KR102662766B1 - 분리막 기반 흐름 전극 재생 장치를 이용한 침지식 흐름 전극 축전식 탈이온화 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 침지식 흐름 전극 저수조, 상기 침지식 흐름 전극 저수조로부터 유입된 물에 침지식 분리막을 침지시켜 물의 이온 농도를 저감시키는 흐름 전극 재생조, 상기 흐름 전극 재생조에 물을 추가 주입하는 외부 저수조, 상기 침지식 흐름 전극 저수조는 유입수와 상기 흐름 전극 재생조에서 생성된 저농도 이온수가 유입됨으로써, 지속적으로 가동이 가능한 침지식 흐름 전극 축전식 탈이온화 시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 분리막 기반의 흐름 전극 재생 장치를 이용한 침지식 흐름 전극 축전식 탈이온화 시스템에 관한 것으로서, 침지식 흐름 전극 축전식 탈이온화 시스템 내에 분리막 기반의 흐름 전극 재생 장치를 도입하여 하나의 탈이온화 시스템으로 구현함으로써 분리막에 의한 흐름 전극의 재생을 통해 대단위 용량의 탈이온화 수행이 가능한 침지식 흐름 전극 축전식 탈이온화 시스템에 관한 것이다.
수질오염 및 물부족에 대비한 정수 또는 폐수처리, 해수담수화와 같은 수처리 분야에서 매우 낮은 에너지 비용만으로 수처리가 가능한 공정, 즉 축전식 탈이온화(Capacitive Deionization: CDI) 공정에 대한 개발 및 연구가 진행되고 있다.
최근에는 흐름 전극 축전식 탈이온화(FCDI)로 불리는 새로운 CDI 접근법이 제안되고 있으며, 대용량의 수처리를 위하여 전극의 대면적화를 통한 공정 효율성을 향상시키는 한편, 설비와 장비 공간을 많이 차지하는 공간 상의 한계점을 극복할 수 있는 침지식 흐름 전극 축전식 탈이온화 장치가 개발되었다.
FCDI는 흐름 전극 축전식 탈염공정으로서 이온 제거에 탁월한 성능을 보이는 전기화학적 수처리 기술이며, 흐름 전극을 활용함으로써 기존 탈염공정(CDI) 및 막 탈염공정(MCDI)에서 사용되던 고체 형태의 전극 대비 획기적으로 증가한 표면적으로 이온흡착 성능이 향상된 효과를 갖는다.
그러나, 흐름 전극을 이용한 탈이온화 장치는 탈이온화 공정을 반복 수행함에 따라, 흐름 전극 내의 이온량이 증가하게 되고, 이로 인하여 흐름 전극 내의 이온 포화도에 영향을 미쳐, 흐름 전극의 운전이 어려워지는 문제가 발생될 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 기존의 흐름 전극에서 활용되는 전극 재생 기술인 대한민국 등록특허 제1692387호는 전기적 단락에 의한 전극재생이 가능한 흐름 전극장치와 이를 이용한 축전식 탈염장치에 관한 것으로서, 양이온으로 충전된 흐름 전극과 음이온으로 충전된 흐름 전극의 통합 및 단락에 의하여 전극을 재생할 수 있는 흐름 전극장치를 개시하고 있다.
상기 기술은 흐름 양극과 흐름 음극의 통합에 의한 전기적 단락을 이용하여 전극을 재생하는 방법을 개시하고 있으나, 전기적 단락을 통해서는 전극의 재생이 가능하긴 하나, 흐름 전극 전체로서는 이온의 양이 증가하게 되어 지속적인 탈이온화를 수행하기 어려워, 보다 대단위의 용량을 처리하기에는 한계점이 있다.
본 발명자가 앞서 출원한 대한민국 특허출원 제2021-0186148호에서는 기존의 흐름 전극 탈이온화 장치와 대비하여, 전극의 표면적을 획기적으로 증가시켜 공정 효율성을 향상시키는 한편, 흐름 양극과 흐름 음극을 통합하여 설치 공간을 줄인 복수의 흐름 전극용 카트리지 유닛과 이를 이용한 침지식 흐름 전극 축전식 탈이온화 장치에 관한 기술을 제시한 바 있다.
본 발명은 앞선 기술의 연장선에서, 침지식 흐름 전극 축전식 탈이온화 장치의 지속적인 전극 재생을 통하여 대용량 수처리가 가능하며, 설치 공간의 감축 및 공정 수행 효율성을 크게 향상시킬 수 있는 침지식 흐름 전극 축전식 탈이온화 장치의 통합 시스템에 관한 신규 기술에 관한 것이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기존의 탈염공정이나 막 탈염공정과 대비하여 이온 흡착 성능이 향상된 침지식 흐름 전극 축전식 탈이온화 장치를 이용하되, 기존과 대비하여 처리 용량이 획기적으로 증대된 효과를 갖도록 지속적인 전극 재생 수단을 구비한 침지식 흐름 전극 축전식 탈이온화 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 표면적을 극대화하여 이온흡착 성능을 향상시킴으로서, 탈이온화 성능이 향상된 침지식 흐름 전극 축전식 탈이온화 장치를 이용하여 손쉬운 대면적화가 가능하며, 설치공간을 감소시킬 수 있는 탈이온화 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 침지식 흐름 전극 축전식 탈이온화 장치와 침지식 분리막을 이용하여 흐름 전극에서 회수된 이온수의 이온 농도를 저감시킴으로써, 지속적인 흐름 전극의 재생이 가능한 침지식 흐름 전극 축전식 탈이온화 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 침지식 흐름 전극 축전식 탈이온화 시스템은, 침지식 흐름 전극 저수조, 상기 침지식 흐름 전극 저수조로부터 유입된 물에 침지식 분리막을 침지시켜 물의 이온 농도를 저감시키는 흐름 전극 재생조, 상기 흐름 전극 재생조에 물을 추가 주입하는 외부 저수조를 포함하고, 상기 침지식 흐름 전극 저수조는 유입수와 상기 흐름 전극 재생조에서 생성된 저농도 이온수가 유입되는 것을 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 침지식 분리막은 분리된 공간으로 이온을 투과시켜 흐름 전극 재생조 내부의 이온 농도를 저감시키는 것일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 침지식 흐름 전극 저수조는 유입수가 흐르는 제1 방향의 말단에 상기 흐름 전극 재생조와 연결부를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 침지식 분리막은 분리된 공간으로 이온을 투과시켜 흐름 전극 재생조 내부의 이온 농도를 저감시키는 것일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 침지식 흐름 전극 저수조와 상기 흐름 전극 재생조는 각각 펌프와 연결된 것일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 침지식 흐름 전극 저수조는, 내부에 채워진 물에 복수의 흐름 전극용 카트리지 유닛이 제1 방향을 따라 상호 대향하게 이격된 상태로 배치되는 카트리지 어레이부, 각각의 상기 흐름 전극용 카트리지 유닛 내부의 흐름 전극 채널을 외부로 연통시키는 한 쌍의 연통구 중 어느 하나씩에 병렬로 연결되어 각각의 상기 흐름 전극용 카트리지 유닛의 흐름 전극 채널로 전극 용액이 유입되는 유입 파이프, 한 쌍의 상기 연통구 중 다른 하나씩에 병렬로 연결되어 상기 흐름 전극 채널로 유입되어 흐르는 상기 전극 용액이 상기 흐름 전극 채널 외부로 배출되는 배출 파이프, 상기 복수의 상기 흐름 전극용 카트리지 유닛이 상기 제1 방향으로 교대로 양극 및 음극을 형성하도록 복수의 상기 흐름 전극용 카트리지 유닛의 각 전극 단자에 교번하여 각각 병렬로 연결되는 캐소드 라인과 애노드 라인을 포함할 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 흐름 전극용 카트리지 유닛은 제1 방향으로 상호 이격된 상태로 대향하게 배치되는 한 쌍의 다공성 집전판, 각각의 상기 다공성 집전판의 상기 제1 방향으로의 외측면에 각각 위치하는 한 쌍의 이온 분리막, 각각의 상기 이온 분리막이 상기 제1 방향으로 노출되도록 한 쌍의 상기 다공성 집전판 및 한 쌍의 상기 이온 분리막을 감싸, 한 쌍의 상기 다공성 집전판 사이에 흐름 전극 채널을 형성하는 채널 프레임, 상기 채널 프레임에 형성되고, 상기 흐름 전극 채널을 외부로 연통시키는 한쌍의 연통구 및 상기 채널 프레임에 형성되어 상기 다공성 집전판과 전기적으로 연결되는 전극 단자를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 있어서, 복수의 상기 흐름 전극용 카트리지 유닛은 한 쌍씩의 상기 연통구가 상기 제1 방향을 따라 배열되도록 배치되어, 상기 유입 파이프 및 상기 배출 파이프가 각각 상기 제1 방향을 따라 연장된 상태로 상호 대향하게 마주하는 것일 수 있다.
본 발명에 따르면 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기존의 탈염공정이나 막 탈염공정과 대비하여 이온 흡착 성능이 향상된 침지식 흐름 전극 축전식 탈이온화 장치를 이용하되, 기존과 대비하여 처리 용량이 획기적으로 증대된 효과를 갖도록 지속적인 전극 재생 수단을 구비한 침지식 흐름 전극 축전식 탈이온화 시스템을 제공한다.
본 발명은, 표면적을 극대화하여 이온흡착 성능을 향상시킴으로써, 탈이온화 성능이 향상된 침지식 흐름 전극 축전식 탈이온화 장치를 이용하여 손쉬운 대면적화가 가능하며, 설치공간을 감소시킬 수 있는 탈이온화 시스템을 제공한다.
본 발명은 침지식 흐름 전극 축전식 탈이온화 장치와 침지식 분리막을 이용하여 흐름 전극에서 회수된 이온수의 이온 농도를 저감시킴으로써, 지속적인 흐름 전극의 재생이 가능한 침지식 흐름 전극 축전식 탈이온화 시스템을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 침지식 흐름 전극 축전식 탈이온화 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 침지식 흐름 전극 축전식 탈이온화 시스템에 포함된 침지식 흐름 전극 축전식 탈이온화 장치를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 침지식 흐름 전극 축전식 탈이온화 시스템에 포함된 침지식 흐름 전극 축전식 탈이온화 장치를 나타낸 개략도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 각 구성을 보다 상세히 설명하나, 이는 하나의 예시에 불과할 뿐, 본 발명의 권리범위가 다음 내용에 의해 제한되지 아니한다.
본 발명에 사용된 "바람직한" 또는 "바람직하게는"은 특정 조건에서 특정 장점을 갖는 본 발명의 실시예를 나타낸다. 그러나, 다른 실시예 또한 동일 조건 또는 다른 조건에서 바람직할 수 있다. 또한, 하나 이상의 바람직한 실시예는 다른 실시예가 유용하지 않다는 것을 의미하는 것은 아니며, 본 발명의 범위 내에 있는 다른 실시예를 배제하는 것도 아니다.
본 명세서에 사용된 "포함한다"는 용어는 본 발명에 유용한 재료, 조성물, 장치, 및 방법들을 나열할 때 사용되며 그 나열된 예에 제한되는 것은 아니다.
특히, 본 발명에서 "포함한다"는 용어는 구성요소를 그대로 포함하는 상태, 구성요소를 전구물질로 하여 가공된 상태, 가공된 후에 구성요소를 만족하는 상태 등과 같이 다양한 상태를 지칭하는 것이며, 그 나열된 예에 제한되는 것은 아니다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 이는 본 발명을 이해하기 위한 하나의 예시로서 기재된 것이므로, 본 발명의 권리범위가 이하의 내용에 의하여 제한되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 침지식 흐름 전극 축전식 탈이온화 시스템의 개략도이다.
본 발명은 흐름 전극 축전식 탈염 (FCDI; Flow-electrode capacitive deionization) 및 흐름 전극 재생 통합 장치 시스템에 관한 것으로 침지식 형태의 모듈을 도입함으로써, 설치공간 감소, 처리성능 및 전극용량 증대, 탈염성능 조절의 효과를 얻을 수 있다.
뿐만 아니라 양이온 측의 흐름 전극과 음이온 측의 흐름 전극의 공급 및 회수 라인을 통합함으로써 운전 관리의 편리성을 확보하며, 통합 라인에서의 전기적 단락으로 인해 흐름 전극이 일정 수준 재생되어 지속적인 공정 운전이 가능하다.
또한, 추가적인 분리막 기반 흐름 전극 재생 장치를 도입하여 탈이온화와 동시에 흐름 전극의 재생을 진행할 수 있고, 이를 통해 전반적인 시스템의 운전 지속성을 확보할 수 있는 기술에 관한 것이다.
해당 도면에서, 각 구성 부분을 거쳐 이동하는 물의 이온 농도에 따라 이온 농도가 높을수록 화살표의 굵기를 굵게 표현하고, 이온 농도가 낮을수록 화살표의 굵기를 얇게 표시하였다.구체적으로, 본 발명에 따른 침지식 흐름 전극 축전식 탈이온화 시스템은 침지식 흐름 전극 저수조(100), 상기 침지식 흐름 전극 저수조로부터 유입된 물에 침지식 분리막을 침지시켜 물의 이온 농도를 저감시키는 흐름 전극 재생조(200), 상기 흐름 전극 재생조에 물을 추가 주입하는 외부 저수조(300)를 포함하고, 상기 침지식 흐름 전극 저수조는 유입수와 상기 흐름 전극 재생조에서 생성된 저농도 이온수가 유입된다.
즉, 본 발명에 따른 침지식 흐름 전극 축전식 탈이온화 시스템은, 복수의 흐름 전극용 카트리지 유닛을 이용하며, 하나의 흐름 전극 저수조를 이용하여 침지식 흐름 전극을 이용한 탈이온화 공정의 수행이 가능하되, 탈이온화 공정의 반복적인 가동에 따라 저수조 내의 이온량이 증가하여 흐름 전극의 가동이 어려워지는 문제를 해결하여 지속적인 가동이 가능하게 된다.
더욱이, 하나의 저수조를 이용하여 흐름 양극과 흐름 음극을 통합할 수 있게 되면서, 설치 공간의 현격한 감소를 갖는 장점을 가진다. 이로 인하여, 설치 공간 대비 수처리량이 크게 증대된 효과를 갖는다.
본 발명에서는 기존에 흐름 전극의 일정 수준 재생을 유발할 수 있는 전기적 단락을 이용하여 흐름 전극 물질에 부착되어 있던 이온의 탈락을 통해 얻어지는 재생 효과를 활용할 수 있으나, 이러한 방법을 활용하는 경우에는 흐름 전극 전체로는 이온 농도가 증가하는 문제가 있으므로, 이를 해결함으로써 지속적인 전극의 재생이 가능하게 하는 기술을 제시한다.
도 1에는 침지식 흐름 전극 저수조, 이로부터 연결되어 탈이온화 공정의 수행에 따라 이온 농도가 증가된 상기 침지식 흐름 전극 저수조 내의 물을 이동시켜, 침지식 분리막을 이용하여 물의 이온 농도를 저감시키는 흐름 전극 재생조, 상기 흐름 전극 재생조에 물을 추가로 투입하는 외부 저수조가 개시되어 있으며, 상기 흐름 전극 재생조에서 이온 농도가 저감된 물은 외부 저수조로부터 물이 추가된 상태로 상기 침지식 흐름 전극 저수조로 재유입되어, 외부에서 유입된 유입수를 지속적으로 재유입시켜 흐름 전극 탈이온화 장치가 지속적으로 운전이 가능하도록 구성된다.
상기 침지식 흐름 전극 저수조는 침지식 흐름 전극 탈이온화 장치 부분으로서, 저수조 내에 물이 채워진 상태에서, 침지식 흐름 전극이 해당 물에 침지된 상태로 운전함으로써, 탈이온화 공정을 수행한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 침지식 흐름 전극 축전식 탈이온화 시스템에 포함된 침지식 흐름 전극 축전식 탈이온화 장치를 나타낸 개략도이다.
이하에서 후술할 침지식 흐름 전극 축전식 탈이온화 장치에 관한 설명은 앞서 언급한, 대한민국 특허출원 제2021-0186148호의 내용을 참고할 수 있다.
도 2를 참고하면, 내부에 채워진 물에 복수의 흐름 전극용 카트리지 유닛(11, 12)이 제1 방향(물 흐름 방향)을 따라 상호 대향하게 이격된 상태로 배치되는 카트리지 어레이부(20), 각각의 상기 흐름 전극용 카트리지 유닛 내부의 흐름 전극 채널을 외부로 연통시키는 한 쌍의 연통구 중 어느 하나씩에 병렬로 연결되어 각각의 상기 흐름 전극용 카트리지 유닛의 흐름 전극 채널로 전극 용액이 유입되는 유입 파이프(32), 한 쌍의 상기 연통구 중 다른 하나씩에 병렬로 연결되어 상기 흐름 전극 채널로 유입되어 흐르는 상기 전극 용액이 상기 흐름 전극 채널 외부로 배출되는 배출 파이프(31), 상기 복수의 상기 흐름 전극용 카트리지 유닛이 상기 제1 방향으로 교대로 양극 및 음극을 형성하도록 복수의 상기 흐름 전극용 카트리지 유닛의 각 전극 단자에 교번하여 각각 병렬로 연결되는 캐소드 라인(42)과 애노드 라인(41)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 카트리지 어레이부는 후술할 바와 같이 침지식 흐름 전극용 카트리지 유닛이 제1 방향으로 이격되어 서로 대향되도록 나열되어 상기 저수조에 침지된 상태에서 유입수의 탈이온화 공정을 수행한다.
상기 제1 방향은 유입수가 유입되는 방향으로부터 유출되는 방향을 나타내는 것으로서, 상기 제1 방향의 단부, 즉, 유입수가 유출되는 영역에서는 흐름 전극의 운전에 따라 이온의 농도가 상대적으로 높은 물이 일시적, 순간적으로 유지될 수 있다.
지속적인 탈이온화 공정의 운전을 거쳐, 일시적, 순간적으로 상기 제1 방향의 단부에 도달하면, 이의 끝 부분에 연결된 유로 등을 통하여 흐름 전극 재생조로 이온 농도가 높은 물이 이동할 수 있다.
상기 흐름 전극 재생조로 이온 농도가 높은 물을 이동시키면, 유입수의 유입이 더욱 촉진되고, 상기 침지식 흐름 전극 저수조 내에 물의 이온 농도를 낮게 유지하여, 탈이온화 공정이 지속적으로 수행될 수 있게 된다.
상기 침지식 흐름 전극용 카트리지 유닛 내부에 형성된 흐름 전극 채널을 외부로 연통시키는 한 쌍의 연통구는 각각 전극 용액을 유입되는 유입 파이프와 상기 흐름 전극 채널을 흐른 후에 외부로 배출되는 배출 파이프와 연결된다.
한편, 상기 캐소드 라인과 상기 애노드 라인은 상기 흐름 전극용 카트리지 유닛이 상기 제1 방향으로 교대로 양극 및 음극을 형성하도록, 복수의 흐름 전극용 카트리지 유닛의 각 전극 단자에 번갈아 연결된다.
예를 들면, 상기 카트리지 어레이의 제1 방향의 시작점의 가장 처음에 위치한 복수의 흐름 전극용 카트리지 유닛 중의 제1 카트리지 유닛의 전극 단자에 캐소드 라인을 연결하는 경우, 이웃하여 위치한 제2 카트리지 유닛의 전극 단자에 애노드 라인을 연결하는 것과 같이, 교번하여 각각 캐소드 라인과 애노드 라인이 전극 단자에 연결된다.
상기 침지식 흐름 전극 저수조로부터 이온 농도가 높은 물을 이동시키기 위하여 펌프(410, 420) 등의 물의 이동을 촉진하는 수단을 이용할 수 있다.
이온 농도가 높은 물은 상기 흐름 전극 재생조로 이동하여, 상기 흐름 전극 재생조 내부의 침지식 분리막을 이용하여 이온 농도를 저감시킨다.
상기 침지식 분리막은 상기 흐름 전극 재생조에 침지된 상태에서 침지식 분리막으로 둘러 싸인 분리된 공간을 형성하고, 이온은 상기 분리막을 투과하여 분리된 공간에 격리되어, 외부의 공간에서 이온 농도가 낮아지게 된다.
상기 분리된 공간에 취합된 고농도의 이온이 용해된 물은 외부로 배출하여, 상기 흐름 전극 재생조 내부의 이온 농도를 낮게 형성한다.
이와 같이, 상기 흐름 전극 재생조에서 이온을 제거하여 형성된 저농도 이온수는 다시 상기 침지식 흐름 전극 저수조로 유입되도록 하여 순환 시스템을 구성한다.
이 때, 상기 흐름 전극 재생조로부터 침지식 흐름 전극 저수조로의 저농도 이온수의 이동을 촉진시키기 위하여, 펌프 등의 이동 촉진 수단을 이용할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 침지식 흐름 전극 탈이온화 시스템을 구성하는 침지식 흐름 전극 탈이온화 장치, 이를 구성하는 침지식 흐름 전극용 카트리지 유닛의 일 실시예에 기초하여 설명하나, 본 발명의 이해를 위한 것으로서, 본 발명의 보호범위가 이에 제한되지 않는다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 카트리지 어레이부는 유입수가 흐르는 제1 방향을 따라 상호 대향하게 이격된 상태로 배치되는 복수의 흐름 전극용 카트리지 유닛을 포함한다.
상기 흐름 전극용 카트리지 유닛은 카트리지 형태로 구성되며, 연결되는 전극에 따라 음극, 양극으로 사용이 가능하다.
상기 카트리지 어레이를 구성하는 복수의 흐름 전극용 카트리지 유닛은, 한 쌍의 다공성 집전판, 한 쌍의 이온 분리막, 채널 프레임, 한 쌍의 연통구 및 전극 단자를 포함한다.
상기 한 쌍의 다공성 집전판은 제1 방향 즉, 유입수의 흐름 방향으로 상호 이격된 상태로 대향하게 배치된다. 여기서, 다공성 집전판은 전도성을 갖는 다공성 구조를 가지며, 예를 들어, 탄소, 금속 물질, 전도성 고분자 등으로 제작될 수 있다.
상기 한 쌍의 이온 분리막은 각각의 다공성 집전판의 제1 방향으로의 외측면에 각각 위치한다. 여기서, 이온 분리막은 후술할 전극 용액의 통과를 막고 양이온 또는 음이온만을 선택적으로 통과시키는 치밀막으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 이온 분리막은 이온 교환막, 나노 여과막과 같이 이온을 선택적으로 분리 가능한 다양한 형태의 분리막을 사용할 수 있다.
상기 채널 프레임은 각각의 이온 분리막이 제1 방향 양측으로 각각 노출되도록 한 쌍의 다공성 집전판 및 한 쌍의 이온 분리막을 적층한 상태에서 두께 부분의 측면의 4면을 감싼 형태로 지지하여, 적층체가 모양을 유지하며 흐름 전극으로 기능할 수 있도록 견고하게 지지하는 역할을 한다.
상기 한 쌍의 연통구는 상기 적층체를 둘러싸는 채널 프레임의 4개의 측면부 중 어느 일측에 형성되어, 상기 다공성 집전판 사이에 형성된 흐름 전극 채널을 외부로 연통시킨다.
상기 복수의 상기 흐름 전극용 카트리지 유닛은 한 쌍씩의 상기 연통구가 상기 제1 방향을 따라 배열되도록 배치되어, 상기 유입 파이프 및 상기 배출 파이프가 각각 상기 제1 방향을 따라 연장된 상태로 상호 대향하게 마주하도록 구성될 수 있다.
다만, 이는 제조, 설비 상의 편의를 위한 목적 등 필요에 따라 선택 가능한 것으로서, 해당 형태에 구애되지 않고 다양한 형태로의 변형이 가능하다.
상기 흐름 전극용 카트리지 유닛은 상기 제1 방향으로 상호 이격된 상태로 대향하게 배치되는 한 쌍의 다공성 집전판, 각각의 상기 다공성 집전판의 상기 제1 방향으로의 외측면에 각각 위치하는 한 쌍의 이온 분리막, 각각의 상기 이온 분리막이 상기 제1 방향으로 노출되도록 한 쌍의 상기 다공성 집전판 및 한 쌍의 상기 이온 분리막을 감싸, 한 쌍의 상기 다공성 집전판 사이에 흐름 전극 채널을 형성하는 채널 프레임, 상기 채널 프레임에 형성되고, 상기 흐름 전극 채널을 외부로 연통시키는 한쌍의 연통구 및 상기 채널 프레임에 형성되어 상기 다공성 집전판과 전기적으로 연결되는 전극 단자를 포함할 수 있다.
다만, 이에 관한 구체적인 설명은 침지식 흐름 전극에 관한 설명을 참고할 수 있다.
11, 12: 흐름 전극용 카트리지 유닛
20: 카트리지 어레이부
31: 배출 파이프
32: 유입 파이프
41: 애노드 라인
42: 캐소드 라인
100: 침지식 흐름 전극 저수조
200: 흐름 전극 재생조
300: 외부 저수조
410, 420: 펌프
20: 카트리지 어레이부
31: 배출 파이프
32: 유입 파이프
41: 애노드 라인
42: 캐소드 라인
100: 침지식 흐름 전극 저수조
200: 흐름 전극 재생조
300: 외부 저수조
410, 420: 펌프
Claims (8)
- 침지식 흐름 전극 저수조;
상기 침지식 흐름 전극 저수조로부터 유입된 물에 침지식 분리막을 침지시켜 물의 이온 농도를 저감시키는 흐름 전극 재생조;
상기 흐름 전극 재생조에 물을 추가 주입하는 외부 저수조;
를 포함하고,
상기 침지식 흐름 전극 저수조는 유입수와 상기 흐름 전극 재생조에서 생성된 저농도 이온수가 유입되는 것이고,
상기 침지식 흐름 전극 저수조는,
내부에 채워진 물에 복수의 흐름 전극용 카트리지 유닛이 제1 방향을 따라 상호 대향하게 이격된 상태로 배치되는 카트리지 어레이부;
각각의 상기 흐름 전극용 카트리지 유닛 내부의 흐름 전극 채널을 외부로 연통시키는 한 쌍의 연통구 중 어느 하나씩에 병렬로 연결되어 각각의 상기 흐름 전극용 카트리지 유닛의 흐름 전극 채널로 전극 용액이 유입되는 유입 파이프;
한 쌍의 상기 연통구 중 다른 하나씩에 병렬로 연결되어 상기 흐름 전극 채널로 유입되어 흐르는 상기 전극 용액이 상기 흐름 전극 채널 외부로 배출되는 배출 파이프;
상기 복수의 상기 흐름 전극용 카트리지 유닛이 상기 제1 방향으로 교대로 양극 및 음극을 형성하도록 복수의 상기 흐름 전극용 카트리지 유닛의 각 전극 단자에 교번하여 각각 병렬로 연결되는 캐소드 라인과 애노드 라인을 포함하는, 침지식 흐름 전극 축전식 탈이온화 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 침지식 분리막은 분리된 공간으로 이온을 투과시켜 흐름 전극 재생조 내부의 이온 농도를 저감시키는 것인, 침지식 흐름 전극 축전식 탈이온화 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 침지식 흐름 전극 저수조는 유입수가 흐르는 제1 방향의 말단에 상기 흐름 전극 재생조와 연결부를 포함하는 것인, 침지식 흐름 전극 축전식 탈이온화 시스템.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 침지식 흐름 전극 저수조와 상기 흐름 전극 재생조는 각각 펌프와 연결된 것인, 침지식 흐름 전극 축전식 탈이온화 시스템.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 복수의 흐름 전극용 카트리지 유닛은 한 쌍씩의 상기 연통구가 상기 제1 방향을 따라 배열되도록 배치되어, 상기 유입 파이프 및 상기 배출 파이프가 각각 상기 제1 방향을 따라 연장된 상태로 상호 대향하게 마주하는 것인 침지식 흐름 전극 축전식 탈이온화 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 흐름 전극용 카트리지 유닛은 제1 방향으로 상호 이격된 상태로 대향하게 배치되는 한 쌍의 다공성 집전판;
각각의 상기 다공성 집전판의 상기 제1 방향으로의 외측면에 각각 위치하는 한 쌍의 이온 분리막;
각각의 상기 이온 분리막이 상기 제1 방향으로 노출되도록 한 쌍의 상기 다공성 집전판 및 한 쌍의 상기 이온 분리막을 감싸, 한 쌍의 상기 다공성 집전판 사이에 흐름 전극 채널을 형성하는 채널 프레임;
상기 채널 프레임에 형성되고, 상기 흐름 전극 채널을 외부로 연통시키는 한쌍의 연통구; 및
상기 채널 프레임에 형성되어 상기 다공성 집전판과 전기적으로 연결되는 전극 단자를 포함하는 것인, 침지식 흐름 전극 축전식 탈이온화 시스템.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230073077A KR102662766B1 (ko) | 2023-06-07 | 2023-06-07 | 분리막 기반 흐름 전극 재생 장치를 이용한 침지식 흐름 전극 축전식 탈이온화 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230073077A KR102662766B1 (ko) | 2023-06-07 | 2023-06-07 | 분리막 기반 흐름 전극 재생 장치를 이용한 침지식 흐름 전극 축전식 탈이온화 시스템 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102662766B1 true KR102662766B1 (ko) | 2024-05-03 |
Family
ID=91076999
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020230073077A KR102662766B1 (ko) | 2023-06-07 | 2023-06-07 | 분리막 기반 흐름 전극 재생 장치를 이용한 침지식 흐름 전극 축전식 탈이온화 시스템 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102662766B1 (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101692387B1 (ko) | 2014-09-30 | 2017-01-05 | 한국에너지기술연구원 | 전기적 단락에 의한 전극재생이 가능한 흐름전극장치와 이를 이용한 축전식 탈염장치 |
-
2023
- 2023-06-07 KR KR1020230073077A patent/KR102662766B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101692387B1 (ko) | 2014-09-30 | 2017-01-05 | 한국에너지기술연구원 | 전기적 단락에 의한 전극재생이 가능한 흐름전극장치와 이를 이용한 축전식 탈염장치 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Yong-Uk Shin 외 3인. "Improving the feasibility and applicability of low-electrode capacitive deionization (FCDI): Review of process optimization and energy efficiency". Desalination 502 (2021) 114930.* * |
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