KR102029539B1 - 수처리용 전극의 제조방법 - Google Patents

수처리용 전극의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수처리용 전극 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 축전 탈이온화 방식의 수처리용 전극의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 1) 티타늄이 코팅된 탄소분말을 제조하는 단계와, 2) 티타늄이 코팅된 탄소분말, 금속분말, 수지(resin) 및 용매를 혼합하여 슬러리 상태의 혼합물을 제조하는 단계와, 3) 슬러리 상태의 혼합물을 성형하는 단계와, 4) 성형된 슬러리 상태의 혼합물을 건조하는 단계와, 5) 건조된 혼합물을 열처리하여 수지를 탄화하는 단계를 포함하는 수처리용 전극의 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따른 수처리용 전극의 제조방법은 열처리를 통해서 수지를 탄화시켜서, 다른 탄소기저물과 결합되도록 함으로써, 수지에 의한 전극의 전기전도도의 저하를 방지할 수 있다는 장점이 있다.

Description

수처리용 전극의 제조방법{Method of manufacturing electrode for water treatment}
본 발명은 수처리용 전극의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 축전 탈이온화 방식의 수처리용 전극의 제조방법에 관한 것이다.
해수의 담수화, 경수의 연수화, 생활 폐수 및 산업 폐수의 재활용 등을 위해, 이온물질을 제거하는 수처리 기술이 사용되고 있다. 종래의 이온 물질을 제거 기술로는 증발법, 역삼투막법 및 이온교환수지법 등이 이용되고 있다. 그런데 증발법과 역삼투막법은 높은 에너지 소비에 따른 운전비용 및 운전상의 문제점 등을 가지고 있다. 또한, 가장 폭넓게 사용되는 이온교환수지법은 재생할 때 산(Acid)이나 소금(NaCl)을 과량 사용하므로 2차 오염물질을 만드는 단점이 있다.
이러한 단점을 개선하기 위한 수처리 방법으로 축전 탈이온화(Capacitive Deionization, CDI) 방법이 연구되고 있다. 축전 탈이온화 방법은 탄소 전극을 사용하여 이온을 흡착시켜 제거하는 방법이다. 두 개의 다공성 탄소 전극에 1 ~ 2V 내외의 전압을 걸어주고 그 사이로 이온이 함유된 물을 흘려주면 양이온은 음극에 음이온은 양극에 흡착된다. 그리고 포화된 전극에 반대 전하를 가하거나 전극을 연결시켜 이온을 탈착시킴으로 전극을 쉽게 재생할 수 있다.
그러나 축전 탈이온화 방법은 핵심 요소인 전극의 성능저하라는 문제가 있었다. 이러한 문제를 개선하기 위한 방법으로 다양한 연구가 진행되고 있다.
예를 들어, 등록특허 제10-1020729호에는 전해액과 전극과의 계면저항, 이온 제거효율, 정전기적 탈·흡착 향상, 전극의 내구성을 향상시키기 위해, 탄소재를 물리적 혼합이 아닌 화학적으로 혼합하고, 용매를 증발시킨 후에 소성하여 이산화티탄(TiO2)을 형성하여 건조하고, 유기 용매 대신 수용액을 용매로 하여 바인더를 혼합하여 분산시킨 후에 일정온도의 진공 오븐에서 수분을 제거하여 혼합물을 제조하며, 그 혼합물을 박판(sheet) 형태로 제조한 후 그 박판을 카본 호일(graphite foil) 위에 놓고 압력(roll pressing)을 가한 후 다시 진공 오븐에서 건조하여 이루어지는 축전 탈이온화용(Capacitive Deionization, CDI) 활성 탄소와 이산화티탄을 이용한 복합전극의 제조방법이 개시되어 있다.
또한, 등록특허 제10-1094240호에는 용매에 다공성 활성탄소재와 비다공성 탄소재를 투입하여 분산시키는 분산단계(S10)와, 상기 분산단계(S10)를 통해 분산된 다공성 활성탄소재와 비다공성 탄소재에 함유되어 있는 용매를 증발시키는 증발단계(S20)와, 상기 증발단계(S20)를 거친 다공성 활성탄소재와 비다공성 탄소재의 건조된 복합분말을 물리적으로 혼합하여 분산성을 향상시켜주는 재혼합단계(S30)와, 상기 재혼합단계(S30)를 거친 복합분말과, 접착제인 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluoroethylene;PTFE) 현탁액을 교반 혼합하고, 혼합된 슬러리 상태의 혼합물을 마노유발에서 박판(sheet)으로 제조하여, 카본호일(graphite foil) 상부에 적층시킨 다음, 압력(roll pressing)을 가하여 일정한 두께로 압착시켜 전극을 제조하는 전극제조단계(S40)와, 상기 전극제조단계(S40)를 통해 제조된 전극을 진공오븐에서 건조시키는 건조단계(S50)로 이루어진 다공성 활성탄소재와 비다공성 탄소재를 이용한 축전 탈이온화용 복합전극 제조방법이 개시되어 있다.
또한, 등록특허 제10-1258964호에는 활성탄에 상기 TTIP를 균일하게 분산, 코팅하는 단계와, TTIP가 균일하게 분산, 코팅된 활성탄을 고온에서 소성하여 금속산화물을 생성시킨 PTAC(TiO2/AC) 활물질을 제조하는 단계와, 상기 PTAC 활물질과, 바인더인 PTFE solution을 페이스트 믹서로 교반한 것에 용매를 첨가하여 얻은 전극반죽을 일정 두께가 될 때까지 롤프레스로 성형하여 시트(sheet)로 제조하는 시트 전극재 제조단계와, 상기 시트(sheet)를 건조하여 용매를 휘발시키는 건조단계를 거쳐 이루어지는 활성탄에 금속산화물을 복합화한 전극재 제조방법이 개시되어 있다.
또한, 등록특허 제10-1526246호에는 수처리 공정 시 양이온을 제거하기 위한 적용되는 수처리용 전극으로서, 활물질, 탄소를 포함하는 전도성 물질 및 상기 활물질과 전도성 물질을 결합시키는 바인더를 포함하는 탄소 전극 및 상기 탄소 전극의 표면에 코팅된 금속산화물 박막을 포함하는 수처리용 복합전극이 개시되어 있다.
그런데 상술한 방법들에서는 전극을 성형하기 위해서, 활물질, 전도성 물질 등을 결합하기 위한 결합제나 바인더가 사용되며, 결합제나 바인더는 성형이 완료된 후에도 제거되지 않는다.
예를 들어, 등록특허 제10-1020729호에서 티타늄 입자가 코팅된 탄소복합분말에 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluoroethylene; PTFE) 바인더를 추가하고, 혼합하여 슬러리를 만든 후 이 슬러리를 박판 형태로 성형하고, 카본 호일 위에 놓고 압력을 가해서 전극을 제조한다고 기재되어 있다. 또한, 등록특허 제10-1526246호에는 활물질, 탄소를 포함하는 전도성 물질 및 활물질과 전도성 물질을 결합시키는 바인더가 혼합된 탄소전극 형성용 페이스트를 마련한 후 탄소전극 형성용 페이스트를 전극 형상을 갖도록 성형한 후에 성형된 탄소전극 형성용 페이스트를 건조시켜 수처리용 탄소전극을 형성한다고 기재되어 있다.
그런데 이러한 종래의 방법들에 의하면, 바인더가 열처리를 통해서 제거되지 않고 활물질이나 전도성 물질 사이에 남아있기 때문에, 결과적으로 제조된 전극의 전기전도도를 떨어뜨릴 수 있다는 문제가 있다.
한국등록특허 제10-1020729호 한국등록특허 제10-1094240호 한국등록특허 제10-1258964호 한국등록특허 제10-1526246호 한국공개특허 제10-2015-0084956호
본 발명은 상술한 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 열처리를 통해서 성형을 위해서 투입된 수지를 탄화시켜 다른 탄소기저물과 결합되도록 함으로써, 잔존하는 수지에 의한 전극의 전기전도도의 저하를 방지할 수 있는 수처리용 전극의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 1) 티타늄이 코팅된 탄소분말을 제조하는 단계와, 2) 티타늄이 코팅된 탄소분말, 금속분말, 수지(resin) 및 용매를 혼합하여 슬러리 상태의 혼합물을 제조하는 단계와, 3) 슬러리 상태의 혼합물을 성형하는 단계와, 4) 성형된 슬러리 상태의 혼합물을 건조하는 단계와, 5) 건조된 혼합물을 열처리하여 수지를 탄화하는 단계를 포함하는 수처리용 전극의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 수처리용 전극의 제조방법은 열처리를 통해서 수지를 탄화시켜 다른 탄소기저물과 결합되도록 함으로써, 잔존하는 수지에 의한 전극의 전기전도도의 저하를 방지할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수처리용 전극의 제조방법의 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수처리용 전극의 제조방법에 의해서 완성된 수처리용 전극의 사진이다.
도 3은 메틸렌 블루 분해시험 장치의 사진이다.
도 4는 초음파를 인가한 조건에서 메틸렌 블루 분해시험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 자외선을 조사한 조건에서 메틸렌 블루 분해시험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 태양광을 조사한 조건에서 메틸렌 블루 분해시험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7은 초음파를 인가하고, 자외선을 조사한 조건에서 메틸렌 블루 분해시험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 8은 초음파를 인가하고, 가시광선을 조사한 조건에서 메틸렌 블루 분해시험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 9는 초음파를 인가하고, 자외선 및 가시광선을 조사한 조건에서 메틸렌 블루 분해시험 결과를 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명에 따른 수처리용 전극의 제조방법의 일실시예에 대해서 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예는 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수처리용 전극의 제조방법의 흐름도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 수처리용 전극의 제조방법은 티타늄이 코팅된 탄소분말을 제조하는 단계(S10)와, 티타늄이 코팅된 탄소분말, 금속분말, 수지(resin) 및 용매를 혼합하여 슬러리 상태의 혼합물을 제조하는 단계(S20)와, 슬러리 상태의 혼합물을 성형하는 단계(S30)와, 성형된 슬러리 상태의 혼합물을 건조하는 단계(S40)와, 건조된 혼합물을 열처리하여 수지를 탄화하는 단계(S50)를 포함한다.
먼저, 티타늄이 코팅된 탄소분말을 제조하는 단계(S10)에 대해서 설명한다.
본 단계(S10)는 티타늄 전구체 용액을 제조하는 단계(S11)와, 티타늄 전구체 용액에 탄소분말을 투입하여 혼합하는 단계(S12)와, 탄소분말이 투입된 티타늄 전구체 용액을 건조한 후 열처리하는 단계(S13)를 포함한다.
티타늄 전구체 용액을 제조하는 단계(S11)에서는 옥시황산티타늄(TiOSO4) 또는 사염화티타늄(TiCl4)과 같은 티타늄 전구체를 알코올 등의 용매에 녹여서 용액을 제조한다.
다음, 제조된 티타늄 전구체 용액에 탄소분말을 투입하여 혼합한다(S12). 탄소분말은 전극 반응에 관여하는 활물질이다. 탄소분말로는 평균 입경이 40㎛ 이하인 활성탄을 사용하거나, 흑연, 활성탄소섬유, 코크스(cokes), 탄소나노튜브, 플러렌(fullerene) 등의 탄소질 중에서 선택된 적어도 하나를 활성탄과 혼합하여 사용할 수 있다.
다음, 탄소분말이 투입된 티타늄 전구체 용액을 건조한 후 열처리한다(S13). 건조하는 단계는 약 100℃의 온도로 진행되며, 열처리는 500 ~ 600℃ 정도의 온도에서 진행된다. 열처리가 완료되면, 이산화티타늄이 고르게 코팅된 탄소분말을 얻을 수 있다. 이산화티타늄이 코팅된 탄소분말은 물에 대한 젖음 특성이 우수하다.
다음으로, 티타늄이 코팅된 탄소분말, 금속분말, 수지(resin) 및 용매를 혼합하여 슬러리 상태의 혼합물을 제조하는 단계(S20)에 대해서 설명한다.
이 단계에서는 티타늄이 코팅된 탄소분말 50 ~ 70 wt%, 금속분말 5 ~ 10 wt%, 수지 20 ~ 35 wt%를 포함하는 고형분과 고형분 100 중량부당 3 내지 10 중량부의 용매를 혼합하여 슬러리 상태의 혼합물을 제조한다.
수지로는 페놀수지를 사용하는 것이 바람직하다. 페놀수지는 열처리를 하였을 때 탄화가 용이하며, 강도 유지에 좋은 특성을 보인다. 또한, 페놀수지로는 산 촉매에 의해 제조되는 노블락(novolac) 타입의 페놀수지를 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 노블락 타입의 페놀수지가 염기성 촉매에 의해 제조되는 레졸(resol) 타입의 페놀수지에 비해서 강도 유지에 더 유리하기 때문이다.
금속분말로는 Cu, Co, Ni, Pt, Au, Fe, K, 그리고 Al 등의 평균 입경이 10~100㎛인 금속분말을 사용할 수 있다. 기타 귀금속, 전이금속 및 알칼리 금속을 사용할 수도 있다.
한꺼번에 혼합할 수도 있으나, 고르게 분산되도록 하기 위해서, 먼저, 페놀수지를 에탄올과 같은 용매에 녹여서 페놀수지 용액을 준비할 수 있다. 그리고 티타늄이 코팅된 탄소분말과 금속분말을 용매에 투입하여 혼합한다. 이때, 필요한 경우에는 소량의 분산제를 투입할 수도 있다. 그리고 여기에 수지 용액을 소량씩 나누어 투입하면서 혼합한다.
또한, 먼저 수지 용액을 준비하고, 수지 용액에 티타늄이 코팅된 탄소분말과 금속분말을 투입하여 혼합할 수도 있다.
다음으로, 슬러리 상태의 혼합물을 성형하는 단계(S30)를 설명한다.
먼저, 슬러리 상태의 혼합물을 금속 와이어로 이루어진 망에 도포한다. 한쪽 면의 초기 두께가 5 ~ 15mm 정도가 되도록 코팅 후 뒤집어서 다른 쪽 면을 같은 두께로 코팅한다.
그리고 프레스를 사용하여 500 ~ 1200㎏/㎠의 압력으로 압착하여 성형한다.
다음으로, 성형된 슬러리 상태의 혼합물을 건조하는 단계(S40)를 설명한다.
성형된 슬러리 상태의 혼합물을 80 ~ 105℃의 온도로 건조하여 용매를 제거한다.
마지막으로, 건조된 혼합물을 열처리하여 수지를 탄화하는 단계(S50)를 설명한다. 건조된 혼합물을 500 ~ 600℃, 질소 분위기와 같은 비산화성 분위기에서 열처리하여 수지를 탄화한다. 탄화된 수지는 탄소분말들과 결합된다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수처리용 전극의 제조방법에 의해서 완성된 수처리용 전극의 사진이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예 및 평가예를 들어 보다 상세하게 설명하기로 한다.
[실시예 1]
옥시황산티타늄(TiOSO4) 20wt%와 알코올 80wt%의 티타늄 전구체 용액을 준비하였다. 그리고 약 27g의 티타늄 전구체 용액에 50g의 활성탄과 10g의 흑연을 투입하여 혼합하였다. 다음, 이를 100℃로 건조한 후 550℃로 열처리하여, 이산화티타늄이 코팅된 탄소분말을 얻었다.
다음으로, 페놀수지 25g을 알코올 10g에 녹인 후 여기에 티타늄이 코팅된 탄소분말 65g과 코발트(Co) 분말 10g을 투입하여 슬러리를 제조하였다.
그리고 이 슬러리를 구리 금속망의 양쪽 면에 한쪽 면의 초기 두께가 10㎜ 정도가 되도록 도포하였다. 그리고 프레스를 사용하여 800㎏/㎠의 압력으로 압착하여 최종 8 ~ 15㎜ 두께로 성형하였다.
다음으로, 90℃로 건조한 후 질소분위기에서 550℃ 열처리하여 전극을 제조하였다.
[비교예 1]
페놀수지 40g을 알코올 16g에 녹인 후 여기에 활성탄 58g을 투입하여 슬러리를 제조하였다.
그리고 이 슬러리를 구리 금속망의 양쪽 면에 한쪽 면의 초기 두께가 10㎜ 정도가 되도록 도포하였다. 그리고 프레스를 사용하여 800㎏/㎠의 압력으로 압착하여 최종 8 ~ 15㎜ 두께로 성형하였다.
다음으로, 90℃로 건조한 후 질소분위기에서 550℃ 열처리하여 전극을 제조하였다.
[비교예 2]
옥시황산티타늄(TiOSO4) 20wt%와 알코올 80wt%의 티타늄 전구체 용액을 준비하였다. 그리고 약 29g의 티타늄 전구체 용액에 54g의 활성탄을 투입하여 혼합하였다. 다음, 이를 100℃로 건조한 후 550℃로 열처리하여, 이산화티타늄이 코팅된 활성탄을 얻었다.
페놀수지 40g을 알코올 16g에 녹인 후 여기에 이산화티타늄이 코팅된 활성탄 60g을 투입하여 슬러리를 제조하였다.
그리고 이 슬러리를 구리 금속망의 양쪽 면에 한쪽 면의 초기 두께가 10㎜ 정도가 되도록 도포하였다. 그리고 프레스를 사용하여 800㎏/㎠의 압력으로 압착하여 최종 8 ~ 15㎜ 두께로 성형하였다.
다음으로, 90℃로 건조한 후 질소분위기에서 550℃ 열처리하여 전극을 제조하였다.
[비교예 3]
옥시황산티타늄(TiOSO4) 20wt%와 알코올 80wt%의 티타늄 전구체 용액을 준비하였다. 그리고 약 32g의 티타늄 전구체 용액에 59g의 활성탄과 10g의 흑연을 투입하여 혼합하였다. 다음, 이를 100℃로 건조한 후 550℃로 열처리하여, 이산화티타늄이 코팅된 탄소분말을 얻었다.
다음으로, 페놀수지 25g을 알코올 10g에 녹인 후 여기에 티타늄이 코팅된 탄소분말 75g을 투입하여 슬러리를 제조하였다.
그리고 이 슬러리를 구리 금속망의 양쪽 면에 한쪽 면의 초기 두께가 10㎜ 정도가 되도록 도포하였다. 그리고 프레스를 사용하여 800㎏/㎠의 압력으로 압착하여 최종 8 ~ 15㎜ 두께로 성형하였다.
다음으로, 90℃로 건조한 후 질소분위기에서 550℃ 열처리하여 전극을 제조하였다.
[수처리 전극의 평가 1 - 전기전도도]
전기전도도는 JIS R 7202에 준하는 방법으로 측정하였다. 4 프로브 와이어 법으로 측정하였으며, 측정기기는 KEITHLEY 617 전위계를 사용하였으며, 전원으로는 YOKOGAWA 2555 전류 전압 조절기를 사용하였다. 측정결과는 기계적 강도와 함께 아래의 표 1에 정리하였다.
Figure 112017107053503-pat00001
표 1에 정리된 바와 같이, 흑연이 첨가된 비교예 3의 경우에는 흑연이 첨가되지 않은 비교예 1과 2에 비해서 전기전도도가 크게 향상된 것을 확인할 수 있으며, 또한, 흑연과 코발트가 추가된 실시예 1의 경우에도 비교예 1과 2에 비해서 전기전도도가 크게 향상된 것을 확인할 수 있다. 그리고 큰 차이는 아니지만 실시예 1이 비교예 3에 비해서 전기전도도가 향상되었다.
[수처리 전극의 평가 2 - 기계적 강도]
기계적 강도의 측정은 JIS R 7212에 준하여 실시하였다. 1점 침봉을 사용하였으며, 사용기기는 Instron 4201로 지지 거리는 30mm/min, 시험이동속도(cross head speed)는 0.5 mm/min으로 하였다. 15 × 20 × 30mm의 시험편을 만들어 측정하였다.
표 1에 정리된 바와 같이, 실시예 1과 비교예들은 기계적 강도에 있어서, 큰 차이를 보이지 않았다.
[수처리 전극의 평가 3 - 메테인 블루 분해시험]
실시예 1 및 비교예들에 의해 제조된 전극을 양극으로 하고, 흑연을 음극하여 유기 염료인 메테인 블루 분해시험을 진행하였다. 메테인 블루 용액의 초기 농도(c0)는 1.0×10-5mol/L, 온도는 35℃, 전극 사이에 인가되는 전압은 6.0V로 하였으며, 시간에 따라서 메테인 블루 용액의 농도 변화를 측정하였다. 메테인 블루 용액의 농도(c)는 UV/VIS 분광기를 사용하여 660nm 에서의 흡광도를 측정하여 결정하였다. 도 3은 메틸렌 블루 분해시험 장치의 사진이다.
시험은 다음과 같은 총 5가지 조건으로 진행되었다.
(1) 전기분해 + 초음파인가
(2) 전기분해 + 자외선조사
(3) 전기분해 + 가시광선조사
(4) 전기분해 + 자외선조사 + 초음파인가
(5) 전기분해 + 가시광선조사 + 초음파인가
초음파는 30MHz 초음파를 사용하였으며, 조사된 자외선의 파장이 356nm이었다.
도 4는 조건 (1)에 따른 시험결과를 나타낸 그래프이다. 메틸렌 블루의 분해 속도를 비교하기 위해서, 다음과 같은 수도-1차 반응 속도식(pseudo-first order reaction equation)을 도입하였다.
Figure 112017107053503-pat00002
여기서, C는 시간 t에서의 유기 염료 메틸렌 블루의 농도이고, k는 겉보기 속도 상수이다. 이식은 다음 식으로 변형 가능하다.
Figure 112017107053503-pat00003
도 4에 도시된 바와 같이, 초음파를 인가하고, 실시예 1의 전극을 사용하여 전기 분해하는 경우의 속도 상수는 5.57 × 10-3으로 비교예들에 비해서 우수하였다. 또한, 도 5와 6에 도시된 바와 같이, 자외선이나 가시광선을 조사하면서 전기분해를 하는 경우에도 실시예 1의 전극을 사용하는 경우에 비교예들의 전극을 사용하는 경우에 비해서 빠른 속도로 메틸렌 블루가 분해되는 것을 알 수 있다. 마찬가지로, 도 7과 8에 도시된 바와 같이, 자외선이나 가시광선을 조사하고, 초음파를 인가하면서, 전기분해를 하는 경우에는 실시예 1의 전극을 사용하는 경우에 분해 속도가 가장 빠르다는 것을 알 수 있다.
[수처리 전극의 평가 4 - 음용수 처리 시험]
도 9는 음용수 처리 과정을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 원수를 도입하여 전해조(Ⅰ)과 전해조(Ⅱ)에 각각 저장하고 실시예 1의 전극과 흑연 전극을 설치한 후, 24 ~ 100V, 12 ~ 30A 조건으로 2개의 전해조에서 전기 분해를 진행하였다. 전해조(Ⅰ)이 전기 분해 중일 때는 전해조(Ⅱ)는 전기 분해 중 형성된 침전물 및 산화물의 침전을 위해 휴지하였다. 전기 분해 시간은 5 ~ 10시간 정도이고, 휴지 시간은 5 ~ 10시간 정도이다.
휴지된 전해수에 침전된 침전물은 배수 밸브(drain valve)를 통해 제거하였다. 동절기에는 전해조의 동파를 방지하기 위해 전해 발열체를 사용할 수 있다. 응집트랩을 통하여 전해조에서 침전되어 안정화된 전해수의 침전물을 2차 제거하고 프리 필터(pre filter)를 통하여 미세 침전물을 3차 제거한 후 펌프를 통하여 저수탱크에 전해수를 저수하였다. 저수한 물을 펌프를 통하여 메인 필터(main filter)에 공급하여 저수한 물의 유해물을 제거한 후 다시 저수탱크에 저수하였다. 이러한 방법으로 전해수를 연속적으로 순환시켜 정제 효과를 얻고, 동파를 방지할 수 있다. 최종 공급수는 저수조 및 메인 필터(main filter)를 통하여 공급할 수 있다.
공급수의 이온종 제거 특성은 아래의 표 2와 3에 정리된 바와 같다. 표 2는 흑연 전극에서의 제거 특성을 나타내며, 표 3은 실시예 1의 전극에서의 제거 특성을 나타낸다. 표 3에서 알 수 있듯이, 실시예 1의 전극에서의 음이온종의 제거효율은 모두 96% 이상으로 우수하였다.
Figure 112017107053503-pat00004
Figure 112017107053503-pat00005
이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (10)

1) 옥시황산티타늄(TiOSO4) 전구체 용액을 이용하여 티타늄이 코팅된 탄소분말을 제조하는 단계와,
2) 티타늄이 코팅된 탄소분말, 금속분말, 수지(resin) 및 용매를 혼합하여 슬러리 상태의 혼합물을 제조하는 단계와,
3) 슬러리 상태의 혼합물을 성형하는 단계와,
4) 성형된 슬러리 상태의 혼합물을 건조하는 단계와,
5) 상기 수지가 탄화되어 상기 티타늄이 코팅된 탄소분말과 결합하도록, 건조된 혼합물을 500 ~ 600℃, 질소 분위기에서 열처리하는 단계를 포함하며,
상기 탄소분말은 활성탄과 흑연, 활성탄소섬유, 코크스, 탄소나노튜브, 플러렌 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 수처리용 전극의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 1) 단계는,
1-1) 티타늄 전구체 용액을 제조하는 단계와,
1-2) 티타늄 전구체 용액에 탄소분말을 투입하여 혼합하는 단계와,
1-3) 탄소분말이 투입된 티타늄 전구체 용액을 건조한 후 열처리하는 단계를 포함하는 수처리용 전극의 제조방법.
삭제
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삭제
제1항에 있어서,
수지는 페놀수지인 수처리용 전극의 제조방법.
제6항에 있어서,
상기 페놀수지는 노블락 타입 페놀수지인 수처리용 전극의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 3) 단계는,
3-1) 금속망의 양면에 슬러리 상태의 혼합물을 도포하는 단계와,
3-2) 슬러리 상태의 혼합물을 도포된 금속망을 압착하는 단계를 포함하는 수처리용 전극의 제조방법.
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