KR0140564B1 - 바이폴라 이온교환막 및 전도성 물질을 이용한 이온교환수지의 전기적 재생방법 및 그 장치 - Google Patents
바이폴라 이온교환막 및 전도성 물질을 이용한 이온교환수지의 전기적 재생방법 및 그 장치Info
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Abstract
본 발명은 전극 사이에 이온교환막을 설치하여 이온교환 수지를 전기적으로 재생시키는 장치에 관한 것으로 특히 바이폴라 이온교환막 및 전도성물질을 이용한 이온교환수지의 전기적 재생방법 및 그 장치에 관한 것이다.
종래의 장치에서는 재생부의 저항의 커짐으로서 재생부와 농축부사이의 전압강하로 인하여 이온교환막의 손상이 발생하고 전류의 흐름을 감소시키는 문제가 있었으나 본 발명에서는 장치내에 전류의 흐름을 원활하게 하며 이온 교환수지의 전기적 재생효율을 높일 수 있도록 하기 위하여 이온 재생장치의 재생부와 농축부에 바이폴라 이온교환막 및 전도성 물질로 된 전도성농축부스페이서를 도입하여 이온교환수지의 전기적 재생효율을 높이도록 하는 것을 특징으로 하는 것임.
Description
제1도는 본 발명의 일실시예를 예시한 이온교환수지의 전기적 재생장치.
제2도는 본 발명의 다른 실시예를 예시한 이온교환수지의 전기적 재생장치.
제3도는 종래의 이온교환수지의 전기적 재생장치.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10: 양극20: 음극
30: 양이온교환막40: 음이온교환막
50: 농축부51: 전도성농축부스페이서
60: 재생부61: 바이폴라 이온교환막
62: 통공70: 양이온수지
80: 음이온수지
본 발명은 바이폴라 이온교환막 및 전도성 물질을 이용한 이온교환수지의 전기적 재생방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이온교환수지의 전기적 재생장치에 있어서 재생부 및 농축부에 바이폴라 이온교환막 및 전도성 물질을 도입함으로서 이온교환수지의 재생효율 및 전기적 효율을 높이는 것에 관한 것이다.
일반적으로 발전소, 반도체 및 염료산업 등에 사용되는 공업용수는 스케일 및 부반응을 방지하기 위하여 순수 처리되어져야 하는데 그 일환으로 다량으로 존재하는 이온을 제거하기 위해 이온교환수지가 사용된다.
한편 이온교환수지는 주로 스틸렌과 디비닐벤젠의 공중합체로서 특징으로는 이온을 교환할 수 있는 관능기로 산성 또는 염기성의 이온기를 가지고 있으며, 모체 합성수지에 R-COO-, R-SO3 -등과 같은 음이온기가 결합되어 있어서 물속에 있는 양이온을 교환할 수 있는 양이온 교환수지와 모체 합성수지에 R-N+R3등 양이온기가 결합되어 있어서 물속의 음이온을 교환할 수 있는 음이온교환수지로 대별되어 진다.
상기 이온교환수지의 이온교환반응은 아래와 같다.
R - SO3H + Na+↔ R - SO3 -Na + H+(양이온 교환반응)
R - N+R3OH + Cl-↔ R - N+R3Cl + OH-(음이온 교환반응)
상기와 같이 양이온 교환수지는 수중에 존재하는 Na+등의 양이온을 흡착제거하며 음이온교환수지는 Cl-등의 음이온을 흡착 제거한다.
상기와 같이 정반응이 진행되어 R-SO3 -Na, R - N+RCl 등이 생성되어지면 이온을 제거하는 효율이 떨어짐으로 다시 R - SO3H, R - N+R3OH로 전환하는 재생과정이 필요하며 이를 위해 종래에는 역반응을 위한 수소이온(H+)의 공급원으로 염산(HCl), 황산(H2SO4)을 이용하여 재생하였고, 수산화이온(OH+)의 공급원으로 가성소다(NaOH)등의 화학약품을 이용하여 재생하여 왔으나 이는 직,간접적인 설비가 필요하여 번거로울 뿐만 아니라 재생폐액의 발생으로 인해 심각한 환경문제를 야기시키고 있다.
따라서 이러한 환경적 공해문제를 해소할 수 있도록 하기 위하여 특허원 제 94-10819호에서는 이온교환막 및 직류전원등의 일련의 장치를 이용한 이온 교환수지의 전기적 재생방법을 채택하였다.
첨부도면 제3도에 도시된 바와같이 양극(1)과 음극(2) 사이에 양이온교환막(3)과 음이온교환막(4)을 설치하여 농축부(5)와 재생부(6)를 구성한다.
상기 재생부(6)에는 양이온교환수지(7)와 음이온교환수지(8)를 혼합하여 충전(充塡)시켜 준다.
그라나 이와같은 재생장치는 재생효율을 높이기 위하여 농축부에 공급하는 수질(100∼200㎲/㎝)과는 달리 재생부 공급수의 수질을 1㎲/㎝로 유지하여야 한다.
따라서 재생부(6)의 저항이 극히 커지게 된다.
재생부(6)의 저항이 커짐으로서 재생부(6)와 농축부(5) 사이의 전압 강하로 인하여 이온 교환막(3)(4)의 손상이 발생하고 전류의 흐름을 감소시키게 된다.
즉 재생부(6)와 농축부(5)의 공급수 수질의 차이로 인한 전압강하로 재생부(6)와 농축부(5) 사이의 음이온 교환막(4)과 양이온 교환막(3)의 손상이 발생하고 전류의 흐름을 감소시켜 결국 이온교환수지의 재생에 비효율적인 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 본 발명에서는 전류의 흐름을 원활하게 하며 이온 교환수지의 전기적 재생효율을 높일 수 있는 바이폴라 이온교환막 및 전도성 물질을 이용한 이온교환수지의 전기적 재생방법 및 그 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 이온 재생장치의 재생부와 농축부에 바이폴라 이온교환막 및 전도성 물질로 된 전도성농축부스페이서를 도입하여 이온교환수지의 전기적 재생효율을 높이도록 하는 것을 특징으로 하는 것이다.
이하 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하고자 한다.
제1도는 본 발명의 일실예로서 바이폴라 이온교환막 및 전도성 물질을 이용한 이온교환수지의 전기적 재생 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
양극(10)과 음극(20) 사이에 양이온교환막(30)과 음이온교환막(40)을 설치하여 농축부(50)와 재생부(60)를 형성한다.
상기 재생부(60)의 중앙에는 바이폴라 이온교환막(61)을 설치하고, 음극측에는 음이온교환수지(70)를 충전하고 양극측에는 양이온 교환수지(80)를 충전한다.
상기 재생부(60)에 도입되는 바이폴라 이온교환막(61)은 밀폐형으로서 제1도에 도시된 바와같이 양이온교환수지(70)와 음이온교환수지(80)를 각각 분리 수용하도록 한다.
또는 본 발명의 다른 실시예로서 상기 재생부(60)에 도입되는 바이폴라 이온교환막(61)은 상호 통과성을 갖도록 통공(62)을 형성함으로서 제2도에 도시된 바와같이 재생부(60) 내의 양이온교환수지(70)와 음이온교환수지(80)를 서로 혼합 수용하도록 할 수도 있다.
또한 농축부(50)에는 전도성이 있는 물질로 된 전도성농축부스페이서(51)를 도입하여 전류의 흐름을 증가시킨다.
상기 전도성농축부스페이서(51)로 이루는 물질은 전도성고분자, 전도성 프라스틱 또는 금속류로 이루어 진다.
이와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 살펴본다.
재생부(60)에 도입된 바이폴라 이온교환막(61)은 물(H2O)을 수소이온(H+)과 염기성 수산화이온(OH-)으로 분리하여 발생시키게 되므로 재생부의 저항을 감소시키게 된다.
따라서 전류의 흐름을 증가시켜 재생효율을 높임과 동시에 전기적 효율도 증가시킨다.
상기 바이폴라 이온교환막(61)에 의해 분리된 수소이온(H+)과 염기성 수산화이온(OH-)은 R-Na + H+⇔ R-H + Na, R-Cl + OH- R-OH + Cl-등의 이온교환수지에 대한 재생반응에 있어서 그 반응을 정방향으로 유리하게 진행시키게 된다.
따라서 R-Na, R-Cl의 이온교환수지를 R-H, R-OH의 재생된 형태로의 변환을 증가시킨다.
특히 농축부(50)내에 도입된 전도성이 있는 물질로 된 전도성농축부스페이서(51)는 전류의 흐름을 증가시키는 한편 재생에 필요한 소요 전압을 감소시킬 수 있으므로 장치 전반적인 전기적 효율을 증가시키게 된다.
이상 살펴본 바와같이 본 발명에서는 이온교환수지의 전기적으로 재생함에 있어서 재생부에 도입된 바이폴라 이온교환막에 의하여 분리된 수소이온(H+)과 염기성 수산화이온(OH-)이 이온교환수지에 대한 재생반응 정방향으로 유리하게 진행시키며 또한 농축부에 도입된 전도성 물질에 의해 이온교환수지의 재생효율 및 전기전 효율을 높이는 것으로서 매우 유용한 기술인 것이다.
Claims (5)
- 양극과 음극 사이에 이온교환막을 배치하여 재생부와 농축부를 형성하여 재생부에 충전된 이온교환수지를 재생하는 방법에 있어서,이온교환수지가 충전되는 재생부(60)내에 도입된 바이폴랄 이온교환막(61)에 의하여 물(H2O)을 수소이온(H+)과 염기성 수산화이온(OH-)으로 분리하여 재생부의 저항을 감소시키고 또한 상기 수소이온(H+)과 염기성 수산화이온(OH-)에 의해 R-Na + H+ R-H + Na, R-Cl + OH- R-OH+ Cl-등의 이온교환수지에 대한 재생반응을 정방향으로 유리하게 진행시키도록 함을 특징으로 하는 바이폴라 이온교환막 및 전도성 물질을 이용한 이온교환수지의 전기적 재생방법.
- 양극과 음극 사이에 이온교환막을 배치하여 재생부와 농축부를 형성하여 재생부에 충전된 이온교환수지를 재생하는 이온교환수지 재생장치에 있어서, 물(H2O)분자를 수소이온(H+)과 염기성 수산화이온(OH-)으로 분리하는 바이폴라 이온교환막(61)을 이온교환수지가 충전되어 재생되는 재생부(60)에 도입되고, 이온이 배출되는 농축부(50)에는 전도성물질로 된 전도성농축부스페이서(51)가 설치됨을 특징으로 하는 바이폴라 이온교환막 및 전도성 물질을 이용한 이온교환수지의 전기적 재생장치.
- 제2항에 있어서,재생부(60)에 도입되는 바이폴라 이온교환막(61)은 밀폐형으로서 양이온교환수지(70)와 음이온교환수지(80)를 각각 분리 수용하도록 함을 특징으로하는 바이폴라 이온교환막 및 전도성 물질을 이용한 이온교환수지의 전기적 재생장치.
- 제2항에 있어서,재생부(60)에 도입되는 바이폴라 이온교환막(61)은 상호 통과성을 갖도록 통공(62)을 구비함으로서 양이온교환수지(70)와 음이온교환수지(80)를 서로 혼합 수용하도록 함을 특징으로 하는 바이폴라 이온교환막 및 전도성 물질을 이용한 이온교환수지의 전기적 재생장치.
- 제2항에 있어서,농축부(50)에 설치되는 전도성농축부스페이서(51)를 이루는 물질은 전도성고분자 또는 전도성플라스틱 또는 금속류로 이루어짐을 특징으로 하는 바이폴라 이온교환막 및 전도성 물질을 이용한 이온교환수지의 전기적 재생장치.
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