KR101547701B1 - 전기 탈이온화 장치 내의 이온 교환 물질의 정렬 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 음이온 투과성 막에 의해 부분적으로 경계지어지고 또한 양이온 투과성 막에 의해 부분적으로 경계지어진 이온-농축 구획, 및 상기 이온-농축 구획 내에 배치된 이온 교환 물질 도메인을 포함하는 전기 탈이온화 장치에 관한 것으로서,

상기 이온 교환 물질 도메인이 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 하나의 막의 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부와 인접되고, 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 다른 하나의 막과 이격되어 있으며,

상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 하나의 막의 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부는, 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 하나의 막의 이온-농축 구획 측면의 작동성 측면 분획을 한정하되,

상기 이온 교환 물질 도메인이 인접되어 있는 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부를 가진 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 하나의 막이 음이온 투과성 막인 경우는, 상기 이온 교환 물질 도메인이 음이온 교환 물질 우세 도메인이고,

상기 이온 교환 물질 도메인이 인접되어 있는 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부를 가진 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 하나의 막이 양이온 투과성 막인 경우는, 상기 이온 교환 물질 도메인이 양이온 교환 물질 우세 도메인이도록 한다.

Description

전기 탈이온화 장치 내의 이온 교환 물질의 정렬{ARRANGEMENT OF ION EXCHANGE MATERIAL WITHIN AN ELECTRODEIONIZATION APPARATUS}

본 발명은 전기 탈이온화 장치, 보다 구체적으로는 전기 탈이온화 장치의 농축 구획 내의 이온 교환 물질의 정렬에 관한 것이다.

전기 탈이온화 장치의 성능은, 개별적 이온 투과성 막을 통해 이온-소진 구획으로부터 이동한 이온-농축 구획 중의 불순물 이온의 배제/차단/캡슐화에 의존한다. 전기 탈이온화 장치의 이온-농축 구획은 (a) 불순물 이온을 수용하는 물 또는 수용액, 또는 (b) 일부 이온-전도(ion-conducting) 물질과 조합되는, 물 또는 수용액으로 채워질 수 있다. 상기 이온-농축 구획 스페이서가 비-이온전도 메시(mesh)로 채워지는 경우, 이온-소진 구획으로부터의 이온은 막 표면의 이온-농축 구획의 액체 상으로 직접 들어간다. 용액 혼합, 이온 이동 및 이온 확산이 일어나서 막 표면으로부터 일정 거리에 동질한(homogeneous) 액체를 제공한다. 이온-농축 구획이 이온-전도성 물질을 함유하는 경우, 이온-소진 구획으로부터 이동된 불순물은, 상기 불순물이 (a) 용액으로부터 다른 이온과 이온-교환되거나, 또는 (b) 반대로 대전된 이온-교환 물질로부터의 상응하는 반대로 대전된 이온과 함께 이동에 의해 액체 상으로 전달될 때까지 개별적 이온-전도성 상에 체류할 것이다.

보통의 염 이온, 예컨대 Na⁺, K⁺, Li⁺ 등 및 Cl^-, Br^-, NO₃ ^-, SO₄ ^2- 등의 경우, 이온-농축 구획으로의 이동은 이온-농축 구획를 유동하는 액체에서의 농도를 약간 증가시킨다.

산성 및 염기성 이온의 경우, 이온 교환 물질 상으로부터의 이들 이온의 이동(transition)은 산/염기 반응을 일으켜, 중성 화합물을 형성할 수 있다. 예컨대, 다음의 반응들이 일어날 수 있다:

용액 상으로 유입된 양이온 및 음이온이 낮은 용해도의 화합물을 형성하는 경우 높은 국지 농도 수준이 발생될 수 있고, 이는 침전 형성을 초래한다. 예컨대, 다음의 메커니즘이 적용될 수 있다:

이런 스케일의 반응이 일어나는 위치를 제어하는 것은 높은 저항률(resistivity)의 생성 수(product water)를 생성하고 이온-농축 구획에서의 스케일 형성을 감소시키는 전기 탈이온화 장치의 능력 모두에 중요하다. 생성 수 저항률에 대한 이온-농축 구획에서의 이온 교환 물질 배열(configuration)의 효과는 산/염기 중화 반응으로부터 이온-농축 구획에서 형성된 중성 종이 2개의 이온-투과성 막 중 하나에 의해 배제되지 않는다는 사실로부터 알 수 있다. 생성된 중성 종, 예컨대 CO₂, CH₃COOH 및 다른 약산은 저 pH 양이온 투과성 막을 통해 확산될 수 있지만, 이들이 고 pH 음이온 투과성 막과 접촉되는 경우, 이들은 이온화되고 배제된다. 유사하게, 약염기, 예컨대 NH₃는 음이온 투과성 막에 의해 배제되지 않고, 음이온 투과성 막을 통해 확산될 수 있지만, 저 pH 양이온 투과성 막과 접촉 시에 이온화된다. 이런 역확산(예: 양이온 투과성 막을 통한 CO₂ 또는 CH₃COOH, 또는 음이온 투과성 막을 통한 NH₃)이 발생하는 속도는 이온-농축 구획 내의 종의 국지적 농도, 막 표면에 대한 위치, 및 고유한 막 성질에 의존한다.

불활성 메시 충진 이온-농축 구획 스페이서를 함유하는 전기 탈이온화 장치에서, 이들 중성 약산 및 약염기 종의 농도는 막 표면에서 축적되지 않고, 이들의 이온-소진 구획으로의 역확산이 최소화된다. 그러나, 이는 이온-교환 물질 충진 이온-농축 구획이 구비된 전기 탈이온화 장치의 경우는 아니다. 순수 음이온, 순수 양이온 또는 혼합 베드 이온 교환 수지의 이온 교환 물질 구조의 경우, 약산 및 약염기 불순물 종은 이온 교환 물질 상 내부에서 이온-농축 구획 두께를 관통해 전체적으로 반대쪽의 이온 투과성 막의 표면으로 이동할 수 있다. 이 계면에서, 상기 이온은 하이드로늄 이온(양이온 투과성 막 표면) 또는 하이드록사이드 이온(음 이온 투과성 막 표면)과 마주하게 되고, 중성 분자를 형성한다. 막 표면에서의 낮은 선형 속도 때문에, 고농도의 이들 중성 종이 형성될 수 있고, 인접한 이온-소진 구획으로의 이들 종들의 역확산에 대한 큰 작동력을 생성한다. 이들 종들이 이런 역확산을 통해 이온-소진 구획으로 전달되면, 이온화가 일어나, 생성 수 저항률을 감소시킨다.

발명의 요약

특유한 배열의 이온 교환 물질을 갖는 이온-농축 구획을 포함하는 탈이온화 장치가 제공된다.

하나의 양태에서,

음이온 투과성 막에 의해 부분적으로 경계지어지고 또한 양이온 투과성 막에 의해 부분적으로 경계지어진 이온-농축(ion-concentrating) 구획, 및

상기 이온-농축 구획 내에 배치된 이온 교환 물질 도메인

을 포함하는 전기 탈이온화(electrodeionization) 장치가 제공되며, 여기서

상기 이온 교환 물질 도메인이 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 하나의 이온-농축 구획 측면(side surface)의 최소한 일부와 인접되고, 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 상기 하나의 나머지 하나와 이격되어 있다. 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 하나의 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부는, 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 하나의 이온-농축 구획 측면의 작동성 측면 분획(operative side surface fraction)을 한정한다. 상기 이온 교환 물질 도메인이 인접되어 있는 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부를 가진 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 하나가 음이온 투과성 막인 경우는, 상기 이온 교환 물질 도메인이 음이온 교환 물질 우세 도메인이다. 상기 이온 교환 물질 도메인이 인접되어 있는 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부를 가진 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 하나가 양이온 투과성 막인 경우는, 상기 이온 교환 물질 도메인이 양이온 교환 물질 우세 도메인이다.

다른 양태에서,

제 1 이온 투과성 막에 의해 부분적으로 경계지어지고 또한 세퍼레이터(separator) 요소에 의해 부분적으로 경계지어진 이온-농축 구획(이때, 상기 제 1 이온 투과성 막은 음이온 투과성 막 및 양이온 투과성 막 중 하나임),

상기 이온-농축 구획 내에 배치된 제 1 이온 교환 물질 도메인, 및

상기 이온-농축 구획 내에 배치된 제 2 이온 교환 물질 도메인

을 포함하는 전기 탈이온화(electrodeionization) 장치가 제공되며, 여기서

상기 제 1 이온 교환 물질 도메인은 상기 제 1 이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부와 인접하고, 상기 제 1 이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부는, 상기 제 1 이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 작동성(operative) 측면 분획을 한정하고, 상기 세퍼레이터 요소에 대한 상기 제 1 이온 교환 물질 도메인의 상대적 배치는 상기 제 1 이온 교환 물질 도메인과 상기 세퍼레이터 요소 사이의 개별적 제 1 공간을 한정하고, 상기 제 2 이온 교환 물질 도메인의 최소한 일부가 상기 개별적 제 1 공간 내에 배치된다. 상기 제 1 이온 교환 물질 도메인이 인접되어 있는 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부를 가진 상기 제 1 이온 투과성 막이 음이온 투과성 막인 경우는, 상기 제 1 이온 교환 물질 도메인이 음이온 교환 물질 우세 도메인이고 상기 제 2 이온 교환 물질 도메인은 비-음이온 교환 물질 우세 도메인이다. 상기 제 1 이온 교환 물질 도메인이 인접되어 있는 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부를 가진 상기 제 1 이온 투과성 막이 양이온 투과성 막인 경우는, 상기 제 1 이온 교환 물질 도메인이 양이온 교환 물질 우세 도메인이고 상기 제 2 이온 교환 물질 도메인은 비-양이온 교환 물질 우세 도메인이다.

또 다른 양태에서,

음이온 투과성 막에 의해 부분적으로 경계지어지고 또한 양이온 투과성 막에 의해 부분적으로 경계지어진 이온-농축 구획, 및

상기 이온-농축 구획 내에 배치된 제 1 이온 교환 물질 도메인

을 포함하는 전기 탈이온화(electrodeionization) 장치가 제공되며, 여기서

상기 음이온 투과성 막이 상기 음이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면 영역을 한정하는 이온-농축 구획 측면을 포함하고, 상기 양이온 투과성 막이 상기 양이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면 영역을 한정하는 이온-농축 구획 측면을 포함하며, 상기 제 1 이온 교환 물질 도메인은 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 하나의 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부와 인접되어 있으며, 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 하나의 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부는, 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 하나의 이온-농축 구획 측면의 작동성 측면 분획을 한정하며, 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 하나의 이온-농축 구획 측면의 작동성 측면 분획이, 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 하나의 이온-농축 구획 측면의 작동성 측면 영역 분획을 한정하며, 이는 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 하나의 이온-농축 구획 측면 영역의 10% 이상이고, 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 하나의 이온-농축 구획 측면의 작동성 측면 분획이, 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 상기 하나의 이온-농축 구획 측면의 실질적으로 임의의 나머지 분획에 비해, 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 상기 하나의 반대쪽에 배치된 이온-소진 구획의 출구에 가장 근접하고, 상기 제 1 이온 교환 물질 도메인이 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 상기 하나의 나머지 하나의 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부와 이격되어 있고, 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 상기 하나의 나머지 하나의 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부는, 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 상기 하나의 나머지 하나의 이온-농축 구획 측면의 작동성 측면 분획을 한정하며, 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 상기 하나의 나머지 하나의 이온-농축 구획 측면의 작동성 측면 분획이, 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 상기 하나의 나머지 하나의 이온-농축 구획 측면의 작동성 측면 영역 분획을 한정하며, 이는 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 상기 하나의 나머지 하나의 이온-농축 구획 측면 영역의 10% 이상이고, 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 상기 하나의 나머지 하나의 이온-농축 구획 측면의 작동성 측면 분획이, 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 상기 하나의 나머지 하나의 이온-농축 구획 측면의 실질적으로 임의의 나머지 분획에 비해, 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 상기 하나의 나머지 하나의 반대쪽에 배치된 이온-소진 구획의 출구에 가장 근접한다. 상기 제 1 이온 교환 물질 도메인이 인접되어 있는 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부를 가진 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 하나가 음이온 투과성 막인 경우, 상기 제 1 이온 교환 물질 도메인이 음이온 교환 물질 우세 도메인이고, 상기 음이온 교환 물질 우세 도메인은 상기 음이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부와 인접되어 있으며, 상기 음이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부는, 상기 음이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 제 1 작동성 측면 분획을 한정하며, 상기 음이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 제 1 작동성 측면 분획이, 상기 음이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 제 1 작동성 측면 영역 분획을 한정하며, 이는 상기 음이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면 영역의 10% 이상이고, 상기 음이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 제 1 작동성 측면 분획이, 상기 음이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 실질적으로 임의의 나머지 분획에 비해, 상기 음이온 투과성 막의 반대쪽에 배치된 이온-소진 구획의 출구에 가장 근접하고, 상기 음이온 교환 물질 우세 도메인이 상기 양이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부와 이격되어 있고, 상기 양이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부는, 상기 양이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 제 1 작동성 측면 분획을 한정하며, 상기 양이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 제 1 작동성 측면 분획이, 상기 양이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 제 1 작동성 측면 영역 분획을 한정하며, 이는 상기 양이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면 영역의 10% 이상이고, 상기 양이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 제 1 작동성 측면 분획이, 상기 양이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 실질적으로 임의의 나머지 분획에 비해, 상기 양이온 투과성 막의 반대쪽에 배치된 이온-소진 구획의 출구에 가장 근접한다. 상기 제 1 이온 교환 물질 도메인이 인접되어 있는 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부를 가진 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 하나가 양이온 투과성 막인 경우, 상기 제 1 이온 교환 물질 도메인이 양이온 교환 물질 우세 도메인이고, 상기 양이온 교환 물질 우세 도메인은 상기 양이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부와 인접되어 있으며, 상기 양이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부는, 상기 양이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 제 2 작동성 측면 분획을 한정하며, 상기 양이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 제 2 작동성 측면 분획이, 상기 양이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 제 2 작동성 측면 영역 분획을 한정하며, 이는 상기 양이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면 영역의 10% 이상이고, 상기 양이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 제 2 작동성 측면 분획이, 상기 양이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 실질적으로 임의의 나머지 분획에 비해, 상기 양이온 투과성 막의 반대쪽에 배치된 이온-소진 구획의 출구에 가장 근접하고, 상기 양이온 교환 물질 우세 도메인이 상기 음이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부와 이격되어 있고, 상기 음이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부는, 상기 음이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 제 2 작동성 측면 분획을 한정하며, 상기 음이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 제 2 작동성 측면 분획이, 상기 음이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 제 2 작동성 측면 영역 분획을 한정하며, 이는 상기 음이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면 영역의 10% 이상이고, 상기 음이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 제 2 작동성 측면 분획이, 상기 음이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 실질적으로 임의의 나머지 분획에 비해, 상기 음이온 투과성 막의 반대쪽에 배치된 이온-소진 구획의 출구에 가장 근접한다.

본 발명의 바람직한 실시양태의 방법 및 장치가 이제 하기 첨부된 도면과 함께 기재될 것이다.

도 1은 전기 탈이온화 장치의 개략도이다.

도 2 내지 13은 전기 탈이온화 장치의 이온-농축 구획의 실시양태의 개략도이다.

도 14 내지 35는 전기 탈이온화 장치의 이온-농축 구획의 다른 실시양태의 개략도이다.

도 36 내지 43은 전기 탈이온화 장치의 이온-농축 구획의 추가 실시양태의 개략도이다.

도 44는 전기 탈이온화 장치의 구성품의 분해도(exploded view)이다.

도 45는 전기 탈이온화 장치의 개략도이다.

도 46 내지 51은 이온-농축 구획의 이온 교환 도메인의 두께 측정을 보여주는 개략도이다.

(a) 전기 탈이온화 장치

도 1을 참고하면, 내부에 배치된 이온 교환 물질을 갖는 하나 이상의 이온-농축 구획(12)을 포함하는 전기 탈이온화 장치(10)가 제공된다.

전기 탈이온화 장치(10)에서, 예컨대 도 44 및 45를 참고하면, 전기 탈이온화 장치(10)는, 애노드(32)와 함께 제공되는 애노드 구획(30), 및 캐소드(35)와 함께 제공되는 캐소드 구획(34)을 포함한다. 구획 (30) 및 (34) 각각은 전해질 물질, 예컨대 물 또는 수용액의 유동(125)을 수용하도록 배열된다. 애노드(32) 및 캐소드(35)는 DC 전원에 연결되어 애노드(32)와 캐소드(35) 사이에 전위차가 생기게 하여 전위차의 영향에 의해 액체 매질 및 이온 교환 매질 중에서 이온성 물질의 수송에 영향을 주도록 배열된다.

복수의 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20)이 애노드 구획(30)과 캐소드 구획(34) 사이에 교대로 정렬되어 교번 이온-소진 구획(36) 및 이온-농축 구획(12)을 형성한다. 각 이온-소진 구획(36)은 애노드 측에서 음이온 투과성 막(18)에 의해 경계지워지고, 캐소드 측에서 양이온 투과성 막(20)에 의해 경계지워진다. 각 이온-농축 구획(12)은 애노드 측에서 양이온 투과성 막(20)에 의해 경계지워지고, 캐소드 측에서 음이온 투과성 막(18)에 의해 경계지워진다. 음이온 투과성 막(18)은 이온-농축 구획(12)으로의 음이온의 우선적 수송을 가능케 하도록 배열된다. 양이온 투과성 막(20)은 이온-농축 구획(12)으로의 양이온의 우선적 수송을 가능케 하도록 배열된다. 이온-소진 구획(36)은 주입구(363)를 통해 처리되는 액체, 예컨대 수용액의 유동(361)을 수용하도록 배열된다. 그 액체 유동(361)은 구획(36)에서 정제되고, 정제된 액체 유동(365)으로서 출구(367)를 통해 배출된다. 이온-농축 구획(12)은, 인접 이온-소진 구획(36)으로부터 수송되는 이온을 수용하는 액체, 예컨대 물 또는 수용액의 유동(121)을 이온-농축 구획(12) 외부로부터 수용하도록 배열된다. 이들 이온들에서 농축된 액체 유동(123)은 상기 구획(12)으로부터 배출된다. 상기 구획(36)을 통한 액체 유동은, 구획(12)을 통한 액체 유동에 대해 병류(co-current), 향류(counter-current) 또는 교차류(cross-current) 방향으로 또는 다른 가능한 유동 배열로 유동할 수 있다. 도 45에 예시된 바와 같이, 전해질 유동(125)은 액체 유동(121)으로부터 공급될 수 있다. 다르게는, 전해질 유동(125)은 액체 유동(361) 또는 액체 유동(365) 또는 다른 적합한 공급원으로부터 공급될 수 있다.

각 구획이 각각 양이온 투과성 막(20) 및 음이온 투과성 막(18)에 의한 2개의 대향 측면 상에서 한정된 실질적으로 직사각형의 평행육면체의 모양을 갖는 전기 탈이온화 장치의 (i) 이온-소진 구획(36) 및 (ii) 이온-농축 구획의 예시적 치수는 각각 다음과 같다: (i) 13cm x 39cm x 0.8cm, 및 (ii) 13cm x 39cm x 0.3cm이고, 여기서 첫 번째 치수는 구획의 폭이고, 두 번째 치수는 구획의 길이이고, 세 번째 치수는 구획의 두께, 보다 구체적으로는 막 (18) 및 (20) 사이의 거리이다. 각 구획이 각각 이온 투과성 막(애노드 구획(30)의 경우 음이온 투과성 막(18)이고, 캐소드 구획(34)의 경우 양이온 투과성 막(20)임) 및 음이온 투과성 막(18)에 의한 2개의 대향면 상에서 한정된 실질적으로 직사각형의 평행육면체의 모양을 갖는 전기 탈이온화 장치의 전기 탈이온화 장치의 전극 구획(30), (34)의 예시적 치수는 다음과 같다: 13cm x 39cm x 0.5cm이고, 여기서 첫 번째 치수는 구획의 폭이고, 두 번째 치수는 구획의 길이이고, 세 번째 치수는 구획의 두께, 보다 구체적으로는 이온 투과성 막과 전극 사이의 거리이다.

본원에서 사용된 용어 "음이온 투과성 막"은 전기 탈이온화 장치(10)의 작동 중에 이온-소진 구획(36)으로부터 이온-농축 구획(12)으로 양이온의 수송보다는 음이온의 수송을 우선적으로 허용하도록 구성된 막을 의미하며, 약 6 x 10^-7 L/분/cm/psi 미만의 투수도를 갖는 것을 특징으로 한다.

본원에서 사용된 용어 "양이온 투과성 막"은 전기 탈이온화 장치(10)의 작동 중에 이온-소진 구획(36)으로부터 이온-농축 구획(12)으로 음이온의 수송보다는 양이온의 수송을 우선적으로 허용하도록 구성된 막을 의미하며, 약 6 x 10^-7 L/분/cm/psi 미만의 투수도를 갖는 것을 특징으로 한다.

적합한 이온 투과성 막의 예는 이종 이온 투과성 막 및 동종 이온 투과성 막을 포함한다. 적합한 이종 이온 투과막은 예컨대 멤브레인스 인터내셔널(Membranes International) CMI-7000S^TM(양이온 투과성 막) 및 멤브레인스 인터내셔널 AMI-7001S^TM(음이온 투과성 막)을 포함한다. 적합한 동종 이온 투과성 막은 GE 인프라스트럭쳐 워터 앤드 프로세스 테크놀로지스(GE Infrastructure Water and Process Technologies, 종전 IONICS) CR67HMP^TM(양이온 투과성 막) 및 GE 인프라스트럭쳐 워터 앤드 프로세스 테크놀로지스(종전 IONICS) A103QDP^TM(음이온 투과성 막)을 포함한다.

일부 실시양태에서 애노드 구획(30) 및/또는 캐소드 구획(34)이 이온-소진 구획(36)(일부 예에서 구획(30) 및 (34) 중 하나 또는 이들 모두는 이온-농축 구획(12)에 인접하게 배치될 수 있는 것으로 이해됨)에 인접하게 배치되기 때문에, 구획(30) 및 (34)는 이온-농축 구획인 것으로 고려될 수 있다. 이들 경우에서, 구획(30) 또는 (34)는 이온 투과성 막(18) 또는 (20)을 통해 이온-소진 구획(36)과 연통하여, 이온-소진 구획(36)으로부터의 이온성 물질을 수용하도록 배열되어, 구획(30) 및 (34)는 또한 이온-농축 구획(12)인 것으로 고려될 수 있다. 이는 애노드 구획(30)이 이온-소진 구획(36)에 인접하고 음이온 투과성 막(18)에 의해 이온-소진 구획(36)으로부터 떨어져 있는 애노드 구획(30)의 경우이다. 유사하게, 이는 캐소드 구획(34)이 이온-소진 구획(36)에 인접하고 양이온 투과성 막(20)에 의해 이온-소진 구획(36)으로부터 떨어져 있는 캐소드 구획(34)의 경우이다. 구획(30), (34)은 이온 교환 물질을 함유할 수 있거나, 개별 전극으로부터 개별 막을 이격하는 플라스틱 메시와 같은 불활성 물질을 함유하여 개별 구획을 통해 전해질이 유동할 수 있도록 한다.

이온 교환 물질은 각 이온-소진 구획(36) 내에 배치된다. 예컨대, 이온 교환 물질은 혼합 이온 교환 물질이다. 추가의 예로서, 이온-소진 구획(36)은 양이온 교환 물질과 음이온 교환 물질의 교번(alternating) 도메인으로 채워진다. 이온-소진 구획(36) 내의 배치를 위한 이온 교환 물질의 다른 적합한 배열이 미국 특허 제6,197,174호에 개시되어 있다.

이온 교환 물질의 적합한 형태의 예는 비드, 부정형(irregular shaped) 입자, 섬유, 로드(rod), 패브릭 또는 다공질 모노리트(monolith)를 포함한다. 상기 이온 교환 물질들은 천연 및 합성 물질 모두를 포함할 수 있다. 이온-농축 구획 또는 이온-소진 구획에 배치되는 경우, 이온 교환 물질은 미국 특허 제6,197,174호(컬럼 5, 라인 61부터 시작)에 기재된 바와 같이 압축될 수 있다(또한 미국 특허 제5,961,805호 및 제6,228,240호 참조).

본원에 사용된 용어 "음이온 교환 물질"은 음이온 종에 대해 우선적으로 전도성을 갖는 물질을 의미한다. 이점에서, 이런 물질은 물질 중에 존재하는 음이온 종을 주변 액체로부터의 음이온 종으로 선택적으로 교환하고, 인가된 전기장 하에 교환된 음이온 종의 이동을 촉진시키도록 배열된다.

본원에 사용된 용어 "양이온 교환 물질"은 양이온 종에 대해 우선적으로 전도성을 갖는 물질을 의미한다. 이점에서, 이런 물질은 물질 중에 존재하는 양이온 종을 주변 액체로부터의 양이온 종으로 선택적으로 교환하고, 인가된 전기장 하에 교환된 양이온 종의 이동을 촉진시키도록 배열된다.

적합한 음이온 교환 물질의 예는 다이비닐 벤젠과 가교결합된 합성 폴리-스티렌 비드, 예컨대 트라이메틸암모늄 또는 다이메틸에탄올암모늄 기로 관능화된 비드(예: 미츠비시 DIAION SA10A^TM 또는 미츠비시 DIAION SA20A^TM)를 포함한다.

적합한 양이온 교환 물질의 예는 다이비닐 벤젠과 가교결합된 합성 폴리-스티렌 비드, 예컨대 설폰산 기로 관능화된 비드(예: 미츠비시 DIAION SK-1B^TM)를 포함한다.

본원에 사용된 "음이온 교환 물질 우세 도메인(14)"은 이온 교환 물질을 포함하는 이온-농축 구획(12) 내의 공간이고, 다음과 같은 특징을 포함한다: 상기 도메인(14)은 음이온 교환 물질을 포함하며, 또한 양이온 교환 물질을 포함할 수 있고, 상기 도메인(14)이 또한 양이온 교환 물질을 포함하는 경우, 도메인(14) 내의 음이온 교환 물질 대 양이온 교환 물질의 부피비는 γ에 의해 정의되며, 이때 도메인(14)의 γ는 약 4:1 이상이고, 도메인(14)이 상이한 이온 교환 물질 도메인(예컨대, 도메인 16, 22, 141 또는 161 중 어느 하나- 이하 참조)과 인접되는 경우, 도메인(14)의 γ는 도메인(14)이 인접된 상이한 이온 교환 도메인의 γ 값의 두 배 이상이고, 즉 하기와 같다:

(도메인(14)의 γ) ≥ 2 x (도메인(14)이 인접된 상이한 이온 교환 물질 도메인의 γ)

(ii) 도메인(14)은 도메인(14)의 총 부피를 기준으로 약 20 부피% 이상의 음이온 교환 물질을 포함하고,

(iii) 도메인(14)은 약 0.2 mm 이상의 최소 두께(145)를 가지며, 이때 도메인(14)은 음이온 교환막(18)과 인접되고, 상기 두께(145)는 음이온 투과성 막(18)의 표면 상의 지점(1401)으로부터 음이온 투과성 막(18)에 수직인 축(143)에 평행한 방향으로 측정되고(도 46 참조),

(iv) 도메인(14)은 그곳을 통한 액체 유동을 효과적으로 시키기 위해 충분한 다공성을 가지며, 이런 목적에서, 약 6 x 10^-7 L/분/cm/psi 내지 약 1.5 L/분/cm/psi의 투수도(또는 상기 도메인의 "비 압력 손실(specific pressure loss)"의 역수)의 특징을 갖는다. 예컨대, 도메인(14)은 하나 이상의 입자 직경의 두께에 균등한 두께를 갖되, 상기 하나의 입자 직경의 두께는 약 0.2 mm 이상이다. 예컨대, 도메인(14)은 도메인(14)의 총 부피를 기준으로 약 30 부피% 이상의 음이온 교환 물질을 포함한다. 추가의 예로서, 도메인(14)은 도메인(14)의 총 부피를 기준으로 약 50 부피% 이상의 음이온 교환 물질을 포함한다.

본원에 사용된 "비-양이온 교환 물질 우세 도메인(141)"은 이온 교환 물질을 포함하는 이온-농축 구획(12) 내의 공간이고, 다음과 같은 특징을 포함한다:

(i) 상기 도메인(141)은 음이온 교환 물질을 포함하며, 또한 양이온 교환 물질을 포함할 수 있고, 상기 도메인(141)이 또한 양이온 교환 물질을 포함하는 경우, 도메인(141) 내의 음이온 교환 물질 대 양이온 교환 물질의 부피비는 γ에 의해 정의되며, 이때 도메인(141)의 γ는 약 1:4 이상이고,

(ii) 도메인(141)이 도메인(141)의 총 부피를 기준으로 약 10 부피% 이상의 음이온 교환 물질을 포함하고,

(iii) 도메인(141)은 약 0.2 mm 이상의 최소 두께(145)를 가지며, 이때 도메인(141)은 음이온 교환막(18)과 인접되고, 상기 두께(145)는 음이온 투과성 막(18)의 표면 상의 지점(1401)로부터 음이온 투과성 막(18)에 수직인 축(143)에 평행한 방향으로 측정되고(도 50 참조),

(iv) 도메인(141)은 그곳을 통한 액체 유동을 효과적으로 시키기 위해 충분한 다공성을 가지며, 이런 목적에서, 약 6 x 10^-7 L/분/cm/psi 내지 약 1.5 L/분/cm/psi의 투수도(또는 상기 도메인의 "비 압력 손실"의 역수)의 특징을 갖는다. 예컨대, 도메인(141)은 하나 이상의 입자 직경의 두께에 균등한 두께를 갖되, 상기 하나의 입자 직경의 두께는 약 0.2 mm 이상이다. 예컨대 적합한 양이온 교환 물질은 다이비닐 벤젠과 가교결합된 합성 폴리-스타이렌계 비드, 예컨대 설폰산기로 관능화된 비드(예: 미츠비시 DIAION SK-1B^TM)를 포함한다. 예컨대, 도메인(141)의 γ은 약 1:1 이상이다.

본원에 사용된 "양이온 교환 물질 우세 도메인(16)"은 이온 교환 물질을 포함하는 이온-농축 구획(12) 내의 공간이고, 다음과 같은 특징을 포함한다: 상기 도메인(16)은 양이온 교환 물질을 포함하며, 또한 음이온 교환 물질을 포함할 수 있고, 상기 도메인(16)이 또한 음이온 교환 물질을 포함하는 경우, 도메인(16) 내의 음이온 교환 물질 대 양이온 교환 물질의 부피비는 γ에 의해 정의되며, 이때 도메인(16)의 γ는 약 1:4 이상이고, 도메인(16)이 상이한 이온 교환 물질 도메인(예컨대, 도메인 14, 22, 141 또는 161 중 어느 하나)과 인접되는 경우, 도메인(16)의 γ는 도메인(16)이 인접된 상이한 이온 교환 도메인의 γ 값의 1/2 이하이고, 즉 하기와 같다:

(도메인(16)의 γ) ≤ 0.5 x (도메인(16)이 인접된 상이한 이온 교환 물질 도메인의 γ)

(ii) 도메인(16)은 도메인(16)의 총 부피를 기준으로 약 20 부피% 이상의 양이온 교환 물질을 포함하고,

(iii) 도메인(16)은 약 0.2 mm 이상의 최소 두께(181)를 가지며, 이때 도메인(16)은 양이온 교환 물질(20)과 인접되고, 상기 두께(181)는 양이온 투과성 막(20)의 표면 상의 지점(183)으로부터 양이온 투과성 막(20)에 수직인 축(185)에 평행한 방향으로 측정되고(도 47 참조),

(iv) 도메인(16)은 그곳을 통한 액체 유동을 효과적으로 시키기 위해 충분한 다공성을 가지며, 이런 목적에서, 약 6 x 10^-7 L/분/cm/psi 내지 약 1.5 L/분/cm/psi의 투수도(또는 상기 도메인의 "비 압력 손실"의 역수)의 특징을 갖는다. 예컨대, 도메인(16)은 하나 이상의 입자 직경의 두께에 균등한 두께를 갖되, 상기 하나의 입자 직경의 두께는 약 0.2 mm 이상이다. 예컨대, 도메인(16)은 도메인(16)의 총 부피를 기준으로 약 30 부피% 이상의 양이온 교환 물질을 포함한다. 추가의 예로서, 도메인(16)은 도메인(16)의 총 부피를 기준으로 약 50 부피% 이상의 양이온 교환 물질을 포함한다.

본원에 사용된 "비-음이온 교환 물질 우세 도메인(161)"은 이온 교환 물질을 포함하는 이온-농축 구획(12) 내의 공간이고, 다음과 같은 특징을 포함한다:

(i) 상기 도메인(161)은 양이온 교환 물질을 포함하며, 또한 음이온 교환 물질을 포함할 수 있고, 상기 도메인(161)이 또한 음이온 교환 물질을 포함하는 경우, 도메인(161) 내의 음이온 교환 물질 대 양이온 교환 물질의 부피비는 γ에 의해 정의되며, 이때 도메인(161)의 γ는 약 4:1 이하이고,

(ii) 도메인(161)이 도메인(161)의 총 부피를 기준으로 약 10 부피% 이상의 양이온 교환 물질을 포함하고,

(iii) 도메인(161)은 약 0.2 mm 이상의 최소 두께(181)를 가지며, 이때 도메인(161)은 양이온 교환막(20)과 인접되고, 상기 두께는 양이온 투과성 막(20)의 표면 상의 지점(183)로부터 양이온 투과성 막(20)에 수직인 축(185)에 평행한 방향으로 측정되고(도 51 참조),

(iv) 도메인(161)은 그곳을 통한 액체 유동을 효과적으로 시키기 위해 충분한 다공성을 가지며, 이런 목적에서, 약 6 x 10^-7 L/분/cm/psi 내지 약 1.5 L/분/cm/psi의 투수도(또는 상기 도메인의 "비 압력 손실"의 역수)의 특징을 갖는다. 예컨대, 도메인(161)은 하나 이상의 입자 직경의 두께에 균등한 두께를 갖되, 상기 하나의 입자 직경의 두께는 약 0.2 mm 이상이다. 예컨대, 도메인(161) 내에서의 양이온 교환 물질 대 음이온 교환 물질의 부피비("γ")는 약 1:1 이상이다.

본원에 사용된 용어 "혼합 이온 교환 물질 도메인(22)"은 하기 (a) 또는 (b)의 의미를 갖는다:

(a) 도메인(22)은 이온 교환 물질을 포함하는, 구획(12) 내의 공간이고, 하기와 같은 특징을 포함한다: (i) 도메인(22)은 음이온 교환 물질 및 양이온 교환 물질을 포함하며, 도메인(22) 내에서의 음이온 교환 물질 대 양이온 교환 물질의 부피비는 γ에 의해 정의되며, 이때 도메인(22)의 γ는 약 1:4 내지 약 4:1이고, (ii) 도메인(22)은 도메인(22)의 총 부피를 기준으로 약 10 부피% 이상의 음이온 교환 물질을 포함하고, 또한 도메인(22)의 총 부피를 기준으로 약 10 부피% 이상의 양이온 교환 물질을 포함하고, (iii) 도메인(22)은 약 0.2 mm 이상의 최소 두께(221)를 가지며, 이때 두께(221)는 음이온 투과성 막(18) 또는 양이온 투과성 막(20)에 가장 근접된 도메인(22) 상의 지점(223)로부터 음이온 투과성 막(18) 또는 양이온 투과성 막(20)에 수직인 축(225)에 평행한 방향으로 측정되고(도 48 참조, 이것의 예로서, 축(225)은 양이온 투과성 막(20)에 수직인 축(225)로서 나타나고, 지점(223)은 양이온 투과성 막(20)에 가장 근접된 도메인(22) 상의 지점(223)으로 나타난다)), (iv) 도메인(22)은 그곳을 통한 액체 유동을 효과적으로 시키기 위해 충분한 다공성을 가지며, 이런 목적에서, 약 6 x 10^-7 L/분/cm/psi 내지 약 1.5 L/분/cm/psi의 투수도(또는 상기 도메인의 "비 압력 손실"의 역수)의 특징을 갖고,

(b) 도메인(22)은 음이온 및 양이온 종 모두에 전도성인 이온 양쪽성(amphoteric) 물질을 포함하는, 이온-농축 구획(12) 내의 공간으로서, 여기서 도메인(22)은 도메인(22)은 약 0.2 mm 이상의 최소 두께를 가지며, 이때 상기 최소 두께(2201)는 음이온 투과성 막(18) 또는 양이온 투과성 막(20)에 가장 근접된 도메인(22) 상의 지점(2203)으로부터 음이온 투과성 막(18) 또는 양이온 투과성 막(20)에 수직인 축(2205)에 평행한 방향으로 측정되고(도 49 참조, 이것의 예로서, 축(2205)은 양이온 투과성 막(20)에 수직인 축(2205)로서 나타나고, 지점(2203)은 양이온 투과성 막(20)에 가장 근접된 도메인(22) 상의 지점(2203)으로 나타난다), (iv) 도메인(22)은 그곳을 통한 액체 유동을 효과적으로 시키기 위해 충분한 다공성을 가지며, 이런 목적에서, 약 6 x 10^-7 L/분/cm/psi 내지 약 1.5 L/분/cm/psi의 투수도(또는 상기 도메인의 "비 압력 손실"의 역수)의 특징을 갖는다.

예컨대, 파트 (a) 또는 파트 (b)는 하나 이상의 입자 직경의 두께와 균등한 최소 두께를 갖는 도메인(22)을 한정하며, 하나의 입자 직경의 두께는 약 0.2 mm 이상이다.

혼합 이온 교환 물질 도메인(22)의 "부분(일부)"은 전술된 "혼합 이온 교환 물질 도메인(22)"과 동일한 특징을 포함하고, 그 차이는 혼합 이온 교환 물질 도메인(22)의 부분이 동일한 혼합 이온 교환 물질 도메인(22)의 하나 이상의 또 다른 부분에 인접되어 상기 혼합 이온 교환 물질 도메인(22)이 이들 부분들을 포함하는 것으로 이해할 것이다.

혼합 이온 교환 물질 도메인(22)은 하나 이상의 "공간"에 동시에 배치될 수 있고, 이는 이들 공간들이 한정되는 방법에 좌우되는 것으로 이해된다. 또한, 한정된 공간들 중 둘 이상은, 상기 한정된 공간들 중 둘 이상 각각의 최소한 일부가 교차점에 공-위치되도록(co-located) 교차점을 형성하게 교차시킬 수 있고, 이런 경우, 혼합 이온 교환 물질 도메인(22)의 최소한 일부가 상기 교차점 내에 배치되면, 상기 혼합 이온 교환 물질 도메인(22)의 최소한 일부는 상기 둘 이상의 한정된 공간들 각각 내부에 배치된 것으로 또한 말할 수 있음을 이해할 것이다.

이온-농축 구획 측면에 대해 본원에 사용된 용어 "실질적으로 임의의 나머지 분획"은 (a) 거의 모든 임의의 나머지 분획 또는 (b) 모든 임의의 나머지 분획을 의미하는 것으로 의도되며, 여기서 "나머지 분획"은 작동적 측면 분획 이외의 (음이온 투과성 막 또는 양이온 투과성 막의) 이온-농축 구획 측면의 나머지 분획을 의미한다. 작동적 측면 분획이 음이온 투과성 막 또는 양이온 투과성 막의 전체 이온-농축 구획 측면에 의해 한정되는 경우, "나머지 분획"은 없다.

스페이서(38), (40)는 대향하는 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 사이의 간격을 유지시키기 위해 교번적 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 사이에 삽입되어, 액체 유동에 대한 개별적 유로(flowpath)를 갖는 구획(12), (36)을 제공한다. 전기 탈이온화 장치(10)에서 적합한 스페이서(38), (40)의 예는 미국 특허 제6,929,765호 및 미국 특허 공보 제2004/0104166 A1호에 기재되어 있다. 이들 스페이서의 예는 메시를 갖는 스페이서를 예시하며, 이때 상기 메시는 전기 탈이온화 장치(10)의 이온-농축 구획의 대향하는 막들 사이 또는 대향하는 막과 말단 프레임 어셈블리 사이의 간격을 유지하기 위해 제공되어, 이온-농축 구획 내의 유체 유로의 제공을 촉진시킨다. 이온-농축 구획 내의 이온 교환 물질이 상기 구획 내의 유로의 제공을 촉진시키기 때문에, 이온 교환 물질 함유 이온-농축 구획은 메시를 갖는 스페이서를 필수적으로 요구하지는 않는 것으로 이해된다. 메시를 갖는 스페이서를 포함하는 구조를 갖는 이온-농축 구획은 본 발명의 범위에서 제외되지 않는 것으로 말할 수 있다. 따라서, 적합한 스페이서는 메시를 갖거나 갖지 않는 스페이서를 포함한다.

도 44 및 45에서, 애노드 구획(30) 및 캐소드 구획(34)은 장치(10)의 끝부분 말단부(terminal end)에 제공된다. 각 구획(30), (34)은, 개별적 전극 말단 프레임 어셈블리(42), (44)와 개별적 전극 말단 프레임 어셈블리(42), (44)에 대해 압력을 받는 개별적 막 사이에서 한정되고, 이들에 의해 경계지워지는 개별적 유로를 갖는다. 장치(10)을 조립하기 위해, 음이온 투과성 막(18), 양이온 투과성 막(20) 및 연관된 스페이서(38), (40) 및 말단 프레임 어셈블리(42), (44) 각각을 함께 모아 실질적으로 유체 밀착 정렬(fluid tight arrangement)을 생성한다. 전기 탈이온화 장치의 구조의 예는 미국 특허 제6,193,869호에 제공되어 있다. 다르게는, 전기 탈이온화 장치의 구성품은 수압 및/또는 타이 로드(tie rod)에 의해 함께 커플링되어 유지될 수 있다.

(b) 이온 교환 물질을 함유하는 이온-농축 구획을 갖는 EDI 장치의 제 1 실시양태

하나의 실시양태에서, 도 2 내지 13을 참고하여, 전기 탈이온화 장치(10)의 이온-농축 구획(12)은 음이온 투과성 막(18)에 의해 부분적으로 경계지워지고, 또한 양이온 투과성 막(20)에 의해 부분적으로 경계지워진다. 제 1 이온 교환 물질 도메인이 이온-농축 구획(12) 내에 제공 및 배치된다. 제 1 이온 교환 물질 도메인은 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부와 인접된다. 제 1 이온 교환 물질 도메인은 음이온 투과성 막 및 양이온 투과성 막 중 나머지 하나와 이격되어 있다. 도 2에서, 제 1 이온 교환 물질 도메인이 인접되어 있는 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부를 갖는, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나가 음이온 투과성 막(18)인 경우, 제 1 이온 교환 물질은 음이온 교환 물질 우세 도메인(14)이다. 도 3에서, 제 1 이온 교환 물질 도메인이 인접되어 있는 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부를 갖는, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나가 양이온 투과성 막(20)인 경우, 제 1 이온 교환 물질은 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)이다.

예컨대, 제 2 이온 교환 물질 도메인이 또한 이온-농축 구획(12) 내에 제공 및 배치된다. 제 2 이온 교환 물질 도메인은 음이온 투과성 막 및 양이온 투과성 막 중 상기 하나의 나머지 하나의 실질적으로 전체 이온-농축 구획 측면과 인접된다. 도 2에서, 제 1 이온 교환 물질 도메인이 인접되어 있는 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부를 갖는, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나가 음이온 투과성 막(18)인 경우, 제 2 이온 교환 물질 도메인은 비-음이온 교환 물질 우세 도메인(161)이다. 예컨대, 비-음이온 교환 물질 우세 도메인(161)은 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)을 포함하거나, 상기 도메인(161)은 그 전체가 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)이다. 추가의 예로서, 비-음이온 교환 물질 우세 도메인(161)은 혼합 이온 교환 물질 도메인(22)을 포함하거나, 상기 도메인(161)은 그 전체가 혼합 이온 교환 물질 우세 도메인(22)이다. 추가의 예로서, 상기 도메인(161)은 도메인(14)과 인접된다. 도 3에서, 제 1 이온 교환 물질 도메인이 인접되어 있는 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부를 갖는, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나가 양이온 투과성 막(20)인 경우, 제 2 이온 교환 물질은 비-양이온 교환 물질 우세 도메인(141)이다. 예컨대, 비-양이온 교환 물질 우세 도메인(141)은 음이온 교환 물질 우세 도메인(14)을 포함하거나, 상기 도메인(141)은 그 전체가 음이온 교환 물질 우세 도메인(14)이다. 추가의 예로서, 비-양이온 교환 물질 우세 도메인(141)은 혼합 이온 교환 물질 도메인(22)을 포함하거나, 상기 도메인(141)은 그 전체가 혼합 이온 교환 물질 우세 도메인(22)이다. 추가의 예로서, 상기 도메인(141)은 도메인(16)과 인접된다.

음이온 투과성 막(18)에 의해 부분적으로 경계지워지고, 또한 양이온 투과성 막(20)에 의해 부분적으로 경계지워진 이온-농축 구획(12)에서, 예컨대 도 4에서, 음이온 교환 물질 우세 도메인(14) 및 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)이 이온-농축 구획(12) 내에 제공 및 배치된다. 음이온 교환 물질 우세 도메인(14)은 막(18)의 표면(26)의 최소한 일부와 인접되고, 막(20)과 이격되어 있다. 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)은 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 최소한 일부와 인접되고, 막(18)과 이격되어 있다. 예컨대, 도메인(14)은 도메인(16)과 인접된다.

음이온 투과성 막(18)에 의해 부분적으로 경계지워지고, 또한 양이온 투과성 막(20)에 의해 부분적으로 경계지워진 이온-농축 구획(12)에서, 예컨대 도 5에서, 음이온 교환 물질 우세 도메인(14)이 이온-농축 구획(12) 내에 제공 및 배치되고, 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)이 이온-농축 구획(12) 내에 제공 및 배치되고, 혼합 이온 교환 물질 우세 도메인(22)이 이온-농축 구획(12) 내에 제공 및 배치된다. 음이온 교환 물질 우세 도메인(14)은 막(18)의 표면(26)의 최소한 일부와 인접되고, 막(20)과 이격되어 있다. 양이온 투과성 막(20)에 대한 음이온 교환 물질 우세 도메인(14)의 상대적 배치는 도메인(14)과 막(20) 사이의 개별적 제 1 공간을 한정한다. 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)은 막(20)의 표면(28)의 최소한 일부와 인접되고, 막(18)과 이격되어 있다. 음이온 투과성 막(18)에 대한 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)의 상대적 배치는 도메인(16)과 막(18) 사이의 개별적 제 2 공간을 한정한다. 혼합 이온 교환 물질 도메인(22)의 최소한 일부는 상기 개별적 제 1 및 제 2 공간 중 적어도 하나 내부에 배치된다. 예컨대, 도메인(22)은 도메인(14) 및 (16) 각각과 인접된다.

음이온 투과성 막(18)에 의해 부분적으로 경계지워지고, 또한 양이온 투과성 막(20)에 의해 부분적으로 경계지워진 이온-농축 구획(12)에서, 예컨대 도 6 및 7에서, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 각각은 개별적 이온-농축 구획 측면(26) 및 (28)을 포함하며, 이때 각 표면(26) 및 (28)은 개별적 표면 영역을 갖는다. 제 1 이온 교환 물질은 이온-농축 구획(12) 내에 제공 및 배치되고, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 최소한 일부와 인접되고, 음이온 투과성 막 및 양이온 투과성 막 중 상기 하나의 나머지 하나와 또한 이격되어 있다. 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 최소한 일부는 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 작동적 측면 분획(operative side surface fraction)을 한정한다. 상기 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 작동적 측면 분획은, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 작동적 측면 영역 분획(area fraction)을 한정하며, 이는 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면 영역의 10% 이상이다. 예컨대, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 작동적 측면 영역 분획의 상대적 크기에서, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 작동적 측면 영역 분획은 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면 영역의 50% 이상이다. 추가의 예로서, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 작동적 측면 영역 분획의 상대적 크기에서, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 작동적 측면 영역 분획은 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 실질적으로 전체 이온-농축 구획 측면 영역이다. 예컨대, 도 8 및 9에서, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 작동적 측면 분획의 공간적 배치에서, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 작동적 측면 분획은, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 실질적으로 임의의 나머지 분획에 비해, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 반대쪽에 배치된 이온-소진 구획(36)의 출구(367)에 가장 근접한다. 도 6 및 8에서, 제 1 이온 교환 물질 도메인과 인접된, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 최소한 일부가 음이온 투과성 막(18)인 경우, 제 1 이온 교환 물질 도메인은 음이온 교환 물질 우세 도메인(14)이다. 도 7 및 9에서, 제 1 이온 교환 물질 도메인과 인접된, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 최소한 일부가 양이온 투과성 막(20)인 경우, 제 1 이온 교환 물질 도메인은 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)이다.

예컨대, 제 2 이온 교환 물질 도메인은 이온-농축 구획(12) 내에 제공 및 배치되고, 음이온 투과성 막 및 양이온 투과성 막 중 상기 하나의 나머지 하나의 실질적으로 전체 이온-농축 구획 측면과 인접된다. 도 6 및 8에서, 제 1 이온 교환 물질 도메인과 인접된, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 최소한 일부가 음이온 투과성 막(18)인 경우, 제 2 이온 교환 물질 도메인은 비-음이온 교환 물질 우세 도메인(161)이다. 예컨대, 비-음이온 교환 우세 도메인(161)은 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)을 포함하거나, 도메인(161)은 그 전체가 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)이다. 추가의 예로서, 도메인(161)은 혼합 이온 교환 물질 도메인(22)을 포함하거나, 도메인(161)은 그 전체가 혼합 이온 교환 물질 도메인(22)이다. 추가의 예로서, 도메인(161)은 도메인(14)과 인접된다. 도 7 및 9에서, 제 1 이온 교환 물질 도메인과 인접된, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 최소한 일부가 양이온 투과성 막(20)인 경우, 제 2 이온 교환 물질 도메인은 비-양이온 교환 물질 우세 도메인(141)이다. 예컨대, 비-양이온 교환 우세 도메인(141)은 음이온 교환 물질 우세 도메인(14)을 포함하거나, 도메인(141)은 그 전체가 음이온 교환 물질 우세 도메인(14)이다. 추가의 예로서, 도메인(141)은 혼합 이온 교환 물질 도메인(22)을 포함하거나, 도메인(141)은 그 전체가 혼합 이온 교환 물질 도메인(22)이다. 추가의 예로서, 도메인(141)은 도메인(16)과 인접된다.

음이온 투과성 막(18)에 의해 부분적으로 경계지워지고, 또한 양이온 투과성 막(20)에 의해 부분적으로 경계지워진 이온-농축 구획(12)에서, 예컨대 도 10에서, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 각각은 개별적 이온-농축 구획 측면(26) 및 (28)을 포함하며, 이때 각 표면(26) 및 (28)은 개별적 표면 영역을 갖고, 음이온 교환 물질 우세 도메인(14)이 상기 이온-농축 구획 내에 제공 및 배치되고, 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)이 상기 이온-농축 구획 내에 제공 및 배치된다. 음이온 교환 물질 우세 도메인(14)은 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 최소한 일부와 인접되고, 양이온 투과성 막(20)과 이격되어 있다. 음이온 투과성 막(18)의 측면(26)의 최소한 일부는 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 작동적 측면 분획을 한정한다. 상기 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 작동적 측면 분획은, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 작동적 측면 영역 분획을 한정하며, 이는 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면 영역의 10% 이상이다. 예컨대, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 작동적 측면 영역 분획의 상대적 크기에서, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 작동적 측면 영역 분획은 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면 영역의 50% 이상이다. 추가의 예로서, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 작동적 측면 영역 분획의 상대적 크기에서, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 작동적 측면 영역 분획은 음이온 투과성 막(18)의 실질적으로 전체 이온-농축 구획 측면 영역이다. 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)은 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 최소한 일부와 인접되고, 음이온 투과성 막(18)과 이격되어 있다. 양이온 투과성 막(20)의 측면(28)의 최소한 일부는 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 작동적 측면 분획을 한정한다. 상기 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 작동적 측면 분획은, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 작동적 측면 영역 분획을 한정하며, 이는 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면 영역의 10% 이상이다. 예컨대, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 작동적 측면 영역 분획의 상대적 크기에서, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 작동적 측면 영역 분획은 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면 영역의 50% 이상이다. 추가의 예로서, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 작동적 측면 영역 분획의 상대적 크기에서, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 작동적 측면 영역 분획은 양이온 투과성 막(20)의 실질적으로 전체 이온-농축 구획 측면 영역이다. 예컨대, 도 11에서, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 작동적 측면 분획의 공간적 배치에서, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 작동적 측면 분획은, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 실질적으로 임의의 나머지 분획에 비해, 음이온 투과성 막(18)의 반대쪽에 배치된 이온-소진 구획(36)의 출구(367)에 가장 근접한다. 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 작동적 측면 분획의 공간적 배치에서, 예컨대 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 작동적 측면 분획은, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 실질적으로 임의의 나머지 분획에 비해, 양이온 투과성 막(20)의 반대쪽에 배치된 이온-소진 구획(36)의 출구(367)에 가장 근접한다. 예컨대, 도메인(14)은 도메인(16)과 인접된다.

음이온 투과성 막(18)에 의해 부분적으로 경계지워지고, 또한 양이온 투과성 막(20)에 의해 부분적으로 경계지워진 이온-농축 구획(12)에서, 예컨대 도 12에서, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 각각은 개별적 이온-농축 구획 측면(26) 및 (28)을 포함하며, 이때 각 표면(26) 및 (28)은 개별적 표면 영역을 갖는다. 음이온 교환 물질 우세 도메인(14)이 이온-농축 구획(12) 내에 제공 및 배치되고, 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)이 이온-농축 구획(12) 내에 제공 및 배치되고, 혼합 이온 교환 물질 우세 도메인(22)이 이온-농축 구획(12) 내에 제공 및 배치된다. 음이온 교환 물질 우세 도메인(14)은 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 최소한 일부와 인접되고, 양이온 투과성 막(20)과 이격되어 있다. 양이온 투과성 막(20)에 대한 음이온 교환 물질 우세 도메인(14)의 상대적 배치는 도메인(14)과 막(20) 사이의 개별적 제 1 공간을 한정한다. 음이온 투과성 막(18)의 측면(26)의 최소한 일부는 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 작동적 측면 분획을 한정한다. 상기 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 작동적 측면 분획은, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 작동적 측면 영역 분획을 한정하며, 이는 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면 영역의 10% 이상이다. 예컨대, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 작동적 측면 영역 분획의 상대적 크기에서, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 작동적 측면 영역 분획은 음이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면 영역의 50% 이상이다. 추가의 예로서, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 작동적 측면 영역 분획의 상대적 크기에서, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 작동적 측면 영역 분획은 음이온 투과성 막(18)의 실질적으로 전체 이온-농축 구획 측면 영역이다. 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)은 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 최소한 일부와 인접되고, 음이온 투과성 막(18)과 이격되어 있다. 음이온 투과성 막(18)에 대한 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)의 상대적 배치는 도메인(16)과 막(18) 사이의 개별적 제 2 공간을 한정한다. 양이온 투과성 막(20)의 측면(28)의 최소한 일부는 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 작동적 측면 분획을 한정한다. 상기 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 작동적 측면 분획은, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 작동적 측면 영역 분획을 한정하며, 이는 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면 영역의 10% 이상이다. 예컨대, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 작동적 측면 영역 분획의 상대적 크기에서, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 작동적 측면 영역 분획은 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면 영역의 50% 이상이다. 추가의 예로서, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 작동적 측면 영역 분획의 상대적 크기에서, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 작동적 측면 영역 분획은 양이온 투과성 막(20)의 실질적으로 전체 이온-농축 구획 측면 영역이다. 예컨대, 도 13에서, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 작동적 측면 영역 분획의 공간적 배치에서, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 작동적 측면 분획은, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 실질적으로 임의의 나머지 분획에 비해, 음이온 투과성 막(18)의 반대쪽에 배치된 이온-소진 구획(36)의 출구(367)에 가장 근접한다. 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 작동적 측면 분획의 공간적 배치에서, 예컨대 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 작동적 측면 분획은, 예컨대 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 실질적으로 임의의 나머지 분획에 비해, 양이온 투과성 막(20)의 반대쪽에 배치된 이온-소진 구획(36)의 출구(367)에 가장 근접한다. 혼합 이온 교환 물질 도메인(22)의 최소한 일부는 개별적 제 1 및 제 2 공간 중 하나 이상의 내부에 배치된다. 예컨대, 도메인(22)은 도메인(14) 및 (16) 각각과 인접된다.

(c) 이온 교환 물질을 함유하는 이온-농축 구획을 갖는 EDI 장치의 제 2 실시양태

다른 실시양태에서, 도 14 내지 34를 참고하여, 전기 탈이온화 장치(10)의 이온-농축 구획(12)은 제 1 이온 투과성 막에 의해 부분적으로 경계지워지고, 또한 세퍼레이터(separator) 요소(24)에 의해 부분적으로 경계지워진다. 제 1 이온 투과성 막은 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나이다. 제 1 이온 교환 물질 도메인은 이온-농축 구획(12) 내에 배치되고, 제 1 이온 투과성 막(18) 또는 (20)의 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부와 인접된다. 제 1 이온 교환 물질 도메인이 인접되어 있는 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부를 갖는, 제 1 이온 투과성 막이 음이온 투과성 막(18)인 경우(도 14 참조), 제 1 이온 교환 물질은 음이온 교환 물질 우세 도메인(14)이다. 제 1 이온 교환 물질 도메인이 인접되어 있는 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부를 갖는, 제 1 이온 투과성 막이 양이온 투과성 막(20)인 경우(도 15 참조), 제 1 이온 교환 물질은 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)이다. 제 2 이온 교환 물질 도메인이 또한 이온-농축 구획(12) 내에 배치된다. 세퍼레이터 요소(24)에 대한 제 1 이온 교환 물질 도메인(14) 또는 (16)의 상대적 배치는 제 1 이온 교환 물질 도메인(14) 또는 (16)과 세퍼레이터 요소(24) 사이의 개별적 공간을 한정하며, 여기서 제 2 이온 교환 물질 도메인의 최소한 일부는 개별적 공간 내에 배치된다. 예컨대, 제 2 이온 교환 물질 도메인은 제 1 이온 교환 물질 도메인과 인접된다. 추가의 예로서, 세퍼레이터 요소(24)가 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 나머지 하나인 제 2 이온 투과성 막인 경우, 제 2 이온 교환 물질 도메인은 음이온 투과성 막 및 양이온 투과성 막 중 상기 하나의 나머지 하나와 인접된다. 제 1 이온 교환 물질 도메인이 음이온 교환 물질 우세 도메인(14)인 경우, 제 2 이온 교환 물질은 비-음이온 교환 물질 우세 도메인(161)이다. 예컨대, 도 14에서, 상기 도메인(161)은 혼합 이온 교환 물질 도메인(22)을 포함하거나, 상기 도메인(161)은 그 전체가 혼합 이온 교환 물질 우세 도메인(22)이다. 추가의 예로서, 상기 도메인(161)은 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)을 포함하거나, 상기 도메인(161)은 그 전체가 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)이다. 제 1 이온 교환 물질 도메인이 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)인 경우, 제 2 이온 교환 물질은 비-양이온 교환 물질 우세 도메인(141)이다. 예컨대, 도 15에서, 상기 도메인(141)은 혼합 이온 교환 물질 도메인(22)을 포함하거나, 상기 도메인(141)은 그 전체가 혼합 이온 교환 물질 우세 도메인(22)이다. 추가의 예로서, 상기 도메인(141)은 음이온 교환 물질 우세 도메인(14)을 포함하거나, 상기 도메인(141)은 그 전체가 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)이다. 예컨대, 세퍼레이터 요소(24)에 대해서, 상기 세퍼레이터 요소는 실질적으로 불투과성이고, 예컨대 상기 세퍼레이터 요소(24)가 전극인 경우이다. 추가의 예로서, 세퍼레이터 요소에 대해서, 상기 세퍼레이터 요소는 제 2 이온 투과성 막이고, 이때 제 2 이온 투과성 막은 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 상기 하나의 나머지 하나이다.

이 실시양태에서, 제 1 이온 교환 물질(14) 또는 (16)은 세퍼레이터 요소(24)와 이격되어 있을 필요는 없다. 이 점에서, 예컨대 도 20에서, 세퍼레이터 요소(24)가 음이온 투과성 막(18)인 경우, 이온-농축 구획(12)이 제공되며, 이는 음이온 투과성 막(18)에 의해 부분적으로 경계지워지고, 양이온 투과성 막(20)에 의해 또한 부분적으로 경계지워진다. 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)이 이온-농축 구획(12) 내에 배치되고, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부와 인접된다. 혼합 이온 교환 물질 도메인(22)은 이온-농축 구획(12) 내에 배치된다. 음이온 투과성 막(18)에 대한 도메인(16)의 상대적 배치는 도메인(16)과 막(18) 사이의 개별적 공간을 한정한다. 혼합 이온 교환 물질 도메인(22)의 최소한 일부가 상기 개별적 공간 내에 배치된다. 또한, 도메인(22)은 도메인(16)과 인접된다. 특히, 도메인(16)은 음이온 투과성 막(18)의 일부(18a)와 또한 인접된다.

음이온 투과성 막(18)에 의해 부분적으로 경계지워지고, 또한 전극(25)인 세퍼레이터 요소(24)에 의해 부분적으로 경계지워진 이온-농축 구획(12)에서, 예컨대 도 16에서, 음이온 교환 물질 우세 도메인(14)이 이온-농축 구획(12) 내에 배치되고, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부와 인접된다. 혼합 이온 교환 물질 도메인(22)이 또한 이온-농축 구획(12) 내에 배치된다. 전극(25)에 대한 음이온 교환 물질 우세 도메인(14)의 상대적 배치는 도메인(14)과 전극(25) 사이의 개별적 공간을 한정하며, 여기서 혼합 이온 교환 물질 도메인(22)의 최소한 일부는 상기 개별적 공간 내에 배치된다. 예컨대, 도메인(22)은 도메인(14)과 인접된다. 예컨대, 이는 전극(25)이 애노드(32)인 애노드 구획(30)에 해당하는 경우일 수 있다.

양이온 투과성 막(20)에 의해 부분적으로 경계지워지고, 또한 전극(25)인 세퍼레이터 요소(24)에 의해 부분적으로 경계지워진 이온-농축 구획(12)에서, 예컨대 도 17에서, 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)이 이온-농축 구획(12) 내에 배치되고, 또한 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부와 인접된다. 혼합 이온 교환 물질 도메인(22)이 또한 이온-농축 구획(12) 내에 배치된다. 전극(25)에 대한 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)의 상대적 배치는 도메인(16)과 전극(25) 사이의 개별적 공간을 한정하며, 여기서 혼합 이온 교환 물질 도메인(22)의 최소한 일부는 상기 개별적 공간 내에 배치된다. 예컨대, 도메인(22)은 도메인(16)과 인접된다. 예컨대, 이는 전극(25)이 애노드(35)인 캐노드 구획(34)에 해당하는 경우일 수 있다.

음이온 투과성 막(18)에 의해 부분적으로 경계지워지고, 또한 양이온 투과성 막(20)에 의해 부분적으로 경계지워진 이온-농축 구획(12)에서, 예컨대 도 18 및 19에서, 제 1 이온 교환 물질 도메인(14) 또는 (16)은 이온-농축 구획(12) 내에 배치되고, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부와 인접된다. 제 1 이온 교환 물질 도메인이 인접되어 있는 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부를 갖는, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나가 음이온 투과성 막(18)인 경우(도 18 참조), 제 1 이온 교환 물질 도메인은 음이온 교환 물질 우세 도메인(14)이다. 제 1 이온 교환 물질 도메인이 인접되어 있는 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부를 갖는, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나가 양이온 투과성 막(20)인 경우(도 19 참조), 제 1 이온 교환 물질 도메인은 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)이다. 혼합 이온 교환 물질 상 도메인(22)이 또한 이온-농축 구획 내에 배치된다. 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 상기 하나의 나머지 하나에 대한 제 1 이온 교환 물질 도메인(14) 또는 (16)의 상대적 배치는 제 1 이온 교환 물질 도메인(14) 또는 (16)과 막(18) 및 (20) 중 상기 하나의 나머지 하나 사이의 개별적 공간을 한정하되, 혼합 이온 교환 물질 도메인(22)의 최소한 일부가 상기 개별적 공간 내에 배치된다. 예컨대, 도메인(22)이 제 1 이온 교환 물질(14) 또는 (16)과 인접된다.

음이온 투과성 막(18)에 의해 부분적으로 경계지워지고, 또한 양이온 투과성 막(20)에 의해 부분적으로 경계지워진 이온-농축 구획(12)에서, 예컨대 도 21에서, 음이온 교환 물질 우세 도메인(14)이 이온-농축 구획(12) 내에 배치되고, 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)이 이온-농축 구획(12) 내에 배치되고, 혼합 이온 교환 물질 도메인(22)이 이온-농축 구획(12) 내에 배치된다. 음이온 교환 물질 우세 도메인(14)은 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부와 인접된다. 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)은 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부와 인접된다. 양이온 투과성 막(20)에 대한 음이온 교환 물질 우세 도메인(14)의 상대적 배치는 도메인(14)과 막(20) 사이의 개별적 제 1 공간을 한정한다. 음이온 투과성 막(18)에 대한 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)의 상대적 배치는 도메인(16)과 막(18) 사이의 개별적 제 2 공간을 한정하고, 이때 혼합 이온 교환 물질 도메인(22)의 최소한 일부는 상기 개별적 제 1 및 제 2 공간 중 적어도 하나 내부에 배치된다. 예컨대, 도메인(22)은 도메인(14) 및 (16) 각각과 인접된다.

음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나인 이온 투과성 막에 의해 부분적으로 경계지워지고, 또한 세퍼레이터 요소(24)에 의해 부분적으로 경계지워진 이온-농축 구획(12)에서, 예컨대 도 22 및 23에서, 이온 교환 물질 도메인(14) 또는 (16)은 이온-농축 구획(12) 내에 배치되고, 세퍼레이터 요소(24)에 대한 제 1 이온 교환 물질 도메인(14) 또는 (16)의 상대적 배치는 제 1 이온 교환 물질 도메인(14) 또는 (16)과 세퍼레이터 요소(24) 사이의 개별적 공간을 한정하며, 제 2 이온 교환 물질 도메인은 상기 이온-농축 구획(12) 내에 배치되며, 여기서 제 2 이온 교환 물질 도메인의 최소한 일부는 상기 개별적 공간 내에 배치된다. 이온 투과성 막(18) 또는 (20)은 표면 영역을 갖는 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)을 포함하고, 이온-농축 구획(12) 내에 배치된 제 1 이온 교환 물질 도메인(14) 또는 (16)은 이온 투과성 막(18) 또는 (20)의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 최소한 일부와 인접된다. 이온 투과성 막(18) 또는 (20)의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 최소한 일부는 이온 투과성 막(18) 또는 (20)의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 작동적 측면 분획을 한정한다. 상기 이온 투과성 막(18) 또는 (20)의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 작동적 측면 분획은, 이온 투과성 막(18) 또는 (20)의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 작동적 측면 영역 분획을 한정하며, 이는 이온 투과성 막(18) 또는 (20)의 이온-농축 구획 측면 영역의 10% 이상이다. 예컨대, 이온 투과성 막(18) 또는 (20)의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 작동적 측면 영역 분획의 상대적 크기에서, 이온 투과성 막(18) 또는 (20)의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 작동적 측면 영역 분획은 이온 투과성 막(18) 또는 (20)의 이온-농축 구획 측면 영역의 50% 이상이다. 추가의 예로서, 이온 투과성 막(18) 또는 (20)의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 작동적 측면 영역 분획의 상대적 크기에서, 이온 투과성 막(18) 또는 (20)의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 작동적 측면 영역 분획은 이온 투과성 막(18) 또는 (20)의 실질적으로 전체 이온-농축 구획 측면 영역이다. 예컨대, 도 24 및 25에서, 이온 투과성 막(18) 또는 (20)의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 작동적 측면 영역 분획의 공간적 배치에서, 이온 투과성 막(18) 또는 (20)의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 작동적 측면 분획은, 이온 투과성 막(18) 또는 (20)의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 실질적으로 임의의 나머지 분획에 비해, 이온 투과성 막(18) 또는 (20)의 반대쪽에 배치된 이온-소진 구획(36)의 출구(367)에 가장 근접한다. 도 22 및 24에서, 제 1 이온 교환 물질 도메인과 인접된, 이온 투과성 막(18) 또는 (20)의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 최소한 일부가 음이온 투과성 막(18)인 경우, 제 1 이온 교환 물질 도메인은 음이온 교환 물질 우세 도메인(14)이다. 도 23 및 25에서, 제 1 이온 교환 물질 도메인과 인접된, 이온 투과성 막(18) 또는 (20)의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 최소한 일부가 양이온 투과성 막(20)인 경우, 제 1 이온 교환 물질 도메인은 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)이다. 예컨대, 제 2 이온 교환 물질 도메인은 제 1 이온 교환 물질 도메인과 인접된다. 추가의 예로서, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 상기 하나의 나머지 하나인 세퍼레이터 요소(24)가 제 2 이온 투과성 막인 경우, 상기 제 2 이온 교환 물질 도메인은 음이온 투과성 막 및 양이온 투과성 막 중 상기 하나의 나머지 하나와 인접된다. 도 22 및 24에서, 제 1 이온 교환 물질 도메인이 음이온 교환 물질 우세 도메인(14)인 경우, 제 2 이온 교환 물질은 비-음이온 교환 물질 우세 도메인(161)이다. 예컨대, 비-음이온 교환 물질 우세 도메인(161)은 혼합 이온 교환 물질 도메인(22)을 포함하거나, 상기 도메인(161)은 그 전체가 혼합 이온 교환 물질 우세 도메인(22)이다. 추가의 예로서, 상기 도메인(161)은 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)을 포함하거나, 상기 도메인(161)은 그 전체가 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)이다. 도 23 및 25에서, 제 1 이온 교환 물질 도메인이 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)인 경우, 제 2 이온 교환 물질은 비-양이온 교환 물질 우세 도메인(141)이다. 예컨대, 상기 도메인(141)은 혼합 이온 교환 물질 도메인(22)을 포함하거나, 상기 도메인(141)은 그 전체가 혼합 이온 교환 물질 우세 도메인(22)이다. 추가의 예로서, 상기 도메인(141)은 음이온 교환 물질 우세 도메인(14)을 포함하거나, 상기 도메인(141)은 그 전체가 음이온 교환 물질 우세 도메인이다. 예컨대, 세퍼레이터 요소(24)에 대해서, 상기 세퍼레이터 요소는 실질적으로 불투과성이고, 예컨대 상기 세퍼레이터 요소(24)가 전극인 경우이다(도 26 내지 29 참조). 추가의 예로서, 세퍼레이터 요소(24)에 대해서, 상기 세퍼레이터 요소(24)는 제 2 이온 투과성 막이고, 이때 제 2 이온 투과성 막은 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 상기 하나의 나머지 하나이다(도 30 내지 35 참조).

음이온 투과성 막(18)에 의해 부분적으로 경계지워지고, 또한 전극(25)인 세퍼레이터 요소(24)에 의해 부분적으로 경계지워진 이온-농축 구획(12)에서, 예컨대 도 26에서, 음이온 교환 물질 우세 도메인(14)은 이온-농축 구획(12) 내에 배치되고, 전극(25)에 대한 음이온 교환 물질 우세 도메인(14)의 상대적 배치는 도메인(14)과 전극(25) 사이의 개별적 공간을 한정한다. 혼합 이온 교환 물질 도메인(22)이 상기 이온-농축 구획 내에 배치되고, 이때 혼합 이온 교환 물질 도메인(22)의 최소한 일부는 상기 개별적 공간 내에 배치된다. 음이온 투과성 막은 표면 영역을 한정하는 이온-농축 구획 측면(26)을 포함하고, 이때 이온-농축 구획(12) 내에 배치된 음이온 교환 물질 우세 도메인(14)은 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 최소한 일부와 인접된다. 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 최소한 일부는 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 작동적 측면 분획을 한정한다. 상기 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 작동적 측면 분획은, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 작동적 측면 영역 분획을 한정하며, 이는 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면 영역의 10% 이상이다. 예컨대, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 작동적 측면 영역 분획의 상대적 크기에서, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 작동적 측면 영역 분획은 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면 영역의 50% 이상이다. 추가의 예로서, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 작동적 측면 영역 분획의 상대적 크기에서, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 작동적 측면 영역 분획은 음이온 투과성 막(18)의 실질적으로 전체 이온-농축 구획 측면 영역이다. 예컨대, 도 27에서, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 작동적 측면 영역 분획의 공간적 배치에서, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 작동적 측면 분획은, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 실질적으로 임의의 나머지 분획에 비해, 음이온 투과성 막(18)의 반대쪽에 배치된 이온-소진 구획(36)의 출구(367)에 가장 근접한다. 예컨대, 도메인(22)은 도메인(14)과 인접된다. 예컨대, 이는 전극이 애노드(32)인 애노드 구획(30)의 경우일 수 있다.

양이온 투과성 막(20)에 의해 부분적으로 경계지워지고, 또한 전극(25)인 세퍼레이터 요소(24)에 의해 부분적으로 경계지워진 이온-농축 구획(12)에서, 예컨대 도 28에서, 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)은 이온-농축 구획(12) 내에 배치되고, 전극(25)에 대한 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)의 상대적 배치는 도메인(16)과 전극(25) 사이의 개별적 공간을 한정한다. 혼합 이온 교환 물질 도메인(22)이 상기 이온-농축 구획 내에 배치되고, 이때 혼합 이온 교환 물질 도메인(22)의 최소한 일부는 상기 개별적 공간 내에 배치된다. 양이온 투과성 막(20)은 표면 영역을 한정하는 이온-농축 구획 측면(28)을 포함하고, 이온-농축 구획(12) 내에 배치된 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)은 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 최소한 일부와 인접된다. 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 최소한 일부는 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 작동적 측면 분획을 한정한다. 상기 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 작동적 측면 분획은, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 작동적 측면 영역 분획을 한정하며, 이는 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면 영역의 10% 이상이다. 예컨대, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 작동적 측면 영역 분획의 상대적 크기에서, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 작동적 측면 영역 분획은 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면 영역의 50% 이상이다. 추가의 예로서, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 작동적 측면 영역 분획의 상대적 크기에서, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 작동적 측면 영역 분획은 양이온 투과성 막(20)의 실질적으로 전체 이온-농축 구획 측면 영역이다. 예컨대, 도 29에서, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 작동적 측면 영역 분획의 공간적 배치에서, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 작동적 측면 분획은, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 실질적으로 임의의 나머지 분획에 비해, 양이온 투과성 막(20)의 반대쪽에 배치된 이온-소진 구획(36)의 출구(367)에 가장 근접한다. 예컨대, 도메인(22)은 도메인(16)과 인접된다. 예컨대, 이는 전극이 캐소드(35)인 캐소드 구획(34)의 경우일 수 있다.

음이온 투과성 막(18)에 의해 부분적으로 경계지워지고, 또한 양이온 투과성 막(20)에 의해 부분적으로 경계지워진 이온-농축 구획(12)에서, 예컨대 도 30 및 31에서, 제 1 이온 교환 물질 도메인(14) 또는 (16)은 이온-농축 구획(12) 내에 배치되고, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 최소한 일부와 인접된다. 혼합 이온 교환 물질 도메인(22)은 이온-농축 구획(12) 내에 배치된다. 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 상기 하나의 나머지 하나에 대한 제 1 이온 교환 물질 도메인(14) 또는 (16)의 상대적 배치는 제 1 이온 교환 물질 도메인(14) 또는 (16)과 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 상기 하나의 나머지 하나 사이의 개별적 공간을 한정한다. 혼합 이온 교환 물질 도메인(22)의 최소한 일부는 상기 개별적 공간에 배치된다. 예컨대, 도메인(22)은 제 1 이온 교환 물질 도메인(14) 또는 (16)과 인접될 수 있다. 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 최소한 일부는 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 작동적 측면 분획을 한정한다. 상기 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 작동적 측면 분획은, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 작동적 측면 영역 분획을 한정하며, 이는 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면 영역의 10% 이상이다. 예컨대, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 작동적 측면 영역 분획의 상대적 크기에서, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 작동적 측면 영역 분획은 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면 영역의 50% 이상이다. 추가의 예로서, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 작동적 측면 영역 분획의 상대적 크기에서, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 작동적 측면 영역 분획은 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 실질적으로 전체 이온-농축 구획 측면 영역이다. 예컨대, 도 32 및 33에서, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 작동적 측면 영역 분획의 공간적 배치에서, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 작동적 측면 분획은, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 실질적으로 임의의 나머지 분획에 비해, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 반대쪽에 배치된 이온-소진 구획(36)의 출구(367)에 가장 근접한다. 도 30 및 32에서, 제 1 이온 교환 물질 도메인과 인접된, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 최소한 일부가 음이온 투과성 막(18)인 경우, 제 1 이온 교환 물질 도메인은 음이온 교환 물질 우세 도메인(14)이다. 도 31 및 33에서, 제 1 이온 교환 물질 도메인과 인접된, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 최소한 일부가 양이온 투과성 막(20)인 경우, 제 1 이온 교환 물질 도메인은 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)이다.

음이온 투과성 막(18)에 의해 부분적으로 경계지워지고, 또한 양이온 투과성 막(20)에 의해 부분적으로 경계지워진 이온-농축 구획(12)에서, 예컨대 도 34에서, 음이온 교환 물질 우세 도메인(14)은 이온-농축 구획(12) 내에 배치되고, 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)은 이온-농축 구획(12) 내에 배치되고, 혼합 이온 교환 물질 도메인(22)은 이온-농축 구획(12) 내에 배치된다. 음이온 교환 물질 우세 도메인(14)은 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 최소한 일부와 인접된다. 양이온 투과성 막(20)에 대한 음이온 교환 물질 우세 도메인(14)의 상대적 배치는 도메인(14)과 막(20) 사이의 개별적 제 1 공간을 한정한다. 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 최소한 일부는 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 작동적 측면 분획을 한정한다. 상기 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 작동적 측면 분획은, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 작동적 측면 영역 분획을 한정하며, 이는 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면 영역의 10% 이상이다. 예컨대, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 작동적 측면 영역 분획의 상대적 크기에서, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 작동적 측면 영역 분획은 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면 영역의 50% 이상이다. 추가의 예로서, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 작동적 측면 영역 분획의 상대적 크기에서, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 작동적 측면 영역 분획은 음이온 투과성 막(18)의 실질적으로 전체 이온-농축 구획 측면 영역이다. 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)은 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 최소한 일부와 인접된다. 음이온 투과성 막(18)에 대한 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)의 상대적 배치는 도메인(16)과 음이온 투과성 막(18) 사이의 개별적 제 2 공간을 한정한다. 양이온 투과성 막(20)의 측면(28)의 최소한 일부는 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 작동적 측면 분획을 한정한다. 상기 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 작동적 측면 분획은, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 작동적 측면 영역 분획을 한정하며, 이는 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면 영역의 10% 이상이다. 예컨대, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 작동적 측면 영역 분획의 상대적 크기에서, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 작동적 측면 영역 분획은 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면 영역의 50% 이상이다. 추가의 예로서, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 작동적 측면 영역 분획의 상대적 크기에서, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 작동적 측면 영역 분획은 양이온 투과성 막(20)의 실질적으로 전체 이온-농축 구획 측면 영역이다. 예컨대, 도 35에서, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 작동적 측면 영역 분획의 공간적 배치에서, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 작동적 측면 분획은, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 실질적으로 임의의 나머지 분획에 비해, 음이온 투과성 막(18)의 반대쪽에 배치된 이온-소진 구획(36)의 출구(367)에 가장 근접한다. 예컨대, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 작동적 측면 영역 분획의 공간적 배치에서, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 작동적 측면 분획은, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 실질적으로 임의의 나머지 분획에 비해, 양이온 투과성 막(20)의 반대쪽에 배치된 이온-소진 구획(36)의 출구(367)에 가장 근접한다. 혼합 이온 교환 물질 도메인(22)은 개별적 제 1 및 제 2 공간 중 하나 이상의 내부에 배치된다. 예컨대, 도메인(22)은 도메인(14) 및 (16) 각각과 인접된다.

(d) 이온 교환 물질을 함유하는 이온-농축 구획을 갖는 EDI 장치의 제 3 실시양태

다른 실시양태에서, 도 36 내지 37를 참고하여, 음이온 투과성 막(18)에 의해 부분적으로 경계지워지고, 또한 양이온 투과성 막(20)에 의해 부분적으로 경계지워진 이온-농축 구획(12)을 포함하는 전기 탈이온화 장치(10)가 제공된다. 음이온 투과성 막(18)은 표면 영역을 한정하는 이온-농축 구획 측면(26)을 포함하고, 양이온 투과성 막(20)은 표면 영역을 한정하는 이온-농축 구획 측면(28)을 포함한다. 제 1 이온 교환 물질 도메인은 이온-농축 구획(12) 내에 배치되고, 이때 제 1 이온 교환 물질 도메인은 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 최소한 일부와 인접된다. 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 최소한 일부는 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 작동적 측면 분획을 한정한다. 상기 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 작동적 측면 분획은, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 작동적 측면 영역 분획을 한정하며, 이는 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면 영역의 10% 이상이다. 예컨대, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 작동적 측면 영역 분획의 상대적 크기에서, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 작동적 측면 영역 분획은 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면 영역의 50% 이상이다. 추가의 예로서, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 작동적 측면 영역 분획의 상대적 크기에서, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 작동적 측면 영역 분획은 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 실질적으로 전체 이온-농축 구획 측면 영역이다. 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 작동적 측면 분획은, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 실질적으로 임의의 나머지 분획에 비해, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 반대쪽에 배치된 이온-소진 구획(36)의 출구(367)에 가장 근접한다. 제 1 이온 교환 물질 도메인은 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 상기 하나의 나머지 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 최소한 일부와 또한 이격되어 있다. 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 최소한 일부는 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 작동적 측면 분획을 한정한다. 상기 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 작동적 측면 분획은, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 상기 하나의 나머지 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 작동적 측면 영역 분획을 한정하며, 이는 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 상기 하나의 나머지 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 이온-농축 구획 측면 영역의 10% 이상이다. 예컨대, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 상기 하나의 나머지 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 작동적 측면 분획의 상대적 크기에서, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 상기 하나의 나머지 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 작동적 측면 영역 분획은 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 상기 하나의 나머지 하나의 이온-농축 구획 측면 영역의 50% 이상이다. 추가의 예로서, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 상기 하나의 나머지 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 작동적 측면 영역 분획의 상대적 크기에서, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 상기 하나의 나머지 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 작동적 측면 영역 분획은 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 상기 하나의 나머지 하나의 실질적으로 전체 이온-농축 구획 측면 영역이다. 음이온 투과성 막(18) 또는 양이온 투과성 막(20) 중 상기 하나의 나머지 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 작동적 측면 분획은, 음이온 투과성 막(18) 또는 양이온 투과성 막(20) 중 상기 하나의 나머지 하나의 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 실질적으로 임의의 나머지 분획에 비해, 음이온 투과성 막(18) 또는 양이온 투과성 막(20) 중 상기 하나의 나머지 하나의 반대쪽에 배치된 이온-소진 구획(36)의 출구(367)에 가장 근접한다.

도 36에서, 제 1 이온 교환 물질 도메인과 인접된, 이온-농축 구획 측면(26) 또는 (28)의 최소한 일부를 갖는 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나가 음이온 투과성 막(18)인 경우, 제 1 이온 교환 물질 도메인은 음이온 교환 물질 우세 도메인(14)이다. 제 1 이온 교환 물질 도메인(즉, 음이온 교환 물질 우세 도메인(14))은 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 최소한 일부와 인접된다. 음이온 투과성 막(18)의 측면(26)의 최소한 일부는 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 제 1 작동적 측면 분획을 한정한다. 상기 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 제 1 작동적 측면 분획은, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 작동적 측면 영역 분획을 한정하며, 이는 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면 영역의 10% 이상이다. 예컨대, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 제 1 작동적 측면 영역 분획의 상대적 크기에서, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 제 1 작동적 측면 영역 분획은 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면 영역의 50% 이상이다. 추가의 예로서, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 제 1 작동적 측면 영역 분획의 상대적 크기에서, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 제 1 작동적 측면 영역 분획은 음이온 투과성 막(18)의 실질적으로 전체 이온-농축 구획 측면 영역이다. 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 제 1 작동적 측면 분획은, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 실질적으로 임의의 나머지 분획에 비해, 음이온 투과성 막(18)의 반대쪽에 배치된 이온-소진 구획(36)의 출구(367)에 가장 근접한다. 제 1 이온 교환 물질 도메인(즉, 음이온 교환 물질 우세 도메인(14))은 또한 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 최소한 일부와 이격되어 있다. 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 최소한 일부는 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 제 1 작동적 측면 분획을 한정한다. 상기 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 제 1 작동적 측면 분획은, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 제 1 작동적 측면 영역 분획을 한정하며, 이는 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 이온-농축 구획 측면 영역의 10% 이상이다. 예컨대, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 제 1 작동적 측면 영역 분획의 상대적 크기에서, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 제 1 작동적 측면 영역 분획은 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면 영역의 50% 이상이다. 추가의 예로서, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 제 1 작동적 측면 영역 분획의 상대적 크기에서, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 제 1 작동적 측면 영역 분획은 양이온 투과성 막(20)의 실질적으로 전체 이온-농축 구획 측면 영역이다. 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 제 1 작동적 측면 분획은, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 실질적으로 임의의 나머지 분획에 비해, 양이온 투과성 막(20)의 반대쪽에 배치된 이온-소진 구획(36)의 출구(367)에 가장 근접한다.

도 37에서, 제 1 이온 교환 물질 도메인과 인접된, 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부를 갖는, 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 하나가 양이온 투과성 막(20)인 경우, 제 1 이온 교환 물질 도메인은 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)이다. 제 1 이온 교환 물질 도메인(즉, 양이온 교환 물질 우세 도메인(16))은 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 최소한 일부와 인접된다. 양이온 투과성 막(20)의 측면(28)의 최소한 일부는 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 제 2 작동적 측면 분획을 한정한다. 상기 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 제 2 작동적 측면 분획은, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 작동적 측면 영역 분획을 한정하며, 이는 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면 영역의 10% 이상이다. 예컨대, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 제 2 작동적 측면 영역 분획의 상대적 크기에서, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 제 2 작동적 측면 영역 분획은 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면 영역의 50% 이상이다. 추가의 예로서, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 제 2 작동적 측면 영역 분획의 상대적 크기에서, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 제 2 작동적 측면 영역 분획은 양이온 투과성 막(20)의 실질적으로 전체 이온-농축 구획 측면 영역이다. 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 제 2 작동적 측면 분획은, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 실질적으로 임의의 나머지 분획에 비해, 양이온 투과성 막(20)의 반대쪽에 배치된 이온-소진 구획(36)의 출구(367)에 가장 근접한다. 제 1 이온 교환 물질 도메인(즉, 양이온 교환 물질 우세 도메인(16))은 또한 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 최소한 일부와 이격되어 있다. 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 최소한 일부는 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 제 2 작동적 측면 분획을 한정한다. 상기 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 제 2 작동적 측면 분획은, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 제 2 작동적 측면 영역 분획을 한정하며, 이는 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 이온-농축 구획 측면 영역의 10% 이상이다. 예컨대, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 제 2 작동적 측면 영역 분획의 상대적 크기에서, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 제 2 작동적 측면 영역 분획은 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면 영역의 50% 이상이다. 추가의 예로서, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 제 2 작동적 측면 영역 분획의 상대적 크기에서, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 제 2 작동적 측면 영역 분획은 음이온 투과성 막(18)의 실질적으로 전체 이온-농축 구획 측면 영역이다. 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 제 2 작동적 측면 분획은, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 실질적으로 임의의 나머지 분획에 비해, 음이온 투과성 막(18)의 반대쪽에 배치된 이온-소진 구획(36)의 출구(367)에 가장 근접한다.

이 실시양태에서, 제 1 이온 교환 물질 도메인(14) 또는 (16)은 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 상기 하나의 나머지 하나의 이온-농축 구획측면과 이격되어 있을 필요는 없다. 이 점에서, 예컨대, 도 43에서, 음이온 투과성 막(18)에 의해 부분적으로 경계지워지고, 또한 양이온 투과성 막(20)에 의해 부분적으로 경계지워진 이온-농축 구획(12)을 포함하는 전기 탈이온화 장치(10)가 제공된다. 제 1 이온 교환 물질 도메인은 이온-농축 구획(12) 내에 배치된 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)이다. 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)은 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 작동적 측면 분획(28a)과 인접되고, 이때 이온-농축 구획 측면(28)의 작동성 측면 분획은, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 작동적 측면 영역 분획을 한정하며, 이는 양이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면 영역의 10% 이상이다. 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 작동적 측면 분획은, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 실질적으로 임의의 나머지 분획에 비해, 양이온 투과성 막(20)의 반대쪽에 배치된 이온-소진 구획(36)의 출구(367)에 가장 근접한다. 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)은 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 최소한 일부(26a)와 또한 이격되어 있고, 이때 상기 최소한 일부는, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면의 작동적 측면 영역 분획을 한정한다. 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 표면(26)의 작동적 측면 분획은 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 작동적 측면 영역 분획을 한정하며, 이는 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 이온-농축 구획 측면 영역의 10% 이상이다. 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 작동적 측면 분획은, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 실질적으로 임의의 나머지 분획에 비해, 음이온 투과성 막(18)의 반대쪽에 배치된 이온-소진 구획(36)의 출구(367)에 가장 근접한다. 특히, 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)이, 음이온 투과성 막(18)의 반대쪽에 배치된 이온-소진 구획(36)의 출구(367)로부터 비교적 원거리에 있는 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 부분(26b)과 또한 인접된다.

예컨대, 상기 전기 탈이온화 장치는 이온-농축 구획(12) 내에 배치된 제 2 이온 교환 물질 도메인을 추가로 포함한다. 제 2 이온 교환 물질 도메인은 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 상기 하나의 나머지 하나의 이온-농축 구획 표면의 최소한 일부와 인접된다(즉, 제 1 이온 교환 물질 도메인이 이격되어 있는 부분). 예컨대, 제 2 이온 교환 물질 도메인은 또한 제 1 이온 교환 물질 도메인과 인접된다.

제 1 이온 교환 물질 도메인이 음이온 교환 물질 우세 도메인(14)인 경우(도 36 참조), 제 2 이온 교환 물질 도메인은 비-음이온 교환 물질 우세 도메인(161)이다. 예컨대, 제 2 이온 교환 물질 도메인은 혼합 이온 교환 물질 도메인(22)을 포함하거나, 제 2 이온 교환 물질 도메인은 그 전체로서 혼합 이온 교환 물질 도메인(22)이다. 추가의 예로서, 제 2 이온 교환 물질 도메인은 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)을 포함하거나, 제 2 이온 교환 물질 도메인은 그 전체로서 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)이다.

제 1 이온 교환 물질 도메인이 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)인 경우(도 37 참조), 제 2 이온 교환 물질 도메인은 비-양이온 교환 물질 우세 도메인(141)이다. 예컨대, 제 2 이온 교환 물질 도메인은 혼합 이온 교환 물질 도메인(22)을 포함하거나, 제 2 이온 교환 물질 도메인은 그 전체로서 혼합 이온 교환 물질 도메인(22)이다. 추가의 예로서, 제 2 이온 교환 물질 도메인은 음이온 교환 물질 우세 도메인(14)을 포함하거나, 제 2 이온 교환 물질 도메인은 그 전체로서 음이온 교환 물질 우세 도메인(14)이다.

예컨대, 도 38 및 39에서, 혼합 이온 교환 물질 도메인(22)이 이온-농축 구획(12) 내에 추가로 배치된다. 음이온 투과성 막(18) 및 양이온 투과성 막(20) 중 상기 하나의 개별적 나머지 하나에 대한 제 1 이온 교환 물질 도메인(14) 또는 (16)의 상대적 배치는 제 1 이온 교환 물질 도메인(14) 또는 (16)과 막(18) 및 (20) 중 상기 하나의 개별적 나머지 하나 사이의 개별적 공간을 한정한다. 혼합 이온 교환 물질 도메인(22)의 최소한 일부가 상기 개별적 공간 내에 배치된다. 예컨대, 도메인(22)은 제 1 이온 교환 물질 도메인(14) 또는 (16)에 인접된다.

추가의 예로서, 도 40에서, 음이온 투과성 막(18)에 의해 부분적으로 경계지워지고, 또한 양이온 투과성 막(20)에 의해 부분적으로 경계지워진 이온-농축 구획(12)을 포함하는 전기 탈이온화 장치(10)가 제공된다. 음이온 투과성 막(18)은 표면 영역을 한정하는 이온-농축 구획 측면(26)을 포함하고, 양이온 투과성 막(20)은 표면 영역을 한정하는 이온-농축 구획 측면(28)을 포함한다. 음이온 교환 물질 우세 도메인(14)은 이온-농축 구획(12) 내에 배치되고, 음이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부와 인접된다. 음이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면(26)의 최소한 일부는 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 작동적 측면 분획을 한정한다. 상기 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 작동적 측면 분획은, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 작동적 측면 영역 분획을 한정하며, 이는 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 이온-농축 구획 측면 영역의 10% 이상이다. 예컨대, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 작동적 측면 영역 분획의 상대적 크기에서, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 작동적 측면 영역 분획은 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면 영역의 50% 이상이다. 추가의 예로서, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 작동적 측면 영역 분획의 상대적 크기에서, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 작동적 측면 영역 분획은 음이온 투과성 막(18)의 실질적으로 전체 이온-농축 구획 측면 영역이다. 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 작동적 측면 분획은, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 실질적으로 임의의 나머지 분획에 비해, 음이온 투과성 막(18)의 반대쪽에 배치된 이온-소진 구획(36)의 출구(367)에 가장 근접한다. 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)은 이온-농축 구획(12) 내에 배치되고, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부와 인접된다. 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 최소한 일부는 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 작동적 측면 분획을 한정한다. 상기 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 작동적 측면 분획은, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 작동적 측면 영역 분획을 한정하며, 이는 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면 영역의 10% 이상이다. 예컨대, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 작동적 측면 영역 분획의 상대적 크기에서, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 작동적 측면 영역 분획은 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면 영역의 50% 이상이다. 추가의 예로서, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 작동적 측면 영역 분획의 상대적 크기에서, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 작동적 측면 영역 분획은 양이온 투과성 막(20)의 실질적으로 전체 이온-농축 구획 측면 영역이다. 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 작동적 측면 분획은, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 실질적으로 임의의 나머지 분획에 비해, 양이온 투과성 막(20)의 반대쪽에 배치된 이온-소진 구획(36)의 출구(367)에 가장 근접한다. 예컨대, 도메인(14)은 도메인(16)에 인접된다.

예컨대, 도 40 실시양태의 변형으로서, 도 41에서, 혼합 이온 교환 물질 도메인(22)이 이온-농축 구획 내에 배치된다. 양이온 투과성 막(20)에 대한 음이온 교환 물질 우세 도메인(14)의 상대적 배치는 도메인(14)과 양이온 투과성 막(20) 사이의 개별적 제 1 공간을 한정한다. 음이온 투과성 막(18)에 대한 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)의 상대적 배치는 도메인(16)과 음이온 투과성 막(18) 사이의 개별적 제 2 공간을 한정한다. 혼합 이온 교환 물질 도메인(22)의 최소한 일부는 상기 개별적 제 1 및 제 2 공간 중 적어도 하나의 내부에 배치된다. 예컨대, 혼합 이온 교환 물질 도메인(22)은 도메인(14) 및 (16) 각각에 인접된다.

예컨대, 도 42에서, 음이온 투과성 막(18)에 의해 부분적으로 경계지워지고, 또한 양이온 투과성 막(20)에 의해 부분적으로 경계지워진 이온-농축 구획(12)을 포함하는 전기 탈이온화 장치(10)가 제공된다. 음이온 투과성 막(18)은 표면 영역을 한정하는 이온-농축 구획 측면(26)을 포함하고, 양이온 투과성 막(20)은 표면 영역을 한정하는 이온-농축 구획 측면(28)을 포함한다. 음이온 교환 물질 우세 도메인(14)은 이온-농축 구획(12) 내에 배치되고, 음이온 투과성 막(18)의 실질적으로 전체 이온-농축 구획 측면 영역과 인접된다. 필수적 경우로서, 도메인(14)이 인접된 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)은, 음이온 투과성 막(18)의 이온-농축 구획 측면(26)의 실질적으로 임의의 나머지 분획에 비해, 음이온 투과성 막(18)의 반대쪽에 배치된 이온-소진 구획(36)의 출구(367)에 가장 근접한다. 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)은 이온-농축 구획(12) 내에 배치되고, 양이온 투과성 막(20)의 실질적으로 전체 이온-농축 구획 측면 영역과 인접된다. 필수적 경우로서, 도메인(16)이 인접된 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)은, 양이온 투과성 막(20)의 이온-농축 구획 측면(28)의 실질적으로 임의의 나머지 분획에 비해, 양이온 투과성 막(20)의 반대쪽에 배치된 이온-소진 구획(36)의 출구(367)에 가장 근접한다. 혼합 이온 교환 물질 도메인(22)이 구획(12) 내에 및 각각의 음이온 교환 물질 우세 도메인(14)과 양이온 교환 물질 우세 도메인(16) 사이에 배치된다. 도메인(22)은 또한 도메인(14) 및 (16) 각각과 인접되고, 구획(12)의 길이를 가로 질러 (입구 말단으로부터 출구 말단으로) 연장된다. 이온-농축 구획은 두께 3mm의 실질적 직사각형의 평행육면체의 모양을 갖는다. 도메인(14)은 전체 도메인(14)을 가로질러 약 0.2 mm의 두께(145)를 갖는다. 도메인(16)은 전체 도메인(16)을 가로질러 약 0.2 mm의 두께(181)를 갖는다. 도메인(22)은 전체 도메인(22)을 가로질러 약 2.6 mm의 두께(221)를 갖는다. 이 점에서, 도메인(14) 및 (16) 각각의 두께는 최소(예: 이온 교환 물질이 입자의 형태로 제공되는 경우 1 또는 2 입자 직경)로 유지되고, 도메인(22)의 두께는 최대화된다.

(e) 작동

작동에서, 전기적 전위 차가 애노드(32)와 캐소드(36) 사이에 인가된다. 전류는 이온-소진 구획(36) 및 이온-농축 구획(12)을 통과하여, 이온을 수송하고 이온-소진 구획(36)에서 물-분해(water-splitting)를 한다. 음이온 및 양이온은 이온-소진 구획(36)으로부터 이온 투과성 막(18), (20)을 가로질러 인접 이온-농축 구획(12)(일부 경우, 인접 전극 구획(30), (34))으로 수송되어, 이온-소진 구획(36)을 통해 유동된 액체의 이온 소진을 초래한다. 결과적으로, 이온-소진 구획(36)을 통해 유동된 액체는 탈이온화되어 정제된 액체 유동(365)을 생성하는 반면, 이온-농축 구획(12)을 통해 유동된 액체는 이온성 종들이 보다 농축되어 농축 유출물(123)을 생성한다. 도 45에 도시된 예에서, 구획(12), (36)을 통한 액체 유동은 서로에 대해 향류이다.

양이온 투과성 막(20)과 인접된 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)은 막 표면에서의 비대전된 약산 농도에서의 감소에 기여하여, 비대전된 약산 종의 역확산을 감소시키는 것으로 여겨진다. 특히, 양이온 투과성 막(20)과 인접된 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)을 제공함에 의해, 양이온 투과성 막(20)을 통한 확산에 의해 비대전된 약산 종(예: CO₂ 또는 CH₃COOH)이 양이온 투과용 막(20)을 통한 확산에 의해 이온-농축 구획(12)으로부터 이온-소진 구획(36)으로 수송되어, 이온-소진 구획(36)으로부터의 생성 수 배출(discharging) 양에서 오염물이 감소된 이온-소진 구획(36)에서의 비대전된 약산 종의 이온화를 초래하는 경향이 감소된다. 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)의 존재는 다음의 메커니즘 중 어느 하나 또는 이들 모두를 가능케 함에 의해 상기와 같은 역확산에서의 감소에 기여하는 것으로 여겨진다: (i) 약산이 이온-농축 구획(12) 내부로부터 양이온 투과성 막(20)으로 수송(이후 양이온 투과성 막(20)을 투과하여 이온-소진 구획(36)으로 들어감)되는 확산 길이를 증가시킴, 및 (ii) 음이온 교환 물질/양이온 교환 물질 계면에서 생성된 약산이 이온-농축 구획(12)틀 통한 액체 유동의 선속도가 (양이온 투과성 막(20)에 인접된 액체 유동의 선속도에 비해) 높은 양이온 투과성 막(20)으로부터 더 멀리 떨어져서 생성되도록 양이온 투과성 막(20)으로부터 멀리 음이온 교환 물질/양이온 교환 물질 계면을 이동시킴에 의해 양이온 투과성 막(20)의 표면 부근에서의 약산의 국지적 농도를 감소시킴.

유사하게, 음이온 투과성 막(18)과 인접된 음이온 교환 물질 우세 도메인(14)은 약 염기성 물질, 예컨대 암모니아 및 질소 함유 유기 약 염기(예: 아닐린, 부틸아민, 하이드라진, 에틸아민 및 하이드록실아민)의 역확산의 감소에 기여하는 것으로 여겨진다.

양이온 투과성 막(20)과 인접된 양이온 교환 물질 우세 도메인(16)의 경우 및/또는 음이온 투과성 막(18)과 인접된 음이온 교환 물질 우세 도메인(14)의 경우와 관련하여, 혼합 이온 교환 물질 도메인(22)이 제공되어 이온-농축 구획(12) 내에서의 경질 스케일 형성을 완화시킨다. 이온-농축 구획(12) 내에서의 음이온 교환 물질 및 양이온 교환 물질 사이의 계면의 수를 증가시키는 것은 경질 스케일 형성 음이온의 국지적 농도의 발생을 감소시킨다. 이런 계면의 수는, 도메인(14) 또는 (16)과 같은 주로 단일 상 이온 교환 물질 도메인과는 반대로 혼합 이온 교환 물질 도메인(22)에서 최적화된다. 따라서, 전술된 도메인(14) 및 (16) 중 하나 또는 이들 모두 외에 혼합 이온 교환 물질 도메인(22)을 제공하는 것은 전술된 도메인(14) 및 (16) 중 하나 또는 이들 모두만이 혼합 이온 교환 물질 도메인(22) 없이 이온-농축 구획(12)에 제공된 경우에 만연될 수 있는 경질 스케일 형성을 완화시킨다.

본 발명의 실시양태는 하기 비제한적 실시예를 참고하여 보다 상세하게 기재될 것이다.

(i) 혼합 이온 교환 물질만이 충진된 이온-농축 구획을 갖는 전기 탈이온화 장치의 성능과 (ii) 양이온 투과성 막과 인접된 양이온 교환 물질 도메인, 및 양이온 교환 물질 도메인과 음이온 투과성 막 사이에 배치된 혼합 이온 교환 물질 도메인을 포함하는 이온-농축 구획을 갖는 전기 탈이온화 장치의 성능의 비교를 위해 전기 탈이온화 공정을 실시하였다.

실시예 1

애노드를 함유하는 애노드 구획 및 캐소드를 함유하는 캐소드 구획을 포함하는 제 1 전기 탈이온화 장치를 구비한다. 복수의 음이온 투과성 막 및 양이온 투과성 막을 애노드 구획과 캐소드 구획 사이에 교대로 정렬시켜, 총 16개의 이온-농축 구획 및 총 15개의 이온-소진 구획이 존재하도록 교번적 이온-소진 구획 및 이온-농축 구획을 형성한다. 각 이온-소진 구획(36)은 애노드 측의 음이온 투과성 막(18)에 의해 및 캐소드 측의 양이온 투과성 막(20)에 의해 경계지워진다. 이온- 농축 구획 및 이온-소진 구획 각각은 실질적으로 직사각형의 평행육면체의 모양을 갖는다. 각 이온-농축 구획의 치수는 13cm x 39cm x 0.2cm(폭 x 길이 x 두께)이다. 각 이온-소진 구획의 치수는 13cm x 39cm x 0.8cm(폭 x 길이 x 두께)이다.

미츠비시 DIAION SK-1B^TM 수지 비드(양이온 교환 물질) 및 미츠비시 DIAION SA10A^TM 수지 비드(음이온 교환 물질)의 혼합물(1:1 부피비)인 혼합 이온 교환 물질로 각 이온-소진 구획을 충진한다. 각 이온-소진 구획 내의 혼합 이온 교환 물질 도메인은 이온-소진 구획의 모양에 부합되어 혼합 이온 교환 물질 도메인의 두께가 0.8 cm이 되도록 한다.

각 이온-농축 구획은, 두 개의 불연속적인 이온 교환 물질의 도메인을 형성하도록 이온-교환 물질로 충진된다. 특히, 각 이온-농축 구획은 양이온 교환 물질 도메인 및 혼합 이온 교환 물질 도메인을 포함한다. 이온-농축 구획의 양이온 교환 물질 우세 도메인은, 이온-농축 구획의 양이온 교환 물질 우세 도메인에 사용되는 양이온 교환 물질 수지 비드 직경의 크기 범위가 0.42mm 내지 0.6mm가 되도록 보다 큰 수지 비드를 제거하기 위해 체질된(sieved) 미츠비시 DIAION SK-1B^TM 수지 비드(양이온 교환 물질)을 함유한다. 이온-농축 구획의 혼합 이온 교환 물질 도메인은 미츠비시 DIAION SK-1B^TM 수지 비드(양이온 교환 물질) 및 미츠비시 DIAION SA10A^TM 수지 비드(음이온 교환 물질)의 혼합물(1:1 부피비)인 혼합 이온 교환 물질을 함유한다. 이온-농축 구획의 양이온 교환 물질 도메인은 실질적으로 직사각형 의 평행육면체의 모양으로 한정되고, 양이온 투과성 막의 실질적으로 전체 이온-농축 구획 표면과 인접된다. 이온-농축 구획의 혼합 이온 교환 물질 도메인은 실질적으로 직사각형의 평행육면체의 모양으로 한정되고, 양이온 교환 물질 도메인과 음이온 투과성 막 사이의 전체 공간에 배치된다. 양이온 교환 물질 도메인의 두께는 0.08cm이다. 혼합 이온 교환 물질 도메인의 두께는 0.12cm이다.

이온-소진 구획, 이온-농축 구획 및 전극 구획 각각에 대한 공급물 유동은 동일 조성을 갖는다. 이런 공급물 유동은 중탄산나트륨 주입 후에 용해된 HCO₃ ^-을 15.9 ppm로 함유하는 실질적으로 초순수 물(역삼투압에 의해 예비처리된 관수(municipal water))이다. 생성 수는 약 0.4167 gpm의 속도로 각 이온-소진 구획으로부터 배출된다. 물은 약 0.0235 gpm의 속도로 각 이온-농축 구획으로부터 배출된다. 물은 약 0.25 gpm의 속도로 조합 전극 구획으로부터 배출된다. 90%가 회수되는 것으로 측정된다. 이온-소진 구획 및 이온-농축 구획 각각을 통한 유동을 정립시킬 때에, 3 coulomb/sec의 전류가 소자와 연결된 외부 회로를 통해 가해지고, 따라서 이온-소진 구획을 통한 수성 공급물 유동의 전기 탈이온화를 실행한다.

정상 상태(steady state)에서, 이온-소진 구획의 출구로부터 배출되는 생성 수의 저항률은 17.7 Mohm.cm로 측정되었다.

비교예 1

각 이온-농축 구획이 혼합 이온 교환 물질(즉, 미츠비시 DIAION SK-1B^TM 수 지 비드(양이온 교환 물질) 및 미츠비시 DIAION SA10A^TM 수지 비드(음이온 교환 물질)의 혼합물(1:1 부피비))만으로 충진된 것을 제외하고는, 실시예 1에 기재된 실질적으로 동일한 전기 탈이온화 장치를 사용하여 비교예를 실시하였다.

정상 상태(steady state)에서, 이온-소진 구획의 출구로부터 배출되는 생성 수의 저항률은 12 Mohm.cm로 측정되었다.

첨부된 청구범위에 의해 정의된 본 발명의 범위 및 영역으로부터 벗어남이 없이 본원에 기재된 본 발명의 실시양태에서 변형이 가해질 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (53)

1. 음이온 투과성 막에 의해 부분적으로 경계지어지고 또한 양이온 투과성 막에 의해 부분적으로 경계지어진 이온-농축(ion-concentrating) 구획,

   상기 이온-농축 구획 내에 배치된 제 1 이온 교환 물질 도메인, 및

   상기 이온-농축 구획 내에 배치된 혼합 이온 교환 물질 도메인

   을 포함하는 전기 탈이온화(electrodeionization) 장치로서,

   상기 제 1 이온 교환 물질 도메인이 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 하나의 막의 이온-농축 구획 측면(side surface)의 최소한 일부와 인접되고, 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 다른 하나의 막과 이격되어 있으며,

   상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 하나의 막의 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부는, 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 하나의 막의 이온-농축 구획 측면의 작동성 측면 분획(operative side surface fraction)을 한정하되,

   상기 제 1 이온 교환 물질 도메인이 인접되어 있는 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부를 가진 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 하나의 막이 음이온 투과성 막인 경우는, 상기 제 1 이온 교환 물질 도메인이 음이온 교환 물질 우세 도메인이고,

   상기 제 1 이온 교환 물질 도메인이 인접되어 있는 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부를 가진 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 하나의 막이 양이온 투과성 막인 경우는, 상기 제 1 이온 교환 물질 도메인이 양이온 교환 물질 우세 도메인이도록 하며,

   상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 다른 하나의 막에 대한 상기 제 1 이온 교환 물질 도메인의 상대적 배치가, 상기 제 1 이온 교환 물질 도메인과, 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 상기 다른 하나의 막 사이의 개별적 공간(respective space)을 한정하고,

   상기 혼합 이온 교환 물질 도메인의 최소한 일부가 상기 개별적 공간 내에 배치된,

   전기 탈이온화 장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 이온 교환 물질 도메인이 인접되어 있는 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부를 가진 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 하나의 막이 음이온 투과성 막이어서, 상기 제 1 이온 교환 물질 상(phase)이 음이온 교환 물질 우세 도메인이도록 하는, 전기 탈이온화 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 혼합 이온 교환 물질 도메인이 상기 이온-농축 구획 내에 배치되고,

   상기 양이온 투과성 막에 대한 상기 음이온 교환 물질 우세 도메인의 상대적 배치가, 상기 음이온 교환 물질 우세 도메인과 상기 양이온 투과성 막 사이의 개별적 공간을 한정하며,

   상기 혼합 이온 교환 물질 도메인의 최소한 일부가 상기 개별적 공간 내에 배치된,

   전기 탈이온화 장치.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 이온-농축 구획 내에 배치된 양이온 교환 물질 우세 도메인을 추가로 포함하고,

   상기 양이온 교환 물질 우세 도메인은, 상기 양이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부와 인접되고 상기 음이온 투과성 막과 이격되어 있으며,

   상기 양이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부는, 상기 양이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 작동성 측면 분획을 한정하는,

   전기 탈이온화 장치.
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 이온 교환 물질 도메인이 인접되어 있는 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부를 가진 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 하나의 막이 양이온 투과성 막이어서, 상기 제 1 이온 교환 물질 도메인이 양이온 교환 물질 우세 도메인이도록 하는, 전기 탈이온화 장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 혼합 이온 교환 물질 도메인이 상기 이온-농축 구획 내에 배치되고,

   상기 음이온 투과성 막에 대한 상기 양이온 교환 물질 우세 도메인의 상대적 배치가, 상기 양이온 교환 물질 우세 도메인과 상기 음이온 투과성 막 사이의 개별적 공간을 한정하며,

   상기 혼합 이온 교환 물질 도메인의 최소한 일부가 상기 개별적 공간 내에 배치된,

   전기 탈이온화 장치.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 음이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면이 상기 음이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면 영역을 한정하고,

   상기 양이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면이 상기 양이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면 영역을 한정하고,

   상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 하나의 막의 이온-농축 구획 측면의 작동성 측면 분획이, 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 하나의 막의 이온-농축 구획 측면의 작동성 측면 영역 분획(area fraction)을 한정하되, 상기 분획이 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 하나의 막의 이온-농축 구획 측면 영역의 10% 이상인,

   전기 탈이온화 장치.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 혼합 이온 교환 물질 도메인이 상기 이온-농축 구획 내에 배치되고,

    상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 상기 다른 하나의 막에 대한 상기 제 1 이온 교환 물질 도메인의 상대적 배치가, 상기 제 1 이온 교환 물질 도메인과, 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 상기 다른 하나의 막 사이의 개별적 공간을 한정하고,

    상기 혼합 이온 교환 물질 도메인의 최소한 일부가 상기 개별적 공간 내에 배치된,

    전기 탈이온화 장치.
11. 제 9 항에 있어서,

    상기 제 1 이온 교환 물질 도메인이 인접되어 있는 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부를 가진 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 하나의 막이 음이온 투과성 막이어서, 상기 제 1 이온 교환 물질 도메인이 음이온 교환 물질 우세 도메인이도록 하고,

    상기 음이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 작동성 측면 분획이, 상기 음이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 작동성 측면 영역 분획을 한정하되, 상기 분획이 상기 음이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면 영역의 10% 이상인,

    전기 탈이온화 장치.
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16. 제 9 항에 있어서,

    상기 제 1 이온 교환 물질 도메인이 인접되어 있는 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부를 가진 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 하나의 막이 양이온 투과성 막이어서, 상기 제 1 이온 교환 물질 도메인이 양이온 교환 물질 우세 도메인이도록 하고,

    상기 양이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 작동성 측면 분획이, 상기 양이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 작동성 측면 영역 분획을 한정하되, 상기 분획이 상기 양이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면 영역의 10% 이상인,

    전기 탈이온화 장치.
17. 삭제
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20. 제 9 항에 있어서,

    상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 하나의 막의 이온-농축 구획 측면의 작동성 측면 분획이, 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 상기 하나의 막의 이온-농축 구획 측면의 임의의 나머지 분획에 비해, 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 상기 하나의 막의 반대쪽에 배치된 이온-소진(ion-depleting) 구획의 출구에 가장 근접한, 전기 탈이온화 장치.
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33. 제 1 이온 투과성 막에 의해 부분적으로 경계지어지고 또한 세퍼레이터(separator) 요소에 의해 부분적으로 경계지어진 이온-농축 구획,

    상기 이온-농축 구획 내에 배치된 제 1 이온 교환 물질 도메인, 및

    상기 이온-농축 구획 내에 배치된 제 2 이온 교환 물질 도메인

    을 포함하는 전기 탈이온화(electrodeionization) 장치로서,

    상기 제 1 이온 투과성 막은 음이온 투과성 막 및 양이온 투과성 막 중 하나이고,

    상기 세퍼레이터 요소는 제 2 이온 투과성 막이고, 상기 제 2 이온 투과성 막은 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 다른 하나이며, 상기 제 1 이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부는 작동성 측면 분획을 한정하고,

    상기 작동성 측면 분획은 상기 제 1 이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 작동성 측면 영역 분획을 한정하되, 상기 분획이 상기 제 1 이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면 영역의 10% 이상이며,

    상기 제 1 이온 교환 물질 도메인은 상기 제 1 이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부와 인접하고, 상기 제 1 이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부는, 상기 제 1 이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 작동성 측면 분획을 한정하고,

    상기 세퍼레이터 요소에 대한 상기 제 1 이온 교환 물질 도메인의 상대적 배치는 상기 제 1 이온 교환 물질 도메인과 상기 세퍼레이터 요소 사이의 제 1 공간을 한정하고, 상기 제 2 이온 교환 물질 도메인의 최소한 일부가 상기 제 1 공간 내에 배치되되,

    상기 제 1 이온 교환 물질 도메인이 인접되어 있는 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부를 가진 상기 제 1 이온 투과성 막이 음이온 투과성 막인 경우는, 상기 제 1 이온 교환 물질 도메인이 음이온 교환 물질 우세 도메인이고 상기 제 2 이온 교환 물질 도메인은 비-음이온 교환 물질 우세 도메인이고,

    상기 제 1 이온 교환 물질 도메인이 인접되어 있는 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부를 가진 상기 제 1 이온 투과성 막이 양이온 투과성 막인 경우는, 상기 제 1 이온 교환 물질 도메인이 양이온 교환 물질 우세 도메인이고 상기 제 2 이온 교환 물질 도메인은 비-양이온 교환 물질 우세 도메인이도록 하는,

    전기 탈이온화 장치.
34. 제 33 항에 있어서,

    상기 제 2 이온 교환 물질 도메인이 상기 제 1 이온 교환 물질 도메인과 인접해 있는,

    전기 탈이온화 장치.
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41. 음이온 투과성 막에 의해 부분적으로 경계지어지고 또한 양이온 투과성 막에 의해 부분적으로 경계지어진 이온-농축 구획,

    상기 이온-농축 구획 내에 배치된 제 1 이온 교환 물질 도메인, 및

    상기 이온-농축 구획 내에 배치된 혼합 이온 교환 물질 도메인

    을 포함하는 전기 탈이온화(electrodeionization) 장치로서,

    상기 음이온 투과성 막이 상기 음이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면 영역을 한정하는 이온-농축 구획 측면을 포함하고,

    상기 양이온 투과성 막이 상기 양이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면 영역을 한정하는 이온-농축 구획 측면을 포함하며,

    상기 제 1 이온 교환 물질 도메인은 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 하나의 막의 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부와 인접되어 있고,

    상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 하나의 막의 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부는, 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 하나의 막의 이온-농축 구획 측면의 작동성 측면 분획을 한정하며,

    상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 하나의 막의 이온-농축 구획 측면의 작동성 측면 분획이, 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 하나의 막의 이온-농축 구획 측면의 작동성 측면 영역 분획을 한정하되, 상기 분획이 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 하나의 막의 이온-농축 구획 측면 영역의 10% 이상이고,

    상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 하나의 막의 이온-농축 구획 측면의 작동성 측면 분획이, 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 상기 하나의 막의 이온-농축 구획 측면의 임의의 나머지 분획에 비해, 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 상기 하나의 막의 반대쪽에 배치된 이온-소진 구획의 출구에 가장 근접하며,

    상기 제 1 이온 교환 물질 도메인이 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 다른 하나의 막의 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부와 이격되어 있고,

    상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 상기 다른 하나의 막의 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부는, 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 상기 다른 하나의 막의 이온-농축 구획 측면의 작동성 측면 분획을 한정하며,

    상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 상기 다른 하나의 막의 이온-농축 구획 측면의 작동성 측면 분획이, 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 상기 다른 하나의 막의 이온-농축 구획 측면의 작동성 측면 영역 분획을 한정하되, 상기 분획이 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 상기 다른 하나의 막의 이온-농축 구획 측면 영역의 10% 이상이고,

    상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 상기 다른 하나의 막의 이온-농축 구획 측면의 작동성 측면 분획이, 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 상기 다른 하나의 막의 이온-농축 구획 측면의 임의의 나머지 분획에 비해, 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 상기 다른 하나의 막의 반대쪽에 배치된 이온-소진 구획의 출구에 가장 근접하되,

    상기 제 1 이온 교환 물질 도메인이 인접되어 있는 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부를 가진 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 하나의 막이 음이온 투과성 막인 경우, 상기 제 1 이온 교환 물질 도메인이 음이온 교환 물질 우세 도메인이고,

    상기 음이온 교환 물질 우세 도메인은 상기 음이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부와 인접되어 있으며,

    상기 음이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부는, 상기 음이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 제 1 작동성 측면 분획을 한정하고,

    상기 음이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 제 1 작동성 측면 분획이, 상기 음이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 제 1 작동성 측면 영역 분획을 한정하되, 상기 분획이 상기 음이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면 영역의 10% 이상이며,

    상기 음이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 제 1 작동성 측면 분획이, 상기 음이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 임의의 나머지 분획에 비해, 상기 음이온 투과성 막의 반대쪽에 배치된 이온-소진 구획의 출구에 가장 근접하고,

    상기 음이온 교환 물질 우세 도메인이 상기 양이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부와 이격되어 있으며,

    상기 양이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부는, 상기 양이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 제 1 작동성 측면 분획을 한정하고,

    상기 양이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 제 1 작동성 측면 분획이, 상기 양이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 제 1 작동성 측면 영역 분획을 한정하되, 상기 분획이 상기 양이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면 영역의 10% 이상이며,

    상기 양이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 제 1 작동성 측면 분획이, 상기 양이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 임의의 나머지 분획에 비해, 상기 양이온 투과성 막의 반대쪽에 배치된 이온-소진 구획의 출구에 가장 근접하고,

    상기 제 1 이온 교환 물질 도메인이 인접되어 있는 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부를 가진 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 하나의 막이 양이온 투과성 막인 경우, 상기 제 1 이온 교환 물질 도메인이 양이온 교환 물질 우세 도메인이며,

    상기 양이온 교환 물질 우세 도메인은 상기 양이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부와 인접되어 있고,

    상기 양이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부는, 상기 양이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 제 2 작동성 측면 분획을 한정하고,

    상기 양이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 제 2 작동성 측면 분획이, 상기 양이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 제 2 작동성 측면 영역 분획을 한정하되, 상기 분획이 상기 양이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면 영역의 10% 이상이며,

    상기 양이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 제 2 작동성 측면 분획이, 상기 양이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 임의의 나머지 분획에 비해, 상기 양이온 투과성 막의 반대쪽에 배치된 이온-소진 구획의 출구에 가장 근접하고,

    상기 양이온 교환 물질 우세 도메인이 상기 음이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부와 이격되어 있으며,

    상기 음이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 최소한 일부는, 상기 음이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 제 2 작동성 측면 분획을 한정하고,

    상기 음이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 제 2 작동성 측면 분획이, 상기 음이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 제 2 작동성 측면 영역 분획을 한정하되, 상기 분획이 상기 음이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면 영역의 10% 이상이며,

    상기 음이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 제 2 작동성 측면 분획이, 상기 음이온 투과성 막의 이온-농축 구획 측면의 임의의 나머지 분획에 비해, 상기 음이온 투과성 막의 반대쪽에 배치된 이온-소진 구획의 출구에 가장 근접하도록 하고,

    상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 다른 하나의 막에 대한 상기 제 1 이온 교환 물질 도메인의 상대적 배치가, 상기 제 1 이온 교환 물질 도메인과, 상기 음이온 투과성 막과 상기 양이온 투과성 막 중 상기 다른 하나의 막 사이의 개별적 공간(respective space)을 한정하며,

    상기 혼합 이온 교환 물질 도메인의 최소한 일부가 상기 개별적 공간 내에 배치된,

    전기 탈이온화 장치.
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