KR100598429B1 - Electrode structure for electrodeionization - Google Patents

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문승현
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이진우
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광주과학기술원
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Abstract

본 발명은 전기탈이온 장치의 비균일 전극 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기탈이온(Electrodeionization, EDI)공정을 위한 전기탈이온 장치에 적용되는 전극으로서, 전기탈이온 모듈 길이 및 높이에 따라 전류밀도를 변화시키기 위해 전기탈이온 장치내로 유입되는 유입수의 흐름방향을 따라 그 면적이 점차 감소되는 구조로 형성된 비균일 전극 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a non-uniform electrode structure of an electric deionization device, and more particularly, to an electrode applied to an electric deionization device for an electrodeionization (EDI) process, according to an electric deionization module length and height. It relates to a non-uniform electrode structure formed of a structure in which the area gradually decreases along the flow direction of the inflow water flowing into the electrodeionization apparatus to change the current density.

이를 위해, 본 발명은 양이온교환막과 음이온교환막 사이에 이온교환물질이 충전된 탈염실 및 상기 양이온 및 음이온교환막의 외측에 구성되는 농축실이 스택 구조로 배열되고, 가장 바깥쪽에 음극과 양극의 전극이 각각 배열되는 동시에 그 안쪽에 전극액 통로가 형성된 모듈 구조의 전기탈이온 장치에 있어서, 전기탈이온 모듈 길이 및 높이에 따라 전류밀도를 변화시키기 위해 상기 음극과 양극의 전극 구조가 유입수의 유입방향에서 유출방향을 따라 그 면적이 점차 감소되는 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 전기탈이온 장치의 비균일 전극 구조를 제공한다.To this end, in the present invention, a desalting chamber filled with an ion exchange material between a cation exchange membrane and an anion exchange membrane and a concentration chamber configured on the outside of the cation and anion exchange membrane are arranged in a stack structure, and an electrode of a cathode and an anode is disposed at the outermost side thereof. In the module structure electrodeionization device having an electrode liquid passage formed therein, the electrode structure of the cathode and anode in the inflow direction of the inflow water in order to change the current density according to the length and height of the electrodeionization module It provides a non-uniform electrode structure of the electrodeionization device, characterized in that formed in a structure that is gradually reduced in area along the outflow direction.

전기탈이온 장치, 비균일 전극 구조, 전류밀도 Electrodeionizer, non-uniform electrode structure, current density

Description

전기탈이온 장치의 비균일 전극 구조{Electrode structure for electrodeionization}Electrode structure for electrodeionization of electrodeionizer

도 1은 본 발명에 따른 전기탈이온 장치에 적용되는 비균일 전극 구조의 상세도,1 is a detailed view of a non-uniform electrode structure applied to the electrodeionization device according to the present invention,

도 2는 본 발명에 따른 비균일 전극을 적용한 전기탈이온 장치를 나타내는 개략도,Figure 2 is a schematic diagram showing an electrodeionization device applying a non-uniform electrode according to the present invention,

도 3은 임피던스 측정 결과의 해석을 위한 등가회로 구성도,3 is an equivalent circuit diagram for analyzing impedance measurement results;

도 4는 도 3의 등가회로를 바탕으로 이온교환수지층의 높이와 전류밀도에 따른 전기화학적 재생에 의한 이온교환수지의 저항 변화를 측정한 그래프,4 is a graph measuring the resistance change of the ion exchange resin by electrochemical regeneration according to the height and current density of the ion exchange resin layer based on the equivalent circuit of FIG.

도 5는 기존의 일반평면전극과 본 발명의 비균일 전극을 적용한 전기탈이온 모듈의 전류 대 전압곡선 그래프,5 is a current vs. voltage curve graph of an electric deionization module to which a conventional general electrode and the non-uniform electrode of the present invention are applied;

도 6은 기존의 일반평면전극과 본 발명의 비균일 전극을 적용한 전기탈이온 모듈의 이온제거에 대한 성능을 보여주는 그래프,6 is a graph showing the performance of the ion removal of the conventional general electrode and the deionization module applying the non-uniform electrode of the present invention,

도 7은 기존의 일반평면전극과 본 발명의 비균일 전극을 적용한 전기탈이온 모듈의 전류효율과 전력소모에 대한 그래프.Figure 7 is a graph of the current efficiency and power consumption of the electric deionization module to which the conventional non-uniform electrode of the general planar electrode and the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 양이온교환막 12 : 음이온교환막10 cation exchange membrane 12 anion exchange membrane

14 : 혼합이온교환수지 16 : 탈염실14 mixed ion exchange resin 16 desalination chamber

18 : 농축실 20 : 양극18: concentration chamber 20: anode

22 : 음극 24 : 제1구간22: cathode 24: first section

26 : 제2구간 28 : 제3구간26: second section 28: third section

30 : 구멍 100 : 비균일 전극30 hole 100 non-uniform electrode

본 발명은 전기탈이온 장치의 비균일 전극 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기탈이온(Electrodeionization, EDI)공정을 위한 전기탈이온 장치에 적용되는 전극으로서, 전기탈이온 모듈 길이 및 높이에 따라 전류밀도를 변화시키기 위해 전기탈이온 장치내로 유입되는 유입수의 흐름방향을 따라 그 면적이 점차 감소되는 구조로 형성된 비균일 전극 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a non-uniform electrode structure of an electric deionization device, and more particularly, to an electrode applied to an electric deionization device for an electrodeionization (EDI) process, according to an electric deionization module length and height. It relates to a non-uniform electrode structure formed of a structure in which the area gradually decreases along the flow direction of the inflow water flowing into the electrodeionization apparatus to change the current density.

일반적으로, 이온농도가 낮은 유입수를 전기투석공정으로 탈염할 때, 유입수의 전기저항과 동시에 농도분극으로 인한 전기저항이 급격하게 증가하게 되며, 따라서 전력소모와 탈염을 위해 소요되는 막면적이 증가하게 되어 경제성이 크게 떨어지게 된다.In general, when deionization of influent with low ion concentration is performed by electrodialysis, the electrical resistance due to concentration polarization increases simultaneously with the electrical resistance of the influent, thus increasing the membrane area required for power consumption and desalination. As a result, economics are greatly reduced.

더욱이, 강한 농도분극현상으로 부가적인 물분해 현상이 수반됨으로서 유입 수의 조성과 막의 손상이 일어날 수 있다. In addition, strong concentration polarization is accompanied by additional hydrolysis, which can lead to influent water composition and membrane damage.

1955년부터 Walters, Weiser, Marek 등에 의해 전기투석의 탈염실에 이온전달을 촉진시킬 수 있는 이온교환수지를 충진함으로서, 전기저항을 줄이고 농도분극현상에 의해 발생된 수소이온과 수산화이온의 영향을 이온교환 작용에 의해 감소시킬 수 있었다.Since 1955, Walters, Weiser, Marek et al. Have filled ion exchange resins to promote ion transfer in the desalination chambers of electrodialysis, reducing the electrical resistance and reducing the effects of hydrogen and hydroxide ions generated by concentration polarization. Could be reduced by exchange action.

이렇게 전기투석 장치의 탈염실에 이온교환수지와 같은 이온전도성 매개체를 설치한 공정을 전기탈이온 공정이라 한다.The process of installing an ion conductive medium such as an ion exchange resin in the desalination chamber of the electrodialysis apparatus is called an electrodeionization process.

전기탈이온 공정은 전기투석 장치의 탈염실에 이온교환물질(이온교환수지 또는 이온교환섬유 등)을 충진함으로서, 이온교환수지 공정의 장점인 높은 탈염효과와 전기투석의 장점인 폐수의 농축으로 폐수처리에 대한 환경부담을 획기적으로 줄일 수 있는 복합공정이다.The electrodeionization process fills the desalination chamber of the electrodialysis apparatus with ion exchange materials (ion exchange resin or ion exchange fiber, etc.). It is a complex process that can drastically reduce the environmental burden on treatment.

또한, 전기탈이온 장치에 사용된 이온교환물질은 이온 전달매개체로만 작용하기 때문에 교체없이 연속적으로 쓸 수 있어 폐이온교환물질의 발생문제를 근본적으로 해결할 수 있다.In addition, since the ion exchange material used in the electric deionization device acts only as an ion transfer medium, it can be used continuously without replacement, thereby fundamentally solving the problem of generating the waste ion exchange material.

전기탈이온 공정은 1987년 Milipore에 의해 Ionpure CDI 라는 전기탈이온 장치가 처음으로 상업화된 이래 현재까지 모듈 내 희석실에 양이온교환수지와 음이온교환수지를 혼합한 혼합이온교환수지를 충전하여 전기장 하에서 유입수 중 이온들의 희석과 농축작용이 교대로 발생하는 원리를 이용하고 있다.The electric deionization process was first introduced by Milipore in 1987, and the ionization deionization unit called Ionpure CDI was commercialized for the first time. It uses the principle of alternating dilution and concentration of heavy ions.

이러한 전기탈이온 모듈에 있어서, 유입폐수가 들어오는 모듈 입구에서는 전기장에서 이온교환물질의 전기화학적 촉진 작용에 의한 이온들의 탈염작용이 주로 이루어진다. 그러나, 모듈 유출부 부근에서는 유입부에서의 탈염 작용으로 인해 이온 농도가 매우 희박해진다.In such an electrodeionization module, desalting of ions by the electrochemical facilitation of the ion exchange material in the electric field is mainly performed at the inlet of the inlet wastewater. However, in the vicinity of the module outlet, the ion concentration becomes very thin due to the desalination action at the inlet.

따라서, 전기장 하에서 전류를 흘려 이온농도의 급격한 감소로 인해 양극과 음극이 맞닿는 바이폴라 표면에서 물의 해리현상, 즉 물분해 현상(water splitting phenomena)이 진행된다.Accordingly, dissociation of water, that is, water splitting phenomena, occurs at the bipolar surface where the anode and the cathode contact with each other due to a rapid decrease in ion concentration by flowing an electric current under an electric field.

위와 같은 물분해로 형성된 수소이온과 수산화이온은 이온교환수지에 의해 치환되어 흡수되어야 전류효율의 감소를 방지할 수 있다. Hydrogen ions and hydroxide ions formed by water decomposition as described above should be replaced by an ion exchange resin to be absorbed to prevent a decrease in current efficiency.

모듈 유출부에서 일어나는 전기화학적 재생(electrochemical regeneration) 영역에서의 급격한 물분해를 방지하기 위해 과도하게 이온교환수지 함량을 증가시키는 경우가 발생할 수 있으며, 반면 물분해를 방지할 목적으로 제한된 이온교환수지 함량 내에서 전류밀도를 감소시킬 경우 이온제거 성능이 감소하게 된다.Excessive increase in ion exchange resin content may occur in order to prevent rapid water decomposition in the electrochemical regeneration zone at the module outlet, while limited ion exchange resin content for the purpose of preventing water decomposition. Reducing the current density within the ion reduction performance is reduced.

이러한 현상을 감안하여 임피던스 스펙트로스코피를 통하여 다양한 주파수와 일정크기를 가진 교류전류를 전기탈이온 모듈에 인가하고, 그에 대한 전압을 측정하여 얻어진 임피던스를 다양한 도해법을 이용하여 시스템의 물리적 그리고 전기화학적 구조를 분석할 수 있다.In consideration of this phenomenon, the impedance obtained by applying alternating current of various frequencies and magnitudes to the electrodeionization module through impedance spectroscopy, and measuring the voltage thereof is applied to the physical and electrochemical structures of the system using various schematic methods. Can be analyzed.

전기탈이온 모듈의 높이에 따른 전류밀도가 변화하는 특성으로서, 기존 상업용 전기탈이온 시스템에서는 과도한 전류밀도로 인해 낮은 전류효율과 함께 높은 전력소모를 나타내는 것으로 측정되었다.As the current density changes with the height of the electric deionization module, it was measured that the current commercial electric deionization system shows high power consumption with low current efficiency due to excessive current density.

이러한 전력소모의 문제점을 극복하기 위해 두 가지 방안이 고려되고 있다.In order to overcome this problem of power consumption, two methods are being considered.

첫번째는 모듈 높이에 따라 전류밀도를 달리하여 공급하는 방법이다. 그러 나 첫번째 방법은 고가(高價)의 전력공급기가 여러대 소요되므로 경제성이 없는 방법이다.The first is to supply different current density according to the module height. However, the first method is economical because it requires several expensive power supplies.

두번째 방법으로는 전류밀도를 모듈 높이에 따라 제어하는 방법으로서, 전극면적을 비균일하게 제어하는 방법이다. 본 발명은 이러한 원리에 근거하여 임피던스 스펙트로스코피 측정방법에 근거하여 발명된 것이다.The second method is to control the current density according to the module height, and to control the electrode area non-uniformly. The present invention has been invented based on the impedance spectroscopy method based on this principle.

한편, 한국공고특허 1984-0000995에는 전해셀용 가스 이중다공성 전극에 대하여 개시되어 있는 바, 대표적인 용도로서 가스전극 연료전지와 같이 전기를 발전하거나 클로로 알칼리 전지에서와 같이 감극된 음극으로서 전극이 작용하도록 하는 전지분해용으로 사용할 수 있다.On the other hand, Korean Patent Publication 1984-0000995 discloses a gas biporous electrode for an electrolytic cell, which is a typical use to generate electricity such as a gas electrode fuel cell or to act as a cathode depressed as in a chloro alkali battery. It can be used for battery decomposition.

극대화된 전극의 부피는 3상 접촉이 이루어지는 유효표면영역에 의해 알 수 있다. 주어진 장치에서 더 큰 전류밀도를 얻기 위하여 가스전극은 다공성으로 되어 있다. The volume of the maximized electrode can be known by the effective surface area where three-phase contact is made. In order to achieve a higher current density in a given device, the gas electrode is porous.

위의 특허기술은 그 용도면에서 연료전지를 위한 전기 발생장치로 사용하고 있고, 전기탈이온 반응기작은 탈염 영역과 전기화학적 재생영역으로 분리될 수 있으며 현재까지 두 영역에서의 전류밀도 분포를 고려한 장치 개발은 이루어지지 않고 있다.The above patented technology is used as an electric generator for fuel cells in terms of its application, and the electric deionization reactor can be divided into a desalination zone and an electrochemical regeneration zone, and to date, a device considering current distribution in two areas There is no development.

본 발명은 종래의 전기탈이온 공정에서 이용되어진 전극의 단점을 개선하기 위하여 연구개발된 것으로서, 임피던스 스펙트로스코피 측정을 근거로 전기탈이온 모듈 길이 및 높이에 따라 전류밀도를 변화시키기 위해 전극 면적을 변화시킨 비균일 전극 구조를 제공하고자 한 것으로서, 다음과 같은 장점을 제공할 수 있다.The present invention has been researched and developed to improve the disadvantages of the electrode used in the conventional electrodeionization process, the electrode area is changed to change the current density according to the length and height of the electrodeionization module based on the impedance spectroscopy measurement In order to provide a non-uniform electrode structure to be made, it can provide the following advantages.

첫째, 연료전지와 같이 전극반응을 극대화하고 생성된 물을 효과적으로 제거하기 위한 다공성 구조가 아니며 그 목적이나 활용에 있어서도 상이하고, First, it is not a porous structure for maximizing electrode reaction and effectively removing the generated water like fuel cells, and is different in its purpose or application,

둘째, 전기화학적 임피던스 연구결과를 통해 전기탈이온 장치에서 모듈 길이 및 높이에 따라 전기화학적 재생영역이 변화하는 것을 측정하여 전류밀도의 분포를 전극 면적으로 제어함으로서 전력소모를 줄이고 전극에 코팅되는 백금 소요량을 감소시켜 운전비용 및 장치 설치비를 감소시킬 수 있으며, Second, through the electrochemical impedance study, the electrochemical regeneration area is measured according to the module length and height in the electrodeionization device, and the distribution of current density is controlled by the electrode area to reduce power consumption and the amount of platinum coated on the electrode. To reduce operating costs and equipment installation costs,

셋째, 전기탈이온 시스템의 반응기작에 대한 전류밀도의 분포를 고려한 본 발명은 기존의 기술과 달리 반응기작이 적용되는 전기화학적 조건에서 유효하며,Third, the present invention considering the distribution of current density for the reactor operation of the electrodeionization system is effective in the electrochemical conditions to which the reactor operation is applied, unlike the existing technology,

넷째, 용도면에서 전력생산에 특징이 있으며 다공성 전극 재질로 탄소전극과 같이 입체적인 다공성 물질이 고려되고 있는 기존의 기술과 달리 모듈 높이 및 길이에 따라 탈염영역과 전기화학적 재생영역이 고려되는 반응기작이 적용되는 수(水)처리에 유용하며, 특히 탄소전극과 같은 다공성 형상이 아닌 평면구조로 형성되어 모듈에 따라 전극면적이 다른 구조로 적용되며,Fourth, unlike conventional technologies, which are characteristic of power generation in terms of use, and three-dimensional porous materials such as carbon electrodes are considered as porous electrode materials, a reactor operation in which desalination zone and electrochemical regeneration zone are considered according to module height and length is considered. It is useful for water treatment to be applied, and in particular, it is formed in a planar structure rather than a porous shape such as a carbon electrode, and thus the electrode area is applied to different modules.

다섯째, 기존 전극의 경우 양극에 백금을 사용함으로서 장치설비비의 증가를 초래하였으나, 본 발명은 전극의 면적을 조절함으로서 전극에 소요되는 백금 소요량을 감소시켜 경제성을 향상시킬 수 있으며,Fifth, the use of platinum in the anode in the case of the existing electrode caused an increase in the equipment installation cost, the present invention can improve the economics by reducing the platinum requirement required by the electrode by adjusting the area of the electrode,

여섯째, 전기탈이온 성능에서도 일반평면전극과 같은 기존 전극을 사용할 때보다 낮은 전력소모와 함께 높은 전류효율을 나타냄으로서 성능 및 경제성에서 모 두 우수하며,Sixth, it is excellent in both performance and economy by showing high current efficiency with lower power consumption than conventional electrodes such as general planar electrode even in electric deionization performance.

일곱째, 본 발명은 전기탈이온 시스템에 대한 원리를 규명하는 과정에서 발명된 것으로, 기존 설비에 전극면적을 조절하는 것으로 성능 및 경제성 모두를 향상시킬 수 있는 장점들이 있다.Seventh, the present invention was invented in the process of identifying the principle for the electric deionization system, there are advantages that can improve both performance and economics by adjusting the electrode area in the existing equipment.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 양이온교환막과 음이온교환막 사이에 이온교환물질이 충전된 탈염실 및 상기 양이온 및 음이온교환막의 외측에 구성되는 농축실이 스택 구조로 배열되고, 가장 바깥쪽에 음극과 양극의 전극이 각각 배열되는 동시에 그 안쪽에 전극액 통로가 형성된 모듈 구조의 전기탈이온 장치에 있어서,The present invention for achieving the above object is a desalting chamber filled with an ion exchange material between the cation exchange membrane and the anion exchange membrane and the concentration chamber configured on the outside of the cation and anion exchange membrane is arranged in a stack structure, the outermost negative electrode In the electric deionization apparatus of the modular structure in which the electrodes of the positive electrode and the positive electrode are arranged, and an electrode liquid passage is formed therein,

전기탈이온 모듈 길이 및 높이에 따라 전류밀도를 변화시키기 위해 상기 음극과 양극의 전극 구조가 유입수의 유입방향에서 유출방향을 따라 그 면적이 점차 감소되는 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 전기탈이온 장치의 비균일 전극 구조를 제공한다.In order to change the current density according to the length and height of the electric deionization module of the electrode structure of the cathode and the anode is formed in a structure that is gradually reduced in the area along the outflow direction in the inflow direction of the inlet water It provides a non-uniform electrode structure.

바람직한 구현예로서, 상기 전극은 그 면적이 상하 방향을 따라 3층 구조로 구획된 판체 구조로서, 상기 탈염실의 유입수가 들어오는 유입부와 일치되는 구간인 제1구간은 전류밀도를 최대(100%)로 하기 위해 구멍이 없는 평판으로 형성되고, 중앙 구간인 제2구간은 상기 제1구간을 기준으로 50∼80%의 전극 면적을 갖도록 구멍이 형성되며, 상기 탈염실의 유입수가 유출되는 유출부와 일치되는 구간인 제3구 간은 상기 제1구간을 기준으로 30∼60%의 전극 면적을 갖도록 구멍이 형성된 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the electrode is a plate structure in which the area is divided into a three-layer structure along the vertical direction, wherein the first section, which is a section coinciding with the inlet of the inflow of the desalination chamber, has a maximum current density (100%). The hole is formed to have an electrode area of 50 to 80% based on the first section, and the outlet section through which the inflow of the desalination chamber flows out. The third section, which is a section corresponding to the first section, has a hole formed to have an electrode area of 30 to 60% based on the first section.

더욱 바람직한 구현예로서, 상기 제1구간을 기준으로 전극의 제2구간 면적은 70±5%의 면적비로 구성되는 것을 특징으로 한다.In a more preferred embodiment, the area of the second section of the electrode based on the first section is characterized by consisting of an area ratio of 70 ± 5%.

또한, 상기 제1구간을 기준으로 전극의 제3구간 면적은 50±5%의 면적비로 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the area of the third section of the electrode based on the first section is characterized by consisting of an area ratio of 50 ± 5%.

이하, 첨부도면을 참조로 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 전기탈이온 장치에 적용되는 비균일 전극 구조를 나타내는 측면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 비균일 전극을 적용한 전기탈이온 장치를 나타내는 개략도이다.1 is a side view illustrating a non-uniform electrode structure applied to an electrodeionization device according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic view of the electrodeionization device to which the non-uniform electrode according to the present invention is applied.

첨부한 도 2를 참조로 통상의 전기탈이온 장치에 대한 구성을 살펴보면, 양이온교환막(10)과 음이온교환막(12)의 안쪽 사이공간에 혼합이온교환수지(14)가 충전되어 이루어진 탈염실(16)과, 상기 양이온교환막(10)과 음이온교환막(12)의 외측공간에 배열되는 농출실(18)이 하나의 모듈로 구성되어 있다.Referring to the configuration of a conventional electric deionization apparatus with reference to the accompanying Figure 2, the deionization chamber 16 is filled with a mixed ion exchange resin 14 in the space between the cation exchange membrane 10 and the inner ion exchange membrane 12 ) And the concentration chamber 18 arranged in the outer space of the cation exchange membrane 10 and the anion exchange membrane 12 are composed of one module.

또한, 상기한 하나의 모듈이 좌우방향으로 여러개가 스택 구조로 적층 구성되고, 가장 바깥쪽 위치에 본 발명에 따른 전극 구조를 갖는 비균일 양극(20)과 비균일 음극(22)이 배치되어 전기탈이온 모듈이 포함된 전기탈이온 장치가 완성된다.In addition, the above-described one module is composed of a plurality of stacked structure in the left and right direction, the non-uniform anode 20 and the non-uniform cathode 22 having the electrode structure according to the present invention is disposed at the outermost position, the electrical The electric deionization device including the deionization module is completed.

여기서, 위와 같은 전기탈이온 장치에 적용되는 본 발명의 전극 구조를 상세도하게 설명하면 다음과 같다.Here, the electrode structure of the present invention applied to the above-described electrodeionization device in detail as follows.

상기 전기탈이온 모듈 길이 및 높이에 따라 전류밀도를 변화시키기 위해 상 기 양극(20)과 양극(22)을 포함하는 전극 구조를 비균일 전극(100)으로 구성하되, 이 비균일 전극(100)은 유입수의 유입방향에서 유출방향을 따라 그 면적이 점차 감소되는 구조로 형성된다.In order to change the current density according to the length and height of the electrodeionization module, the electrode structure including the anode 20 and the anode 22 is composed of a non-uniform electrode 100, the non-uniform electrode 100 Is formed in a structure in which the area gradually decreases along the outflow direction in the inflow direction of the inflow water.

즉, 본 발명에 따른 비균일 전극(100)은 그 면적이 상하 방향(유입수의 유입방향에서 유출방향)을 따라 3층 구조로 구획된 일체의 판체 구조이다.That is, the non-uniform electrode 100 according to the present invention is an integral plate body structure whose area is divided into a three-layer structure along the vertical direction (inflow direction from inflow direction of inflow water).

대개, 전기투석 및 전기탈이온 장치와 같은 전기화학적 폐수처리 장비에 사용되는 전극물질로는 양극에 대해서는 티타늄에 백금을 코팅한 전극, 이리듐 전극, 니켈 전극 등이 대표적이고, 음극에 대해서는 스테인레스(SUS316) 전극, 티타늄에 백금을 코팅한 전극, 이리듐 전극, 니켈 전극 등이 대표적이다.In general, electrode materials used in electrochemical wastewater treatment equipment such as electrodialysis and electrodeionization are platinum coated electrodes, iridium electrodes, nickel electrodes, etc. for the anode, and stainless steel (SUS316) for the cathode. ), Electrodes coated with platinum on titanium, iridium electrodes, nickel electrodes and the like are typical.

바람직하게는, 상기 비균일 전극(100)의 제1구간(24:탈염실의 유입수가 들어오는 유입부와 일치되는 구간)은 전류밀도를 최대(100%)로 하기 위해 구멍이 없는 평판 구간으로 형성된다.Preferably, the first section of the non-uniform electrode 100 (the section corresponding to the inlet of the inflow of the desalination chamber) is formed as a flat section without holes in order to maximize the current density (100%). do.

또한, 상기 비균일 전극(100)의 중앙 구간인 제2구간(26)에는 상기 제1구간(24)의 면적을 기준으로 50∼80%의 전극 면적을 갖도록 다수의 구멍(30)이 관통 형성되며, 상기 비균일 전극(100)의 제3구간(28:탈염실의 유입수가 유출되는 유출부와 일치되는 구간)에는 상기 제1구간(24)의 면적을 기준으로 30∼60%의 전극 면적을 갖도록 더 많은 구멍(30)이 관통 형성된다.In addition, a plurality of holes 30 are formed in the second section 26, which is a central section of the non-uniform electrode 100, to have an electrode area of 50 to 80% based on the area of the first section 24. In the third section of the non-uniform electrode 100 (the section corresponding to the outlet portion in which the inflow water from the desalination chamber flows out), an electrode area of 30 to 60% based on the area of the first section 24 is obtained. More holes 30 are formed to penetrate.

보다 상세하게는, 상기 비균일 전극(100)의 제1구간(24)의 면적을 기준으로 비균일 전극(100)의 제2구간(26)의 면적은 70±5%의 면적비로 구성되는 것이 바람직하고, 상기 제1구간(24)의 면적을 기준으로 비균일 전극(100)의 제3구간(28)의 면적은 50±5%의 면적비로 구성되는 것이 바람직하다.More specifically, the area of the second section 26 of the non-uniform electrode 100 based on the area of the first section 24 of the non-uniform electrode 100 is composed of an area ratio of 70 ± 5%. Preferably, the area of the third section 28 of the non-uniform electrode 100 based on the area of the first section 24 is preferably composed of an area ratio of 50 ± 5%.

이러한 면적비는 유입수의 농도에 따른 함수로서, 상기 탈염실(16)내로 유입되는 유입수의 농도가 높을수록 상기 비균일 전극(100)의 제1구간(24)의 면적이 증가하게 되며, 이에 비균일 전극(100)의 제2 및 제3구간수(구멍수) 또한 줄어들게 된다.The area ratio is a function of the concentration of the influent, and as the concentration of the influent flowing into the desalination chamber 16 increases, the area of the first section 24 of the nonuniform electrode 100 increases, which is nonuniform. The number of second and third sections (holes) of the electrode 100 is also reduced.

반면에, 상기 탈염실(16)내로 유입되는 유입수의 농도가 낮을수록 상기 비균일 전극(100)의 제1구간(24)의 면적비는 감소하게 되며, 유출부로 갈수록 전류밀도를 줄이기 위해 제2구간 및 제3구간수(구멍수)의 증가와 함께 전극면적 또한 연속적으로 감소하게 된다.On the other hand, the lower the concentration of influent water flowing into the desalination chamber 16, the smaller the area ratio of the first section 24 of the non-uniform electrode 100, and the second section to reduce the current density toward the outlet. And the electrode area also decreases continuously with the increase of the third section number (hole number).

한편, 그물 또는 망상(mesh) 구조를 갖는 형태로 전극의 면적비를 형성해도 동일한 효과를 나타내지만, 그 형성방법에 있어서 3단 이상의 망상구조를 갖는 전극을 별도로 이어 붙여야 하기 때문에 구멍을 뚫어 형성하는 것보다 생산단가 면에서 비경제적이다. 이에, 본 발명의 비균일 전극 구조를 적용하는 것이 경제적으로도 바람직하다.On the other hand, forming the area ratio of the electrode in the form having a net or mesh structure has the same effect, but in the formation method, it is formed by drilling holes because the electrode having a network structure of three or more stages must be connected separately. It is more economical in terms of production cost. Therefore, it is economically preferable to apply the nonuniform electrode structure of the present invention.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 이들 실시예에 의하여 본 발명의 범위가 한정되지 않는다는 것은 당분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited by these examples.

비교예Comparative example

임피던스 스펙트로스코피 실험을 위해 사용된 모듈 구성은 양이온교환수지 (Amberlite IR120)을 충진한 1 셀쌍 3 셀구조의 전기탈이온 장치를 사용하여 수행 되었다.The module configuration used for the impedance spectroscopy experiments was carried out using a 1 cell pair 3 cell structured electrodeionizer filled with a cation exchange resin (Amberlite IR120).

CMX 양이온교환막과 AMX 음이온교환막이 사용되었고, 전극액으로는 Na2SO4 1000 ppm, 농축액으로는 H2SO4 0.01M, 유입수로는 10 ppm의 Co(NO3)2를 사용하였다.A CMX cation exchange membrane and an AMX anion exchange membrane were used, Na 2 SO 4 1000 ppm as the electrode solution, H 2 SO 4 0.01M as the concentrate, 10 ppm Co (NO 3 ) 2 was used as the influent.

공정운전시, 양이온교환수지가 충진된 탈염실내로 유입시키게 되는 유입수는 2 ml/min의 유속으로 흘려주었으며, 농축액과 전극액은 각각 2 ml/min, 10 ml/min의 유속으로 순환시켜 주었다.During the process operation, the influent water introduced into the desalting chamber filled with the cation exchange resin was flowed at a flow rate of 2 ml / min, and the concentrate and the electrode solution were circulated at a flow rate of 2 ml / min and 10 ml / min, respectively.

전원공급장치(Power supply)는 Agilent Co., USA, model : 6613C를 사용하여 1.3, 2.5, 5.6, 7.78 A/m2 하에서 8시간 정전류 실험을 수행하였다.The power supply was carried out using Agilent Co., USA, model: 6613C for 8 hours constant current experiment under 1.3, 2.5, 5.6, 7.78 A / m 2 .

공정운전 전후의 이온교환수지층의 전기적 재생에 의한 변화를 관측하기 위하여 4 터미널 방식으로 임피던스 측정을 실시하였다.In order to observe the change caused by the electrical regeneration of the ion exchange resin layer before and after the process operation, impedance measurement was performed by the 4-terminal method.

전류공급용 전극으로는 평면백금전극을 사용하였고, 전압측정용 전극으로는 지름 0.25 mm의 백금선을 사용하였다.A flat platinum electrode was used as an electrode for current supply, and a platinum wire having a diameter of 0.25 mm was used as an electrode for voltage measurement.

이때, 주파수 대역은 1 MHz에서 0.1 Hz를 사용하였고 진폭은 0.2 V로 설정하였다. At this time, the frequency band was used at 1 Hz and 0.1 Hz and the amplitude was set to 0.2 V.

또한, 높이에 따른 이온교환수지층의 전기적 재생효과의 변화를 확인하기 위하여 유입부로부터 1, 3, 5, 7, 9 cm 지점의 이온교환수지층에 각각 백금선이 삽입되었다.In addition, platinum wires were inserted into the ion exchange resin layers 1, 3, 5, 7, 9 cm from the inlet to confirm the change of the electrical regeneration effect of the ion exchange resin layer according to the height.

한편, 임피던스 측정 결과의 해석을 위하여 첨부한 도 3에 도시된 바와 같은 등가회로를 구성하였으며, 이온교환수지 내부를 이동할 때의 저항을 Rb, 수지 사이 의 경계면을 이동할 때의 저항을 Ri, 경계면에서의 커패시턴스를 Ci로 표시하여 전류의 흐름을 표시하였는 바, 이러한 등가회로를 통하여 다음과 같은 임피던스식을 도출하였다.On the other hand, for the analysis of the impedance measurement results, an equivalent circuit as shown in FIG. 3 is constructed, and the resistance when moving the inside of the ion exchange resin is Rb, and the resistance when moving the interface between the resin is Ri, at the interface. The current flow was represented by the capacitance of Ci, and the following impedance equation was derived through this equivalent circuit.

Figure 112005018408112-pat00001
Figure 112005018408112-pat00001

이러한 등가회로 및 임피던스식을 바탕으로 상기 이온교환수지층의 높이와 전류밀도에 따른 전기화학적 재생에 의한 이온교환수지의 저항(Rb)의 변화를 측정하였는 바, 그 결과는 도 4에 도시된 바와 같다.Based on the equivalent circuit and the impedance equation, the change of the resistance (Rb) of the ion exchange resin by electrochemical regeneration according to the height and current density of the ion exchange resin layer was measured. The results are shown in FIG. same.

첨부한 도 4는 임피던스 스펙트로스코피를 이용하여 전류밀도와 스택모듈 높이(이온교환수지층의 높이)에 따라 이온교환수지의 저항 측정값이 색상의 변화로 나타낸 것이다.4 is a graph showing the resistance measurement value of the ion exchange resin according to the current density and the stack module height (the height of the ion exchange resin layer) using impedance spectroscopy.

이온분석 결과, 코발트 이온의 완전한 제거가 2.55 A/m2에서 일어남으로서 15 mΩ 전기저항을 나타내는 지점에서 전기화학적 재생이 일어나는 것으로 측정되었다. 따라서, 전력소모가 더 많은 15 mΩ 전기저항을 나타내는 지점 이상의 스택모듈 높이나 전류밀도 운전을 피해야 함을 알 수 있었다.As a result of ion analysis, it was determined that electrochemical regeneration takes place at the point where complete removal of cobalt ions occurs at 2.55 A / m 2 , indicating a 15 mΩ electrical resistance. Therefore, it was found that the stack module height and current density operation beyond the point where the power consumption shows more 15 mΩ electrical resistance should be avoided.

즉, 이온교환수지는 치환된 이온의 종류에 따른 이동도의 차이로 인하여 저항이 달라지는 바, 코발트 이온보다 수소이온의 이동도가 더 크기 때문에 전기적으로 이온교환수지가 재생이 되면 코발트 이온에서 수소이온으로 치환되면서 더 낮은 저항값을 갖게 되며, 이에 전류밀도가 높을수록 그리고 스택의 위쪽으로 올라갈수 록 전기화학적 재생의 정도는 커지게 되며, 결국 이온교환수지의 저항값 또한 더 작아짐을 알 수 있다.That is, the ion exchange resin has a different resistance due to the difference in mobility according to the type of the substituted ions. Since the mobility of hydrogen ions is greater than that of cobalt ions, when the ion exchange resin is electrically regenerated, hydrogen ions in the cobalt ion The lower the resistance value, the higher the current density and the higher the stack, the greater the degree of electrochemical regeneration, and the lower the resistance value of the ion exchange resin.

전기탈이온 스택 모듈(이온교환수지가 충진된 탈염실)의 유입부에서 탈염이 일어나는데, 이때 소요되는 전류밀도가 유출부에서도 적용된다면 전기화학적 재생이 가속화되며 따라서 전류효율이 가속화되는 만큼 감소하게 된다. 이러한 전류효율의 감소는 운전비 상승과 함께 전기전도도를 증가시키는 동시에 전력소모가 증가하는 원인이 된다.Desalination occurs at the inlet of the electrodesorption stack module (desalting chamber filled with ion exchange resin), and if the current density required is also applied to the outlet, electrochemical regeneration is accelerated and thus reduced as the current efficiency is accelerated. . Such a decrease in current efficiency causes an increase in operating cost and an increase in power consumption, while at the same time increasing power consumption.

결국, 도 4에서 보는 바와 같이 모듈 높이가 감소하면 전류밀도의 감소가 요구되는 것을 알 수 있고, 이에 스택모듈의 높이에 따라 다른 전류밀도를 공급하면 전류효율의 감소를 방지할 수 있다.As a result, as shown in Figure 4 it can be seen that the reduction in the current density is required when the module height is reduced, the supply of a different current density according to the height of the stack module can be prevented from reducing the current efficiency.

따라서, 다른 전류밀도를 공급하기 위해 스택모듈 높이에 따라 다른 전력공급기를 여러대 사용하는 것은 비경제적인 방법이므로, 스택모듈 높이에 따라 전류밀도를 감소시키기 위해 전극면적을 제어하는 방법이 효과적인 것으로 판명되었다.Therefore, the use of several different power supplies according to the stack module height to supply different current densities is an uneconomical method. Therefore, the method of controlling the electrode area to reduce the current density according to the stack module height has proved effective. .

여기서, 다음의 실시예에 의하여 스택모듈 높이에 따라 전류밀도를 감소시키기 위해 전극면적을 제어하는 방법이 효과적임을 알 수 있다.Here, it can be seen that the method of controlling the electrode area to reduce the current density according to the stack module height according to the following embodiment is effective.

실시예Example

일반적인 평면백금전극을 사용한 비교예의 결과를 근거로 하여, 본 발명에 따른 비균일 전극을 전기탈이온 장치에 설치하였다. 그리고 전극면적을 제어하지 않은 비교예의 일반 전극과 비교하여 제거율 및 전류효율을 측정하였다.Based on the result of the comparative example using a general planar platinum electrode, the nonuniform electrode which concerns on this invention was installed in the electrodeionization apparatus. In addition, the removal rate and the current efficiency were measured in comparison with the general electrode of the comparative example, in which the electrode area was not controlled.

실시예의 실험에 사용된 전기탈이온 장치는 셀(cell)당 50 ㎠, 1 셀쌍(cell pairs)에서 수행되었으며 희석실과 농축실의 유량은 10 ㎖/min이다. The electrodeionization apparatus used in the experiments of the examples was performed in 50 cm 2 per cell, 1 cell pairs, the flow rate of the dilution chamber and the concentration chamber is 10 ml / min.

또한, 사용된 유입수는 KCl 10 ppm, 농축액은 500 ㎲/㎝ Na2SO4이며, 전극세척용액(electrode rinse solution)은 2000 ㎲/㎝ Na2SO4가 사용되었다. In addition, the influent used was 10 ppm KCl, the concentrate was 500 mW / cm Na 2 SO 4 , and the electrode rinse solution was 2000 mmW / cm Na 2 SO 4 .

희석실에 충진된 이온교환수지(25 ㎖)는 IR120 양이온교환수지(Rohm & Haas Co.,USA)와 IRA 402 음이온교환수지(Rohm & Haas Co.,USA)가 사용되었으며, 이온교환막으로서 CMX 양이온교환막(Tokuyama Corp.,Japan)과 AMX 음이온교환막(Tokuyama Corp.,Japan)이 사용되었다. The ion exchange resin (25 ml) filled in the dilution chamber was composed of IR120 cation exchange resin (Rohm & Haas Co., USA) and IRA 402 anion exchange resin (Rohm & Haas Co., USA). Exchange membranes (Tokuyama Corp., Japan) and AMX anion exchange membranes (Tokuyama Corp., Japan) were used.

이에, 전력공급기를 사용하여 1.6 A/m2 의 전류밀도에서 4시간 정전류 실험을 수행하였으며, 그 결과는 도 5 내지 도 7의 그래프에 나타낸 바와 같다.Therefore, a constant current experiment was performed for 4 hours at a current density of 1.6 A / m 2 using a power supply, and the results are shown in the graphs of FIGS. 5 to 7.

첨부한 도 5는 기존의 일반평면전극과 본 발명의 비균일전극을 적용한 전기탈이온 모듈의 전류 대 전압 곡선을 나타낸다.5 shows a current versus voltage curve of an electric deionization module to which a conventional general planar electrode and a non-uniform electrode of the present invention are applied.

일반평면전극과 비균일전극을 비교하였을 때, 전기장 하에서 물의 해리가 가속되는 전류밀도는 일반평면전극의 경우 0.6 A/㎡이며 비균일전극의 경우 1.6 A/㎡을 나타내었다.When comparing the common flat electrode and the nonuniform electrode, the current density in which water dissociation accelerates under the electric field is 0.6 A / m 2 for the normal flat electrode and 1.6 A / m 2 for the nonuniform electrode.

일반평면전극의 경우, 본 발명의 비균일 전극보다 낮은 전류밀도 하에서 운전되어야 하므로 성능저하를 예상할 수 있으며 동일한 성능을 나타내기 위해서는 모듈의 유효면적을 증가시키기 위해 초기설비비가 증대될 수밖에 없다. In the case of the general planar electrode, since it should be operated under a lower current density than the non-uniform electrode of the present invention, the performance can be expected to decrease, and in order to exhibit the same performance, the initial equipment cost must be increased to increase the effective area of the module.

한편, 전기투석조의 성능은 전류밀도에 비례하며 요구되는 전기탈이온 모듈의 유효면적은 전류밀도에 반비례한다. 따라서 전기탈이온 장치의 설비비, 감가상 각비 등은 전류밀도에 반비례하여 감소하므로 본 발명의 비균일 전극이 전류 대 전압 곡선을 비교한 결과에서도 효과적인 것으로 판명되었다.On the other hand, the performance of the electrodialysis tank is proportional to the current density, and the effective area of the required electrodeionization module is inversely proportional to the current density. Therefore, since the equipment cost, the depreciation angle ratio, etc. of the electric deionization device decrease in inverse proportion to the current density, the non-uniform electrode of the present invention was found to be effective even when comparing the current versus voltage curves.

첨부한 도 6은 기존의 일반평면전극과 본 발명의 비균일전극을 적용한 전기탈이온 모듈의 이온제거에 대한 성능을 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing the performance of the ion removal of the conventional general electrode and the deionization module of the non-uniform electrode of the present invention.

본 발명의 비균일 전극이 일반평면전극과 비교하여 99%이상의 높은 제거율을 나타냄으로서 성능 면에서도 효과적인 것으로 판명되었다.The non-uniform electrode of the present invention was found to be effective in terms of performance by exhibiting a higher removal rate of more than 99% compared to the general planar electrode.

첨부한 도 7은 기존의 일반평면전극과 본 발명의 비균일전극을 적용한 전기탈이온 모듈의 전류효율과 전력소모에 대한 성능을 나타낸 그래프이다. FIG. 7 is a graph showing the current efficiency and power consumption of the conventional depolarization module and the non-uniform electrode of the present invention.

전류효율을 비교하였을 때, 도 7에서 보는 바와 같이 일반평면전극의 70%의 전극면적을 지닌 본 발명의 비균일 전극이 보다 우수하였으며 전력소모에서도 5 mWh의 차이를 나타냄으로서 운전비를 감소시킬 수 있으므로 경제성에서 더 우수한 것으로 증명되었다. 이는, 현장에 적용시 1톤의 원수를 처리할 경우 전력소모는 13 Wh이상 증가되며 100톤의 경우 1kWh이상의 차이를 나타내는 것이므로, 경제적으로 매우 유리하다.When comparing the current efficiency, as shown in Figure 7, the non-uniform electrode of the present invention having an electrode area of 70% of the general planar electrode is better, and the operating cost can be reduced by showing a difference of 5 mWh even in power consumption It proved better in economics. This means that when applied to the site, the power consumption is increased by more than 13 Wh when processing 1 ton of raw water, and the difference is more than 1 kWh for 100 tons, which is very economically advantageous.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 전지탈이온 장치의 비균일 전극 구조에 의하면, 다음과 같은 장점을 제공한다.As seen above, the non-uniform electrode structure of the battery deionization device according to the present invention provides the following advantages.

1) 전기화학적 임피던스 연구결과를 통해 전기탈이온 장치에서 모듈 길이 및 높이에 따라 전기화학적 재생영역이 변화하는 것을 측정하여 전류밀도의 분포를 전 극 면적으로 제어함으로서 전력소모를 줄이고 전극에 코팅되는 백금 소요량을 감소시켜 운전비용 및 장치 설치비를 감소시킬 수 있다.1) Based on the results of electrochemical impedance studies, the electrochemical regeneration zone changes according to the module length and height in the electrodeionization device to control the distribution of current density in all areas to reduce power consumption and platinum coated on the electrode. Reduced requirements can reduce operating costs and equipment installation costs.

2) 전기탈이온 성능에서도 일반평면전극과 같은 기존 전극을 사용할 때보다 낮은 전력소모와 함께 높은 전류효율을 나타냄으로서 성능 및 경제성에서 모두 우수한 잇점이 있다.2) In terms of electric deionization performance, it shows higher current efficiency with lower power consumption than conventional electrodes such as general planar electrode, which has advantages in both performance and economy.

3) 비균일 전극이 적용된 전기탈이온 장치는 기존의 이온교환수지탑 공정을 대체할 차세대 청정분리공정을 위한 것으로서, 상수와 하수에서의 유해이온의 제거, 도금폐수 및 식품폐수에서의 탈염, 원자력발전소의 일차냉각수 정화 및 보충수 제조에 널리 사용될 수 있다.3) Electrodeionization device with non-uniform electrode is for next generation clean separation process to replace the existing ion exchange resin tower process, removal of harmful ions from water and sewage, desalination from plating wastewater and food wastewater, nuclear power It can be widely used for primary coolant purification and make-up water production in power plants.

4) 기존의 일반평면전극과 비교하여 70%의 면적으로 제작이 가능함으로서, 티타늄에 소요되는 백금 및 기타 전극물질을 절약하여 초기 설비비를 감소시킴과 동시에 이온제거, 전류효율, 전력소모에서 매우 효과적이며, 그에따라 전기탈이온 공정의 보다 많은 응용분야에 적용할 수 있고, 환경오염에 대한 규제를 강화하는 상황에서 청정기술인 전기탈이온 공정의 적용을 용이하게 하는 본 발명의 비균일 전극은 이온교환수지법이 응용되던 산업현장에서 경제적 이윤 창출을 분명히 제공할 수 있다.4) It is possible to manufacture 70% of area compared to the general flat electrode, which saves the platinum and other electrode materials required for titanium and reduces the initial equipment cost and is very effective in ion removal, current efficiency and power consumption. Therefore, the non-uniform electrode of the present invention, which can be applied to more applications of the electrodeionization process and facilitates the application of the clean technology of the electrodeionization process in the situation of tightening regulations on environmental pollution, is ion exchanged. It can clearly provide economic profit generation in industrial sites where the balance law has been applied.

Claims (4)

양이온교환막과 음이온교환막 사이에 이온교환물질이 충전된 탈염실 및 상기 양이온 및 음이온교환막의 외측에 구성되는 농축실이 스택 구조로 배열되고, 가장 바깥쪽에 음극과 양극의 전극이 각각 배열되는 동시에 그 안쪽에 전극액 통로가 형성된 모듈 구조의 전기탈이온 장치에 있어서,A desalting chamber filled with an ion exchange material between the cation exchange membrane and the anion exchange membrane and a concentration chamber constituted on the outside of the cation and anion exchange membrane are arranged in a stack structure, and the cathode and anode electrodes are arranged at the outermost side, respectively, and at the same time. In the electrodeionization device of the modular structure in which the electrode liquid passage is formed, 전기탈이온 모듈 길이 및 높이에 따라 전류밀도를 변화시키기 위해 상기 음극과 양극의 전극 구조가 유입수의 유입방향에서 유출방향을 따라 그 면적이 점차 감소되는 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 전기탈이온 장치의 비균일 전극 구조.In order to change the current density according to the length and height of the electric deionization module of the electrode structure of the cathode and the anode is formed in a structure that is gradually reduced in the area along the outflow direction in the inflow direction of the inlet water Non-uniform electrode structure. 청구항 1에 있어서, 상기 전극은 그 면적이 상하 방향을 따라 3층 구조로 구획된 판체 구조로서, 상기 탈염실의 유입수가 들어오는 유입부와 일치되는 구간인 제1구간은 전류밀도를 최대(100%)로 하기 위해 구멍이 없는 평판으로 형성되고;The method according to claim 1, wherein the electrode is a plate structure in which the area is divided into a three-layer structure in the vertical direction, the first section, which is a section corresponding to the inlet of the inflow of the desalination chamber is the maximum current density (100%) Formed into a flat plate without holes; 중앙 구간인 제2구간은 상기 제1구간을 기준으로 50∼80%의 전극 면적을 갖도록 다수의 구멍이 관통 형성되며;The second section, which is the central section, has a plurality of holes formed therethrough so as to have an electrode area of 50 to 80% based on the first section; 상기 탈염실의 유입수가 유출되는 유출부와 일치되는 구간인 제3구간은 상기 제1구간을 기준으로 30∼60%의 전극 면적을 갖도록 더 많은 구멍이 관통 형성된 것을 특징으로 하는 전기탈이온 장치의 비균일 전극 구조.The third section, which is a section coinciding with the outlet portion from which the inflow water of the desalination chamber flows out, has more holes formed therein so as to have an electrode area of 30 to 60% based on the first section. Non-uniform electrode structure. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 제1구간을 기준으로 전극의 제2구간 면적은 70±5%의 면적비로 구성되는 것을 특징으로 하는 전기탈이온 장치의 비균일 전극 구조.The non-uniform electrode structure according to claim 1 or 2, wherein an area of the second section of the electrode is composed of an area ratio of 70 ± 5% based on the first section. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 제1구간을 기준으로 전극의 제3구간 면적은 50±5%의 면적비로 구성되는 것을 특징으로 하는 전기탈이온 장치의 비균일 전극 구조.The non-uniform electrode structure according to claim 1 or 2, wherein an area of the third section of the electrode is composed of an area ratio of 50 ± 5% based on the first section.
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