イオンするための一または二以上の通路を内部に
有しており、この通路は電極と接続している。
【０００８】本発明に係る電極の形成は、（１）イオン
交換物質と適当な溶剤中にバインダーを溶かした溶液と
の均質混合物で電流フィーダーをコーティングし、「湿
り」電極を形成する過程と、（２）エンベロープをその
「湿り」電極に付着させる過程と、あるいは、もし必要
であれば、バインダー溶液がエンベロープの孔に進入
（または、その孔を通過）するようにエンベロープをそ
の「湿り」電極に付着させる過程と、（３）乾燥させて
最終電極を形成する過程とからなる。バインダーは接着
剤エラストマーを用いてもよい。
交換物質と適当な溶剤中にバインダーを溶かした溶液と
の均質混合物で電流フィーダーをコーティングし、「湿
り」電極を形成する過程と、（２）エンベロープをその
「湿り」電極に付着させる過程と、あるいは、もし必要
であれば、バインダー溶液がエンベロープの孔に進入
（または、その孔を通過）するようにエンベロープをそ
の「湿り」電極に付着させる過程と、（３）乾燥させて
最終電極を形成する過程とからなる。バインダーは接着
剤エラストマーを用いてもよい。
【０００９】本発明の電極は単一工程のモールディング
工法でつくることができる。このモールディング工法に
おいては、均質混合物は電流フィーダーが最初に配置さ
れているモールドに付加される。溶剤が一旦蒸発する
と、電極はモールドから取り出すことができる。電極
（及びモールド）は矩形状であることが好ましい。支持
用モールドは電極を収容するためのチャネルを形成して
おり、このチャネルは電極と同じ幅であるが、電極より
も長さが長く、さらに、このチャネルは各端部において
流体用の入口ポート及び出口ポートを形成している。
工法でつくることができる。このモールディング工法に
おいては、均質混合物は電流フィーダーが最初に配置さ
れているモールドに付加される。溶剤が一旦蒸発する
と、電極はモールドから取り出すことができる。電極
（及びモールド）は矩形状であることが好ましい。支持
用モールドは電極を収容するためのチャネルを形成して
おり、このチャネルは電極と同じ幅であるが、電極より
も長さが長く、さらに、このチャネルは各端部において
流体用の入口ポート及び出口ポートを形成している。
【００１０】電極の使用時には、気体は電極後部付近か
ら排出され、これによって電極が膨張しないようにし、
かつその抑制の必要性をもなくしている。
ら排出され、これによって電極が膨張しないようにし、
かつその抑制の必要性をもなくしている。
【００１１】外周エンベロープが存在する場合には、外
周エンベロープは電解液が浸透可能であることを要す
る。これによって、電解液は外周エンベロープを通過す
ることができ、電気化学セルにおける電極の使用の際に
電解液とイオン交換物質との間における十分な接触を得
ることができる。例えば、エンベロープは数マイクロメ
ータ（例えば、２０マイクロメータ以下）の単位の大き
さの開口を有する布地のような形状とすることができ
る。「不活性」という語が意味するところは、エンベロ
ープの材料は電気化学セル内の電極の使用時に存在する
かもしれないあらゆる試薬、あるいは他の物質とも反応
しないということであり、特に、いかなる電気化学反応
にも関与しないということである。外周エンベロープの
材料の特定の例としては、例えば、最大の大きさとして
１８マイクロメータの大きさの孔を有する不織ポリアミ
ド布がある。電流フィーダーの後部にそのような布が存
在することにより、製造時にモールドから電極を取り出
すことが容易になる。
周エンベロープは電解液が浸透可能であることを要す
る。これによって、電解液は外周エンベロープを通過す
ることができ、電気化学セルにおける電極の使用の際に
電解液とイオン交換物質との間における十分な接触を得
ることができる。例えば、エンベロープは数マイクロメ
ータ（例えば、２０マイクロメータ以下）の単位の大き
さの開口を有する布地のような形状とすることができ
る。「不活性」という語が意味するところは、エンベロ
ープの材料は電気化学セル内の電極の使用時に存在する
かもしれないあらゆる試薬、あるいは他の物質とも反応
しないということであり、特に、いかなる電気化学反応
にも関与しないということである。外周エンベロープの
材料の特定の例としては、例えば、最大の大きさとして
１８マイクロメータの大きさの孔を有する不織ポリアミ
ド布がある。電流フィーダーの後部にそのような布が存
在することにより、製造時にモールドから電極を取り出
すことが容易になる。
【００１２】電流フィーダーは、例えば、ステンレス
鋼、白金チタニウム、ニッケルまたはプラチナの、例え
ば、アモルファスカーボンフェルト、グラファイトフェ
ルトまたは金属メッシュとすることができる。この中で
は、繰り返しサイクル間における安定性が他よりも優れ
ていることから、金属電流フィーダーが好ましい。イオ
ン交換物質は、本技術分野の技術者の間で知られている
物質、例えば、ＡＭＢＥＲＬＩＴＥ（登録商標）ＩＲＣ
５０及び同８４（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ社製）、
並びにジルコニウム・ホスフェート（Ｍａｇｎｅｓｉｕ
ｍ Ｅｌｅｋｔｒｏｎ社製）がある。これらは細かく分
割された形状、例えば数百マイクロメータの単位の粒子
サイズで存在することが好ましいが、必須の条件ではな
い。均質混合物もまた、細かく分割した形状のグラファ
イトのような導電物質を含んでいてもよい。
鋼、白金チタニウム、ニッケルまたはプラチナの、例え
ば、アモルファスカーボンフェルト、グラファイトフェ
ルトまたは金属メッシュとすることができる。この中で
は、繰り返しサイクル間における安定性が他よりも優れ
ていることから、金属電流フィーダーが好ましい。イオ
ン交換物質は、本技術分野の技術者の間で知られている
物質、例えば、ＡＭＢＥＲＬＩＴＥ（登録商標）ＩＲＣ
５０及び同８４（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ社製）、
並びにジルコニウム・ホスフェート（Ｍａｇｎｅｓｉｕ
ｍ Ｅｌｅｋｔｒｏｎ社製）がある。これらは細かく分
割された形状、例えば数百マイクロメータの単位の粒子
サイズで存在することが好ましいが、必須の条件ではな
い。均質混合物もまた、細かく分割した形状のグラファ
イトのような導電物質を含んでいてもよい。
【００１３】材料と作動条件を適当に選択することによ
り、本発明に係る電極は、陽イオン、もしくは陰イオン
またはその双方を電気化学的に脱イオン化する電気化学
セルにおいて、例えば、水の軟化や重金属陽イオンの除
去の際に、稼働電極として用いることができる。既に述
べたように、本発明に係る電極は大きさの拡大に適した
形状に形成することができる。
り、本発明に係る電極は、陽イオン、もしくは陰イオン
またはその双方を電気化学的に脱イオン化する電気化学
セルにおいて、例えば、水の軟化や重金属陽イオンの除
去の際に、稼働電極として用いることができる。既に述
べたように、本発明に係る電極は大きさの拡大に適した
形状に形成することができる。
【００１４】図面を参照して、例を挙げて本発明を以下
に詳述する。
に詳述する。
【００１５】
【実施例】図１に示すように、電極を製造するに際して
は、電流フィーダー１はモールド３内部の矩形状凹部に
配置され、次いで、バインダー、溶剤およびイオン交換
物質２の湿り混合物で覆われる。モールド３はモールド
剥離紙で覆われていることが好ましく、また電極の取り
出しを容易にするため、電解液が浸透可能な布はモール
ド３の内部であって電流フィーダー１の下方に置かれて
いることが好ましい。イオン交換物質２の露出表面４は
他の電解液浸透可能な布（図示せず）を支持している。
湿り混合物は電流フィーダー１に浸透するが、溶剤が蒸
発したときには、イオン交換物質２は非対称に分散す
る。すなわち、イオン交換物質２の嵩（バルク）は電流
フィーダー１の前面に分散し、電流フィーダー１の後面
にはほとんど分散しない。電流フィーダー１は平坦では
ないことがあるので厚さは場所によって変わるが、一般
的に、後面では０．５ｍｍ以下の厚さであり、あるいは
約０．１〜０．４ｍｍの厚さとなることもある。これに
対して、前面では約５ｍｍの厚さである。この厚さによ
って、電極の理論上のイオン交換容量と、作動時におけ
る電気抵抗とが決まるので、電流フィーダー１の前面に
おける好適な厚さはイオン交換物質２によって異なる。
電極が乾燥したときにモールド３から取り出される。次
いで、電流フィーダー１のエッジは絶縁テープで絶縁
し、ショートが起こらないようにすることもできる。
は、電流フィーダー１はモールド３内部の矩形状凹部に
配置され、次いで、バインダー、溶剤およびイオン交換
物質２の湿り混合物で覆われる。モールド３はモールド
剥離紙で覆われていることが好ましく、また電極の取り
出しを容易にするため、電解液が浸透可能な布はモール
ド３の内部であって電流フィーダー１の下方に置かれて
いることが好ましい。イオン交換物質２の露出表面４は
他の電解液浸透可能な布（図示せず）を支持している。
湿り混合物は電流フィーダー１に浸透するが、溶剤が蒸
発したときには、イオン交換物質２は非対称に分散す
る。すなわち、イオン交換物質２の嵩（バルク）は電流
フィーダー１の前面に分散し、電流フィーダー１の後面
にはほとんど分散しない。電流フィーダー１は平坦では
ないことがあるので厚さは場所によって変わるが、一般
的に、後面では０．５ｍｍ以下の厚さであり、あるいは
約０．１〜０．４ｍｍの厚さとなることもある。これに
対して、前面では約５ｍｍの厚さである。この厚さによ
って、電極の理論上のイオン交換容量と、作動時におけ
る電気抵抗とが決まるので、電流フィーダー１の前面に
おける好適な厚さはイオン交換物質２によって異なる。
電極が乾燥したときにモールド３から取り出される。次
いで、電流フィーダー１のエッジは絶縁テープで絶縁
し、ショートが起こらないようにすることもできる。
【００１６】図２に示すように、このようにしてつくら
れた電極はポリエテンシート（図示せず）とカウンター
電極５との間に挟持され、液体処理のためフローチャネ
ル７内部に置かれる。図２に示す装置においては、二つ
のフローチャネル７が図示されており、これらのフロー
チャネル７はポリメチルメタクリレート・シート８，９
の対向する面内の凹部により形成されている。シート
８，９はゴムガスケット６によってともにシールされて
おり、ボルト（図示せず）で緊密にクランプされてい
る。シート８，９内部の凹部はともに電極と同じ幅であ
るが、電極よりも約１０ｃｍ長い。このため、フローチ
ャネル７の両端には入口領域および出口領域が形成され
ている。１個の電極１，２はそれに対応するカウンター
電極とともにそれぞれの凹部内に配置されており、すな
わち、そのような二つの電極組立体１，２，５が各フロ
ーチャネル７内にあることになる。なお、本装置はモジ
ュラー構造であるので、必要な数のシート９、ガスケッ
ト６および電極組立体１，２，５を追加することによっ
て所望の数のフローチャネル７を形成することが可能で
ある。
れた電極はポリエテンシート（図示せず）とカウンター
電極５との間に挟持され、液体処理のためフローチャネ
ル７内部に置かれる。図２に示す装置においては、二つ
のフローチャネル７が図示されており、これらのフロー
チャネル７はポリメチルメタクリレート・シート８，９
の対向する面内の凹部により形成されている。シート
８，９はゴムガスケット６によってともにシールされて
おり、ボルト（図示せず）で緊密にクランプされてい
る。シート８，９内部の凹部はともに電極と同じ幅であ
るが、電極よりも約１０ｃｍ長い。このため、フローチ
ャネル７の両端には入口領域および出口領域が形成され
ている。１個の電極１，２はそれに対応するカウンター
電極とともにそれぞれの凹部内に配置されており、すな
わち、そのような二つの電極組立体１，２，５が各フロ
ーチャネル７内にあることになる。なお、本装置はモジ
ュラー構造であるので、必要な数のシート９、ガスケッ
ト６および電極組立体１，２，５を追加することによっ
て所望の数のフローチャネル７を形成することが可能で
ある。
【００１７】図２に示す装置を作動させるため、電極に
は電気的な接続（図示せず）が施されている。さらに、
電解液がフローチャネル７を通って（図２の平面と垂直
に）流れるようにするための入口（図示せず）も形成さ
れている。作動時には、電極１，５に電圧が印加され、
電解液はフローチャネル７を通って流れ、これによっ
て、イオンが電解液から除去される。例えば、イオン交
換物質２が陽イオン吸収体である場合には陽イオンが除
去され、イオン交換物質２がカソードにおいては陽イオ
ン吸収体として作用し、アノードにおいては陰イオン吸
収体として作用する場合には脱イオン化が行われる。電
流フィーダー１において生成した気体は電極の後部にお
いてイオン交換物質の薄い層を通って拡散することがで
き、これにより排出される。
は電気的な接続（図示せず）が施されている。さらに、
電解液がフローチャネル７を通って（図２の平面と垂直
に）流れるようにするための入口（図示せず）も形成さ
れている。作動時には、電極１，５に電圧が印加され、
電解液はフローチャネル７を通って流れ、これによっ
て、イオンが電解液から除去される。例えば、イオン交
換物質２が陽イオン吸収体である場合には陽イオンが除
去され、イオン交換物質２がカソードにおいては陽イオ
ン吸収体として作用し、アノードにおいては陰イオン吸
収体として作用する場合には脱イオン化が行われる。電
流フィーダー１において生成した気体は電極の後部にお
いてイオン交換物質の薄い層を通って拡散することがで
き、これにより排出される。
【００１８】（実験例−図１及び図２参照）白金チタニ
ウムをベースとする電極（１００ｃｍ×２０ｃｍ）を次
の手順により用意する。すなわち、まず、電流フィーダ
ー１として白金チタニウムメッシュをＰＥＲＳＰＥＸ
（登録商標）ポリメチルメタクリレート・モールド３の
中に配置し、次いで、それに混合物を加える。この混合
物とは、ブタジエン／スチレン・コポリマー・エラスト
マー（１４８ｇ）を１，１，１−トリクロロエタン（８
１１ミリリットル）に溶かした溶液に混合したジルコニ
ウムホスフェートイオン交換物質２（８４０ｇ。粒子の
大きさは約２０マイクロメータ。Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ
Ｅｌｅｋｔｒｏｎ社製）からなるものである。不織ポリ
アミド布４（最大の孔の大きさは１８マイクロメータ。
厚さは０．３ｍｍ。ＶＩＬＥＤＯＮ−ＦＴ−２１１８と
して市販されているもの）を湿り電極表面に張る。次い
で、電極を乾燥させ、電気化学イオン交換電極を得る。
この電極では、図１に示すように、電流フィーダーがイ
オン交換物質内において非対称に配置される構造になっ
ている。
ウムをベースとする電極（１００ｃｍ×２０ｃｍ）を次
の手順により用意する。すなわち、まず、電流フィーダ
ー１として白金チタニウムメッシュをＰＥＲＳＰＥＸ
（登録商標）ポリメチルメタクリレート・モールド３の
中に配置し、次いで、それに混合物を加える。この混合
物とは、ブタジエン／スチレン・コポリマー・エラスト
マー（１４８ｇ）を１，１，１−トリクロロエタン（８
１１ミリリットル）に溶かした溶液に混合したジルコニ
ウムホスフェートイオン交換物質２（８４０ｇ。粒子の
大きさは約２０マイクロメータ。Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ
Ｅｌｅｋｔｒｏｎ社製）からなるものである。不織ポリ
アミド布４（最大の孔の大きさは１８マイクロメータ。
厚さは０．３ｍｍ。ＶＩＬＥＤＯＮ−ＦＴ−２１１８と
して市販されているもの）を湿り電極表面に張る。次い
で、電極を乾燥させ、電気化学イオン交換電極を得る。
この電極では、図１に示すように、電流フィーダーがイ
オン交換物質内において非対称に配置される構造になっ
ている。
【００１９】実用時には、この電極は拡張されたメッシ
ュ白金チタニウムカウンター電極とポリエテンのシート
との間に挟み込まれており、シート８またはシート９の
凹部の中に緊密に嵌まっている。電極は凹部に緊密に嵌
まっていることから、電解液が電極の後面へ接近するこ
とはほぼ不可能であるが、電極の前面４へ接近すること
は容易である。
ュ白金チタニウムカウンター電極とポリエテンのシート
との間に挟み込まれており、シート８またはシート９の
凹部の中に緊密に嵌まっている。電極は凹部に緊密に嵌
まっていることから、電解液が電極の後面へ接近するこ
とはほぼ不可能であるが、電極の前面４へ接近すること
は容易である。
【図１】本発明に係る電極の概略的な断面図である。
【図２】本発明に係る電極を複数備えた複数モジュラー
電気化学脱イオン装置の概略的な断面図である。
電気化学脱イオン装置の概略的な断面図である。
１ 電流フィーダー ２ イオン交換物質 ３ モールド ４ 露出表面 ５ カウンター電極 ６ ゴムガスケット ７ フローチャネル ８ シート ９ シート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ネーヴィル ジョン ブリッジャー イギリス国 オックスフォードシャー オ ーエックス11 ０アールエイ ハーウェル ラボラトリー ビー329 ユナイテッド キングドム アトミック エナヂイ オー ソリティ パテンツ ブランチ内 (72)発明者 アンドリュー デレク ターナー イギリス国 オックスフォードシャー オ ーエックス11 ０アールエイ ハーウェル ラボラトリー ビー329 ユナイテッド キングドム アトミック エナヂイ オー ソリティ パテンツ ブランチ内
Claims (8)
- 【請求項１】 凝集体構造と結合しているイオン交換物
質（２）と緊密に接触している電流フィーダー（１）を
有する電気化学脱イオン用電極において、 前記電流フィーダー（１）の全ての部分において、前記
電流フィーダー（１）の一方の面における前記イオン交
換物質（２）の厚さは前記電流フィーダー（１）の他方
の面における厚さよりも小さいことを特徴とする電極。 - 【請求項２】 前記イオン交換物質の厚さは前記電流フ
ィーダー（１）の両表面においてほぼ一様であることを
特徴とする請求項１記載の電極。 - 【請求項３】 前記電流フィーダー（１）の全ての部分
において、前記電流フィーダー（１）の一方の面には前
記イオン交換物質（２）がほぼないことを特徴とする請
求項１または請求項２記載の電極。 - 【請求項４】 薄い厚さの方の前記イオン交換物質
（２）の厚さは０．５ｍｍ以下であることを特徴とする
請求項１または請求項２記載の電極。 - 【請求項５】 薄い厚さの方の前記イオン交換物質
（２）の厚さは０．２ｍｍ以下であることを特徴とする
請求項４記載の電極。 - 【請求項６】 前記凝集体構造の表面（４）に付着して
いる不活性で、電解液が浸透し得る物質のシートをさら
に備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項５の
何れか一つに記載の電極。 - 【請求項７】 液体を処理するための少なくとも一つの
ダクト（７）を形成する手段（６，８，９）とカウンタ
ー電極（５）とを備えており、各ダクト（７）は請求項
１乃至請求項６の何れか一つに記載した電極（１，２）
を備えていることを特徴とする電気化学脱イオン装置。 - 【請求項８】 イオン交換物質の厚さは前記電極の各表
面にわたってほぼ一様であり、前記電極（１，２）はイ
オン交換物質の厚さが薄い方の前記電極の表面に流体が
流出することを防止する手段（８，９）によって前記ダ
クト（７）内に支持されており、前記カウンター電極
（５）はイオン交換物質の厚さが厚い方の前記電極の表
面に隣接していることを特徴とする請求項７記載の電気
化学脱イオン装置。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| GB909002247A GB9002247D0 (en) | 1990-02-01 | 1990-02-01 | Electrodes |
| GB90022476 | 1990-02-01 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06238282A true JPH06238282A (ja) | 1994-08-30 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3007530A Pending JPH06238282A (ja) | 1990-02-01 | 1991-01-25 | 電 極 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5217587A (ja) |
| EP (1) | EP0442605B1 (ja) |
| JP (1) | JPH06238282A (ja) |
| CA (1) | CA2035188C (ja) |
| DE (1) | DE69101723T2 (ja) |
| GB (2) | GB9002247D0 (ja) |
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| EP0680932B1 (en) * | 1994-05-06 | 2001-08-08 | AEA Technology plc | Electrochemical deionisation |
| US5425858A (en) * | 1994-05-20 | 1995-06-20 | The Regents Of The University Of California | Method and apparatus for capacitive deionization, electrochemical purification, and regeneration of electrodes |
| WO1996027033A1 (en) * | 1995-02-27 | 1996-09-06 | Electro-Remediation Group, Inc. | Method and apparatus for stripping ions from concrete and soil |
| US6042705A (en) * | 1997-12-30 | 2000-03-28 | Buringer; Hans | Portable device for deionizing liquids |
| US6171014B1 (en) | 1998-11-03 | 2001-01-09 | Illinois Tool Works, Inc. | Clip with sliding lid for an automotive seat and similar applications |
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|---|---|---|---|---|
| DE1274073B (de) * | 1965-12-04 | 1968-08-01 | Siemens Ag | Elektrodialyseverfahren und dafuer geeignete Vorrichtung |
| US3515664A (en) * | 1967-01-17 | 1970-06-02 | Allan M Johnson | Demineralizing process and apparatus |
| US3533929A (en) * | 1967-09-22 | 1970-10-13 | North American Rockwell | Electrochemical deionization |
| FR1566445A (ja) * | 1968-02-29 | 1969-05-09 | ||
| US3687829A (en) * | 1971-01-11 | 1972-08-29 | Gen Electric | Deionization of liquid media |
| GB1435477A (en) * | 1973-11-19 | 1976-05-12 | Hooker Chemicals Plastics Corp | Electrolytic cell and process |
| GB1536887A (en) * | 1976-08-27 | 1978-12-29 | Tokuyama Soda Kk | Cathode-structure for electrolysis |
| US4293394A (en) * | 1980-03-31 | 1981-10-06 | Ppg Industries, Inc. | Electrolytically producing chlorine using a solid polymer electrolyte-cathode unit |
| GB8332089D0 (en) * | 1983-12-01 | 1984-01-11 | Atomic Energy Authority Uk | Electrodes |
-
1990
- 1990-02-01 GB GB909002247A patent/GB9002247D0/en active Pending
-
1991
- 1991-01-11 GB GB9100668A patent/GB2240551B/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-01-11 EP EP91300187A patent/EP0442605B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-01-11 DE DE69101723T patent/DE69101723T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-01-25 JP JP3007530A patent/JPH06238282A/ja active Pending
- 1991-01-29 CA CA002035188A patent/CA2035188C/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-01-31 US US07/648,870 patent/US5217587A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5217587A (en) | 1993-06-08 |
| GB9100668D0 (en) | 1991-02-27 |
| CA2035188C (en) | 2000-07-18 |
| GB2240551A (en) | 1991-08-07 |
| CA2035188A1 (en) | 1991-08-02 |
| GB2240551B (en) | 1993-11-17 |
| GB9002247D0 (en) | 1990-03-28 |
| DE69101723D1 (de) | 1994-05-26 |
| EP0442605B1 (en) | 1994-04-20 |
| EP0442605A1 (en) | 1991-08-21 |
| DE69101723T2 (de) | 1994-08-04 |
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