KR20110068466A - Device for capacitive deionization - Google Patents

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KR20110068466A
KR20110068466A KR1020090125433A KR20090125433A KR20110068466A KR 20110068466 A KR20110068466 A KR 20110068466A KR 1020090125433 A KR1020090125433 A KR 1020090125433A KR 20090125433 A KR20090125433 A KR 20090125433A KR 20110068466 A KR20110068466 A KR 20110068466A
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deionization
electrode separator
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KR1020090125433A
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문승현
이주영
서석준
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광주과학기술원
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Abstract

PURPOSE: A helix celebration deionizing apparatus including a singular flow path for flowing diluted liquid and condensed liquid is provided to simplify the structure of the apparatus for reducing the manufacturing cost. CONSTITUTION: A helix celebration deionizing apparatus comprises the following: a supporter(10) in a hollow cylindrical shape; a celebration deionizing unit(20) including a negative electrode(21), a first electrode separation film(22), a positive electrode(23), and a second electrode separation film(24), installed in the supporter; a first cover plate(30) with an inlet hole(31) for flowing processing water through the first and second electrode separation films; and a second cover plate(40) with an outlet hole(41) for sealing an opening of a supporter, discharging diluted liquid or condensed liquid.

Description

나선형 축전 탈이온 장치{DEVICE FOR CAPACITIVE DEIONIZATION}Spiral Capacitive Deionizer {DEVICE FOR CAPACITIVE DEIONIZATION}
본 발명은 축전 탈이온 장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 장치의 구성을 단순화시켜 단위 셀의 조립성을 향상시킴과 아울러 장치의 부피를 줄여 이동성을 향상시킬 수 있도록 하는 나선형 축전 탈이온 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a capacitive deionization device, and more particularly, to a spiral capacitive deionization device which can simplify the configuration of the device to improve the assembly of the unit cell and improve the mobility by reducing the volume of the device. will be.
주지된 바와 같이, 축전 탈이온(CAPACITIVE DEIONIZATION;CDI) 장치는 전극에 전압을 가하여 물속에 포함된 이온을 제거하는 수처리 장치로써, 이를 구성하는 하나의 단위 셀이 전극 분리막, 전극, 전류 공급판, 가스켓, 지지체로 구성되어 조립이 까다롭고 단위 셀의 부피가 커지게 된다.As is well known, a capacitive deionization (CDI) device is a water treatment device that removes ions contained in water by applying a voltage to an electrode, and one unit cell constituting the electrode is a separator, an electrode, a current supply plate, It consists of a gasket and a support, which makes the assembly difficult and increases the volume of the unit cell.
특히, 종래 축전 탈이온 장치는 상용화를 위해 처리 용량을 늘려야 하는 경우 처리 용량에 필요한 복수의 단위 셀들을 조립해야 하기 때문에 생산성이 저하되고 아울러 더 큰 부피를 차지하기 때문에 장치의 이동성이 떨어지게 되는 단점을 가지게 된다.In particular, the conventional capacitive deionization device has a disadvantage in that the productivity is reduced because the unit cells required for the processing capacity need to be assembled in order to increase the processing capacity for commercialization, and the mobility of the device is reduced because it occupies a larger volume. Have.
더욱이, 종래 축전 탈이온 장치의 스택은 용수의 유입 및 유출의 위치에 따 라 스택 내의 전극 표면에 채널링 현상이 일어날 수 있어 이온 제거 효율이 저하될 수 있다.In addition, the stack of the conventional capacitive deionization apparatus may have a channeling phenomenon on the surface of the electrode in the stack depending on the location of the inflow and outflow of the water, thereby reducing the ion removal efficiency.
한편, 종래 탈이온 장치는 나선형 역삼투막(REVERSE OSMOSIS; R/0) 장치 및 나선형 전기 탈이온화(ELECTRODIALYSIS; ED) 장치 등이 있다. Conventional deionization apparatuses include spiral reverse osmosis membrane (REVERSE OSMOSIS) and spiral electrodeionization (ELECTRODIALYSIS) devices.
여기서, 종래 나선형 역삼투막 장치는 이온이 제거된 희석수를 얻기 위해서는 대략 1000PSI의 높은 압력이 유지되어야 하기 때문에 생산성이 저하되는 단점을 가진다. Here, the conventional spiral reverse osmosis membrane device has a disadvantage in that productivity is lowered because a high pressure of approximately 1000 PSI must be maintained in order to obtain dilution water from which ions are removed.
또한, 종래 나선형 전기 탈이온화 장치는 스택 안으로 유입된 용수가 멤브레인 중심으로 희석수와 농축수로 나누어지고, 나선형의 바깥 부분인 Cathode(또는 Anode)와 나선형의 중심 부분인 Anode(또는 Cathode)가 멤브레인과 만나기 전에 환원전극수 및 산화전극수가 흐르는 유로가 추가적으로 구비되어야 하기 때문에 구조가 복잡하여 모듈의 제작이 어려워지는 단점을 가진다. In addition, in the conventional spiral electric deionization apparatus, the water introduced into the stack is divided into dilution water and concentrated water around the membrane, and the outer portion of the spiral Cathode (or Anode) and the spiral portion of Anode (or Cathode) are membranes. Since the flow path of the cathode electrode and the anode electrode must be additionally provided before meeting with, the structure is complicated, which makes it difficult to manufacture the module.
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 장치의 구성을 단순화시켜 스택의 조립성을 향상시킴과 아울러 장치의 부피를 줄여 이동성을 향상시킬 수 있도록 하는 나선형 축전 탈이온 장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention for solving the above problems is to provide a spiral capacitive deionization device that can simplify the configuration of the device to improve the assembly of the stack and to improve the mobility by reducing the volume of the device.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 나선형 축전 탈이온 장치는 내부에 수용 공간을 가지는 중공 통형상의 지지체; 음극 전극, 제1 전극 분리막, 양극 전극, 제2 전극 분리막이 순서대로 적층되어 하나의 시트 형태를 이루며, 나선 형태로 말려져 상기 지지체의 수용 공간 내부에 설치되는 축전 탈이온 유닛; 상기 지지체의 일측 개방부를 밀폐시키도록 결합되며 상기 축전 탈이온 유닛 의 제1 전극 분리막 및 제2 전극 분리막을 통해 용수가 흐르도록 유입구가 관통 형성되는 제1 덮개판; 및 상기 지지체의 타일 측 개방부를 밀폐시키도록 결합되며 상기 축전 탈이온 유닛의 음극 전극과 양극 전극에 시차를 두고 전압을 걸어 상기 제1 전극 분리막 및 상기 제2 전극 분리막으로부터 상기 용수로부터 이온이 분리된 희석수를 배출하거나, 분리된 상기 이온이 용수에 농축된 농축수를 배출하도록 유출구가 관통 형성되는 제2 덮개판을 포함하여 구성된다. According to one aspect of the present invention, there is provided a spiral capacitive deionization device including a hollow cylindrical support having an accommodation space therein; A capacitive deion unit, in which a cathode electrode, a first electrode separator, an anode electrode, and a second electrode separator are stacked in this order to form a sheet, which is rolled in a spiral form and installed inside a receiving space of the support; A first cover plate coupled to seal an opening of one side of the support and having an inlet formed therethrough so that water flows through the first electrode separator and the second electrode separator of the storage deionization unit; Coupled to seal the tile-side opening of the support, wherein ions are separated from the water from the first electrode separator and the second electrode separator by applying a voltage across the cathode electrode and the anode electrode of the storage deionization unit. It is configured to include a second cover plate through which the outlet port is formed so as to discharge the dilution water or to discharge the concentrated water separated from the ions separated in the water.
여기서, 상기 음극 전극, 상기 제1 전극 분리막, 상기 양극 전극 및 상기 제2 전극 분리막은, 적층된 상태에서 나선 형태를 말려져 제작 가능하도록 연성 재질 로 이루어지는 것이 바람직하다. Here, the cathode electrode, the first electrode separator, the anode electrode and the second electrode separator is preferably made of a flexible material so that the spiral shape can be rolled up in a stacked state.
또한, 상기 음극 전극 및 상기 양극 전극의 두께는 0.2mm 내지 0.4mm 범위 이내로 이루어지고, 카본 시트 또는 알루미늄 시트로 이루어지는 것이 바람직하다. In addition, the thickness of the cathode electrode and the anode electrode is made in the range of 0.2mm to 0.4mm, preferably made of a carbon sheet or aluminum sheet.
또한, 상기 제1 전극 분리막 및 상기 제2 전극 분리막의 두께는 0.1mm 내지0.2 mm 범위로 이루어지는 것이 바람직하다. In addition, the thickness of the first electrode separator and the second electrode separator is preferably in the range of 0.1mm to 0.2mm.
또한, 상기 제1 전극 분리막 및 상기 제2 전극 분리막은 미세 통공을 가지는 다공질성 재질로 이루어지고, 상기 미세 통공의 직경은 1㎛ 에서 60㎛ 이하인 것을 포함할 수 있다. In addition, the first electrode separator and the second electrode separator may be made of a porous material having fine pores, and the diameter of the fine pores may include 1 μm to 60 μm or less.
또한, 상기 지지체는 피브이시(PVC) 재질로 이루어질 수 있다.In addition, the support may be made of a PVC material.
상기한 본 발명의 나선형 축전 탈이온 장치는 종래 전기탈이온화 장치와 비교하여 전류 공급판과 전극을 하나의 전극판으로 통합하고, 시차를 두고 희석수와 농축수가 흐르는 단일 유로만을 갖도록 하여 장치의 구성을 단순화시킴으로써 제조 단가를 낮출 수 있고, 장치 내부의 압력을 낮추어 운전 경비를 절감시킬 수 있도록 하는 효과를 갖는다. Compared with the conventional electric deionization apparatus, the helical storage deionization apparatus of the present invention integrates the current supply plate and the electrode into one electrode plate, and has a single flow path through which dilution water and concentrated water flow with a time difference. By simplifying the manufacturing cost can be lowered, and the pressure inside the device can be lowered to reduce the operating cost.
또한, 본 발명의 나선형 축전 탈이온 장치는 음극 전극, 제1 전극 분리판, 양극 전극 및 제2 전극 분리판을 시트 형태로 적층시킨 후, 나선형으로 말아 일체의 축전 탈이온 유닛을 형성함으로써 장치의 제작이 용이하고 장치의 부피를 줄일 수 있는 효과를 갖는다. In addition, the spiral capacitive deionization apparatus of the present invention is laminated by stacking the negative electrode, the first electrode separation plate, the positive electrode and the second electrode separation plate in the form of a sheet, and then rolled in a spiral to form an integral storage deionization unit of the device. It is easy to manufacture and has the effect of reducing the volume of the device.
또한, 본 발명의 나선형 축전 탈이온 장치는 음극 전극과 양극 전극 사이에서 제1 전극 분리판 및 제2 전극 분리판이 모나지 않게 나선형으로 말려지도록 구성됨에 따라 이를 통해 흐르는 용수가 음극 전극 및 양극 전극 표면에 골고루 분배되도록 하여 채널링 현상에 의해 이온 제거 효과가 저하되는 것을 방지할 수 있도록 하는 효과를 갖는다. In addition, the spiral capacitive deionization apparatus of the present invention is configured such that the first electrode separator and the second electrode separator are spirally rolled unevenly between the cathode electrode and the anode electrode, so that water flowing therethrough is applied to the surface of the cathode electrode and the anode electrode. The distribution is evenly distributed, thereby preventing the ion removal effect from being lowered by the channeling phenomenon.
또한, 본 발명의 나선형 축전 탈이온 장치는 상용화를 위해 수처리 용량을 증가시켜야 하는 경우, 종래 전기 탈이온 장치의 경우 단위 셀의 갯수를 늘려 수처리 용량을 증가시켜야 하는 반면에 나선 형태로 감기는 축전 탈이온 유닛의 감김수를 증가시켜 좀더 간편하게 수처리 용량을 증가시킬 수 있는 효과를 갖는다. In addition, in the case of the spiral capacitive deionization device of the present invention, when the water treatment capacity needs to be increased for commercialization, the conventional electric deionization device needs to increase the number of unit cells to increase the water treatment capacity, whereas the spiral capacitive deionization device is wound in a spiral shape. Increasing the number of turns of the ion unit has the effect of increasing the water treatment capacity more simply.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 나선형 축전 탈이온 장치의 측단면도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 잘라서 본 평단면도이다. 1 is a side cross-sectional view of a helical storage deionization device according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 실시예의 나선형 축전 탈이온 장 치(1)는 지지체(10), 축전 탈이온 유닛(20), 제1 덮개판(30) 및 제2 덮개판(40)을 포함하여 구성된다. Referring to FIGS. 1 and 2, the helical storage deionization device 1 of the present embodiment includes a support 10, a storage deionization unit 20, a first cover plate 30, and a second cover plate ( 40).
지지체(10)는 내부에 수용 공간을 가지는 중공 통형상으로 이루어지며. 특히 나선 형태로 말려진 축전 탈이온 유닛(20)을 내부에 수용한 상태로 형상을 유지할 수 있게 원통 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다. The support 10 is made of a hollow cylindrical shape having an accommodation space therein. In particular, it is preferable that it is made into a cylindrical shape so that the shape may be maintained in the state which accommodated the electrical storage deion unit 20 rolled in the spiral form inside.
본 실시예에서 지지체(10)는 전기 절연성을 가지며, 축전 탈이온 유닛(20)이 나선 형태로 말려진 형상을 유지할 수 있게 기설정된 강도를 가지는 피브이시(PVC) 재질로 이루어지는 것을 예시한다.In this embodiment, the support 10 is electrically insulating and illustrates that the power storage deion unit 20 is made of a PVC material having a predetermined strength so as to maintain a curled shape in a spiral form.
축전 탈이온 유닛(20)은 음극 전극(21), 제1 전극 분리막(22), 양극 전극(23) 및 제2 전극 분리막(24)가 순서대로 적층되어 시트 형태를 이루도록 한 후, 이 단면 형상이 나선 형태를 갖도록 말려져 구성된다. The capacitive deionization unit 20 is formed by stacking the cathode electrode 21, the first electrode separator 22, the anode electrode 23, and the second electrode separator 24 in order to form a sheet. It is rolled up to have a spiral shape.
여기서, 음극 전극(21), 제1 전극 분리막(22), 양극 전극(23) 및 제2 전극 분리막(23)은 각각 적층된 상태에서 나선 형태로 말려지게 제작할 수 있도록 연성 재질로 이루어지는 바람직하다.Herein, the cathode electrode 21, the first electrode separator 22, the anode electrode 23, and the second electrode separator 23 are preferably made of a flexible material so as to be rolled in a spiral form in a stacked state.
한편, 음극 전극(21) 및 양극 전극(23)은 두께가 얇으면서 전기가 잘 통하고, 이온들의 흡착탈이 가능하며, 쉽게 깨지지 않도록 탄성을 가지는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. On the other hand, the cathode electrode 21 and the anode electrode 23 is thin, the electricity is well communicated, the adsorption and desorption of the ions is preferably made of a material having elasticity so as not to be easily broken.
본 실시예에서 음극 전극(21) 및 양극 전극(23)은 카본 시트 또는 알루미늄 시트로 이루어지는 것을 예시한다. In this embodiment, the cathode electrode 21 and the anode electrode 23 are exemplified as being made of a carbon sheet or an aluminum sheet.
여기서, 음극 전극(21) 및 양극 전극(23)을 이루는 카본 시트 및 알루미늄 시트의 두께는 0.2mm 내지 0.4mm 범위 이내로 이루어지는 것이 바람직하다. Here, the thickness of the carbon sheet and aluminum sheet forming the cathode electrode 21 and anode electrode 23 is preferably within the range of 0.2mm to 0.4mm.
음극 전극 및 양극 전극의 두께가 0.2mm 미만시 전극의 강도가 저하되어 쉽게 변형이 일어날 수 있으며, 0.4mm 초과시 전체적인 부피가 증가하게 되는 단점을 가지게 된다.When the thickness of the negative electrode and the positive electrode is less than 0.2mm, the strength of the electrode may be lowered, so that deformation may easily occur, and when the thickness of the negative electrode and the positive electrode is greater than 0.4mm, the overall volume may be increased.
그리고, 제1 전극 분리막(22) 및 제2 전극 분리막(24)은 전압을 걸어 음극 성질을 띄는 음극 전극(21)과 양극 성질을 띄는 양극 전극(23)을 분리시켜 주는 역할을 하며, 이를 통해 이온들의 이동이 자유롭도록 미세 통공을 가지는 다공질성 재질로 이루어질 수 있다.The first electrode separator 22 and the second electrode separator 24 serve to separate the negative electrode 21 having the negative electrode property from the positive electrode 23 having the positive electrode property by applying a voltage thereto, and thereby It may be made of a porous material having fine pores so that the movement of ions is free.
제1 전극 분리막(22) 및 제2 전극 분리막(24)을 이루는 다공질성 재질의 시트는 두께가 0.1mm 내지 0.2mm 범위 이내로 이루어지고, 미세 통공의 직경은 1㎛ 내지 60㎛범위 이내로 이루어지는 것이 바람직하다. The sheet of the porous material constituting the first electrode separation membrane 22 and the second electrode separation membrane 24 has a thickness within the range of 0.1 mm to 0.2 mm, and the diameter of the fine through holes is preferably within the range of 1 μm to 60 μm. Do.
두께가 0.1mm 미만인 경우 양극 전극과 음극 전극의 단락이 일어날 가능성이있고, 두께가 0.2mm 초과시 양극 전극과 음극 전극의 거리가 멀기 때문에 양극과 음극의 영향력이 떨어 질 수 있으므로 제거효율이 낮아질 우려가 있다.If the thickness is less than 0.1 mm, there is a possibility that a short circuit between the positive electrode and the negative electrode occurs, and when the thickness is greater than 0.2 mm, the distance between the positive electrode and the negative electrode is far, and thus the influence of the positive electrode and the negative electrode may be reduced, which may lower the removal efficiency. have.
또한, 미세 통공의 직경이 1㎛ 미만인 경우 용수가 전극 분리막을 통과 할 때 원활한 흐름에 장애가 생기므로 스택 내의 고압이 걸려 위험할 수 있고, 직경이 60㎛ 초과시 양극 전극과 음극 전극의 단락으로 극성을 잃을 수 있다.In addition, when the diameter of the micro-pores is less than 1 μm, smooth flow may occur when water flows through the electrode separation membrane, and a high pressure may be applied in the stack, and if the diameter exceeds 60 μm, the polarity may be shorted due to a short circuit between the positive electrode and the negative electrode. Can lose.
본 실시예에서 제1 전극 분리막(22) 및 제2 전극 분리막(24)은 상용화되어 사용되고 있는 SEFA, SUNMAP LC-T등의 여과포 시트 제품을 사용하는 것을 예시한다. In the present embodiment, the first electrode separation membrane 22 and the second electrode separation membrane 24 exemplify the use of filter cloth sheet products such as SEFA, SUNMAP LC-T, etc., which are commercially used.
제1 덮개판(30)은 지지체(10)의 하측 개방부를 밀폐시키도록 결합되며, 축전 탈이온 유닛(20)의 제1 전극 분리막(22) 및 제2 전극 분리막(24)을 통해 용수가 흐르도록 유입구(31)가 관통 형성된다. The first cover plate 30 is coupled to seal the lower opening of the support 10, and water flows through the first electrode separator 22 and the second electrode separator 24 of the storage deionization unit 20. Inlet 31 is formed to pass through.
그리고, 제2 덮개판(40)은 지지체(10)의 상측 개방부를 밀폐시키도록 결합되며, 축전 탈이온 유닛(20)의 음극 전극(21)과 양극 전극(23)에 시차를 두고 전압을 걸어 제1 전극 분리막(22) 및 제2 전극 분리막(24)으로부터 이온이 분리된 희석수를 배출하거나, 분리된 상기 이온이 농축된 농축수를 배출하도록 유출구(41)가 관통 형성된다. In addition, the second cover plate 40 is coupled to seal the upper opening of the support 10, and applies a voltage at a time difference to the cathode electrode 21 and the anode electrode 23 of the electricity storage deion unit 20. The outlet 41 is formed to discharge the dilution water from which the ions are separated from the first electrode separation membrane 22 and the second electrode separation membrane 24 or to discharge the concentrated water from which the separated ions are concentrated.
이처럼, 본 실시예의 나선형 축전 탈이온 장치(1)는 종래 전기탈이온화 장치와 비교하여 전기 공급판과 전극이 통합된 하나의 전극(21, 23)으로 장치를 이루도록 하여 장치의 구성을 단순화시킴으로써 제조 단가를 줄일 수 있다.As described above, the spiral capacitive deionization device 1 of the present embodiment is manufactured by simplifying the configuration of the device by forming the device with one electrode 21 and 23 in which the electric supply plate and the electrode are integrated as compared with the conventional electric deionization device. The unit price can be reduced.
특히, 본 실시예의 나선형 축전 탈이온 장치(1)는 음극 전극(21), 제1 전극 분리판(22), 양극 전극(23) 및 제2 전극 분리판(24)을 시트 형태로 적층시킨 후, 나선형으로 말아 일체의 축전 탈이온 유닛(20)을 형성함으로써 장치의 부피를 줄일 수 있다. In particular, in the spiral capacitive deionization device 1 of the present embodiment, the cathode electrode 21, the first electrode separator 22, the anode electrode 23, and the second electrode separator 24 are stacked in a sheet form. The volume of the device can be reduced by rolling in a spiral to form the integral capacitive deionization unit 20.
또한, 음극 전극(21)와 양극 전극 사이에서 제1 전극 분리판(22) 및 제2 전극 분리판(24)이 모나지 않게 나선형으로 말려지도록 구성됨에 따라 이를 통해 흐르는 용수가 음극 전극(21) 및 양극 전극(23) 표면에 골고루 분배되므로 채널링 현상에 의해 이온 제거 효과가 저하되는 것을 방지할 수 있다. In addition, the first electrode separator 22 and the second electrode separator 24 are configured to be spirally wound in a spiral manner between the cathode electrode 21 and the anode electrode, so that water flowing therethrough may flow through the cathode electrode 21 and Since it is evenly distributed on the surface of the anode electrode 23, it is possible to prevent the ion removal effect from being lowered by the channeling phenomenon.
또한, 본 실시예의 나선형 축전 탈이온 장치(1)는 상용화를 위해 수처리 용 량을 늘려야 하는 경우, 종래 전기 탈이온 장치의 경우 단위 셀의 갯수를 늘려 수처리 용량을 증가시켜야 하는 반면에 나선 형태로 감기는 축전 탈이온 유닛(20)의 감김수를 증가시켜 좀더 간편하게 수처리 용량을 증가시킬 수 있다. In addition, the spiral storage deionization apparatus 1 of the present embodiment has to increase the water treatment capacity by increasing the number of unit cells in the case of the conventional electric deionization apparatus when it is necessary to increase the water treatment capacity for commercialization. By increasing the number of turns of the electrical storage deion unit 20 can be more easily increased the water treatment capacity.
이하, 상기한 본 실시예의 나선형 축전 탈이온 장치를 이용한 수처리 과정을 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the water treatment process using the spiral capacitive deionization apparatus of the present embodiment described above in more detail.
본 실시예의 나선형 축전 탈이온 장치(1)는 유입구(31)로 통해 지지체(10) 내부로 공급된 용수가 음극 전극(21)과 양극 전극(23) 사이에서 나선 형태로 말려진 제1 전극 분리막(22) 및 제2 전극 분리막(24)을 통해 유출구(41)쪽으로 흐르도록 한 상태에서, 시차를 두고 반복해서 음극 전극(21) 및 양극 전극(23)에 기설정된 전압을 걸어준다.In the spiral capacitive deionization apparatus 1 according to the present embodiment, the first electrode separator in which water supplied into the support 10 through the inlet 31 is curled in a spiral form between the cathode electrode 21 and the anode electrode 23. The predetermined voltage is applied to the cathode electrode 21 and the anode electrode 23 repeatedly with a time difference in a state where the flow through the 22 and the second electrode separation membrane 24 is directed toward the outlet 41.
따라서, 음극 전극(21)과 양극 전극(23)에 전압을 걸어준 상태에서는, 제1 전극 분리막(22) 및 제2 전극 분리막(24)을 사이에 두고 음극 전극(21) 및 양극 전극(23)이 극성을 띄게 되어, 제1 전극 분리막(22) 및 제2 전극 분리막(24)을 통해 흐르던 용수중에 포함된 이온들이 음극 전극 및 양극 전극의 표면에 흡착되어 상대적으로 이온이 희석된 희석수가 유출구(41)쪽으로 배출되게 된다. Therefore, in a state where voltage is applied to the cathode electrode 21 and the anode electrode 23, the cathode electrode 21 and the anode electrode 23 are interposed between the first electrode separation membrane 22 and the second electrode separation membrane 24. ) Becomes polarized, and the ions contained in the water flowing through the first electrode separator 22 and the second electrode separator 24 are adsorbed on the surface of the cathode electrode and the anode electrode, and the dilution water in which the ions are diluted is relatively discharged. Discharged to (41).
한편, 음극 전극(21)과 양극 전극(23)에 걸어 주었던 전압이 해제된 상태에서는, 음극 전극(21) 및 양극 전극(23)의 표면에 흡착되었던 이온들이 제1 전극 분리막(22) 및 제2 전극 분리막(24)을 통해 흐르는 용수로 탈락되어 상대적으로 이온이 농축된 농축수가 유출구(41)쪽으로 배출되게 된다.Meanwhile, in the state where the voltage applied to the cathode electrode 21 and the anode electrode 23 is released, the ions adsorbed on the surfaces of the cathode electrode 21 and the anode electrode 23 are separated from the first electrode separation membrane 22 and the first electrode. The concentrated water, which has been dropped into the water flowing through the two-electrode separator 24 and has relatively concentrated ions, is discharged toward the outlet 41.
여기서, 본 실시예의 나선형 축전 탈이온 장치(1)는 시차를 두고 희석수와농 축수가 동일 유로를 통해 배출되도록 함으로써 유로 구조를 단순화시킬 수 있고, 수처리를 위한 장치 내부의 압력이 대략 1PSI 미만으로 운전되기 때문에 안정성을 높일 수 있고 운전 경비를 절감할 수 있다. Here, the helical power storage deionization apparatus 1 of the present embodiment can simplify the flow path structure by allowing the dilution water and the concentrated water to be discharged through the same flow path at a time difference, and the pressure inside the device for water treatment is less than about 1 PSI. Because it is operated, it can increase stability and reduce operating expenses.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but many variations and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. And it goes without saying that they belong to the scope of the present invention.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 나선형 축전 탈이온 장치의 측단면도이다. 1 is a side cross-sectional view of a spiral capacitive deionization device according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 잘라서 본 평단면도이다. FIG. 2 is a cross sectional view taken along the line II-II of FIG. 1. FIG.
<주요 도면 부호의 설명><Description of Main Reference Signs>
1: 나선형 축전 탈이온 장치 10: 지지체1: helical power storage deionizer 10: support
20: 축전 탈이온 유닛 21: 음극 전극20: power storage deion unit 21: cathode electrode
22: 제1 전극 분리막 23: 양극 전극22: first electrode separation membrane 23: anode electrode
24: 제2 전극 분리막 30: 제1 덮개판24: second electrode separator 30: first cover plate
31: 유입구 40: 제2 덮개판31: inlet 40: second cover plate
41: 유출구41: outlet

Claims (7)

  1. 내부에 수용 공간을 가지는 중공 통형상의 지지체; A hollow cylindrical support having an accommodation space therein;
    음극 전극, 제1 전극 분리막, 양극 전극, 제2 전극 분리막이 순서대로 적층되어 하나의 시트 형태를 이루며, 나선 형태로 말려져 상기 지지체의 수용 공간 내부에 설치되는 축전 탈이온 유닛;A capacitive deion unit, in which a cathode electrode, a first electrode separator, an anode electrode, and a second electrode separator are stacked in this order to form a sheet, which is rolled in a spiral form and installed inside a receiving space of the support;
    상기 지지체의 일측 개방부를 밀폐시키도록 결합되며 상기 축전 탈이온 유닛 의 제1 전극 분리막 및 제2 전극 분리막을 통해 용수가 흐르도록 유입구가 관통 형성되는 제1 덮개판; 및 A first cover plate coupled to seal an opening of one side of the support and having an inlet formed therethrough so that water flows through the first electrode separator and the second electrode separator of the storage deionization unit; And
    상기 지지체의 타일 측 개방부를 밀폐시키도록 결합되며 상기 축전 탈이온 유닛의 음극 전극과 양극 전극에 시차를 두고 전압을 걸어 상기 제1 전극 분리막 및 상기 제2 전극 분리막으로부터 상기 용수로부터 이온이 분리된 희석수를 배출하거나, 분리된 상기 이온이 용수에 농축된 농축수를 배출하도록 유출구가 관통 형성되는 제2 덮개판을 포함하는 축전 탈이온 장치. The dilution is performed to seal the tile side opening of the support and separate the ions from the water from the first electrode separator and the second electrode separator by applying a voltage across the cathode and anode electrodes of the storage deionization unit. And a second cover plate through which an outlet port is formed so as to discharge the water or discharge the concentrated water in which the separated ions are concentrated in the water.
  2. 제1항에서, In claim 1,
    상기 음극 전극, 상기 제1 전극 분리막, 상기 양극 전극 및 상기 제2 전극 분리막은, 적층된 상태에서 나선 형태를 말려져 제작 가능하도록 연성 재질로 이루어지는 축전 탈이온 장치. The cathode electrode, the first electrode separator, the anode electrode and the second electrode separator, the storage deionization device made of a flexible material so that the spiral shape can be rolled up in a stacked state.
  3. 제1항에서, In claim 1,
    상기 음극 전극 및 상기 양극 전극의 두께는, The thickness of the cathode electrode and the anode electrode,
    0.2mm 내지 0.4mm 범위 이내로 이루어지는 나선형 축전 탈이온 장치. Spiral power storage deionization device made in the range of 0.2mm to 0.4mm.
  4. 제3항에서, 4. The method of claim 3,
    상기 음극 전극 및 상기 양극 전극은 카본 시트 또는 알루미늄 시트로 이루어지는 나선형 축전 탈이온 장치. And said cathode electrode and said anode electrode are made of carbon sheet or aluminum sheet.
  5. 제1항에서, In claim 1,
    상기 제1 전극 분리막 및 상기 제2 전극 분리막의 두께는 0.1mm 내지 0.2mm 범위로 이루어지는 나선형 축전 탈이온 장치. The first electrode separator and the second electrode separator has a thickness of 0.1mm to 0.2mm spiral storage capacitive deionization device.
  6. 제5항에서, The method of claim 5,
    상기 제1 전극 분리막 및 상기 제2 전극 분리막은 미세 통공을 가지는 다공질성 재질로 이루어지고, The first electrode separator and the second electrode separator is made of a porous material having fine pores,
    상기 미세 통공의 직경은 1㎛ 내지 60㎛ 범위로 이루어지는 나선형 축전 탈이온 장치. The diameter of the micro-perforated spiral storage deionization device consisting of 1㎛ to 60㎛ range.
  7. 제1항에서, In claim 1,
    상기 지지체는 피브이시(PVC) 재질로 이루어지는 나선형 축전 탈이온 장치. The support is a spiral capacitive deionization device made of PVC material.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103112931A (en) * 2013-02-26 2013-05-22 吴英 Electric ion replacement processing device for reducing liquid conductivity

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