KR100386528B1 - 전기 탈이온화 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기 탈이온화 장치에 관한 것으로, 이 장치에서 다수의 셀은 각 탈염 구획에서 수직 방향 및 수평 방향으로 형성되고 배열되므로써, 다양한 유형의 이온 교환제는 충전하고자 하는 이온 교환제의 배열 및 혼합율이 자유롭게 선택될 수 있고 이온 교환제의 높은 충전 밀도가 달성될 수 있도록 충전될 수 있다. 탈염 구획은 직사각형 프레임(20), 이 프레임(20)에 배치되며, 바람직하게는 전기 전도성을 갖고 있는 분할 부재(21), 이 분할 부재(21)에 의해 형성된 셀(22)에 충전되는 이온 교환제(23), 배치되어 중간에 상기 프레임(20)을 삽입하는 음이온 교환 막(24) 및 양이온 교환 막(25)을 포함한다. 분할 부재(21)는 한 쌍의 측면이 프레임(20)의 길이 방향으로, 즉 수직 방향으로 연장되도록 육각형 형상의 벌집형 형태로 존재한다.

Description

전기 탈이온화 장치{ELECTRODEIONIZATION APPARATUS}
본 발명은 전기 탈이온화 장치, 보다 구체적으로 처리된 물에 극히 높은 저항 및 낮은 농도의 약전해질 음이온을 제공하므로써 고순도의 순수한 물을 연속적으로 생성하는 전기 탈이온화 장치에 관한 것이다.
전기 탈이온화 장치는, 다수의 양이온 교환 막과 다수의 음이온 교환 막이 탈염 구획과 농축 구획을 교대로 형성하는 방식으로 전극 사이에 교대로 배열되고 상기 탈염 구획이 이온 교환제로 충전되는 구조물을 갖는다. 전압은 전기 탈이온화 장치의 음극과 양극 사이에 가해지고, 처리하고자 하는 물은 탈염 구획 내로 도입되며, 농축수는 농축 구획 내로 도입되므로써, 불순물 이온이 처리하고자 하는 물에서 농축수로 막 투과하여 탈이온화수를 생성한다.
도 12는 전기 탈이온화 장치의 구조물을 도시한 분해도이다.
전기 탈이온화 장치는 음극 종판(1), 이 종판(1)을 따라 연장되는 음극(2), 중첩되는 음극(2)의 외부 주변을 따라 연장되는 음극 스페이서(3)를 이러한 순서 대로 포함한다. 또한, 양이온 교환 막(4), 탈염 구획을 형성하는 프레임(5), 음이온 교환 막(6) 및 농축 구획을 형성하는 프레임(7)은 이러한 순서 대로 음극 스페이서(3) 상에 중첩된다. 양이온 교환 막(4), 탈염 구획을 형성하는 프레임(5), 음이온 교환 막(6), 농축 구획을 형성하는 프레임(7)은 하나의 유니트를 구성한다. 상기 장치는 함께 중첩되는 다수의 그러한 유니트로 이루어진다. 즉, 막(4), 프레임(5), 막(6), 프레임(7)은 하나의 유니트로서 또다른 유니트에 반복적으로 중첩된다. 양극(9)은 최종 음이온 교환 막(6)과 양극 스페이서(8) 사이에 중첩된다. 양극 종판(10)은 양전극(9) 상에 중첩된다. 상기 장치는 볼트 등에 의해 고정된다.
프레임(5)의 내부 표면에 의해 형성되는 스페이스는 이온 교환 수지와 같은 이온 교환제(5R)가 충전되는 탈염 구획이다. 프레임(7)의 내부 표면에 의해 형성되는 스페이스는 메쉬 스페이서를 비롯한 스페이서가 배치되는 농축 구획이다.
직류 전류는 양극(9)와 음극(2) 사이에 통과되도록 공급되고, 처리하고자 하는 생수는 생수 유입 라인(11)을 통해 탈염 구획으로 공급되며, 농축수는 농축수 유입 라인(12)을 통해 농축 구획으로 공급된다. 탈염 구획으로 공급되는 생수는 이온 교환 수지로 충전된 층을 통과하여 흐르므로써, 생수가 탈이온수 배출 라인(13)을 통해 배출되는 탈이온수로 만들어 질 수 있도록, 생수 내의 불순물 이온이 제거된다.
불순물 이온은 막(4, 6), 농축 구획에 공급되는 농축수를 투과하고, 농축수는 농축수 배출 라인(14)을 통해 배출된다. 전극수는 각각 도입 라인(15, 16)과 배출 라인(17, 18)을 통해 전극 구획 내에 통과된다.
JP4-72567B호에는 탈염 구획이 이 탈염 구획을 수직 방향으로 길게 존재하는 셀로 분할하는 수직 분할 리브에 의해 제공되는 전기 탈이온화 장치가 개시되어 있다. 이온 교환 수지가 각각 충전되는 긴 셀로 리브에 의해 분할되는 탈염 구획을 갖고 있는 상기 전기 탈이온화 장치에 따르면, 탈염 구획의 유입구에서 배출구로 흐르는 물의 흐름이 부분적으로 한 측면에 치우치게 되는 채널링 현상 및 압축은 방지되고, 탈염 구획에서 이온 교환 수지는 압축 또는 이동되는 것이 방지된다.
상기 JP4-72567B호의 전기 탈이온화 장치에서, 셀의 수는 셀이 탈염 구획을 수직 방향으로 분할시키므로써 형성되기 때문에 제한된다. 즉, 많은 수의 셀이 장치 내에 형성될 수 없다. 또한, 수평 방향으로의 물 흐름은 리브에 의해 차단되므로써, 물과 이온 교환 수지 사이의 접촉 효율이 불량하게 된다. 또한, 이온 교환 수지는 셀이 그 셀의 상부에서 빈 공간을 갖도록 셀의 하부에서 압축되므로써 이온 교환 수지의 충전율은 불량하게 되는 경향이 있다.
본 발명의 목적은 상기 언급한 문제점들을 해결하여, 교반되는 물과 이온 교환제 사이의 높은 접촉 효율을 가지며, 이온 교환제의 높은 충전 밀도를 갖고 있는 전기 탈이온화 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 하나의 탈염 구획에서 부분적으로 상이한 전류 밀도를 갖도록 전류를 통과시킬 수 있는 전기 탈이온화 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 전기 탈이온화 장치는 탈염 구획을 갖고 있는데, 각 탈염 구획은 분할 부재에 의해 다수의 셀로 분할되고, 각 셀 내에는 이온 교환제가 충전된다. 셀을 접하고 있는 분할 부재의 적어도 일부는 탈염 구획에서 물의 법선 흐름 방향에 대하여 경사져 있다. 이 분할 부재의 경사진 부분은 물은 통과시킬 수 있지만 이온 교환제가 통과하는 것은 방지할 수 있다. 그러므로, 탈염 구획 내로 흐르는 물의 적어도 일부는 물의 법선 흐름 방향에 대하여 경사진 채로 흘러야 하므로, 물은 탈염 구획 전반에 걸쳐 분산되므로써 물과 이온 교환제 사이의 접촉 효율을 향상시키고 탈이온화 특성을 개선시킨다.
물은 부재의 경사진 부분에 의해 교반되면서 셀에서 흐르므로써, 막의 표면을 따른 농축의 경계층으로 인하여 이온의 분산 저항이 낮아지고, 장치가 높은 흐름 속도에 의해 작동될 수 있다.
본 발명의 측면에서, 장치는 수직으로 그리고 수평으로 배열되는 많은 수의 셀을 갖는다. 다수의 셀은 물의 법선 흐름 방향으로, 그리고 이 법선 흐름 방향에 직각인 방향으로 모두 막 표면에 따라 배열되므로써 물과 이온 교환제 사이의 접촉 효율을 현저히 향상시킨다. 각 셀의 높이가 낮기 때문에, 이온 교환제는 거의 압축되지 않는다. 빈 공간은 셀의 상부에 형성되지 않고, 셀은 이온 교환제에 의해 균일하게 충전된다.
셀을 막의 표면 상에 투시하여 본 각 셀의 형태는 육각형 또는 사각형인 것이 바람직하다. 육각형의 경우, 셀은 이 셀의 한 쌍의 측면이 물의 법선 흐름 방향으로 연장되는 방식으로 배열되는 것이 바람직하다. 사각형의 경우, 셀은 이 셀의 각 측면이 물의 법선 흐름 방향에 대하여 경사지게 연장되는 방식으로 배열되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 모든 셀은 동일한 이온 교환제에 의해 충전될 수 있거나 또는 그 대신 일부 셀은 다른 셀에 충전되는 이온 교환제와 다른 이온 교환제에 의해 충전될 수 있다. 예를 들어, 음이온 교환제는 제1 셀에 충전될 수 있고, 양이온 교환제는 제2 셀에 충전될 수 있으며, 양쪽성 이온 교환제(또는 음이온 교환제와 양이온 교환제의 혼합물)는 제3 셀에 충전될 수 있다.
본 발명에 따르면, 각 셀은 하나의 이온 교환 특성을 갖고 있거나 또는 복수의 이온 교환 특성을 갖고 있는 이온 교환제에 의해 충전될 수 있다. 예를 들면, 음이온 교환제와 양쪽성 이온 교환제의 혼합물은 셀에 충전될 수 있다. 양이온 교환제와 양쪽성 이온 교환제의 혼합물은 셀에 충전될 수 있다.
본 발명에 따르면, 전극은 다수의 소형 전극으로 이루어질 수 있는데, 이들 소형 전극은 각각 서로 절연되고, 제2 셀에 가해진 전압과 다른 전압을 동일한 이온 교환 특성의 이온 교환제로 충전된 제1 셀에 가하기 위하여 제1 셀과 제2 셀에 일치하게 배열된다. 전극은 다수의 소형 전극으로 이루어질 수 있는데, 이들 소형 전극은 각각 서로 절연되고, 제1 셀, 제2 셀 및 제3 셀에 상이한 전압을 가하기 위해서 제1 셀, 제2 셀 및 제3 셀에 일치하게 배열된다.
본 발명에 따르면, 전극은 다수의 소형 전극으로 이루어질 수 있는데, 이들 소형 전극은 각각 서로 절연되고, 셀의 배열에 일치하게 배열된다.
도 1은 한 실시 양태에 따른 탈염 구획의 구조물을 도시한 분해 투시도이다.
도 2는 분할 부재의 주요 부분을 도시한 투시도이다.
도 3은 분할 부재의 분해 투시도이다.
도 4는 분할 부재의 물 흐름 상태를 예시하는 정면도이다.
도 5는 분할 부재에서 충전되는 이온 교환제의 예를 도시한 정면도이다.
도 6은 분할 부재에서 충전되는 이온 교환제의 또다른 예를 도시한 정면도이다.
도 7은 판상 전극의 예를 도시한 투시도이다.
도 8은 분할 부재의 또다른 예를 도시한 정면도이다.
도 9는 도 8에 도시된 분할 부재의 분해도이다.
도 10은 분할 부재의 또다른 예를 추가 도시한 정면도이다.
도 11은 분할 부재의 또다른 예를 추가 도시한 정면도이다.
도 12는 종래의 기술에 따른 전기 탈이온화 장치를 도시한 분해 투시도이다.
바람직한 실시 양태에 대한 상세한 설명
이후에는, 본 발명의 실시 양태를 첨부된 도면을 참고로 하여 설명한다. 도 1은 실시 양태에 따른 탈염 구획의 구조물을 도시한 분해 투시도이고, 도 2는 분할 부재의 주요 부분을 도시한 투시도이며, 도 3은 분할 부재의 분해 투시도이고, 도 4는 분할 부재의 물 흐름 상태를 예시한 정면도이며, 도 5 및 도 6은 분할 부재에서 충전되는 이온 교환제의 예를 도시한 정면도 및 투시도이다.
탈염 구획은 직사각형 프레임(20), 이 프레임(20)에 배치되는 것으로, 바람직하게는 전도성을 갖고 있는 분할 부재(21), 이 분할 부재(21)에 의해 형성되는 셀(22)에 충전되는 이온 교환제(23), 배치되어 중간에 프레임(20)을 삽입하는 음이온 교환 막(24) 및 양이온 교환 막(25)을 포함한다.
막(24, 25)은 두께가 균일하기 보다는 오히려 불균일한 것이 바람직하다. 두께의 불균일성은 막이 분할 부재(21)에 압착된다고 하더라도 막을 생채기 내기 어렵게 한다.
프레임(20)은 그 프레임의 상부에서 처리하고자 하는 생수를 도입하는 흐름 유입구(26) 및 농축수를 도입하는 흐름 유입구(27)와, 그 프레임의 하부에서 형성되는 탈염수에 대한 흐름 배출구(29) 및 농축수를 위한 흐름 배출구(29)를 구비한다. 흐름 유입구(26)와 흐름 배출구(28)는 각각 노치 형식의 채널(26a, 28a)을 통해 프레임(20)의 내부에 접속된다.
단 하나의 채널(26a)만이 도 1에서 단지 왼쪽 정상 셀과만 소통하는 것으로 예시되어 있지만, 실제적으로는 다수의 채널(26a)이 프레임(20)의 상부에 형성되어 생수를 수평 방향으로 배열되는 각각의 정상 셀 내로 균일하게 분배한다. 즉, 채널(26a)은 각각의 정상 셀과 직접 소통한다. 동일한 방식으로, 단 하나의 채널(28a)만이 도 1에서 단지 오른쪽 바닥 셀과만 소통하는 것으로 예시되어 있지만, 실제적으로는 다수의 채널(28a)이 각각의 바닥 셀과 직접 소통하도록 프레임(20)의 하부에서 형성된다.
이러한 실시 양태에 따른 분할 부재(21)는, 각 셀(22)의 한 쌍의 측면이 프레임(20)의 길이 방향으로, 즉 수직 방향으로 연장되는 방식으로, 많은 수의 셀이 수직 방향 및 수평 방향으로 배열되는 육사각형 형상의 벌집 형태로 존재한다.
분할 부재(21)는 일체적인 부품으로서 미리 형성될 수 있거나 또는 다수의부품을 결합시킴으로써 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 분할 부재(21)는 도 3에 도시된 지그재그 평판(30)의 수직 표면(31)을 접속시키므로써 형성될 수 있다. 각각의 지그재그 평판(30)은 수직 표면(31)과 120°각도로 접속되는 경사진 표면(32, 33)을 포함한다. 수직 표면(31)을 접속시키기 위해서는 접착제를 사용할 수 있다. 지그재그 평판(30)은 물을 투과시킬 수 있지만, 이온 교환제를 투과시킬 수 없는 재료, 예를 들어 직포, 부직포, 메쉬 및 다공성 재료로 만들어 진다. 지그재그 평판(30)은 내산성 또는 내염기성을 갖고 있는 합성 수지 또는 금속을 사용하므로써 경도를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 수직 표면(31)은 물을 투과시킬 수 있거나 또는 투과시킬 수 없다.
수직 표면(31)이 물을 투과시킬 수 없는 경우, 셀에서 물과 이온 교환제 사이의 균일한 접촉은 처리된 물의 품질이 향상되도록 달성될 수 있다.
셀의 수직 배열의 수는 셀의 수평 배열의 수보다 1 배 내지 3 배, 특히 1.5 배 내지 2.5 배인 것이 바람직하고, 2 배인 것이 보다 바람직하다. 셀(22)의 수직 배열의 수가 셀(22)의 수평 배열의 수 이상인 경우, 높은 효율의 탈이온화는 모든 셀에 대하여 달성될 수 있고, 탈염 구획에서 흐르는 물의 압력 손실은 작아야 한다.
각 셀(22)의 수직 길이는 셀(22)의 수평 길이보다 3 배 이하로 더 긴 것이 바람직하고, 약 2 배 더 긴 것이 보다 바람직하므로, 물은 셀 내의 전체 이온 교환제와 접촉하게 된다.
탈염 구획은 두께가 5∼10 mm이고 높이가 300∼500 mm인 것이 바람직하다. 10 mm 이하의 두께와 300 mm 이상의 높이는 탈염 구획에서 충분한 탈이온화를 보장한다. 5 mm 이상의 두께와 500 mm 이하의 높이는 처리하고자 하는 물의 감소된 압력 손실 및 증가된 유속을 보장한다.
분할 부재(21)는 프레임(20)에서 고정할 수 있다. 프레임(20)은 이 프레임의 한 측면에 부착되는 수투과성 시이트 또는 메쉬를 구비할 수 있는데, 분할 부재(21)는 그 시이트 또는 메쉬에 결합할 수 있다.
이러한 탈염 구획을 갖고 있는 전기 탈이온화 장치의 다른 구조물은 도 12의 전술한 종래의 구조물과 동일하며, 또한 생수, 농축수 및 전극수에 대한 흐름의 통과도 종래 기술의 것들과 동일하다.
도 12에 도시된 바와 같이, 음극 구획은 음극, 음극 스페이서 및 양이온 교환 막에 의해 형성되어 한정된다.
생수를 본 발명의 탈염 장치를 통해 통과시킴으로써 탈염 조작을 수행하는 경우, 탈염 구획 내로 도입되는 생수는 인접한 셀(22) 내로 흘려 들어간 후, 서서히 하향으로 흘러 내려 가도록 셀(22)을 둘러 싸고 있는 분할 부재(21)를 투과한다. 이러한 과정에서, 물은 탈이온화된다. 최종적으로, 물은 탈염 구획의 바닥에 도달하고, 채널(28a)을 통해 흐름 배출구(28)를 지나 배출된다. 흐름 배출구(28)를 통과하는 물은 전기 탈이온화 장치로부터 탈염수로서 배출된다.
탈염 구획에서 물의 일반적인 방향은, 생수를 도입하는 채널(26a)이 프레임(20)의 정상에 존재하고 탈염수를 배출하는 채널(28a)이 프레임(20)의 바닥에 존재하기 때문에, 하향 수직 방향이다. 분할 부재(21)는 각 셀의 상부 및 하부에 존재하는 물의 일반적인 방향에 대하여 경사져 있으므로, 물은 하나의 셀(22)에서 보다 아래의 왼쪽 셀(22)과 보다 아래의 오른쪽 셀(22)로 경사진 상태로 하향으로 흐른다. 따라서, 물은 실질적으로 모든 셀(22)에 균일하게 흐르므로, 물과 이온 교환제 사이의 접촉 효율을 향상시킨다.
이러한 탈염 구획에서, 셀(22)은 비교적 소형이기 때문에, 이온 교환제의 자체 중량에 의해 각 셀 내의 이온 교환제에 가해지는 하향 압력과 수압은 낮다. 그러므로, 이온 교환제는 모든 셀(22)에서 압축되지 않으므로, 이온 교환제가 셀의 하부에서 부분적으로 압축되는 것은 저지된다.
셀(22)에 충전되는 이온 교환제로서 사용할 수 있는 것으로는 음이온 교환제, 양이온 교환제, 양쪽성 이온 교환제 또는 이들 중 적어도 2 가지로 이루어진 혼합물이 있다. 충전되는 패턴의 예들은 다음과 같다.
(i) 음이온 교환제, 양이온 교환제 및 양쪽성 이온 교환제 중 하나가 모든 셀에 충전된다.
(ii) 음이온 교환제, 양이온 교환제 및 양쪽성 이온 교환제 중 2 개 또는 3 개로 이루어진 혼합물(들)이 모든 셀에 충전되며, 여기서 혼합비 및 혼합 유형은 모든 셀에 공통적일 수 있고, 부분적으로 또는 전체적으로 다를 수 있다.
(iii) 음이온 교환제는 제1 셀에 충전되고, 양이온 교환제는 제2 셀에 충전되며, 음이온 교환제와 양이온 교환제의 혼합물 또는 양쪽성 이온 교환제는 나머지 셀, 즉 제3 셀에 충전된다. 혼합물의 혼합비 및 혼합 유형은 모든 셀에 공통적일 수 있거나 또는 부분적으로 또는 전체적으로 다를 수 있다. 도 5는 그러한 패턴을 도시한 도면인데, 여기서 A는 음이온 교환제를 나타내고, C는 양이온 교환제를 나타내며, M은 양쪽성 이온 교환제 또는 혼합물을 나타낸다. 인접한 셀 내의 이온 교환제의 유형이 도 5에서 서로 완전히 다르지만, 충전 패턴은 그러한 유형에 의해 제한받는 것은 아니다. 예를 들면, 음이온 교환제는 제1 수평 라인에 배열되는 모든 셀에 충전되고, 양이온 교환제는 제1 라인 바로 아래에 위치한 제2 수평 라인에 배열되는 모든 셀에 충전되며, 양쪽성 이온 교환제(또는 음이온 교환제와 양이온 교환제의 혼합물)은 제2 라인의 바로 아래에 위치한 제3 수평 라인에 배열되는 모든 셀에 충전된다.
(iv) 도 6에 도시된 바와 같이, 탈염 구획은 3 부분, 즉 상부, 중부 및 하부로 분할되며, 각 부분에는 동일한 유형의 이온 교환제가 충전된다. 도 6에서, 음이온 교환제와 양이온 교환제의 혼합물(또는 양쪽성 이온 교환제)은 탈염 구획의 상부 및 하부에서 셀에 충전되고, 음이온 교환제는 탈염 구획의 중부에 충전된다. 혼합물(들)의 경우, 혼합비 또는 혼합 유형은 모든 셀에 공통적일 수 있거나 또는 부분적으로 또는 전체적으로 다를 수 있다.
(ii) 내지 (iii) 중 어느 한 경우에 있어서, 음이온 교환제가 충전되는 셀의 수와 양이온 교환제가 충전되는 셀의 수는 생수 내의 음이온 및 양이온의 비율에 따라 조절할 수 있다.
실리카, 탄산 및 붕산과 같은 약전해질을 제거하는 효율을 향상시키기 위해서는, 생수를 알칼리성으로 만드는 것이 바람직하다. 적당한 제거 조건을 얻기 위한 대안적인 방식으로는, 음이온 교환제가 충전되는 셀의 수를 증가시키는 것이 있다.
본 발명에서, 형상이 판상인 각각의 양극 및 음극은 탈염 구획과 동일한 크기를 갖고 있는 하나의 온전한 평판 또는 시이트로 이루어질 수 있거나, 또는 다수의 소형 평판 전극의 조합으로 이루어질 수 있다.
셀을 충전하는 이온 교환제의 유형이 도 6에 도시된 바와 같이 탈염 구획의 상부, 중부 및 하부에 따라 다른 패턴의 경우, 각각의 평판 전극은 도 7에 도시된 바와 같이 3 개의 소형 평판 전극(41, 42, 43)과, 이 소형 평판 전극(41, 42, 43)의 인접해 있는 전극들 그 사이마다 배치되는 절연체(44)로 이루어질 수 있다. 전류는 탈염 구획에서 각 부분의 전류 밀도를 서로 다르게 만드는 방식으로 흐른다.
전극이 도 7에서 3 개의 단, 즉 상부, 중부 및 하부에 배치되는 중간 크기의 전극(41, 42, 43)으로 이루어져 있긴 하지만, 전극은 2 개의 전극, 또는 4 개 이상의 전극으로 이루어질 수 있다. 대안으로, 셀(22)보다 약간 작은 육각형 전극은 탈염 구획과 동일한 크기를 갖고 있는 판상 복합 전극을 만들기 위하여 육각형 전극의 인접한 전극들 그 사이마다 배치되는 절연체에 의해 결합될 수 있다. 이것은 각 셀의 전류 밀도를 각자 제어할 수 있다.
전류 밀도의 증가가 약전해질을 제거하는 데 효과적이기 때문에, 약전해질을 제거하기 위한 셀(들)은 다른 셀보다 높은 전류 밀도를 갖도록 제어할 수 있다.
셀은 도 1 내지 도 6에서 육각형이지만, 도 8에 도시된 셀(45)과 같이 사각형, 예를 들면 마름모형일 수 있다. 사각형 셀을 형성하는 분할 부재(46)는 지그재그 수통과성 부재(49)의 정상들을 접속시킴으로써 형성되고, 상기 부재(49)는 경사진 표면(47, 48)로 이루어진다. 부재(49)와 부재(49) 사이의 접속은 접착제에 의해또는 부재(49) 내에 사전에 성형된 노치(도시되어 있지 않음)의 맞물림에 의해 달성할 수 있다.
분할 부재는 도 10에 도시된 바와 같이 삼각형 셀(50)로 이루어진 삼각형 유형의 분할 부재(51)일 수 있거나 또는 수평 스트립 부재(52)와 웨이브 부재(53)의 조합에 의해 형성되는 셀(54)로 이루어진 분할 부재(55)일 수 있다.
본 발명의 전기 탈이온화 장치에서, 셀의 이온 교환 막에 투시된 면적은 1∼100 cm2, 특히 2∼50 cm2인 것이 바람직하고, 3∼10 cm2인 것이 보다 바람직하다. 탈염 구획을 경유하는 한 쌍의 음이온 교환 막과 양이온 교환 막 사이의 거리, 즉 탈염 구획의 두께는 1.5∼15 mm, 특히 3∼10 mm인 것이 바람직하다. 셀의 크기가 감소됨에 따라, 하나의 셀에 충전되어야 할 이온 교환제의 양은 감소되어 이온 교환제의 유동화가 제한된다. 또한, 분할 부재의 강도 및 탈염 구획의 강도는 증가된다. 그러나, 탈염 구획에서 흐르는 물의 압력 손실은 증가한다.
충전되는 이온 교환제는 통상적으로 이온 교환 수지이다. 그러나, 이온 교환제는 이온 교환 섬유, 이온 교환 부직포 또는 이온 교환 수지와 이온 교환 섬유의 혼합물일 수 있다. 전도성 수지와 같은 이온 전도제를 사용할 수 있다.
이온 교환제는 음이온 교환제, 양이온 교환제, 이들의 혼합물 또는 양쪽성 이온 교환제일 수 있다.
일명 유형 I 음이온 교환 수지와 유형 II 음이온 교환 수지 및 이들 중 어느 하나가 본 발명에 사용될 수 있다. 유형 I은 보다 큰 염기도를 갖고 있는 반면, 유형 II는 보다 큰 재생율, 보다 큰 반응 속도 및 보다 큰 강도를 갖는다. 유형 I과 유형 II의 조합은 낮은 전류에서 이온의 분리를 촉진시킨다. 유형 I과 유형 II의 혼합비는 1:2 내지 1:5 범위인 것이 바람직하다.
탈염 구획에서 이온 교환제의 재생율이 증가됨에 따라, 처리된 물의 품질은 향상된다. 그러므로, 수소 이온과 수산화 이온으로 분리되는 물의 양을 증가시키는 것이 바람직할 수 있는데, 이것은 이온 교환제의 재생에 기여한다. 이러한 경우, 이온 교환제는 물이 수소 이온과 수산화 이온으로 분리시키는 작용을 갖고 있는 양쪽성 이온 교환제를 5∼30 중량%의 양으로 포함하는 것이 바람직할 수 있다.
이온 교환제의 입자 직경은 0.1∼1 mm, 특히 0.2∼0.6 mm인 것이 바람직하다.
이온 교환제를 충전시키는 바람직한 방식에 따르면, 셀 부피의 90∼140%, 보다 바람직하게는 105%에 해당하는 이온 교환제가 셀 내로 도입된 후 셀은 그 셀에 이온 교환제를 정밀하게 충전시키기 위해서 이온 교환 막 사이에 삽입된다.
이온 교환제를 셀에 충전시키는 또다른 방식에 따르면, 이온 교환제가 셀에 충전된 후, 이온 교환 막은 탈염 구획의 반대 측면 상에 배치되고, 생수는 셀 내부의 이온 교환제를 팽윤시키기 위해 공급되며, 그후 프레임과 막은 부피비가 90∼105%, 보다 바람직하게는 95∼100%가 되도록 고정된다.
물에 의해 팽윤되었을 때의 이온 교환제의 부피는 건조한 상태에 있었을 때의 이온 교환제 부피의 105∼115%인 것이 바람직하다. 이러한 특성을 갖고 있는 이온 교환제는 탈염 구획 및 농축 구획에서 정밀하게 충전된다. 즉, 물이 건조한 이온 교환제가 충전되는 탈염 구획 또는 농축 구획에 공급됨에 따라, 이온 교환제는 105% 이상으로 팽윤되므로써, 이온 교환제를 정밀하게 충전할 수 있다. 이온 교환제의 팽윤 과정이 115% 이하일 때, 이온 교환 막은 존재하지 않는다.
한 측면에서 농축 구획은 두께가 0.3∼1 mm일 수 있고, 그 내부에 20∼60 메쉬의 스페이서를 구비할 수 있다.
또다른 측면에서 농축 구획은 두께가 2.5∼5 mm일 수 있고, 이온 교환제로 충전될 수 있다. 이온 교환제로 충전된 농축 구획은 전류를 용이하게 그 내부에 통과시키고, 그 내부에서 물의 난류를 강화시킬 수 있어서 전류의 효율을 향상시킨다. 두께가 2.5 mm 이상인 농축 구획에서, 양이온 교환 막의 표면에 근접한 Na 이온 농도는 두께가 2.5 mm 미만인 농축 구획의 경우보다 낮으므로, 탈염 구획에서 Na 이온을 용이하게 양이온 교환 막에 투과시킬 수 있다.
두께가 5 mm 이하인 농축 구획에서, 물은 두께가 5 mm 이상인 농축 구획의 경우보다 작은 저항으로 흐른다.
탈염 구획에서와 같은 동일한 방식으로서, 분할 부재는 농축 구획 내에 배열되어 그 내부에 다수의 셀을 형성하고, 이온 교환제는 각 셀 내에 충전될 수 있다.
전체에 걸쳐 다수의 셀을 갖고 있는 농축 구획은 Na 이온의 농도가 0.5 ppm인 물을 탈이온화시키는 데 적합하다.
농축 구획은 그 상부에서만 셀을 갖고 그 하부에서 셀을 전혀 갖고 있지 않을 수 있는데, 여기서 탄산은 물이 농축 구획의 상부에서 흐르는 동안 용이하게 제거되고, Na 이온은 농축 구획의 하부에서 흐르는 동안 용이하게 제거된다.
농축 구획은 그 상부에서 셀을 갖고 그 하부에서 수직 리브를 가질 수 있는데, 여기서 탄산은 물이 농축 구획의 상부에서 흐르는 동안 용이하게 제거되고, Na 이온은 물이 농축 구획의 하부에서 흐르는 동안 용이하게 제거된다.
전술한 농축 구획의 구조물 중 어느 하나에 있어서, 처리하고자 하는 물의 CO2의 농도는 10 ppm 이하인 것이 바람직하다.
통상적으로, 양극 구획을 통해 통과하는 산성 양극수는 음극 구획으로 도입되고, 음극 구획이 일반적으로 알칼리성을 갖기 때문에 그 음극 구획 내부에서 중화된다. 중화는 전도도를 저하시키고, 부분적으로 음극 구획의 전압을 증가시키므로써 관석(scale)이 용이하게 형성된다. 그러므로, 음극으로서 메쉬 전극, 부직포 전극 또는 이들의 조합 전극을 사용하는 것이 바람직할 수 있는데, 그 이유는 그러한 전극이 큰 전극 면적을 갖고 있어서 전극 표면 상의 전류 밀도를 저하시켜 관석의 침전을 방지하기 때문이다.
본 발명의 전기 탈이온화 장치를 작동시키기 위해서는, 농축수를 순환시키고, 이 순환수를 공급수보다 5∼40 배 농도의 이온을 갖도록 제어하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 경우, 순환수 내의 랑겔리어 지수(Langelier Index)를 음으로 만들도록 농축수 내의 경수 성분, 즉 관석 성분을 전기적으로 분해하여 배출하는 것이 바람직할 수 있다. 약산 이온 교환 수지는 경수 원소를 제거하는 데 사용할 수 있다.
본 발명의 전기 탈이온화 장치는 관석 지수(SI)가 500 이하인 조건에서 작동되는 것이 바람직하다. 관석 지수는 다음과 같은 수학식, 즉 관석 지수 SI = [무기탄산염 막의 단위 면적 당 하중(mg-CO2/hrㆍdm2)]ㆍ[농축수의 Ca 농도(mg-CaCO3/L)]에 의해 얻어지는데, 여기서 "[무기 탄산염 막의 단위 면적 당 하중(mg-CO2/hrㆍdm2)]"은 전기 탈이온화 장치의 음이온 교환 막의 1 dm2당 하중(mg-CO2/hr)이고, "[농축수의 Ca 농도(mg-CaCO3/L)]"는 농축 구획의 외부로 배출되는 수 중의 Ca 농도(이것은 CaCO3로 전환됨)이다.
본 발명자들은 전기 탈이온화 장치에서 관석의 형성 메카니즘을 석명하기 위한 실험들을 수행하였다. 실험에서는, 과량의 무기 탄산염과 전기 탈이온화 장치에 공급되는 공급수 내 Ca을 혼합시킴으로써 관석을 의도적으로 형성시켰다. 그 후에는, 장치를 분해하여 농축 구획을 관찰하였다. 그 결과, 탄산칼슘이 농축 구획 측면의 음이온 교환 막에 부착되었다는 사실을 밝혀 내었다.
따라서, 본 발명자들은 관석의 형성 메카니즘이 다음과 같이 이루어진다고 추정하게 되었다. 즉, 전기 탈이온화 장치가 작동될 때, 음이온 교환 막의 표면에 근접한 영역은 국부적으로 알칼리성을 띠게 된다. 탈염 구획으로부터 음이온 교환 막을 투과하는 HCO3 -, 또는 CO3 2-및 OH-는 음이온 교환 막에 근접하게 농축된다. 또한, 농축 구획에서 수 중의 Ca는 음이온 교환 막으로 끌려가거나 또는 몰려가므로써, HCO3 -, 또는 CO3 2-및 OH-는 Ca와 반응하여 음이온 교환 막 상에서 탄산칼슘의 관석을 형성한다.
또한, 본 발명자들은, 음이온 교환 막의 무기 탄산염의 단위 면적 당 하중에 농축수의 Ca 농도를 곱하므로써 얻어지는 관석 지수가 500 이하일 때, 관석이 전혀 형성되지 않는다는 것을 연구하여 밝혀 내었다. 전기 탈이온화 장치의 무기 탄산염의 하중(mg-CO2/hr)은 전기 탈이온화 장치에 공급된 물의 무기 탄산염 농도(mg-CO2/L)에 유속(L/hr)을 곱하므로써 얻어진다. 그러므로, 무기 탄산염의 단위 면적 당 하중(mg-CO2/hrㆍdm2)은 [공급수의 무기 탄산염 농도(mg-CO2/L)]과 [셀 당 유속(L/hr)/음이온 교환 막의 셀 유효 면적(dm2)]의 곱이다.
관석 지수 SI를 500 이하로 제어하므로써, 탄산칼슘의 관석 침전은 전기 탈이온화 장치의 농축 구획에서 확실히 방지할 수 있으므로, 장시간 동안 전기 탈이온화 장치를 안전하게 작동시킬 수 있다.
전기 탈이온화 장치에서는, 공급 원료로부터 이온을 방전시키는 데 요구되는 이론적인 양보다 많은 전류를 공급하여 이온 교환제를 연속적으로 재생시키기 위해 탈염 구획에서 물의 해리를 발생시킨다. 그러므로, 공급된 전류의 증가는 음이온 교환 막의 표면에서 pH의 알칼리성을 증가시키므로써 탄산칼슘의 침전을 용이하게 한다. 따라서, 허용 가능한 SI는 전류 값에 따라 변한다.
전기 탈이온화 장치에서는, 요구되는 실리카의 제거율이 90% 이하일 때 또는 장치 작동 중 전류 효율이 20%를 초과할 때, 약 10 MΩㆍcm의 저항과 200, 바람직하게는 150을 초과하지 않은 SI를 갖고 있는 물을 유도 생성하는 것이 충분하다. 경제적인 면을 고려할 경우, SI는 탈기 장치, 소프트너 및/또는 그러한 다른 여분의 장치에 의한 처리를 피하기 위해 80 내지 200 범위인 것이 바람직하다.
요구되는 실리카의 제거율이 90% 이상, 장치의 작동 중 전류 효율이 20% 이하인 전기 탈이온화 장치의 경우, SI는 120 이하, 특히 80 이하인 것이 바람직하다. 경제적인 면을 고려할 경우, SI는 50 내지 120 범위인 것이 바람직하다.
농축 구획이 이온 교환제로 충전되어 있는 전기 탈이온화 장치의 경우, 음이온 교환 막을 투과한 OH-는 농축 구획에서 쉽게 이동하므로, 관석이 분산된다. 이러한 경우, 허용 가능한 SI는 전류가 증가될 때 80 이상, 바람직하게는 80∼200이다. 이러한 경우, 보다 바람직한 SI는 80∼150 범위이다. 경제적인 면을 고려하지 않는 다면, 80 이하의 SI도 허용 가능하다.
SI를 특정한 값으로 낮추기 위해서, 다음과 같은 몇가지 방법을 이용한다. 한가지 방법은 Ca를 제거하므로써, 물의 회수율을 저하시키거나 또는 소프트너와 같은 Ca 제거 장치를 사용하여 농축수 내의 Ca 농도를 저하시키는 것이다. 또다른 방법은 전기 탈이온화 장치에서 처리하고자 하는 물의 양을 감소시키므로써, 또는 전기 탈이온화 장치의 상류에 배치된 탈기 장치를 사용하여 무기 탄산염을 제거하므로써 무기 탄산염의 막 표면 상의 하중을 저하시키는 것이다. 무기 탄산염의 막 표면 상의 하중을 감소시키는 대안적인 방법은 전기 탈이온화 장치의 전류를 제어하는 것이다.
탈염 구획의 두께가 5 mm 이상일 때, 작동 전압 V/N은 2∼10 V인 것이 바람직하고, 공간 속도는 150/h 이상인 것이 바람직하다. 작동 전압 V/N에서, V는 음극과 양극 사이의 전압이고, N는 탈염 구획의 수와 농축 구획의 수의 합이다. N는 셀의 수가 아님을 유의해야 한다. 작동 전압 2 V 이상은 생성 물의 우수한 품질을 부여하고, 작동 전압 10 V 이하는 전기 비용을 감소시킨다.
두께가 5 mm 이상인 탈염 구획을 갖고 있는 전기 탈이온화 장치는 선형 속도 75 m/h 이상과 전류 효율 20% 내지 40%에 의해 작동된다. 이러한 작동에 따르면, 정제수의 우수한 품질과 감소된 전기 비용을 달성할 수 있다.
두께가 5 mm 이상인 탈염 구획을 갖고 있는 전기 탈이온화 장치는 전류 밀도 100 mA/dm2이상과 이온 교환 막을 투과하는 물의 양 1 m3/m2/h 이상으로 작동될 수 있다. 이러한 작동에 따르면, 처리된 물의 우수한 품질을 얻을 수 있다.
탈염 구획에서 충전되는 양이온 교환제 대 음이온 교환제의 비율이 3:7 내지 5:5인 전기 탈이온화 장치의 작동 중, 탈염 구획의 하부에서 복원율은 80% 이상이다. 이것은 처리된 물의 우수한 품질이 달성된다는 것을 의미한다.
본 발명의 전기 탈이온화 장치가 물 80% 이상의 회수율로 작동됨에 따라, 농축 구획에서 물의 전도도는 높아야 하므로, 처리된 물의 우수한 품질을 달성할 수 있다.
CO2의 농도 10 ppm 이하를 갖고 있는 처리하고자 하는 물은 본 발명의 전기 탈이온화 장치 내로 도입되기 전에 역삼투압 장치를 통해 통과될 수 있다.
전술한 바와 같이, 탈염 구획에서 수직으로 및 수평으로 배열되는 다수의 셀때문에, 다양한 유형의 이온 교환제가 충전될 수 있다. 그러므로, 이온 교환제의 배열 및 혼합비는 목적에 따라 자유롭게 선택하여 충전할 수 있다. 다수의 셀의 존재는 하나의 셀의 면적을 보다 작게 하므로써 충전되는 이온 교환제의 밀도를 증가시킨다. 셀(또는 일부 셀)이 불충분하게 충전되는 경우라도, 다른 셀은 영향을 받지 않으므로써 충전되는 이온 교환제의 밀도를 전체적으로 증가시킨다. 다수의 셀의 존재는 이온 교환제의 균일한 충전을 달성시키고, 구획의 강도를 증가시킴으로써 이온 교환제가 강한 압축에 의해서도 유지될 수 있다.
물이 분할 부재를 투과하기 때문에, 물은 각 셀에서 각각의 상태에 따라 처리할 수 있다.
본 발명의 전기 탈이온화 장치에 의해 처리되는 물은 반도체 칩을 세정하기 위한 순수한 물, 보일러 물을 위한 순수한 물 및 다른 많은 목적을 위한 순수한 물로서 사용할 수 있다.

Claims (24)

  1. 양극,
    음극,
    양극과 음극 사이에 교대로 배열되는 양이온 교환 막과 음이온 교환 막,
    양이온 교환 막과 음이온 교환 막 사이에 교대로 형성되는 것으로, 처리하고자 하는 물이 흐르는 탈염 구획과 농축수가 흐르는 농축 구획,
    분할 부재, 양이온 교환 막 및 음이온 교환 막에 의해 형성되는 것으로, 각 탈염 구획 내에 형성되는 셀, 및
    각 셀에 충전되는 이온 교환제
    를 포함하는 전기 탈이온화 장치에 있어서,
    셀을 접하고 있는 분할 부재의 적어도 일부는 탈염 구획에서 물의 법선 흐름 방향에 대하여 경사져 있고,
    분할 부재의 적어도 경사진 부분은 물은 통과시킬 수 있지만 이온 교환제가 통과하는 것은 방지하는 것을 특징으로 하는 전기 탈이온화 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 셀은 막의 표면을 따라 수직 방향, 즉 법선 흐름 방향으로 다수 배열되고, 수평 방향, 즉 상기 수직 방향에 직각인 방향으로 다수 배열되는 것을 특징으로 하는 전기 탈이온화 장치.
  3. 제2항에 있어서, 수직 방향으로 배열되는 셀의 수는 수평 방향으로 배열되는 셀의 수보다 1∼3 배 더 많은 것을 특징으로 하는 전기 탈이온화 장치.
  4. 제1항에 있어서, 각 셀의 수직 길이는 셀의 수평 길이보다 더 긴 것을 특징으로 하는 전기 탈이온화 장치.
  5. 제1항에 있어서, 막의 표면 상에 셀을 투시하여 본 각 셀의 형태는 사각형인 것을 특징으로 하는 전기 탈이온화 장치.
  6. 제1항에 있어서, 막의 표면 상에 셀을 투시하여 본 각 셀의 형태는 육각형인 것을 특징으로 하는 전기 탈이온화 장치.
  7. 제6항에 있어서, 육각형 셀은 수직 방향으로 연장되는 한 쌍의 측면을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 전기 탈이온화 장치.
  8. 제7항에 있어서, 물은 상기 분할 부재의 한 쌍의 수직 측면은 통과하지 못하지만, 상기 분할 부재의 나머지 측면은 통과하는 것을 특징으로 하는 전기 탈이온화 장치.
  9. 제1항에 있어서, 각 농축 구획은 두께가 2.5 mm 내지 5 mm이고, 이온 교환제에 의해 충전되는 것을 특징으로 하는 전기 탈이온화 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    각 농축 구획의 적어도 상부에 형성되며, 분할 부재, 양이온 교환 막 및 음이온 교환 막에 의해 형성되는 셀과,
    농축 구획에서 각 셀에 충전되는 이온 교환제
    를 더 포함하는 전기 탈이온화 장치에서,
    농축 구획에서 각 셀을 접하고 있는 분할 부재의 적어도 일부는 농축 구획에서 물의 법선 흐름 방향에 대하여 경사져 있고,
    농축 구획에서 분할 부재의 적어도 경사진 부분은 물은 통과시키지만, 이온 교환제가 통과하는 것은 방지하는 것을 특징으로 하는 전기 탈이온화 장치.
  11. 제10항에 있어서, 셀은 농축 구획 전반에 걸쳐 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 탈이온화 장치.
  12. 제10항에 있어서, 농축 구획의 하부에는 농축 구획을 분할하는 부재가 전혀 배치되지 않은 것을 특징으로 하는 전기 탈이온화 장치.
  13. 제10항에 있어서, 농축 구획의 하부에는 수직 방향으로 연장되는 리브가 배치되는 것을 특징으로 하는 전기 탈이온화 장치.
  14. 제1항에 있어서, 양이온 교환 막 및 음이온 교환 막은 그 두께가 불균일한 것을 특징으로 하는 전기 탈이온화 장치.
  15. 제1항에 있어서, 각 탈염 구획의 두께는 5 mm 내지 10 mm이고 각 탈염 구획의 높이는 300 mm 내지 500 mm인 것을 특징으로 하는 전기 탈이온화 장치.
  16. 제1항에 있어서, 양이온 교환 막에 의해 형성되는 음극 구획을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 탈이온화 장치.
  17. 제1항에 있어서, 셀의 적어도 일부는 동일한 이온 교환 특성을 갖고 있는 이온 교환제로 충전되는 것을 특징으로 하는 전기 탈이온화 장치.
  18. 제1항에 있어서, 셀의 적어도 일부는 상이한 이온 교환 특성을 갖고 있는 다수 유형의 이온 교환제로 충전되는 것을 특징으로 하는 전기 탈이온화 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 셀의 적어도 일부에 충전된 이온 교환제의 5∼30%는 양쪽성 이온 교환제인 것을 특징으로 하는 전기 탈이온화 장치.
  20. 제1항에 있어서, 상기 셀은 동일한 이온 교환 특성을 갖고 있는 이온 교환제로 충전된 제1 셀, 및 이 제1 셀에 충전된 이온 교환제의 특성과 다른 이온 교환 특성을 갖고 있는 이온 교환제로 충전된 제2 셀로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기 탈이온화 장치.
  21. 제20항에 있어서, 상기 전극은 제1 셀과 제2 셀에 상이한 전압을 가할 수 있는 셀의 배열에 해당하는 다수의 소형 전극으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기 탈이온화 장치.
  22. 제1항에 있어서, 상기 전극은 셀의 배열에 해당하는 서로 절연된 다수의 소형 전극으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기 탈이온화 장치.
  23. 제1항에 있어서, 충전시키기 전의 이온 교환제는 처리를 위해 충전시킨 후 팽윤되었을 때 105∼115%가 될 정도의 부피를 갖고 있는 건조 수지인 것을 특징으로 하는 전기 탈이온화 장치.
  24. 제1항에 있어서, 셀의 이온 교환 막에 투시된 면적은 1∼100 cm2인 것을 특징으로 하는 전기 탈이온화 장치.
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Families Citing this family (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4110689B2 (ja) * 1999-10-14 2008-07-02 栗田工業株式会社 電気脱イオン装置
US6607647B2 (en) 2001-04-25 2003-08-19 United States Filter Corporation Electrodeionization apparatus with expanded conductive mesh electrode and method
US6649037B2 (en) 2001-05-29 2003-11-18 United States Filter Corporation Electrodeionization apparatus and method
US7203255B2 (en) * 2001-09-24 2007-04-10 Atheros Communications, Inc. Method and system to implement non-linear filtering and crossover detection for pilot carrier signal phase tracking
CA2461558C (en) 2001-10-15 2011-10-04 United States Filter Corporation Apparatus for fluid purification and methods of manufacture and use thereof
JP3985494B2 (ja) * 2001-10-23 2007-10-03 栗田工業株式会社 電気式脱イオン装置及び脱イオン方法
DE60202512T2 (de) * 2001-10-31 2005-12-22 Kurita Water Industries, Ltd. Vorrichtung für Elektrodeionisation
US6896814B2 (en) * 2001-12-20 2005-05-24 Aquatech International Corporation Fractional deionization process
JP3864891B2 (ja) * 2002-07-01 2007-01-10 栗田工業株式会社 電気式脱イオン装置
US7097753B2 (en) * 2002-07-30 2006-08-29 Zhejiang Omex Environmental Engineering Ltd. Dilute support frame for an EDI device
US6797140B2 (en) * 2002-08-06 2004-09-28 The University Of Chicago Electrodeionization method
US7763157B2 (en) * 2003-04-11 2010-07-27 Millipore Corporation Electrodeionization device
WO2005028760A2 (en) 2003-09-19 2005-03-31 Usfilter Corporation Apparatus and method for connecting water treatment devices
US7846340B2 (en) * 2003-11-13 2010-12-07 Siemens Water Technologies Corp. Water treatment system and method
US7083733B2 (en) * 2003-11-13 2006-08-01 Usfilter Corporation Water treatment system and method
US8377279B2 (en) * 2003-11-13 2013-02-19 Siemens Industry, Inc. Water treatment system and method
US20050103717A1 (en) * 2003-11-13 2005-05-19 United States Filter Corporation Water treatment system and method
US7563351B2 (en) 2003-11-13 2009-07-21 Siemens Water Technologies Holding Corp. Water treatment system and method
US7862700B2 (en) * 2003-11-13 2011-01-04 Siemens Water Technologies Holding Corp. Water treatment system and method
WO2005049508A1 (en) * 2003-11-13 2005-06-02 Usfilter Corporation Water treatment system and method
JP4400218B2 (ja) * 2004-01-09 2010-01-20 栗田工業株式会社 電気式脱イオン装置及び脱イオン方法
US7658828B2 (en) 2005-04-13 2010-02-09 Siemens Water Technologies Holding Corp. Regeneration of adsorption media within electrical purification apparatuses
WO2006130786A2 (en) 2005-06-01 2006-12-07 Siemens Water Technologies Holding Corp. Water treatment system and process
CN100372598C (zh) * 2006-04-21 2008-03-05 李光辉 连续电去离子装置
US10252923B2 (en) 2006-06-13 2019-04-09 Evoqua Water Technologies Llc Method and system for water treatment
US8114259B2 (en) 2006-06-13 2012-02-14 Siemens Industry, Inc. Method and system for providing potable water
US8277627B2 (en) 2006-06-13 2012-10-02 Siemens Industry, Inc. Method and system for irrigation
US10213744B2 (en) 2006-06-13 2019-02-26 Evoqua Water Technologies Llc Method and system for water treatment
US20080067069A1 (en) 2006-06-22 2008-03-20 Siemens Water Technologies Corp. Low scale potential water treatment
US7820024B2 (en) 2006-06-23 2010-10-26 Siemens Water Technologies Corp. Electrically-driven separation apparatus
US7744760B2 (en) 2006-09-20 2010-06-29 Siemens Water Technologies Corp. Method and apparatus for desalination
EA201000905A1 (ru) 2007-11-30 2010-10-29 Сименс Уотер Текнолоджиз Корп. Системы и способы для обработки воды
US9637397B2 (en) 2011-10-27 2017-05-02 Pentair Residential Filtration, Llc Ion removal using a capacitive deionization system
US9010361B2 (en) 2011-10-27 2015-04-21 Pentair Residential Filtration, Llc Control valve assembly
US8961770B2 (en) 2011-10-27 2015-02-24 Pentair Residential Filtration, Llc Controller and method of operation of a capacitive deionization system
US8671985B2 (en) 2011-10-27 2014-03-18 Pentair Residential Filtration, Llc Control valve assembly
US9695070B2 (en) 2011-10-27 2017-07-04 Pentair Residential Filtration, Llc Regeneration of a capacitive deionization system
EP2809617A4 (en) * 2012-01-30 2015-09-09 Hydronovation Inc PERFORMANCE IMPROVEMENT OF ELECTROCHEMICAL DEHUTATION DEVICES BY PRE-TREATMENT WITH CATION REPLACEMENT RESINS
RU2480416C1 (ru) * 2012-03-26 2013-04-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Астраханский государственный университет" Установка для повышения биологической активности воды
GB201216526D0 (en) * 2012-09-17 2012-10-31 Vws Uk Ltd Water treatment method and apparatus
EP3672916A4 (en) 2017-08-21 2021-05-19 Evoqua Water Technologies LLC SALT WATER TREATMENT FOR AGRICULTURAL AND DRINKING WATER USE
JP7294772B2 (ja) * 2018-04-11 2023-06-20 株式会社島津製作所 フィールドフローフラクショネーション装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4956071A (en) * 1984-07-09 1990-09-11 Millipore Corporation Electrodeionization apparatus and module
US4931160A (en) * 1987-05-11 1990-06-05 Millipore Corporation Electrodeionization method and apparatus
JPH0472567A (ja) 1990-07-13 1992-03-06 Canon Inc 免疫的に活性な物質の測定方法および測定装置
DE4418812C2 (de) * 1994-05-30 1999-03-25 Forschungszentrum Juelich Gmbh Einfach- und Mehrfachelektrolysezellen sowie Anordnungen davon zur Entionisierung von wäßrigen Medien
JP3273707B2 (ja) * 1994-11-29 2002-04-15 オルガノ株式会社 電気脱イオン法による脱イオン水の製造法
KR100441461B1 (ko) * 1996-03-21 2004-10-02 그레그 워터 콘디셔닝 인코오포레이티드 탈이온수제조방법및장치
US5868915A (en) * 1996-09-23 1999-02-09 United States Filter Corporation Electrodeionization apparatus and method

Also Published As

Publication number Publication date
EP1068901A3 (en) 2003-06-04
TW496770B (en) 2002-08-01
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