KR20140127514A - Capacitive deionization device including carbon electrode having hierarchically porous structure - Google Patents

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Abstract

The disclosed capacitive deionization device includes a pair of electrodes, and a separation membrane arranged between the pair of electrodes. At least one electrode between the electrodes includes a carbon electrode, wherein the carbon electrode has micropores with a diameter less than 2 nm and a volume of 1 cm^3/g or more, and large pores with a diameter of 2 nm or more and a volume of 4 cm^3/g or more.

Description

계층적 기공 구조의 탄소 전극을 갖는 축전식 탈염 장치{CAPACITIVE DEIONIZATION DEVICE INCLUDING CARBON ELECTRODE HAVING HIERARCHICALLY POROUS STRUCTURE}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a capacitive desalination apparatus having a carbon electrode having a hierarchical pore structure,

본 발명은 축전식 탈염 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 계층적 기공 구조의 탄소 전극을 갖는 축전식 탈염 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a capacitive desalination apparatus, and more particularly, to a capacitative desalination apparatus having a carbon electrode of a hierarchical pore structure.

생활용수나 산업용수로서 물은 인간 생활에 있어 매우 중요하다. 그러나, 현대에는 물에 중금속이나, 질산성 질소, 불소 이온들이 포함되어 상기와 같은 물질이 포함된 물을 사람이 장기간 음용했을 때, 건강에 매우 해로울 수 있다. 따라서, 이제까지 수많은 수처리기술, 예를 들면 역삼투(RO), 전기투석(ED), 및 이온교환법(EDI) 등이 개발되어 오고 있으나, 상기의 기술들은 고비용과 고위험 기술 조건을 충족해야만 한다. 예를 들면 역삼투 시스템은 고압과 전처리 공정을 필요로 하고, 또한 농축된 물의 고부피(high volume) 현상을 일으킨다. 그러므로, 비록 고효율 박막 기술이 있다하더라도 작동을 위해서 매우 위험하고 비싼 공정을 필요로 한다.전기투석의 경우에는 고압을 필요로 하기 때문에 전기소비가 크고, 경도 이온과 유기 물질로부터 박막 오염(membrane fouling)을 일으켜 생성과정이 복잡하다. 이온교환수지를 이용하는 이온교환법은 다양한 화학물질로 인하여 제 2차 오염을 야기시키고 총용존고형물(TDS)을 제거하기가 매우 어려운 단점이 있다.As living water or industrial water, water is very important in human life. However, in modern times, water contains heavy metals, nitrate nitrogen, and fluoride ions, and when people drink water containing such substances for a long time, they can be very harmful to health. Thus, numerous water treatment techniques have been developed, such as reverse osmosis (RO), electrodialysis (ED), and ion exchange (EDI) methods, but these techniques must meet high cost and high risk technical conditions. For example, reverse osmosis systems require high pressures and pretreatment processes and also cause high volume of concentrated water. Therefore, even if there is a high-efficiency thin-film technology, it requires a very dangerous and expensive process for the operation. In the case of electrodialysis, since the high pressure is required, the electricity consumption is large and the membrane fouling from the hard- And the generation process is complicated. Ion exchange using ion exchange resins has the disadvantage that it causes secondary pollution due to various chemical substances and it is very difficult to remove total dissolved solids (TDS).

따라서, 상기와 같은 단점을 극복하기 위하여 전기흡착 및 전기 이중충 원리를 사용하는 정수기술을 이용하는 축전식 탈염(Capacitive deionization; CDI) 시스템이 개발되어 오고 있다. 상기 CDI의 스택은 지지판, 전류공급판, 전극, 가스켓, 전극분리막으로 구성되어 있다. 전류공급판은 전원공급장치로부터 전류를 받아 전류공급판과 붙어있는 전극에 양극 또는 음극을 띄게 하고 음이온과 양이온들은 전기적 인력에 따라 각 전극에 흡착하게 된다.Accordingly, a capacitive deionization (CDI) system using a water purification technique using an electro-absorption and electric double charge principle has been developed in order to overcome the above disadvantages. The stack of CDI is composed of a support plate, a current supply plate, an electrode, a gasket, and an electrode separator. The current supply plate receives the current from the power supply and makes a positive electrode or negative electrode on the electrode attached to the current supply plate, and the negative ions and the positive ions are attracted to the respective electrodes according to the electrical attraction.

상기 축전식 탈염기술의 전극 재료로는 주로 높은 비표면적을 비교적 쉽게 구현할 수 있는 탄소가 이용되고 있다. 가장 널리 사용되고 있는 활성탄의 경우, 2 nm 이하 크기의 미세 기공의 발달로 매우 높은 비표면적을 나타내지만 (~2000 m2/g) 이온의 이동 통로가 되는 기공의 크기가 매우 작아 그 이동이 원활하지가 않고 결과적으로 낮은 속도 특성을 나타내게 된다. 반면에 카본 에어로젤과의 경우 2 nm 이상의 중형 및 대형 기공이 발달되어 있어 속도 특성이 뛰어나지만 미세 기공의 부족으로 낮은 비표면적과 그에 따른 낮은 정전용량을 나타내게 된다. As the electrode material of the storage desalination technique, carbon which can relatively easily realize a high specific surface area is used. The most widely used activated carbon has a very high specific surface area due to the development of micropores having a size of 2 nm or less (~ 2000 m 2 / g), but the pore size, And consequently exhibits low speed characteristics. On the other hand, in the case of carbon aerogels, medium and large pores having a size of 2 nm or more are developed, which exhibits excellent speed characteristics, but exhibits low specific surface area and thus low capacitance due to lack of micropores.

따라서, 축전식 탈염기술의 성능 개선을 위해서는 높은 이온 속도 특성을 가짐과 동시에 높은 정전용량을 갖는 전극 재료의 개발이 필요한 실정이다.Therefore, in order to improve the performance of the capacitive desalination technique, it is necessary to develop an electrode material having a high ionic rate characteristic and a high capacitance.

본 발명은 높은 이온 속도 특성을 가짐과 동시에 높은 정전용량을 갖는 전극 재료를 사용한 축전식 탈염 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a capacitive desalination apparatus using an electrode material having a high ionic rate characteristic and a high electrostatic capacity.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 축전식 탈염 장치는, 한 쌍의 전극 및 상기 전극들 사이에 배치된 분리막을 포함한다. 상기 전극들 중 적어도 하나는 계층적 기공 구조의 탄소 전극을 포함하며, 상기 탄소 전극은 직경이 2nm 미만인 기공의 부피가 1㎤/g이상이고, 직경이 2nm 이상인 기공의 부피가 4㎤/g이상이다.According to an embodiment of the present invention, a capacitive desalination apparatus includes a pair of electrodes and a separator disposed between the electrodes. Wherein at least one of the electrodes includes a carbon electrode having a hierarchical pore structure, the carbon electrode has a volume of pores having a diameter of less than 2 nm of 1 cm 3 / g or more, a volume of pores having a diameter of 2 nm or more of 4 cm 3 / to be.

일 실시예에 따르면, 상기 탄소 전극의 비표면적은 약 2,000㎡/g 이상이다.According to one embodiment, the specific surface area of the carbon electrode is about 2,000 m 2 / g or more.

일 실시예에 따르면, 상기 축전식 탈염 장치는, 상기 탄소 전극에 연결된 집전체를 더 포함하며, 상기 집전체는 그래파이트를 포함한다.According to one embodiment, the storage and desalination apparatus further includes a current collector connected to the carbon electrode, and the current collector includes graphite.

일 실시예에 따르면, 상기 탄소 전극은 1M의 NaCl 전해질에서, 1Hz의 주파수로 충방전시 적어도 60F/g 이상의 정전 용량을 갖는다.According to one embodiment, the carbon electrode has a capacitance of at least 60 F / g when charged and discharged at a frequency of 1 Hz in a 1 M NaCl electrolyte.

일 실시예에 따르면, 상기 탄소 전극은, 직경이 0.8nm 미만인 초미세기공의 부피가 0.5㎤/g이상이고, 직경이 0.8nm 이상 2nm 미만인 미세기공의 부피가 0.5㎤/g이상이고, 직경이 2nm 이상 50nm 미만인 중형기공의 부피가 2㎤/g이상이고, 직경이 50nm 이상인 기공의 부피가 2㎤/g이상이다.According to an embodiment, the carbon electrode may have a volume of ultrafine pores having a diameter of less than 0.8 nm of 0.5 cm 3 / g or more, a volume of micropores having a diameter of 0.8 nm or more and less than 2 nm of 0.5 cm 3 / The volume of the mesopores having a pore size of 2 nm or more and less than 50 nm is 2 cm 3 / g or more, and the volume of the pores having a diameter of 50 nm or more is 2 cm 3 / g or more.

본 발명의 실시예들에 따르면, 계층적 기공 구조의 탄소 전극을 이용함으로, 높은 이온 이동 속도와 동시에 큰 정전 용량을 가질 수 있다. 따라서, 탈염 성능이 크게 개선될 수 있다.According to embodiments of the present invention, by using a carbon electrode having a hierarchical pore structure, a high electrostatic capacity can be obtained simultaneously with a high ion movement speed. Thus, desalination performance can be greatly improved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 축전식 탈염 장치를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 2는 본 본발명의 일 실시예에 따른 축전식 탈염 장치의 탄소 전극의 기공 구조를 나타내는 단면도이다.
도 3은 실시예 1의 탄소체의 전자주사현미경(SEM) 사진이다.
도 4는 실시예 1의 탄소체에 대한 질소등온 흡/탈착 실험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는, 2mV/s에서 측정한, 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2의 전극의 CV 실험 결과를 도시한 그래프이다.
도 6은, 100mV/s에서 측정한, 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2의 전극의 CV 실험 결과를 도시한 그래프이다.
도 7은, 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2의 전극의 EIS 실험 결과를 도시한 그래프이다.
도 8은, 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2의 축전식 탈염 장치의 유출수의 전도도를 도시한 그래프이다.
도 9는, 실시예 1, 실시예 2 및 실시예 3의 기공 크기에 따른 부피를 도시한 그래프이다.
FIG. 1 is a side view schematically showing a thermal desalination apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a pore structure of a carbon electrode of a thermal decomposition apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
3 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the carbon material of Example 1. Fig.
4 is a graph showing the nitrogen isothermal adsorption / desorption experiment results for the carbon material of Example 1. Fig.
5 is a graph showing the CV test results of the electrodes of Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 measured at 2 mV / s.
6 is a graph showing the CV test results of the electrodes of Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 measured at 100 mV / s.
7 is a graph showing the EIS test results of the electrodes of Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2. Fig.
8 is a graph showing the conductivity of the effluent of the charge and discharge apparatus of Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2. Fig.
FIG. 9 is a graph showing the volumes according to the pore sizes of Examples 1, 2, and 3. FIG.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 축전식 탈염 장치에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 본문에 설명된 실시예는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. It is to be understood that the invention is not to be limited to the specific embodiments disclosed and that all changes which fall within the spirit and scope of the present invention are intended to be illustrative, , ≪ / RTI > equivalents, and alternatives.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, the terms "comprises", "having", and the like are used to specify that a feature, a number, a step, an operation, an element, a part or a combination thereof is described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 축전식 탈염 장치를 개략적으로 도시한 측면도이다. 도 2는 본 본발명의 일 실시예에 따른 축전식 탈염 장치의 탄소 전극의 기공 구조를 나타내는 단면도이다.FIG. 1 is a side view schematically showing a thermal desalination apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a pore structure of a carbon electrode of a thermal decomposition apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 1을 참조하면, 축전식 탈염 장치는 한 쌍의 탄소 전극(20) 및 상기 전극들 사이에 배치된 분리막(30)을 포함한다. 상기 탄소 전극들(20)은 전원에 연결되어, 하나는 양극으로서 기능하며, 다른 하나는 음극으로서 기능한다. 또한, 상기 축전식 탈염 장치는 상기 전극들(20)에 각각 연결된 한 쌍의 집전체(10)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the apparatus for depolarization includes a pair of carbon electrodes 20 and a separator 30 disposed between the electrodes. The carbon electrodes 20 are connected to a power source, one of which functions as an anode and the other of which functions as a cathode. The storage and desalination apparatus may include a pair of current collectors 10 connected to the electrodes 20, respectively.

상기 분리막(30)은 상기 탄소 전극들(20) 사이에 배치되어 전극들 사이의 단락을 방지한다. 상기 분리막(30)은 폴리에틸렌, 폴리이미드, 나일론, 폴리카보네이트, 아크릴, 테프론 등의 고분자를 포함할 수 있다. 상기 분리막(30)은 중공 구조 등을 가질 수 있으며, 상기 축전식 탈염 장치에 공급된 염수는 상기 분리막(30)을 통하여, 상기 탄소 전극들(20) 사이에서 이동할 수 있다.The separator 30 is disposed between the carbon electrodes 20 to prevent a short circuit between the electrodes. The separation membrane 30 may include a polymer such as polyethylene, polyimide, nylon, polycarbonate, acrylic, and Teflon. The separation membrane 30 may have a hollow structure or the like and the brine supplied to the storage and desalination unit may move between the carbon electrodes 20 through the separation membrane 30.

상기 집전체(10)는 상기 탄소 전극(20)에 전류를 공급하고, 상기 탄소 전극(20)을 보호하는 역할을 한다. 상기 집전체(10)는 탄소, 구체적으로 그래파이트를 포함할 수 있으며, 상기 집전체(10)는 상기 탄소 전극의 구성에 따라 생략될 수도 있다.The current collector 10 supplies a current to the carbon electrode 20 and protects the carbon electrode 20. The current collector 10 may include carbon, specifically, graphite. The current collector 10 may be omitted depending on the configuration of the carbon electrode.

상기 탄소 전극(20)은, 도 2에 도시된 것과 같이, 서로 다른 크기의 공극들을 포함하는 계층적 기공 구조를 갖는다. 구체적으로, 직경이 약 2nm 미만인 기공의 부피가 약 1㎤/g이상이고, 직경이 약 2nm 이상인 기공의 부피가 약 4㎤/g이상이다. 또한, 상기 탄소 전극의 비표면적은 약 2,000㎡/g 이상일 수 있다. 보다 바람직하게는, 직경이 약 0.8nm 미만인 초미세기공의 부피가 약 0.5㎤/g이상이고, 직경이 약 0.8nm 이상 약 2nm 미만인 미세기공의 부피가 약 0.5㎤/g이상이고, 직경이 약 2nm 이상 약 50nm 미만인 중형기공의 부피가 약 2㎤/g이상이고, 직경이 약 50nm 이상인 기공의 부피가 약 2㎤/g이상이다. 또한, 상기 탄소 전극은, 1M의 NaCl 전해질에서, 1Hz의 주파수로 충방전시 적어도 60F/g 이상의 정전 용량을 가질 수 있다.The carbon electrode 20 has a hierarchical pore structure including voids of different sizes, as shown in Fig. Specifically, the volume of pores having a diameter of less than about 2 nm is about 1 cm 3 / g or more, and the volume of pores having a diameter of about 2 nm or more is about 4 cm 3 / g or more. The specific surface area of the carbon electrode may be about 2,000 m 2 / g or more. More preferably, the volume of micropores having a diameter of less than about 0.8 nm is about 0.5 cm 3 / g or more, the volume of micropores having a diameter of about 0.8 nm or more and less than about 2 nm is about 0.5 cm 3 / g or more, The volume of the mesopores having a pore size of 2 nm or more and less than about 50 nm is about 2 cm 3 / g or more, and the volume of pores having a diameter of about 50 nm or more is about 2 cm 3 / g or more. Further, the carbon electrode may have a capacitance of at least 60 F / g at a frequency of 1 Hz when charged and discharged in a 1 M NaCl electrolyte.

상기 탄소 전극은, 무기 전구체, 유기 전구체 및 제1 용매를 혼합한 혼합물을 열처리하여 무기-유기 골격 구조체를 합성한 후, 상기 무기-유기 골격 구조체를 제2 용매로 워싱한 후 건조하고, 소정의 온도범위에서 상기 무기-유기 골격 구조체를 열분해하여 얻어질 수 있다.The carbon electrode may be formed by heat-treating a mixture of an inorganic precursor, an organic precursor, and a first solvent to synthesize an inorganic-organic skeleton structure, washing the inorganic-organic skeleton structure with a second solvent, The organic-inorganic skeleton structure can be obtained by thermally decomposing the inorganic-organic skeleton structure in a temperature range.

상기 무기물 전구체로는 금속 이온이나 금속 클러스터가 사용될 수 있다. 본 실시예에서는 질산 아연 수화물(Zinc nitrate tetrahydrate 또는 Zinc nitrate hexahydrate)이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 이외에도 원소 주기율표의 1족 내지 16족에 속한 하나 이상의 금속들로 만들어진 이온이나 클러스터가 사용 가능하다.As the inorganic precursor, metal ions or metal clusters may be used. Zinc nitrate tetrahydrate or Zinc nitrate hexahydrate may be used in the present embodiment, but it is not limited thereto. In addition, ions or clusters made of one or more metals belonging to Groups 1 to 16 of the Periodic Table of Elements may be used .

상기 금속 원자의 예로는, Li, Na, K, Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, Zr, Hf, V, Ti, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Re, Fe, Sb, Co, Cu, Zn, Ag, Pt, Pd, Ni, Cd, Rb, Be, Ru, Os, Rh, Ir, Au, Hg, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Pb, As, Bi 중 하나 이상을 포함할 수 있다.Examples of the metal atoms include Li, Na, K, Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, Zr, Hf, V, Ti, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Re, Cu, Zn, Ag, Pt, Pd, Ni, Cd, Rb, Be, Ru, Os, Rh, Ir, Au, Hg, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Pb, ≪ / RTI >

유기물 전구체로는 테레프탈산(Terephthalic acid), 아미노벤젠디카르복실레이트(amino-benzene dicarboxylate)와 나프탈렌디카르복실레이트 (Naphthalene dicarboxylate)를 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 이 외에도, 할라이드(플로린(F), 클로린(Cl), 브로민(Br), 아이오딘(I)), N, O, S, B, P, Si나 Al 등 중 하나 이상을 포함한 유기물이 사용 가능하다.As the organic precursor, terephthalic acid, amino-benzene dicarboxylate and naphthalene dicarboxylate may be used, but the present invention is not limited thereto. In addition, halide (F Organic materials including at least one of chlorine (Cl), bromine (Br), and iodine (I)), N, O, S, B, P, Si and Al can be used.

보다 구체적으로, 유기물 전구체로는, 이소시아네이트(O-C≡N), 이소사이오시아네이트(N=C=S), 나이트릴(C≡N), 니트로소(-N=O), 니트로(NO2), 포스페이트(PO3-4) 등 중 하나 이상을 포함하고 있는 지방족이나 방향족 탄화수소 화합물이 사용될 수 있다.More specifically, examples of organic precursors include isocyanates (OC≡N), isocyanates (N═C═S), nitriles (C≡N), nitroso (-N═O), nitro (NO 2) Aliphatic or aromatic hydrocarbon compounds containing at least one of phosphate (PO3-4) and the like may be used.

이러한 유도체들의 근간이 되는 물질로는 벤젠, 나프탈렌, 카르복실레이트, 트라이메직산(Trimesicacid), 비페닐, 비피리딜((C5H4N)2), 피리딘(C5H5N) 등이 있다. 지방족 화합물은 선형, 가지형, 고리형 모두 가능하며, 방향족 화합물은 하나 이상의 벤젠고리가 잇달아 혹은 떨어져 존재하는 형태 모두 가능하다.Examples of such derivatives include benzene, naphthalene, carboxylate, trimecic acid, biphenyl, bipyridyl ((C5H4N) 2), and pyridine (C5H5N). Aliphatic compounds can be linear, branched, or cyclic, and aromatic compounds are possible in both forms in which one or more benzene rings are present one after the other.

유기물 전구체는 유기 리간드 일 수 있으며, 대표적으로 사용 가능한 유기 리간드의 예로는 2-아닐리노-5-브로모테레프탈산(2-anilino-5-bromoterephthalic acid), 2-트라이플루오로메톡시 테레프탈산 (2-trifluoromethoxy terephthalic acid), 니트로테레프탈산, 시스-사이클로부탄-1,2-디카르복실산(cis-cyclobutane-1,2-dicarboxylic acid), 2,5-사이오펜디카르복실산(2,5-thiophenedicarboxylic acid), 2-(트라이플루오로메톡시)테레프탈산(2-(trifluoromethoxy)terephthalic acid), 1,3,5-벤젠트라이카르복실산(1,3,5-benzenetricarboxylic acid), 3,3-비스(트라이플루오로메틸)-1-옥소-5-아이소벤조퓨란카르복실산(3,3-bis(trifluoromethyl)-1-oxo-5-isobenzofurancarboxylic acid), 피렌-2,7-디카르복실레이트(pyrene-2,7-dicarboxylate), 터페닐-4,4-디카르복실레이트(terphenyl-4,4-dicarboxylate), 4,4,4-트라이카르복시트라이페닐아민(4,4,4-tricarboxytriphenylamine), 4,4,4-트리스(N,N-비스(4-카르복시페닐)아미노)트라이페닐아민(4,4,4-tris(N,N-bis(4-carboxyphenyl)amino)triphenylamine) 등이 있다.The organic precursor may be an organic ligand. Representative examples of the organic ligand that can be used include 2-anilino-5-bromoterephthalic acid, 2-trifluoromethoxy terephthalic acid, nitroterephthalic acid, cis-cyclobutane-1,2-dicarboxylic acid, 2,5-thiophenedicarboxylic acid (Trifluoromethoxy) terephthalic acid, 1,3,5-benzenetricarboxylic acid, 3,3-bis (triphenylmethoxy) terephthalic acid, Fluoromethyl) -1-oxo-5-isobenzofurancarboxylic acid (3,3-bis (trifluoromethyl) -1-oxo-5-isobenzofurancarboxylic acid, pyrene- 2,7-dicarboxylate, terphenyl-4,4-dicarboxylate, 4,4,4-tricarboxytriphenylamine, 4,4,4-tris (N, N-bis (4-carboxyphenyl) amino) triphenylamine), and the like .

무기 및 유기 전구체를 녹이는 용매로는, 디메틸포름아미드 (N,N'-dimethylformamide)나 디에틸포름아미드(N,N'-diethylformamide)가 사용될 수 있다. 이외에도, 물, 알코올, 케톤, 나이트라이트(Nitrite) 등이 사용될 수 있다.As the solvent for dissolving the inorganic and organic precursors, N, N'-dimethylformamide or N, N'-diethylformamide may be used. In addition, water, alcohol, ketone, nitrite, etc. may be used.

용매의 보다 구체적인 예로는, 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 아이소프로판올, n-부탄올, 아이소부탄올, 터트-부탄올(tert-butanol), 포름산(formic acid), 아세트산(acetic acid), 프로피온산(propionic acid), 부탄산(butanoic acid), 아세토니트릴(Acetonitrile), 시아노벤젠(cyanobenzene), 아세톤(Aceton), 메틸렌클로라이드(methylene chloride), 1,2-디클로로에탄(1,2-dichloroethane), 포름아마이드(formamide), t-부틸포름아마이드(t-butylformamide), 아세트아마이드, t-부틸아세트아마이드(t-butylacetamide), 테트라하이드로푸란(tetrahydrofuran), 다이옥산(dioxane), 디메틸설폭사이드(dimethyl sulphoxide : DMSO), 수산화 나트륨(NaOH), 에테르(ether), N-메틸-2-피롤리돈(N-Methyl-2-pyrrolidone : NMP)과1-에틸-3-메틸 이미다졸리움 브로마이드(1-ethyl-3-methyl imidazolium bromide)가 사용될 수 있다.More specific examples of the solvent include alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, tert-butanol, formic acid, acetic acid, propionic acid ), Butanoic acid, acetonitrile, cyanobenzene, acetone, methylene chloride, 1,2-dichloroethane, formamide t-butylacetamide, tetrahydrofuran, dioxane, dimethyl sulphoxide (DMSO), and the like can be used. , Sodium hydroxide (NaOH), ether, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and 1-ethyl-3-methyl imidazolium bromide -methyl imidazolium bromide) can be used.

무기 전구체와 유기 전구체를 모두 녹일 수 있으며, 수열(Hydrothermal reaction) 혹은 용매수열처리(Solvothermal reaction)를 견딜 수 있는 용매라면 제한없이 사용 가능하다. 물을 최대 1 wt% 정도까지 섞은 혼합 용매와 단일 용매 모두 합성에 사용할 수 있다. 혼합 용매의 경우, 결정을 만들 수 있는 범위 내에서 물의 질량비를 1 wt% 이상으로 조절할 수도 있다.Any inorganic precursor and organic precursor can be dissolved, and any solvent that can withstand a hydrothermal reaction or a solvothermal reaction can be used without limitation. Mixtures of up to 1 wt% water and a single solvent can be used for synthesis. In the case of mixed solvents, the mass ratio of water can be adjusted to 1 wt% or more within the range of making crystals.

상기 무기-유기 골격 구조체를 합성하기 위하여, 혼합물을 10~1000 rpm으로 10분 내지 48시간 교반할 수 있으며, 열처리 과정은 혼합물을 상온에서부터 80℃ 내지 150℃의 온도까지 1 ℃/min 내지 5 ℃/min의 속도로 승온하고, 최고 온도에서 3시간 내지 72시간을 유지한 후 상온으로 냉각하는 과정을 포함할 수 있다. 상기 혼합물의 교반은 열처리 과정 전에 수행될 수 있다. 열처리 과정은 수열 처리 혹은 비수열 처리 모두 가능하며, 승온하는 최고온도 및 승온속도 및 최고 온도 유지 시간은 무기 전구체, 유기 전구체 및 용매의 종류에 따라 변경될 수도 있다.In order to synthesize the inorganic-organic skeleton structure, the mixture may be stirred at 10 to 1000 rpm for 10 minutes to 48 hours, and the heat treatment may be performed at a temperature ranging from room temperature to 80 ° C. to 150 ° C. at a rate of 1 ° C./min to 5 ° C. / min, maintaining the temperature at the highest temperature for 3 hours to 72 hours, and then cooling to room temperature. Stirring of the mixture can be carried out before the heat treatment. The heat treatment process can be either a hydrothermal treatment or a non-hydrothermal treatment. The maximum temperature for raising the temperature, the temperature raising rate and the maximum temperature holding time may be changed depending on the kinds of inorganic precursors, organic precursors and solvents.

상기 무기-유기 골격 구조체를 제1 용매로부터 거른 후, 사용 가능한 제2 용매 후보군에 함침하는 단계를 거친다. 상기 제2 용매 후보군에 함침하는 단계는, 30분 내지 24시간의 간격으로 2 내지 30번에 걸쳐 담갔다 빼는 워싱(washing)을 반복하는 방법으로 수행될 수 있다. 상기 제2 용매로는 디메틸포름아미드가 사용될 수 있다. 이어서, 무수(anhydrous)의 휘발성 용매를 이용하여 마찬가지로 담갔다 빼는 추가 워싱을 반복 수행할 수도 있다. 무수 휘발성 용매의 대표적인 예로는 무수 에탄올, 무수 아세톤과 무수 클로로포름 등이 있다. The inorganic-organic skeleton structure is filtered from the first solvent, and then impregnated with the usable second solvent candidate group. The step of impregnating the second solvent candidate group may be carried out by repeating the washing by immersing and draining over 2 to 30 times at intervals of 30 minutes to 24 hours. As the second solvent, dimethylformamide may be used. Subsequently, additional washing may be repeated with the use of anhydrous volatile solvent. Representative examples of anhydrous volatile solvents include anhydrous ethanol, anhydrous acetone, and anhydrous chloroform.

상기 무기-유기 골격 구조체를 제2 용매에 함침한 후, 저활성 혹은 비활성 기체 하에서 500 ℃ 내지 1500 ℃까지, 2 ℃/min 내지 10 ℃/min의 속도로 열분해 한다. 예를 들어, 최고 온도에서 1시간 내지 72시간 동안 유지한 후, 상온으로 냉각할 수 있다. The inorganic-organic skeleton structure is impregnated with a second solvent and pyrolyzed at a rate of 2 ° C / min to 10 ° C / min from 500 ° C to 1500 ° C under a low-activity or inert gas. For example, it may be maintained at the maximum temperature for 1 hour to 72 hours and then cooled to room temperature.

상기 과정을 통하여 무기-유기 골격 구조체로부터 유도된, 탄소체를 얻을 수 있다.Through the above process, a carbon material derived from an inorganic-organic skeleton structure can be obtained.

상기 열분해를 수행하기 전에, 상기 무기-유기 골격 구조체는 제2 용매를 제거하기 위하여 건조될 수도 있으나, 바람직하게는, 건조과정 없이 상기 제2 용매 또는 상기 휘발성 용매가 구조체 내에 남아 있는 상태에서 열분해를 수행한다. 상기 열분해 과정에서, 상기 제2 용매 또는 상기 휘발성 용매가 휘발 또는 분해되면서, 다양한 크기를 갖는 계층적 기공 구조의 형성을 가능하게 한다.Before performing the pyrolysis, the inorganic-organic skeleton structure may be dried to remove the second solvent, but it is preferable that the second solvent or the volatile solvent is pyrolyzed in the state where the second solvent or the volatile solvent remains without drying . In the pyrolysis process, the second solvent or the volatile solvent volatilizes or decomposes, thereby enabling formation of a hierarchical pore structure having various sizes.

본 발명의 일 실시예에 따른 축전식 탈염 장치는 계층적 기공 구조를 갖는 탄소 전극을 이용함으로, 높은 이온 이동 속도와 동시에 큰 정전 용량을 가질 수 있다. 따라서, 탈염 성능이 크게 개선될 수 있다.The capacitor type desalination apparatus according to an embodiment of the present invention uses a carbon electrode having a hierarchical pore structure, so that it can have a high ion migration rate and a large capacitance simultaneously. Thus, desalination performance can be greatly improved.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 축전식 탈염 장치의 탄소 전극을 제조 과정 및 상기 탄소 전극을 이용한 축전식 탈염 장치의 효과를 구체적인 실시예 및 실험예를 통하여 살펴보기로 한다.Hereinafter, a method of fabricating a carbon electrode of a storage type desalination apparatus according to an embodiment of the present invention and an effect of a storage type desalination apparatus using the carbon electrode will be described with reference to specific examples and experimental examples.

실시예 1Example 1

질산 아연 수화물 0.784g, 테레프탈산 0.166g을 N,N'-디에틸포름아미드 30 ml에 녹인 후, 노(furnace)에서 105℃까지 2 ℃/min의 속도로 승온한 후, 105 ℃에서 24시간을 유지하여 정육면체 결정인 무기-유기 골격 구조체를 얻었다. 상기 무기-유기 골격 구조체를 상온으로 식혀주고, 디메틸포름아미드로 세척한 후, 관가마(tube furnace)에서 질소 기체를 흘려주며, 5 ℃/min의 가열 속도로 900 ℃까지 가열한 후, 900 ℃에 도달하면 그 온도에서 3시간을 유지한 후, 상온으로 식혀서 기탄소체를 얻었다.0.784 g of zinc nitrate and 0.166 g of terephthalic acid were dissolved in 30 ml of N, N'-diethylformamide, and then the temperature was raised to 105 ° C at a rate of 2 ° C / min in a furnace. To obtain an inorganic-organic skeleton structure which is a cube crystal. The inorganic-organic skeleton structure was cooled to room temperature, washed with dimethylformamide, purged with nitrogen gas in a tube furnace, heated to 900 ° C at a heating rate of 5 ° C / min, , The mixture was kept at that temperature for 3 hours and then cooled to room temperature to obtain a carbon body.

다음으로, 상기 탄소체, 도전체 (Super P), 그리고 바인더(PTFE)를 86:7:7의 무게비로 혼합하여 시트 형태의 전극을 제작하였다. 활물질은 높은 비표면적을 제공하기 위해, 도전체는 전극의 전도도를 높이기 위해, 그리고 바인더는 두 가지 재료를 고정하여 전극 형태로 유지시키기 위해 사용되었다. Next, the carbon body, the conductor (Super P), and the binder (PTFE) were mixed at a weight ratio of 86: 7: 7 to prepare a sheet-shaped electrode. The active material was used to provide high specific surface area, the conductor to increase the conductivity of the electrode, and the binder to hold the two materials in an electrode form.

다음으로, 상기 전극을 직경 50 mm의 원형으로 잘라 탄소 전극을 준비하고, 상기 탄소 전극, 그래파이트 집전체 및 나일론 분리막을 포함하는 축전식 탈염 장치를 준비하였다.Next, the electrode was cut into a circle having a diameter of 50 mm to prepare a carbon electrode, and a storage and desalination apparatus including the carbon electrode, a graphite current collector, and a nylon separator was prepared.

실시예 2Example 2

디메틸포름아미드로 세척한 후, 클로로포름으로 다시 세척한 것을 제외하고는 실시예 1과 실질적으로 동일한 방법으로 축전식 탈염 장치를 준비하였다.A storage demineralizer was prepared in substantially the same manner as in Example 1, except that it was washed with dimethylformamide and then again washed with chloroform.

실시예 3Example 3

디메틸포름아미드로 세척한 후, 약 150 ℃에서 약 24시간 건조하는 단계를 더 거친 것을 제외하고는 실시예 1과 실질적으로 동일한 방법으로 축전식 탈염 장치를 준비하였다.A condensation desalination apparatus was prepared in substantially the same manner as in Example 1, except that it was washed with dimethylformamide and then dried at about 150 ° C for about 24 hours.

비교예 1Comparative Example 1

실시예 1의 탄소체 대신 활성탄을 포함하는 탄소 전극을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방식으로, 축전식 탈염 장치를 준비하였다.A capacitive desalination apparatus was prepared in the same manner as in Example 1, except that a carbon electrode containing activated carbon was used in place of the carbon body of Example 1.

비교예 2Comparative Example 2

실시예 1의 탄소체 대신 카본 에어로젤을 포함하는 탄소 전극을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방식으로, 축전식 탈염 장치를 준비하였다.A capacitive desalination apparatus was prepared in the same manner as in Example 1, except that a carbon electrode including carbon aerogels was used in place of the carbon bodies of Example 1.

실험예 1Experimental Example 1

도 3은, 실시예 1의 탄소체의 전자주사현미경(SEM) 사진이다. 도 3을 참조하면, 상기 탄소체는 표면이 갈라져 있는 형태로 입자를 유지하고 있으며, 확대 사진을 참조하면, 3차원의 다공성 구조가 규칙적으로 잘 발달된 것을 확인할 수 있다.3 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the carbon body of Example 1. Fig. Referring to FIG. 3, it can be seen that the carbon bodies retain particles in the form of a split surface, and that the three-dimensional porous structure is regularly developed with reference to an enlarged photograph.

상기 탄소체의 표면적을 조사하기 위하여, 질소등온 흡/탈착 실험을 수행하였으며, 그 결과(Adsoprtion: 흡착량, Desorption: 탈착량, Relative pressure : 부분압)를 도 4에 나타냈다. 도 4를 참조하면, 상기 탄소체는 질소의 흡착량이 약 3500㎤/g에 이르는 것을 확인할 수 있었으며(P/P0=0.99), 비표면적은 약 3000㎡/g인 것을 확인할 수 있었다. 이를 통하여, 상기 탄소체는, 큰 사이즈의 기공과 함께 작은 사이즈의 기공이 잘 발달되었음을 알 수 있다.In order to investigate the surface area of the carbon body, a nitrogen isothermal adsorption / desorption experiment was carried out, and the result thereof (Adsorption: Desorption: Desorption amount, Relative pressure: partial pressure) was shown in FIG. Referring to FIG. 4, it was confirmed that the adsorbed amount of nitrogen in the carbon material was about 3500 cm 3 / g (P / P 0 = 0.99), and the specific surface area was about 3000 m 2 / g. As a result, it can be seen that the carbon body has well-developed small pores with large pores.

실험예 2Experimental Example 2

실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2의 전극의 전기화학적 특성을 분석하기 위하여, 순환전류전압법(Cyclic Voltammetry, CV)과 전기화학적 임피던스 분광법 (Electrochemical Impedance Spectroscopy, EIS)를 이용하여 전극의 정전용량을 측정하였다. 전해질로는 1 M 의 NaCl을 이용하였다. In order to analyze the electrochemical characteristics of the electrodes of Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2, electrochemical characteristics of the electrodes were measured using cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) The dose was measured. As the electrolyte, 1 M NaCl was used.

도 5는, 2mV/s에서 측정한, 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2의 전극의 CV 실험 결과를 도시한 그래프이며, 도 6은, 100mV/s에서 측정한, 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2의 전극의 CV 실험 결과를 도시한 그래프이다. 5 is a graph showing the CV test results of the electrodes of Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 measured at 2 mV / s. Fig. 6 is a graph showing the results of comparison 5 is a graph showing the results of CV experiments of the electrodes of Example 1 and Comparative Example 2.

도 5 및 도 6을 참조하면, 낮은 주사속도 (2 mV/s)에서는 세 종류의 탄소 전극 모두 이상적인 직사각형 모양이 나오는 반면, 높은 주사속도 (100 mV/s)에서는 활성탄(비교예 1)을 사용한 탄소 전극의 모양이 찌그러진 것을 확인할 수 있으며, 활성탄 내의 미세 기공이 이온의 빠른 이동에는 적합하지 않다는 것을 보여준다. 또한, 카본에어로젤(비교에 2)과 같이 중형 기공을 갖는 재료의 경우, 낮은 정전용량을 보이는데 반하여, 상기 탄소체(실시예 1)는 미세 기공까지 발달하여 높은 정전용량과 속도 특성을 모두 발휘할 수 있음을 알 수 있다.Referring to FIGS. 5 and 6, all three kinds of carbon electrodes exhibit an ideal rectangular shape at a low scanning speed (2 mV / s), while activated carbon (Comparative Example 1) at a high scanning speed (100 mV / It can be seen that the shape of the carbon electrode is distorted and that the micropores in the activated carbon are not suitable for the fast movement of the ions. In addition, in the case of a material having medium pores such as carbon aerogels (Comparative Example 2), low carbon electrostatic capacity is exhibited, while the carbon material (Example 1) develops up to the micropores and exhibits both high capacitance and speed characteristics .

도 7은, 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2의 전극의 EIS 실험 결과를 도시한 그래프이다. 도 7을 참조하면, 활성탄(비교예 1)은 빠른 주파수 영역 (1-10 Hz)에서는 낮은 정전용량을 나타내어, 속도특성이 좋지 않으나, 상기 탄소체(실시예 1)는 빠른 주파수 영역에서도 높은 정전용량, 구체적으로, 1Hz의 주파수로 충방전시 적어도 60F/g 이상의 정전 용량을 가질 수 있으며, 그 크기 또한 카본에어로젤(비교예 2)에 비해 높다는 것을 확인할 수 있다.7 is a graph showing the EIS test results of the electrodes of Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2. Fig. Referring to FIG. 7, the activated carbon (Comparative Example 1) exhibits a low electrostatic capacity at a high frequency region (1-10 Hz) and has poor speed characteristics. However, the carbon body (Example 1) Specifically, a capacitance of at least 60 F / g when charged and discharged at a frequency of 1 Hz, and its size is also higher than that of carbon aerogels (Comparative Example 2).

실험예 3Experimental Example 3

실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2의 축전식 탈염 장치의 탈염 성능을 평가하기 위하여, 10 mM의 NaCl을 펌프를 이용해 주입하면서, 충전을 위해 1.2 V의 전위를 10분간, 그리고 방전을 위해서 0 V의 전위를 10분간 인가했으며 유출수의 전도도를 실시간으로 측정하여, 그 결과를 도 8에 도시하였다. 구체적으로, 시간에 따라 변화하는 전도도 값을 적분하여 전극의 무게로 나눠주었다(specific deionization capacity or salt adsorption capacity, mg/g).In order to evaluate the desalting performance of the storage and desalination apparatuses of Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2, 10 mM NaCl was pumped for 10 minutes at a potential of 1.2 V for charging, A potential of 0 V was applied for 10 minutes and the conductivity of the effluent was measured in real time. The results are shown in FIG. Conductivity values varying with time are divided by the weight of the electrode (specific deionization capacity or salt adsorption capacity, mg / g).

도 8을 참조하면, 실시예 1의 축전식 탈염 장치는 비교예들의 장치와 비교하여, 빠른 속도를 이온을 제거하는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 8, it can be confirmed that the electrochemical de-ionization apparatus of Example 1 removes ions at a higher rate than the apparatus of Comparative Examples.

실험예 4Experimental Example 4

도 9는, 실시예 1, 실시예 2 및 실시예 3의 기공 크기에 따른 부피를 도시한 그래프이다.FIG. 9 is a graph showing the volumes according to the pore sizes of Examples 1, 2, and 3. FIG.

도 9를 참조하면, 건조 과정을 거친 실시예 3에 비하여, 실시예 1 및 실시예 2의 탄소 전극이 보다 다양한 크기의 기공을 가질 수 있음을 알 수 있다. 또한, 디메틸포름아미드로 세척한 실시예 1과 휘발성 용매인 클로로포름으로 세척한 실시예 2의 기공 크기에 따른 부피가 달랐으며, 이를 통하여 용매를 변경하여 기공 구조를 변경시킬 수 있음을 확인할 수 있다. 또한, 휘발성 용매인 클로로포름보다 디메틸포름아미드를 이용하여 얻어진 탄소 전극이 더 큰 전체 기공 부피를 가짐을 알 수 있다.Referring to FIG. 9, it can be seen that the carbon electrodes of Examples 1 and 2 can have pores of various sizes, compared to Example 3 which has undergone the drying process. In addition, it was confirmed that the pore size was different according to the pore size of Example 1 washed with dimethylformamide and Example 2 washed with chloroform, which is a volatile solvent, and the pore structure can be changed by changing the solvent. In addition, it can be seen that the carbon electrode obtained using dimethylformamide rather than chloroform, which is a volatile solvent, has a larger total pore volume.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims. It can be understood that it is possible.

본 발명에 따른 축전식 탈염 장치는 담수화, 연수화, 초순수 생산, 이온성 오염물질 제거, 유가금속의 농축 등에 사용될 수 있다.The storage and desalination apparatus according to the present invention can be used for desalination, softening, production of ultrapure water, removal of ionic pollutants, concentration of valuable metals, and the like.

Claims (6)

한 쌍의 전극; 및
상기 전극들 사이에 배치된 분리막을 포함하며,
상기 전극들 중 적어도 하나는 탄소 전극을 포함하며, 상기 탄소 전극은 직경이 2nm 미만인 기공의 부피가 1㎤/g이상이고, 직경이 2nm 이상인 기공의 부피가 4㎤/g이상인 계층적 기공 구조를 갖는, 축전식 탈염 장치.
A pair of electrodes; And
And a separator disposed between the electrodes,
Wherein at least one of the electrodes comprises a carbon electrode, the carbon electrode has a hierarchical pore structure in which the volume of pores having a diameter of less than 2 nm is not less than 1 cm 3 / g and the volume of pores having a diameter of 2 nm or more is not less than 4 cm 3 / / RTI >
제1항에 있어서, 상기 탄소 전극의 비표면적은 약 2,000㎡/g 이상인 것을 특징으로 하는 축전식 탈염 장치.The device of claim 1, wherein the specific surface area of the carbon electrode is not less than about 2,000 m 2 / g. 제1항에 있어서, 상기 탄소 전극에 연결된 집전체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 축전식 탈염 장치.The apparatus of claim 1, further comprising a current collector connected to the carbon electrode. 제3 항에 있어서, 상기 집전체는 그래파이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 축전식 탈염 장치.The apparatus of claim 3, wherein the current collector comprises graphite. 제1항에 있어서, 상기 탄소 전극은 1M의 NaCl 전해질에서, 1Hz의 주파수로 충방전시 적어도 60F/g 이상의 정전 용량을 갖는 것을 특징으로 하는 축전식 탈염 장치.The apparatus of claim 1, wherein the carbon electrode has a capacitance of at least 60 F / g at a frequency of 1 Hz when charged and discharged in a 1 M NaCl electrolyte. 제1항에 있어서, 상기 탄소 전극은, 직경이 0.8nm 미만인 초미세기공의 부피가 0.5㎤/g이상이고, 직경이 0.8nm 이상 2nm 미만인 미세기공의 부피가 0.5㎤/g이상이고, 직경이 2nm 이상 50nm 미만인 중형기공의 부피가 2㎤/g이상이고, 직경이 50nm 이상인 기공의 부피가 2㎤/g이상인 것을 특징으로 하는 축전식 탈염 장치.The carbon electrode according to claim 1, wherein the carbon electrode has a volume of ultrafine pores having a diameter of less than 0.8 nm of 0.5 cm 3 / g or more, a volume of micropores having a diameter of 0.8 nm or more and less than 2 nm of 0.5 cm 3 / Wherein the volume of the mesopores of 2 nm or more and less than 50 nm is 2 cm 3 / g or more and the volume of the pores having a diameter of 50 nm or more is 2 cm 3 / g or more.
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