KR20100082977A - 축전식 탈염 전극 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전극활물질을 친수성 고분자와 친수성고분자와 반응하는 이온성기를 제공하는 기능성 첨가제와 함께 집전체에 코팅한 후 열 및 광 처리하여 반응시켜 제조되는 CDI전극의 제조방법에 관한 것이다.
이온교환, 전극, 친수성고분자

Description

축전식 탈염 전극 및 그의 제조 방법{Capacitive Deionization Electrode and Its Manufacturing Method Thereof }
본 발명은 이온교환능을 가지는 CDI전극 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
특히 본 발명은 전극의 흡착용량을 높이면서 공정상의 운전과정에서 이온들의 흡착 및 탈착효율이 높은 축전식 탈염 전극 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다. 구체적으로는 흡착된 이온들을 탈착하는 과정에서 반대 전하의 이온들이 전극으로 이동하여 흡착효율을 떨어뜨리는 문제점을 해결하는 축전식 탈염전극(CDI전극) 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
생활용수나 산업용수의 제조에서 탈염기술은 사람의 건강이나 공정의 효율, 제품의 성능을 결정하는데 매우 중요한 역할을 한다.
중금속이나 질산성 질소, 불소 이온들이 포함된 물을 사람이 장기간 음용했을 때, 건강에 치명적인 영향을 끼칠 수 있다. 또한 경도물질이 포함된 보일러 수와 같은 경수(hard water)는 보일러나 열교환기에 스케일을 유발하여 공정의 효율을 크게 떨어뜨릴 수 있고, 전자산업이나 의약산업에서도 이온물질을 완전히 제거한 초순수는 제품의 성능을 결정하는 중요한 요인으로 작용한다.
현재 수용액 중의 이온성 물질을 제거하는 방법으로 이온교환수지를 이용한 이온교환법이 많이 사용되고 있다. 이 방법은 대부분의 이온성 물질들을 효과적으로 분리할 수 있지만, 이온교환이 완료된 수지를 재생하는 과정에서 다량의 산이나 염기성 물질이 사용되고, 또한 재생과정에서 다량의 폐액이 발생한다는 단점을 가지고 있다.
또 다른 이온성 물질의 제거방법에는 역삼투막법이나 전기투석법 등의 분리막 기술이 적용되고 있지만, 막의 파울링(fouling)으로 인한 처리 효율의 감소, 오염된 막의 세정, 주기적인 막의 교체 등과 같은 문제점을 안고 있다.
이러한 기존 탈염 기술들의 문제점을 해결하고자 최근 들어 전기이중층의 원리를 이용한 축전식 탈염기술이 연구되어 탈염공정에 적용하고 있다.
축전식 탈염은 전극에 전위를 인가했을 때, 전극 표면에 형성되는 전기이중층에서 전기적 인력에 의한 이온들의 흡착 반응을 이용하기 때문에, 낮은 전극전위 (약 1~2V)에서 작동하고, 그 결과 에너지 소비량이 다른 탈염기술에 비해 월등이 낮아 저에너지 소모형 차세대 탈염기술로 평가되고 있다.
축전식 탈염기술의 핵심은 전극의 축전용량을 획기적으로 향상시킬 수 있는 전극을 개발하는 것이다. 1990년대부터 비표면적이 높으면서 전기전도도가 우수한 활성탄소 분말, 활성탄소 섬유, 탄소나노튜브, 탄소에어로겔 등 탄소계 물질을 전극활물질로 사용하여 전극을 제조하기 위한 연구가 활발히 진행되었다. 그러나 이와 같이 제조한 전극의 경우 탄소체의 종류와 특징, 그리고 함량 비에 따라 축전용량이 결정되어 전극의 성능을 향상시키는데 한계가 있었다.
축전식 탈염기술(CDI)의 또 다른 문제점은 전기이중층에 흡착된 이온들이 완전히 탈착되지 않아 탈염과정에서 이온들의 흡착효율이 감소한다는 점이다.
CDI 공정은 1 ~ 2 볼트(V)의 전극전위를 인가했을 때, 전극표면에 형성되는 전기이중층에서의 흡착반응으로 유입 수에 존재하는 이온물질들을 제거한다. 흡착된 이온이 전극의 축전용량에 도달하게 되면, 전극전위를 제로볼트(0 V), 또는 반대 전위로 전환하여 흡착된 이온들을 탈착시켜 전극을 재생하게 된다. 이때 급격한 전극전위의 변화로 인해 전극에 흡착된 이온과 반대 전하의 이온들이 전기이중층으로 이동하면서 흡착된 이온들이 모두 탈착되지 못하고 전극표면에 잔류하게 되어 전극의 흡착효율을 감소시키는 문제점을 발생시킨다.
상기에 기재된 기존의 장점을 더욱 극대화하고 단점을 해결하기 위하여 많은 연구를 한 결과, 본 발명은 전극활물질을 함유하는 친수성 고분자 및 친수성 고분자와 반응하여 이온교환능을 가지는 관능기를 제공하는 기능성첨가제의 혼합물을 집전체에 도포하고 건조한 후, 가열 또는 전자선 조사 등의 방법으로 고상반응시켜 전극을 제조하는 경우 탈염효율이 매우 우수하며, 또한 재생효율이 매우 좋은 CDI전극 을 제조할 수 있음을 알게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명은 이온의 흡착효율이 매우 좋아, 생활용수 또는 산업용수에서 탈염효율이 매우 우수한 축전식 탈염장치에 사용되는 CDI 전극 및 이를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명은 이온교환능을 가지는 전극에 흡착된 이온이 전극의 축전용량에 도달하게 될 때, 흡착된 이온들을 탈착시켜 전극을 재생할 때, 이온의 탈착효율이 매우 우수한 새로운 CDI전극 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명은 이온선택성을 가지며, 양이온 및 음이온을 효율적으로 분리 및 제거할 수 있는 CDI전극 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은, 전극활물질(Electrode Active Material)을 친수성 고분자 및 친수성고분자와 반응하여 이온교환능을 가지는 관능기를 제공하는 기능성 첨가제와 혼합하여 슬러리를 제조하고, 이를 집전체에 코팅하고, 건조한 후, 가열처리하여 고상 반응시킴으로써 탈염효율 및 재생효율이 우수한 축전식 탈명 전극을 제조할 수 있음을 알게 되었다.
또한 본 발명은 전극활물질 및 도전제(Conductive Material)를 친수성 고분자 및 친수성고분자와 반응하여 이온교환능을 가지는 관능기를 제공하는 기능성 첨가제와 혼합하여 슬러리를 제조하고, 이를 집전체에 코팅하고, 건조한 후, 가열처리하여 고상 반응시킴으로써 탈염효율 및 재생효율이 우수한 축전식 탈명 전극을 제조할 수 있음을 알게 되었다.
또한 본 발명은 상기 2가지의 발명의 양태에서 이온선택성의 향상을 더욱 부여하기 위하여 그 분자구조 중에 양이온교환기, 음이온교환기 혹은 친수성기에서 선택되는 어느 하나의 관능기를 갖거나 갖고 있지 않은 모노카르본산, 모노하이드록시, 모노아민 혹은 모노에폭시 화합물에서 선택되는 하나 이상의 탈염증진제(Property Inhenser)을 추가하여 사용하여 제조한 축전식 탈염 전극을 제조하는 것도 포함한다. 할 수 도 있으며, 또한 본 발명의 범주에 속한다.
상기 관능기를 제공하는 기능성첨가제는 다관능(multi functional)카르복실산기, 다관능히드록시기, 다관능아민기 또는 다관능에폭시기를 갖는 반응물로서, 2개 이상의 관능기(functional group)를 갖는 기능성첨가제이다. 이러한 다관능기의 예를 들면, 디카르본산기, 트리카르본산기, 디하이드록시기, 디아민기, 트리아민기 혹은 디에폭시기 등의 것을 예로들 수 있지만 이것에 한정되는 것은 아니다.
즉 본 발명은 친수성고분자 및 친수성고분자와 반응하여 양이온 혹은 음이온교환 작용기를 부여할 수 있는 상기의 다관능성 기능성첨가제의 혼합물을 전극 슬 러리의 바인더로 사용하여 전극을 제조함으로써 이온의 선택성 및 흡ㆍ탈착 효율을 향상시키는 것이다.
본 발명에서 관능기를 제공하는 기능성첨가제에서, 관능기란 친수성고분자와 반응할 수 있는 다관능카르복실산기, 다관능히드록시기, 다관능아민기 또는 다관능에폭시기 등을 갖는 화합물을 의미하며, 상기 기능성첨가제는 또한 암모늄기 등의 음이온교환기나 또는 설폰산기 등의 양이온교환기를 상기 기능성첨가제의 구조 중에 더 치환되어 있는 기능성첨가제도 포함한다.
이하에서는 본 발명의 제조방법을 구체적으로 살피면 다음과 같다.
(a) 전극활물질을 친수성 고분자와 친수성고분자와 반응하여 이온교환능을 가지는 관능기를 제공하는 기능성첨가제를 혼합하여 슬러리를 제조하는 단계;
(b) 상기 슬러리를 집전체에 도포하는 단계;
(c) 상기 슬러리가 도포된 집전체를 건조단계;
(d) 상기 프레싱 후 열처리하여 반응시키는 단계;
를 포함하여 제조되는 축전식 탈염장치에 사용되는 CDI 전극의 제조방법 및 그로부터 제조되는 CID전극 이다.
또한 본 발명은 상기 (c) 단계후에 건조한 집전체를 특정 형상의 전극을 가지도록 제조하는 단계로서 (e) 상기 건조된 집전체를 전극으로 제조하는 프레싱(Pressing) 단계를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명에서는 상기 단계 중 이온선택성의 향상을 더욱 부여하기 위하 여 (a) 단계의 슬러리 제조성분으로 양이온교환기, 음이온교환기 혹은 친수성기에서 선택되는 어느 하나의 관능기를 갖거나 갖고 있지 않은 모노카르본산, 모노하이드록시, 모노아민 혹은 모노에폭시 화합물에서 선택되는 하나 이상의 탈염증진제(Property Inhenser)을 더 추가하여 사용할 수 도 있으며, 또한 본 발명의 범주에 속한다.
또한 본 발명은 또한 상기 (a)단계의 슬러리 제조성분으로 이온의 흡착 및 탈착 효율을 증가하기 위하여 도전제(conductive material)를 더 추가하는 것도 본 발명의 범주에 속한다.
또한 본 발명에서 상기 (d) 단계 후, 상기 집전체에 도포된 슬러리를 열처리한 후 적절한 형태로 제조하기 위한 특정 형태의 CDI전극을 제조하는 가공단계; 를 더 포함할 수 있다.
이하 본 발명의 단계에 대하여 구체적으로 설명한다.
먼저, 상기 (a) 단계에서 사용할 수 있는 전극활물질은 비표면적이 높은 활성탄소계열의 물질로서, 활성탄소 분말, 활성탄소 섬유, 카본 나노 튜브, 탄소 에어로겔 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으며, 분말로 제조하여 사용하는 것이 바람직하다. 또한 금속산화물 계열의 물질로서 RuO2, Ni(OH)2, MnO2, PbO2, TiO2 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 이러한 전극활물질은 필요한 물성에 따라 그 함량 범위를 조절하여 사용할 수 있으며, 보다 구체적으로는 제한되지 않으나, 평 균입경이 10㎛ 이하인 것, 보다 구체적으로는 10nm ~ 10㎛을 사용하는 것이 전극의 비표면적과 축전용량을 증가시킬 수 있어 바람직하며, 사용하는 함량은 친수성고분자물질 100 중량부에 대하여, 100 ~ 900 중량부 범위로 사용하는 것이 이온선택성을 나타내면서 축전용량이 높은 전극을 제조하는데 좋다.
본 발명에서 친수성 고분자라 함은, 높은 자유용적 (Free Volume)을 지니고 있어 양이온 혹은 음이온의 확산을 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라 고분자 주쇄에 카르본산기, 하이드록시기, 아민기 혹은 이온성 그룹 등을 지니고 있어 매우 우수한 친수성을 나타내는 고분자를 의미한다. 상기의 친수성고분자로는 폴리아크릴산(polyacrylic acid), 폴리아크릴말레익산(polyacrylic acid-co- maleic acid), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 셀루로오즈(cellulose), 폴리비닐아민(polyvinyl amine), 키토산(chitosan), 폴리아크릴아마이드(polyacrylamide), 폴리아크릴아마이드아크릴산(polyacrylamide-coacrylic acid) 및 폴리스티렌아크린산 공중합체(polystyrene-co-acrylic acid) 등을 예로 들 수 있으며 상기 예에 한정되지 않는다. 더욱 좋게는 폴리비닐알콜, 폴리아크릴산, 키토산 및 셀룰로오스에서 선택되는 하나 이상의 것을 사용하는 것이 경제적이고 안정성에서 바람직하다.
본 발명에서 기능성첨가제는, 친수성고분자와 반응하는 2개 이상의 반응성기를 가지는 다관능(multi functional)카르복실산기, 다관능히드록시기, 다관능아민기 또는 다관능에폭시기를 갖는 화합물이라면 크게 제한되지 않는다. 또한 본 발명에서는 상기 기능성첨가제로 특별히 그 구조 중에 양이온 또는 음이온 교환기를 가지는 별개의 관능기를 포함하는 상기 다관능성 화합물이 될 수 있는데, 예를 들 면, 추가의 양이온교환능을 부여하는 기능성첨가제로는 예를 들면 다관능(multi functional)카르복실산기, 다관능히드록시기, 다관능아민기 또는 다관능에폭시기를 갖는 기능성첨가제의 구조 내에 별도의 술폰산기(-SO3H), 카르복실기(-COOH), 포스포닉기(-PO3H2), 포스피닉기(-HPO2H), 아소닉기(-AsO3H2), 셀리노닉기(-SeO3H) 등의 양이온교환기를 가지는 것을 예로 들 수 있다. 또한 음이온교환기를 부여하는 기능성첨가제로는 예를 들면 다기능(multi functional)카르복실산기, 다기능히드록시기, 다기능아민기 또는 다기능에폭시기를 갖는 기능성첨가제의 구조내에 암모늄염기, 1~3급 아민(-NH2, -NHR, -NR2), 4급 포스포니움기(-PR4), 3급 술폰니움기(-SR3) 등의 음이온 교환기를 가지는 것을 사용한다.
또한 비이온성기를 가지는 화합물에 속하는 기능성첨가제 또한 사용할 수 있는데 예를 들면 친수성고분자와 반응하는 2개 이상의 반응성기를 가지는 다기능(multi functional)카르복실산기, 다기능히드록시기, 다기능아민기 또는 다기능에폭시기를 갖는 기능성첨가제에 비이온성기로서 추가적으로 하이드록시(-OH) 등의 치환기를 가지거나 혹은 이온성기가 치환되지 않은 친수성의 골격 구조를 가지는 기능성첨가제가 해당된다.
상기 (b)단계에서 슬러리의 이온의 선택성을 향상하기 위한 이온선택성 탈염증진제 양이온교환기, 음이온교환기 혹은 친수성기를 갖거나 갖고 있지 않은 모노카르본산, 모노하이드록시, 모노아민 혹은 모노에폭시 화합물에서 선택되는 어느 하나 이상의 성분이고, 또한 도전제는 CDI 전극제조 후 수용액 중에서 함수율을 높 여주고, 팽윤에 의한 이온의 이동도를 증가시켜 줄 뿐만 아니라 전극의 양이온 혹은 음이온전도도를 높여 주고 이온의 흡ㆍ탈착의 속도를 증가시켜 주며 이온의 흡착량 및 이온의 선택성을 높여주는 역할 을 하는 것으로 아세틸렌블랙, 케첸블랙, XCF 카본, SRF 카본, 전도성고분자(conducting polymer)분말, 무기염( LiCl, NaCl, KCl 등)등을 들 수 있지만 이들에 제한된 것은 아니다.
상기 (a)단계에서 사용가능한 기능성첨가제는 주로 디카르본산, 디하이드록시, 디아민 혹은 디에폭시 화합물을 예로들 수 있는데, 예를 들면, 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 글리세롤(glycerol), 1,6-핵산디올(1,6-hexanediol), 1.4-부탄디올(1,4-butandiol), 글루타릭산(glutaric acid), 글루타릭알데히드(glutaricaldehyde), 숙신산(succinic acid), 무수숙신산(succinic anhydride), 아디픽산(adipic acid), 프탈릭산(phthalic acid), 디글리시딜에테르(ethylene glycol diglycidyl ether), 설포숙신산(sulfosuccineic acid), 설포살리실산(sulfosalicylic acid), 숙신아민산(succinamic acid), 에틸렌디아민(ethylenediamine) 등을 들 수 있지만 여기에 한정되는 것은 아니다.
이온선택성 탈염증진제로는 모노카르본산, 모노하이드록시, 모노아민, 모노암모늄염 혹은 모노에폭시의 화합물로, 예를 들면 4급 부틸암모늄 하이드록사이드(tetrabutylammonium hydroxide), 4급 부틸암모늄 아세테이트(tetrabutylammonium acetate), 4급 에틸암모늄 하이드록사이드(tetraethylammonium hydroxide), 4급 에틸암모늄 아세테이트(tetraethylammonium acetate), 설포아세트산(sulfoacetic acid), 설포프탈 산(sulfophthalic acid), 하이드로퀴논설폰산(hydroquinonesulfonic acid), 설포벤조산(sulfobenzoic acid), 염화 글리시딜 트리메틸 암모늄(glycidyltrimethylammonium chloride) 등을 들 수 있다.
본 발명의 전극제조 시 슬러리는 용매로 물을 사용하고, 전체 조성성분에 대하여 제한되지는 않지만 총 고형분의 량이 1 ~ 60중량%, 좋게는 10~40중량%인 것이 바람직하다. 고형분 함량이 1중량% 미만일 경우는 슬러리의 점도가 낮아 흐름성이 좋아져 전극표면을 균일하게 만들 수 있지만 전극의 두께 조절이 어려우며 60 중량%를 초과하는 경우 슬러리의 점도가 증가로 흐름성이 낮아져 전극의 두께 조절은 용이하나 전극표면이 균일하지 않게 된다. 슬러리의 점도가 너무 낮거나 너무 높아 (b)단계에서 슬러리의 도포가 용이하지 않은 특성을 나타낸다.
상기 (a) 단계에서 슬러리 제조 시 친수성 고분자의 함량은 전체 고형분의 함량에 대하여 1~30중량%인 것이 바람직하다. 친수성 고분자의 함량이 1중량% 미만일 경우는 고분자 용액이 전극활물질 입자를 완전히 코팅을 하지 못하거나 코팅 층이 너무 얇아 전극의 내구성이 낮아지게 될 뿐만 아니라 도포된 슬러리가 집전체에 견고히 밀착되기 어렵게 된다. 30 중량%를 초과하는 경우 전극활물질 입자를 완전히 코팅을 하나 코팅 층의 두껍게 되어 집전체로부터 전극활물질에 이르는 전기전도도가 낮아져 이온의 선택성 및 이온의 흡착력이 낮아진다.
상기 (a) 단계에서 슬러리 제조 시, 이온교환능을 가지는 관능기를 제공하는 기능성첨가제의 함량은 전체 함량에 대하여 친수성고분자 100중량부에 대하여 10 ~100중량부, 좋게는 30 ~ 80중량부를 사용한다. 상기 기능성첨가제의 함량이 10 중량부 미만일 경우는 집전체에 슬러리를 도포한 후 열처리하여 얻어진 CDI 전극의 이온 흡착특성은 좋으나 탈착특성이 떨어지며, 전극의 내구성이 낮아져 일정시간 이상 수용액 중에 침적하게 되면 전극표면이 붕괴되어 전극활물질이 용출되어 나오게 된다. 100 중량부를 초과하는 경우 열처리하여 얻어지 CDI 전극은 전기전도성은 좋아지나 코팅 층의 벌키성이 작아져 이온의 유동성을 작게하기 때문에 이온의 흡탈착속도 및 흡착용량이 낮아지게 하며, 단단하여 잘 부서지며 취급이 어렵게 된다.
다음으로 이온선택성 탈염증진제를 첨가하는 경우에는 친수성고분자의 친수성기 1.0몰 수에 대하여 0.05~0.95몰수의 비로 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면 PVA의 하이드록시 그룹(-OH)의 1.0 몰(mol)수에 대하여 0.05 ~ 0.95 몰수 비인 것이 바람직하다. 0.05 몰수 미만인 경우는 수용액 중에서 CDI 전극이 양이온이나 음이온의 흡탈착 특성은 가지나 코팅 층의 전기전도도가 낮아 흡탈착 속도가 느리며, 0.95 몰수 비를 초과하는 경우 전극의 전도도의 증가와 이온의 선택성에 더 이상 변화를 갖지 못하기 때문에 흡착특성에 영향을 주지 못한다.
또한 본 발명은 CDI 전극제조 시 필요에 따라 도전제를 더 추가하여 사용할 수 있다. 도전제의 종류로는 전기저항이 낮은 전도성물질이라면 제한되지 않고 사용할 수 있는데 예를 들면 아세틸렌블랙, 케첸블랙, XCF 카본, SRF 카본, 전도성고분자(conducting polymer)분말, 무기염( LiCl, NaCl, KCl 등) 등에서 선택되는 어느 하나 이상의 성분이며, 다. 이러한 도전제는 필요한 물성에 따라 그 함량 범위를 조절하여 사용할 수 있다. 보다 구체적으로는 제한되지 않으나, 평균입경이 10 ㎛ 이하인 것, 보다 바람직하게는 10nm ~ 10㎛인 것을 사용하는 것이 전극의 전기전도도를 높이는데 바람직하며, 상기 친수성고분자 100 중량부에 대하여, 1 ~ 250 중량부 범위로 사용하는 것이 전극의 전기전도도와 축전용량을 높이는데 좋으며, 전극활물질에 대하여 1~30중량%의 범위에서 사용하는 것이 더욱 좋다.
다음으로, 상기 (b) 단계는 상기 슬러리를 집전체에 도포하는 단계에 대하여 설명한다. 상기 집전체는 전원공급 장치를 통해 제조한 전극에 전류를 공급했을 때 전기장이 전극표면에 균일하게 분포할 수 있도록 전도성이 우수한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 예로는 알루미늄, 니켈, 구리, 티타늄, 철, 스테인레스 스틸, 흑연 또는 이들의 혼합물을 포함하는 시트, 박막 또는 평직금망 형태를 사용할 수 있다.
본 발명에서 집전체에 슬러리를 도포하는 방법으로는 스프레이, 딥 코팅, 나이프 캐스팅, 닥터블레이드, 스핀코팅 등에 의해 제한되지 않고 가능하며, 도포두께는 50 ~ 300 ㎛ 범위로 하는 것이 전극의 전기저항을 줄이면서 탈염 효율을 높이는데 바람직하지만 이에 한정되는 것은 아니다.
또한 필요에 따라 상기 (b) 단계를 한번 이상 반복하여 제조하고자 하는 특정한 두께의 전극을 제조할 수도 있다.
다음으로 상기 (c) 단계에서 슬러리가 도포된 집전체를 건조하는 단계에 대하여 설명한다. 슬러리를 도포한 집전체를 건조하기 위하여 필요에 의해 다양한 조건에서 건조할 수 있지만, 건조는 상온~ 110℃로 건조하는 단계와 50 ~ 150℃로 건조하는 것으로 2단계 서로 다른 온도 영역에서 건조하는 것이 표면평할성 및 경제 적 관점에서 바람직하다. 건조가 덜 되면 프레스 작업 시 달라붙어 전극표면이 균일하지 못하며, 때론 전극이 파손되는 경우도 있다. 그러나 너무 많이 건조가 되면 프레스 시 균일한 전극표면을 갖는 일정한 두께의 전극을 얻기가 어렵게 된다.
다음으로 상기 (d) 단계에서 프레스된 전극을 열처리하여 시트형태의 다공성 탄소전극을 제조함으로써 본 발명을 완성한다. 상기 열처리 방법은 섭씨 수십 또는 수백도의 온도분위기에서 상압 또는 진공 건조로 열처리하는 방법을 포함하며 50 ~ 200℃, 좋게는 80~200℃, 더욱 좋게는 100~200℃의 온도에서 열처리 하는 것이 바람직하다. 열처리 온도가 50℃ 미만일 경우는 친수성고분자와 양이온, 음이온 혹은 친수기를 갖고 있는 디카르본산, 디하이드록시, 디아민 혹은 디에폭시 화합물이 고상반응으로 화학반응 일으키지 못하기 때문에, 제조된 CDI 전극이 수용액 중에서 팽윤된 후 전극활물질이 용출되거나 전극이 파손되어 사용할 수가 없도록 내구성이 떨어지게 된다. 200℃를 초과하는 경우 친수성고분자와 이온성 관능기를 제공하는 기능성첨가제, 이온선택성증진제 등의 물질이 열분해 되어 CDI 전극을 형태 안정성을 갖기 어렵게 된다.
또한 본 발명에서는 건조단계 후 표면의 평할성 등을 위하여 필요에 따라서 프레스하는 단계를 더 구비할 수 있다. 프레스 단계에서 프레싱 시 압축 율은 (c)단계에서 건조된 도포 층 두께의 0 ~ 30 % 정도, 좋게는 1~25%를 압축하는 것이 바람직하다. 압축율이 30%를 초과하는 경우 전극표면과 전극활물질의 밀도는 좋아지나, 단단해져서 부서지기 쉬우며 따라서 취급이 어렵게 된다. 좋게는 압축율이 1~25%로 하는 것이 전극의 표면이 균일하고 전극활물질의 밀도가 충분하게 되어 전 극특헝의 재현성이 우수하게 된다.
본 발명에서 상기 친수성 고분자와 양이온 교환기를 제공하는 기능성첨가제, 예를 들면 양이온교환기를 갖는 디카르본산, 디하이드록시, 디아민 혹은 디에폭시 화합물과 같은 기능성첨가제의 혼합물로 만들어진 슬러리를 사용한 CDI전극은 음극으로 사용할 수 있고, 친수성 고분자 반응하여 제조된 전극에서 음이온 교환기를 가지는 경우에는 양극 전극으로 사용한다.
본 발명에 따른 전극을 채용하여 탈염 셀을 제조하는 경우, 양극 또는 음극에서 선택되는 어느 하나의 전극에만 채용하고, 친수성 고분자와 비이온성 교환기를 갖는 디카르본산, 디하이드록시, 디아민 혹은 디에폭시 화합물로 만들어진 슬러리를 사용한 CDI전극은 비록 이온교환기를 갖지 않아 이온의 선택성이 없을지라도 상대 전극으로 채용하는 경우에도 이온의 흡착과 탈착을 달성할 수 있으며, 보다 바람직하게는 음극과 양극 모두 채용함으로써, 축전용량이 높으며, 공정의 운전과정에서 이온의 흡착과 탈착을 원활히 할 수 있다.
본 발명의 CDI 전극의 제조방법은 친수성 고분자와 친수성고분자와 반응하여 이온성 교환기를 부여하는 이온성교환기를 갖는 다관능성카르본산기를 갖는 화합물, 다관능성 하이드록기를 갖는 화합물, 다관능성 디아민기 혹은 다관능성에폭시 화합물로 만들어진 슬러리를 사용함으로써 이온의 흡착과 탈착을 원활히 할 수 있으며 흡탈착 속도를 증가시키고 흡착 효율을 높일 수 있는 장점이 있다. 또한 전극간의 간격을 최소화 할 수 있고 이로 인하여 이온성 물질의 흡착을 더욱 빠르고 효 과적으로 할 수 있다.
또한 본 발명은 친수성 고분자와 다관능성카르본산기를 갖는 화합물, 다관능성 하이드록기를 갖는 화합물, 다관능성 디아민기 혹은 다관능성에폭시 화합물을 이용하여 전극을 제조하므로, 별도의 바인더를 사용할 필요가 없고, 수용액계로 만들어지기 때문에 유기용매의 휘발로 인한 환경오염도 없으며, 유기용매 회수를 위한 별도의 장치가 필요 없으므로 제조단가를 낮출 수 있다. 본 발명에서 제조된 CDI 전극은 축전식 탈염용 전극으로 용이하게 사용할 수 있으며, 기술의 적용범위를 대규모의 산업용수의 처리에서부터 소규모의 가정용 정수처리에 이르기 까지 확대 시킬 수 있다.
또한 본 발명은 축전용량이 높은 전극의 제공이 가능하다.
이하는 본 발명의 구체적인 설명을 위하여 일예를 들어 설명하는 바, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[제조예 1]
양이온선택성 슬러리의 제조
폴리비닐알코올(검화도: 88%, 분자량(Mw): 88,000, Aldrich Co.)의 5% 수용액 42.00g, 설포숙신산(sulfosuccinic acid: 70% 수용액, Aldrich Co.)1.29g, 전극활물질(P-60: Kuraray Chemical. co.,ltd., 활성탄소, 비표면적 = 1600㎡/g) 10 g, 도전제(super-p: Timcal Co., 카본블랙, 평균입경=40nm) 1.5g 혼합하여 양이온선택 성 전극 코팅용 슬러리를 제조 하였다.
상기 제조된 슬러리를 각각 전도성 흑연 시트(두께: 130㎛, 동방카본(주), Cat. No. F02511C) 위에 닥터블레이드(Doctor blade)로 한 면의 코팅층 두께가 200 ㎛가 되도록 코팅한 후 상온에서 3시간 건조한 다음 125℃에서 1시간 열처리하여 양이온 선택성을 가지는 음극을 제조하였다.
[제조예 2]
양이온선택성 슬러리의 제조
폴리비닐알코올(검화도: 88%, 분자량(Mw): 88,000, Aldrich Co.)의 5% 수용액 42.00g, 설포숙신산(sulfosuccinic acid: 70% 수용액, Aldrich Co.) 1.29g, 설포살리실릭산(5-sulfosalicylic acid dihydrate, Kanto Chemical Co.) 4.83g, 전극활물질(P-60: Kuraray Chemical. co.,ltd., 활성탄소, 비표면적 = 1600㎡/g) 10 g, 도전제(super-p: Timcal Co., 카본블랙, 평균입경=40nm ) 1.5g 혼합하여 양이온선택성 전극 코팅용 슬러리를 제조 하였다.
상기 제조된 슬러리를 각각 전도성 흑연 시트(두께: 130㎛, 동방카본(주), Cat. No. F02511C) 위에 닥터블레이드(Doctor blade)로 한면의 코팅층 두께가 200 ㎛가 되도록 코팅한 후 상온에서 3시간 건조한 다음 125℃에서 1시간 열처리하여 양이온 선택성을 가지는 음극을 제조하였다.
[제조예 3]
음이온선택성 슬러리의 제조
폴리비닐알코올(검화도: 88%, 분자량(Mw): 88,000, Aldrich Co.)의 5% 수용액 42.00g, 글루타릭산(glutaric acid, Aldrich Co.)1.2g, 염화글리시딜트리메틸암모늄(glycidyl trimethylammonium chloride)3.5g, 전극활물질(P-60: Kuraray Chemical. co.,ltd., 활성탄소, 비표면적 = 1600㎡/g) 10 g, 도전제(super-p: Timcal Co., 카본블랙, 평균입경=40nm) 1.5g 혼합하여 음이온선택성 전극 코팅용 슬러리를 제조 하였다.
상기 제조된 슬러리를 각각 전도성 흑연 시트(두께: 130㎛, 동방카본(주), Cat. No. F02511C) 위에 닥터블레이드(Doctor blade)로 한면의 코팅층 두께가 200 ㎛가 되도록 코팅한 후 상온에서 3시간 건조한 다음 125℃에서 1시간 열처리하여 음이온 선택성을 가지는 양극을 제조하였다.
[제조예 4]
비이온성 슬러리의 제조
폴리비닐알코올(검화도: 88%, 분자량(Mw): 88,000, Aldrich Co.)의 5% 수용액 60.00g, 글루타릭산(glutaric acid, Aldrich Co.)1.2g, 전극활물질(P-60: Kuraray Chemical. co.,ltd., 활성탄소, 비표면적 = 1600㎡/g) 10 g 혼합하여 양쪽성 전극 코팅용 슬러리를 제조 하였다.
상기 제조된 슬러리를 각각 전도성 흑연 시트(두께: 130㎛, 동방카본(주), Cat. No. F02511C) 위에 닥터블레이드(Doctor blade)로 한면의 코팅층 두께가 200 ㎛가 되도록 코팅한 후 상온에서 3시간 건조한 다음 125℃에서 1시간 열처리하여 양이온과 음이온의 선택성이 없는 비이온성 전극을 제조하였다.
[제조예 5]
비이온성 슬러리의 제조
폴리비닐알코올(검화도: 88%, 분자량(Mw): 88,000, Aldrich Co.)의 5% 수용액 60.00g, 글루타릭산(glutaric acid, Aldrich Co.)1.2g, 전극활물질(P-60: Kuraray Chemical. co.,ltd. 활성탄소, 활성탄소, 비표면적 = 1600㎡/g) 10 g, 도전제(super-p: Timcal Co., 카본블랙, 평균입경=40nm) 1.5g 혼합하여 양쪽성 전극 코팅용 슬러리를 제조 하였다.
상기 제조된 슬러리를 각각 전도성 흑연 시트(두께: 130㎛, 동방카본(주), Cat. No. F02511C) 위에 닥터블레이드(Doctor blade)로 한면의 코팅층 두께가 200 ㎛가 되도록 코팅한 후 상온에서 3시간 건조한 다음 125℃에서 1시간 열처리하여 양이온과 음이온의 선택성이 없는 비이온성 전극을 제조하였다.
[제조예 6]
양이온선택성 전극 코팅용 용액의 제조
폴리비닐알코올(검화도: 88%, 분자량(Mw): 88,000, Aldrich Co.)의 5% 수용액 42.00g, 설포숙신산(sulfosuccinic acid: 70% 수용액, Aldrich Co.)1.29g을 혼합하여 양이온선택성 전극 코팅용 용액을 제조하였다.
[제조예 7]
양이온선택성 전극 코팅용 용액의 제조
폴리비닐알코올(검화도: 88%, 분자량(Mw): 88,000, Aldrich Co.)의 5% 수용액 42.00g, 설포숙신산(sulfosuccinic acid: 70% 수용액, Aldrich Co.)1.29g, 설포살리실릭산(5-sulfosalicylic acid dihydrate, Kanto Chemical Co.) 4.83g,을 혼합하여 양이온선택성 전극 코팅용 용액을 제조하였다.
[제조예 8]
양쪽성 전극 코팅용 용액의 제조
폴리비닐알코올(검화도: 88%, 분자량(Mw): 88,000, Aldrich Co.)의 5% 수용액 60.00g, 글루타릭산(glutaric acid, Aldrich Co.)1.2g을 혼합하여 양쪽성 전극 코팅용 용액을 제조 하였다.
[제조예 9]
폴리비닐알코올 슬러리의 제조
폴리비닐알코올(검화도: 88%, 분자량(Mw): 88,000, Aldrich Co.)의 5% 수용액 20.00g, 전극활물질(P-60: Kuraray Chemical. co.,ltd., 활성탄소, 비표면적 = 1600㎡/g) 10 g, 도전제(super-p: Timcal Co., 카본블랙, 평균입경=40nm) 1.5g 혼합하여 전극 코팅용 슬러리를 제조 하였다.
상기 제조된 슬러리를 각각 전도성 흑연 시트(두께: 130㎛, 동방카본(주), Cat. No. F02511C) 위에 닥터블레이드(Doctor blade)로 한면의 코팅층 두께가 200 ㎛가 되도록 코팅한 후 상온에서 건조 후 제조예 6에서 제조된 양이온 선택성 전극코팅용액에 딥(dip) 코팅하여 양이온 선택성을 갖는 음극을 제조하였다.
[제조예 10]
제조예 9의 전극 코팅용 슬러리를 각각 전도성 흑연 시트(두께: 130㎛, 동방카본(주), Cat. No. F02511C) 위에 닥터블레이드(Doctor blade)로 한면의 코팅층 두께가 200 ㎛가 되도록 코팅한 후 상온에서 건조 후 제조예 7에서 제조된 양이온 선택성 전극코팅용액에 딥(dip) 코팅하여 양이온 선택성을 갖는 음극을 제조하였다.
[제조예 11]
제조예 9의 전극 코팅용 슬러리를 각각 전도성 흑연 시트(두께: 130㎛, 동방카본(주), Cat. No. F02511C) 위에 닥터블레이드(Doctor blade)로 한면의 코팅층 두께가 200 ㎛가 되도록 코팅한 후 상온에서 건조 후 제조예 8에서 제조된 양이온 선택성 전극코팅용액에 딥(dip) 코팅하여 양이온 선택성을 갖는 음극을 제조하였다.
[실시예 1]
상기 제조예 1, 2, 6, 7 및 10에서 제조된 전극을 음극으로 사용하고, 제조예 3, 4, 5 및 11에서 제조된 전극을 양극으로 사용하여 탈염 셀을 제조하였다.
제조된 전극을 10 x 10 ㎠로 절단한 후 양극과 음극 사이에 두 전극이 접촉되는 것을 방지하면서 유체가 통과할 수 있도록 100 ㎛ 두께의 스페이서(200mesh, 폴리아미드)를 장착하였다. 전극의 중앙에 1cm의 구멍을 뚫어 용액이 전극의 사면에서 스페이서를 통과해 중앙으로 빠져 나갈 수 있도록 하였다. 양극과 음극의 외부에 15 x 15 cm2 크기의 아크릴 판을 대고 볼트로 고정하여 축전식 탈염용 단일 셀을 구성하였다.
전극전위를 1.4 V로 일정하게 인가하면서 250 mg/L의 NaCl 용액을 20 mL/min의 속도로 공급하였다. 유출수의 전기전도도를 측정하여 탈염효율을 분석하였다. 3분 동안 흡착시킨 후 전극전위를 0.0 V로 변화시켜 2분 동안 탈착시키는 방식으로 운전하였다. 제조된 셀로 탈염실험을 진행 한 결과를 표 1에 염의 제거율(%)로 나타내었다.
<표 1> 탈염 효율 평가
Figure 112009001727358-PAT00001
표 1에서 보이는 바와 같이, 친수성 고분자와 양이온교환기, 음이온교환기 혹은 친수성기를 갖고 있는 디카르복실산 화합물의 반응을 이용하여 제조된 양극과 음극이 수용액 중에서 우수한 흡착능력을 보였다. 또한 음극에만 이온의 선택성을 갖고 있어도 높은 흡착능력을 나타내는 것을 알 수 있다. 따라서 필요에 따라 양극 또는 음극에 선택적으로 채택하고 다른 한쪽은 양쪽성 전극 사용해도 무방하다는 알 수 있었다.
[실시예 2]
도전제의 유무에 따른 이온의 흡착능력의 차이를 알아보고자 하였다. 표 1에서 보이는 바와 같이, 제조된 전극중 도전제의 첨가에 따른 흡착능이 우수한 것을 알 수 있다. 또한 흡착속도의 변화를 알아보기 위해 실시예 1과 동일한 방법 및 동일한 조건에서 흡착 실험한 결과를 표 2에 제거율이 90%에 도달하는 시간(초)으로 나타내었다.
<표 2> 탈염 90% 도달 시간비교(초)
Figure 112009001727358-PAT00002
표 2에서 보는 바와 같이 전도성물질을 첨가하였을 때, 흡탈착 속도가 증가하였으며, 흡착능력이 보다 향상되는 것을 알 수 있었다.

Claims (19)

  1. (a) 전극활물질, 친수성 고분자 및 친수성고분자와 반응하여 이온교환 관능기를 제공하는 기능성첨가제를 혼합하여 슬러리를 제조하는 단계;
    (b) 상기 슬러리를 집전체에 도포하는 단계;
    (c) 상기 슬러리가 도포된 집전체를 건조단계;
    (d) 상기 프레싱 후 열처리하여 반응시키는 단계;
    를 포함하여 제조되는 축전식 탈염 전극의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 (c) 단계 후 건조한 집전체를 눌러주는 프레싱 단계를 더 포함하는 축전식 탈염 전극의 제조방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 슬러리는 도전제, 탈염증진제, 또는 이들의 혼합물에서 선택되는 성분을 더 포함하는 축전식 탈염 전극의 제조방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 도전제는 아세틸렌블랙, 케첸블랙, XCF 카본, SRF 카본, 전도성고분자(conducting polymer)분말, LiCl이나 NaCl이나 KCl의 무기염에서 선택되는 어느 하나 이상의 성분이며, 상기 탈염증진제는 양이온교환기, 음이온교환기 혹은 친수성기를 갖고 있는 모노카르본산, 모노하이드록시, 모노아민 혹은 모노에폭시 화합물에서 선택되는 하나 이상의 성분인 축전식 탈염 전극의 제조방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 탈염증진제는 4급 부틸암모늄 하이드록사이드(tetrabutylammonium hydroxide), 4급 부틸암모늄 아세테이트(tetrabutylammonium acetate), 4급 에틸암모늄 하이드록사이드(tetraethylammonium hydroxide), 4급 에틸암모늄 아세테이트(tetraethylammonium acetate), 설포아세트산(sulfoacetic acid), 설포프탈산(sulfophthalic acid), 하이드로퀴논설폰산(hydroquinonesulfonic acid), 설포벤조산(sulfobenzoic acid)에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 축전식 탈염 전극의 제조방법.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 친수성고분자는 폴리아크릴산(polyacrylic acid) 폴리아크릴말레익산(polyacrylic acid-co- maleic acid), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 셀루로오즈(cellulose), 폴리비닐아민(polyvinyl amine), 키토산(chitosan), 폴리아크릴아마이드(polyacrylamide), 폴리아크릴아마이드아크릴산(polyacrylamide-coacrylic acid) 및 폴리스티렌아크린산 공중합체(polystyrene-co-acrylic acid)에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이고, 상기 전극활물질은 활성탄소 분말, 활성탄소 섬유, 카본 나노 튜브, 탄소 에어로겔에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 활성탄소계열의 물질 또는 RuO2, Ni(OH)2, MnO2, PbO2, TiO2에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 금속산화물 계열의 물질이며, 상기 기능성첨가제는 양이온교환기 혹은 음이온교환기를 가지며 카르본산기, 하이드록시기, 아민기 혹은 에폭시기를 2 이상 가지는 다관능성 화합물인 축전식 탈염 전극의 제조방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 기능성첨가제가 술폰산기(-SO3H), 카르복실기(-COOH), 포스포닉기(-PO3H2), 포스피닉기(-HPO2H), 아소닉기(-AsO3H2), 셀리노닉기(-SeO3H) 등의 양이온교환기를 가지는 것과 4급 암모늄염(-NH3), 1~3급 아민(-NH2, -NHR, -NR2), 4급 포스포니움기(-PR4), 3급 술폰니움기(-SR3) 등의 음이온 교환기를 가지는 것 또는 비이온성 그룹을 가지는 화합물에서 선택되는 축전식 탈염 전극의 제조방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 기능성첨가제는 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 글리세롤(glycerol), 1,6-핵산디올(1,6-hexanediol), 1.4-부탄디올(1,4-butandiol), 글루타릭산(glutaric acid), 글루타릭알테히드(glutaricaldehyde), 숙신산(succinic acid), 무수숙신산(succinic anhydride), 아디픽산(adipic acid), 프탈릭산(phthalic acid), 디글리시딜에테르(ethylene glycol diglycidyl ether), 설포숙신산(sulfosuccineic acid), 설포살리실산(sulfosalicylic acid), 숙신아민산(succinzmic acid), 에틸렌디아민(ethylenediamine)에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용하는 축전식 탈염 전극의 제조방법.
  9. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 집전체는 알루미늄, 니켈, 구리, 티타늄, 철, 스테인레스 스틸, 흑연 또는 이들의 혼합물을 포함하는 시트, 박막 또는 평직금망 형태인 축전식 탈염 전극의 제조방법.
  10. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 건조는 60 ~ 100℃로 건조하는 단계와 100 ~ 150℃로 건조하는 것으로 2단계 건조하는 방법을 사용하는 축전식 탈염 전극의 제조방법.
  11. 제 2항에 있어서,
    상기 프레싱 시 압축 율은 건조된 도포 층 두께의 1 ~ 30 % 정도를 압축하는 방법을 사용하는 축전식 탈염 전극의 제조방법.
  12. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 열처리는 70 ~ 300℃의 상압 또는 진공 열처리하는 축전식 탈염 전극의 제조방법.
  13. 전극활물질, 친수성 고분자 및 기능성첨가제를 혼합하여 제조한 음이온선택성을 가지는 전극을 양극으로 하거나; 또는 전극활물질, 친수성 고분자 및 기능성첨가제를 혼합하여 제조한 양이온선택성을 가지는 전극을 음극으로 한; 축전식 탈염 제거장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 전극은 도전제, 탈염증진제 또는 이들의 혼합물을 더 포함하는 축전식 탈염 제거 장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 도전제는 아세틸렌블랙, 케첸블랙, XCF 카본, SRF 카본, 전도성고분자(conducting polymer)분말, LiCl이나 NaCl이나 KCl의 무기염에서 선택되는 어느 하나 이상의 성분이며, 상기 탐염증진제는 양이온교환기, 음이온교환기 혹은 친수성기를 갖고 있는 모노카르본산, 모노하이드록시, 모노아민 혹은 모노에폭시 화합물에서 선택되는 하나 이상의 성분인 축전식 탈염 제거 장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 탈염증진제는 4급 부틸암모늄 하이드록사이드(tetrabutylammonium hydroxide), 4급 부틸암모늄 아세테이트(tetrabutylammonium acetate), 4급 에틸암모늄 하이드록사이드(tetraethylammonium hydroxide), 4급 에틸암모늄 아세테이트(tetraethylammonium acetate), 설포아세트산(sulfoacetic acid), 설포프탈산(sulfophthalic acid), 하이드로퀴논설폰산(hydroquinonesulfonic acid), 설포벤조산(sulfobenzoic acid)에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 축전식 탈염 제거 장치.
  17. 제 13항에 있어서,
    상기 친수성고분자는 폴리아크릴산(polyacrylic acid) 폴리아크릴말레익산(polyacrylic acid-co- maleic acid), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 셀루로오즈(cellulose), 폴리비닐아민(polyvinyl amine), 키토산(chitosan), 폴리아크릴아마이드(polyacrylamide), 폴리아크릴아마이드아크릴산(polyacrylamide-coacrylic acid) 및 폴리스티렌아크린산 공중합체(polystyrene-co-acrylic acid)에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이고, 상기 전극활물질은 활성탄소 분말, 활성탄소 섬유, 카본 나노 튜브, 탄소 에어로겔에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 활성탄소계열의 물질 또는 RuO2, Ni(OH)2, MnO2, PbO2, TiO2에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 금속산화물 계열의 물질이며, 상기 기능성첨가제는 양이온교환기 혹은 음이온교환기를 가지며 카르본산기, 하이드록시기, 아민기 혹은 에폭시기를 2 이상 가지는 다관능성 화합물인 축전식 탈염 제거장치.
  18. 제 13항에 있어서,
    상기 기능성첨가제가 술폰산기(-SO3H), 카르복실기(-COOH), 포스포닉기(-PO3H2), 포스피닉기(-HPO2H), 아소닉기(-AsO3H2), 셀리노닉기(-SeO3H) 등의 양이온교환기를 가지는 것과 4급 암모늄염(-NH3), 1~3급 아민(-NH2, -NHR, -NR2), 4급 포스포니움기(-PR4), 3급 술폰니움기(-SR3) 등의 음이온 교환기를 가지는 것 또는 비이온성 그룹을 가지는 화합물에서 선택되는 축전식 탈염 제거장치.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 기능성첨가제는 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 글리세롤(glycerol), 1,6-핵산디올(1,6-hexanediol), 1.4-부탄디올(1,4-butandiol), 글루타릭산(glutaric acid), 글루타릭알테히드(glutaricaldehyde), 숙신산(succinic acid), 무수숙신산(succinic anhydride), 아디픽산(adipic acid), 프탈릭산(phthalic acid), 디글리시딜에테르(ethylene glycol diglycidyl ether), 설포숙신산(sulfosuccineic acid), 설포살리실산(sulfosalicylic acid), 숙신아민산(succinzmic acid), 에틸렌디아민(ethylenediamine)에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용하는 축전식 탈염 제거장치.
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