KR20150052451A - Control method for capacitive deionization apparatus and thereof using the composite electrode - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for controlling a capacitive deionization apparatus by gradually applying a voltage, which comprises: an adsorption step of adsorbing ions from a fluid that flows between a positive electrode and a negative electrode; and a desorption step of desorbing the ions adsorbed onto the positive electrode and the negative electrode, wherein the ions are adsorbed and desorbed while a voltage between the positive electrode and the negative electrode is gradually increased until reaching a certain constant voltage in the adsorption and desorption steps.

Description

단계적 전압인가에 의한 축전탈이온 반응장치 제어방법 및 이에 사용되는 복합전극{Control method for capacitive deionization apparatus and thereof using the composite electrode}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a control method for a capacitive deionization apparatus and a composite electrode used therefor,

본 발명은 축전탈이온 반응장치에 전압을 다단으로 인가함에 의해 전류증폭량을 제어하여 전원공급장치의 용량을 최소화 할 수 있으며, 전극의 내구성 저하를 방지할 수 있는 축전탈이온 반응장치 제어방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for controlling a storage deionization reaction apparatus capable of minimizing the capacity of a power supply apparatus by controlling the amount of current amplification by applying a voltage in multiple stages to a storage deionization reaction apparatus, will be.

우리나라의 경우 용수 부족현상이 심각하여 가용 수자원의 의존도를 줄여 나가면서 하, 폐수 처리수와 같은 방류수를 다양한 용도로 재이용 하고자하는 계획을 수립하여 추진중에 있다. 그리하여 하수 처리장, 폐수 처리장의 방류수를 원수로 한 재이용 공정 및 시스템에 대한 연구 및 적용사례가 매년 꾸준하게 증가하고 있으나 아직 미약한 실정이다. In Korea, as the water shortage is so serious that the dependence of available water resources is reduced, a plan to reuse waste water such as sewage and wastewater treatment water for various purposes is being established. Therefore, the research and application examples of the reuse process and system using the effluent from the sewage treatment plant and the wastewater treatment plant as the raw water have been steadily increasing every year, but they are still weak.

이러한 방류수를 용수로 재이용하기 위해서는 방류수 중의 부유성 고형물, 바이러스, 용존 고형물, 난분해성 물질, 냄새, 색도 등을 제거해야 한다.In order to reuse this effluent water, it is necessary to remove suspended solids, viruses, dissolved solids, refractory materials, odor, and color in the effluent water.

또한 수질 및 수생태계 보전에 관한 법률 시행규칙에 따르면 도시폐수 및 하수, 분뇨, 공장폐수 등을 처리하는 처리장의 방류수 수질을 규정하고 있는바, 각 처리장에서는 유입수로부터 오염물질을 제거하여 유출수의 수질을 적당한 기준에 맞도록 적절한 처리공법을 갖추게 된다. In addition, according to the Enforcement Regulations of the Water Quality and Aquatic Ecosystem Conservation Act, the quality of effluent water for treatment of municipal wastewater and sewage, manure, and factory wastewater is regulated. At each treatment site, pollutants are removed from influent water, Appropriate treatment methods will be provided to meet the appropriate standards.

상기 처리공법에는 설계자의 의도에 따라서 단계적으로 여러 개의 공정들이 조합되어 하나의 처리공법을 구성하게 되는데, 그 공정에는 생물학적, 화학적, 물리적 처리공정 등이 있고 적용되는 원리와 방법이 서로 상이하다.In the processing method, a plurality of processing steps are combined in a stepwise manner according to a designer's intention, thereby forming a processing method. The processing includes biological, chemical, and physical processing, and the principle and method are different from each other.

그 중 생물학적 처리공정을 살펴보면, 종래 생물학적 처리공정을 통해서는 고농도 유기물 제거 등이 어렵기 때문에 처리수질을 향상시키기 위해 분리막이 결합된 MBR(Membrane Bio Reactor)공정으로 그 기술개발 방향이 추진되고 있다.In the biological treatment process, since it is difficult to remove high concentration organic matter through the biological treatment process, the development direction of the MBR (Membrane Bio Reactor) process combined with the separation membrane has been promoted to improve the quality of the treated water.

상기 MBR 공정의 장점은 MLSS 농도를 높게 유지할 수 있어 유기물 처리효율이 증가되고, 마이크로 기공 크기의 분리막을 이용함으로써 처리수의 탁도 및 대장균과 같은 큰 입자성 물질의 제거가 용이하여 처리수질을 향상시키는 장점이 있다. 그러나 이러한 MBR공정의 경우도 이온성 오염물질의 처리에는 한계를 보이고 있다. The advantage of the MBR process is that the MLSS concentration can be maintained at a high level to increase the efficiency of treating the organic matter and the turbidity of the treated water and the removal of large particulate matter such as E. coli can be easily performed by using the micro pore size membrane, There are advantages. However, this MBR process also has limitations on the treatment of ionic pollutants.

이러한 문제점에 기해 축전탈이온 반응장치(CDI, Capacitive Deionization)가 제시되는데, 축전탈이온 반응장치는 다공성 탄소전극에 전압을 가하여, 이온을 제거하는 수처리 장치(공정)이다. 상기 축전탈이온 반응장치에서, 음이온은 양전극으로 이동하며, 양이온은 음전극으로 이동하여 흡착된다. 이러한 흡착반응에 의해 각각의 전극에 흡착된 이온은 탈착반응에 의해 제거되도록 하는 것이다. A capacitive deionization (CDI) is proposed in response to such a problem. A capacitor deionization device is a water treatment device (process) for removing ions by applying a voltage to a porous carbon electrode. In the above-described capacitor deionization reactor, the anion moves to the positive electrode, and the positive ion moves to the negative electrode and is adsorbed. And the ions adsorbed to the respective electrodes are removed by the desorption reaction by the adsorption reaction.

이러한 축전탈이온 반응장치의 운전에 있어 종래에는 흡착반응과 탈착반응시 일정 전압이 인가되도록 하여 흡착과 탈착이 진행되도록 하였는데, 고농축 이온수의 탈착반응시 급격한 전류량의 변화 등에 의해 전류증폭량이 커서 필요이상으로 전원공급장치의 용량이 커지도록 하는 문제가 있었다. Conventionally, in the operation of such a storage deionization reaction apparatus, a certain voltage is applied during the adsorption reaction and the desorption reaction so that the adsorption and desorption proceed. In the desorption reaction of highly enriched ionized water, the amount of current amplification is large There is a problem that the capacity of the power supply device is increased.

이에 대한민국 특허등록 제1083244호에서는 축전식 탈염 장치의 전극에 특정 정전류를 인가하여 정수하고, 특정 역전류를 인가하여 재생되도록 함으로써 급격한 전압 변화를 억제할 수 있으며, 이에 따라 전극 표면에서 전기 화학 반응이 일어나지 않는 안정한 상태를 유지하고, 전체 내구성을 향상할 수 있는 축전식 탈염 장치의 제어 방법을 제시하고 있다. Korean Patent Registration No. 1083244 discloses that a specific constant current is applied to an electrode of a storage type desalination device to purify and regenerate by applying a specific reverse current so that a sudden voltage change can be suppressed, The present invention proposes a control method of a storage type desalination apparatus capable of maintaining a stable state that does not occur and improving overall durability.

그러나 본 기술에 있어서 특정 정전류를 인가하는 공정이 용이하지 않은 문제가 있다. However, in this technique, there is a problem that a process of applying a specific constant current is not easy.

한편 이러한 축전탈이온 반응장치에 있어 전극을 제조시 일반적으로 전도성 재질의 도전체 상부에 카본 파우더를 슬러리 형태로 제조하여 코팅함으로써 집전체를 형성하도록 하고 있다. 그런데 이와 같이 슬러리를 코팅함으로써 집전체를 형성하는 경우 슬러지 제조자체가 번거로운 작업이며, 코팅층의 두께를 일정하게 하는 것이 용이하지 않아 이온흡착이 불균일하게 이루어지는 문제가 있다.
On the other hand, in the electrodeion deionization apparatus of the present invention, a collector is generally formed by forming and coating a carbon powder in the form of a slurry on a conductive material, which is generally made of a conductive material. However, when the current collector is formed by coating the slurry in this way, the sludge production itself is troublesome and the thickness of the coating layer is not easily made uniform, so that the ion adsorption is uneven.

대한민국 특허등록 제1083244호Korean Patent Registration No. 1083244

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 축전탈이온 반응장치의 제어에 있어 전류증폭량을 제어함으로써 전원공급장치의 용량을 최소화 하고 전극의 내구성 저하를 방지할 수 있도록 하는 축전탈이온 반응장치의 제어방법을 제공하고자 함이다. 또한 이러한 제어방법에 사용되는 전극을 구성함에 있어 유기용매를 사용하지 않아 친환경적이며 간단한 공정으로 이온교환막이 일체로 부착되어 안정적으로 탈염효율이 높은 복합전극을 제공하고자 함이다.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a control method of a storage deionization reaction apparatus which can minimize the capacity of a power supply apparatus and prevent the durability of an electrode from being lowered by controlling the amount of current amplification To provide. Also, it is an object of the present invention to provide a composite electrode having an ion-exchange membrane integrally adhered to an electrode used in such a control method without using an organic solvent and being eco-friendly and easy to stably integrate with the ion exchange membrane.

본 발명의 해결하고자 하는 과제에 의한 단계적 전압인가에 의한 축전탈이온 반응장치의 제어방법은, 양전극과 음전극 사이를 유동하는 유체로부터 이온을 흡착하는 흡착단계와, 양전극과 음전극에 흡착된 이온을 탈착하는 탈착단계를 반복수행토록 하는 축전탈이온 반응장치의 제어방법에 있어서, 상기 흡착단계에서 양전극과 음전극 사이에 일정 정전압 도달시까지 단계적으로 전압을 높이면서 이온을 흡착하는 것을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다. A control method of a capacitor deionization reactor by stepwise voltage application according to the present invention is characterized by comprising an adsorption step of adsorbing ions from a fluid flowing between a positive electrode and a negative electrode and a step of adsorbing ions adsorbed to the positive electrode and the negative electrode Wherein the step of adsorbing ions comprises the step of increasing the voltage stepwise until a constant positive voltage is reached between the positive electrode and the negative electrode in the adsorption step, do.

이에 더하여 본 발명에서는 상기 탈착단계에서 양전극과 음전극 사이에 일정 역전압 도달시까지 단계적으로 역전압을 높이면서 이온을 탈착하는 것을 포함하여 이루어지도록 함에 특징이 있다. In addition, in the present invention, it is characterized in that the ion is desorbed while gradually increasing the reverse voltage until reaching a predetermined reverse voltage between the positive electrode and the negative electrode in the desorption step.

바람직하게는 상기 탈착단계에서 양전극과 음전극 사이에 일정 역전압 도달시부터 펌프를 가동하여 농축이온수를 배출토록 하는 것이 타당하다. Preferably, in the desorption step, the pump is operated from a time when a predetermined reverse voltage is applied between the positive electrode and the negative electrode to discharge the concentrated ionized water.

한편 본 발명에서는 단계적 전압인가에 의한 축전탈이온 반응장치의 제어방법에 사용되는 복합전극에 대해서도 제시하고 있는 바, 상기 제어방법에 사용되는 양전극 또는 음전극은, 집전체; 상기 집전체에 전극활물질, 수성바인더, 물의 배합에 의한 전극슬러리의 도포에 의해 형성되는 전극층; 상기 전극층에 일체로 부착되는 이온교환막;을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다. The present invention also discloses a composite electrode for use in a method of controlling a storage deionization reactor by stepwise voltage application, wherein a positive electrode or a negative electrode used in the control method comprises: a current collector; An electrode layer formed by applying an electrode slurry by mixing an electrode active material, an aqueous binder, and water to the current collector; And an ion exchange membrane integrally attached to the electrode layer.

본 발명에 있어 "복합전극"이라함은 집전체와 전극층으로 구성되는 전극과 이온교환막이 일체형으로 부착된 축전식 탈염용 전극을 정의하는 것이다. In the present invention, the term "composite electrode" is defined as a storage electrode for electrolytic desalination in which an electrode composed of a current collector and an electrode layer and an ion exchange membrane are integrally attached.

상기 전극슬러리에는 전극활물질, 수성바인더, 물에 더하여 분산제가 첨가되되, 분산제는 음이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제, 비이온성 계면활성제 중 하나 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하며, 이에 더하여 상기 전극슬러리에는 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 히드록시프로필 메틸 셀룰로오스(hydroxypropyl methyl cellulose), 카복시메틸 셀룰로오스(carboxylmethyl cellulose) 중 하나 또는 이들의 혼합물이 더 배합되도록 함이 타당하다.
A dispersant is added to the electrode slurry in addition to an electrode active material, an aqueous binder and water, wherein the dispersant is one of an anionic surfactant, a cationic surfactant, and a nonionic surfactant or a mixture thereof, It is appropriate that the slurry further contains one or a mixture of polyvinyl alcohol, polyacrylate, hydroxypropyl methyl cellulose, and carboxylmethyl cellulose.

앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 축전탈이온 반응장치의 제어방법은 축전탈이온 반응장치 운전중 특히 탈착운전시 발생하는 전류증가폭을 낮춤으로써 전원공급장치의 불필요한 용량을 낮출 수 있으며, 급격한 전류량 변화에 의해 전극의 내구성 저하를 방지할 수 있는 장점이 있다. As described in detail above, the control method of the present invention can lower the unnecessary capacity of the power supply device by lowering the increase in the current generated during desorption operation during the operation of the storage and deionization reactor, Thereby reducing the durability of the electrode.

또한 본 발명의 축전탈이온 반응장치의 제어방법은 단계적으로 전압을 인가함에 의해 전류증가폭을 제어할 수 있으므로 운전이 용이한 장점이 있다. Further, the control method of the present invention is advantageous in that the current increase can be controlled by applying a voltage stepwise.

또한 본 발명의 축전탈이온 반응장치의 제어방법에 사용되는 복합전극은 물에 분산되는 수성 바인더를 사용하기 때문에 전극의 제조과정에서 유기용매의 사용에 따른 기존의 환경오염 문제를 해결할 수 있으며, 제조과정에서 유기용매를 회수하여 처리하기 위한 별도의 장치(시설)이 필요 없어 제조과정이 용이하고 경제적인 장점이 있다. In addition, since the composite electrode used in the control method of the present invention is an aqueous binder dispersed in water, it is possible to solve the existing environmental pollution problem caused by the use of an organic solvent in the process of manufacturing an electrode, There is no need for a separate device (facility) for recovering and treating the organic solvent in the process, so that the manufacturing process is easy and economical.

또한, 본 발명의 축전탈이온 반응장치의 제어방법에 사용되는 복합전극은 제조과정에서 별도의 접착공정 없이 전극과 이온교환막을 부착하여 일체형으로 제작됨에 따라 별도의 이온교환코팅층 등에 의한 2중 코팅의 공정이 필요가 없으며, 이온교환용량이 높으면서 화학적, 물리적으로 안정된 이온교환막이 일체형으로 제공됨에 따라 이온선택성을 높이면서 전기저항은 줄일 수 있는 장점이 있다.
In addition, since the composite electrode used in the control method of the present invention is manufactured in an integrated manner by attaching an electrode and an ion exchange membrane without a separate bonding step in the manufacturing process, a double coating There is no need of a process, and an ion exchange membrane which is chemically and physically stable while having a high ion exchange capacity is integrally provided, so that it is possible to reduce the electrical resistance while enhancing ion selectivity.

도 1은 본 발명에 있어 축전탈이온 반응장치를 나타내는 개략도.
도 2는 시간에 따른 각각의 예에 대한 전기전도도(Conductivity)를 측정한 그래프.
도 3은 비교예의 시간에 따른 전류(A)를 측정한 그래프.
도 4는 실시 예 1의 시간에 따른 전류(A)를 측정한 그래프.
도 5는 실시 예 2의 시간에 따른 전류(A)를 측정한 그래프.
도 6은 복합전극의 기본 예를 나타내는 개략도.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view showing a charge /
FIG. 2 is a graph showing the electrical conductivity of each example over time. FIG.
3 is a graph showing a current (A) measured with time in the comparative example.
4 is a graph showing a current (A) measured with time in Example 1. Fig.
5 is a graph showing a current (A) measured with time in Example 2. Fig.
6 is a schematic view showing a basic example of a composite electrode.

이하 본 발명의 실시예들을 첨부되는 도면을 통해 보다 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 축전탈이온 반응장치의 제어방법은 도 1에서 보는 바와 같이 축전탈이온 반응장치(1)를 운전함에 있어 전류증가폭을 제어하여 전원공급장치의 용량을 줄일 수 있도록 하기 위한 것이다. As shown in FIG. 1, the control method of the present invention is to control the current increase in the operation of the storage deionization reactor 1 to reduce the capacity of the power supply device.

상기 축전탈이온 반응장치(1)는 양극과 음극으로 형성되는 전극(10), 상기 전극(10)에 전원을 공급하는 전원공급장치(20), 상기 전원공급장치(20)를 제어하는 제어부(30)로 구성되는 바, 상기 전극(10)은 도면에 도시되지 않았으나, 양전극 및 음전극으로 구성되고, 양전극과 음전극 사이에는 유체가 유동하는 스페이서가 구성된다. The electrodeionization apparatus 1 includes an electrode 10 formed of an anode and a cathode, a power supply unit 20 for supplying power to the electrode 10, a control unit for controlling the power supply unit 20 The electrode 10 is composed of a positive electrode and a negative electrode, and a spacer is formed between the positive electrode and the negative electrode.

상기 축전탈이온 반응장치(1)의 작동은 유체공급라인(50)을 통해 유체가 상기 전극(10)으로 공급되는 바, 상기 유체공급라인(50)을 통해 공급되는 유체는 하,폐수, 중수 등이 포함되는 것으로 이렇게 상기 전극(10)으로 공급되는 유체는 처리수배출라인(60)을 통해 이온이 제거된 처리수가 배출되는 것이다. The operation of the deionized ion-exchange apparatus 1 is such that a fluid is supplied to the electrode 10 through the fluid supply line 50, and the fluid supplied through the fluid supply line 50 flows through the bottom, So that the fluid supplied to the electrode 10 is discharged through the treated water discharge line 60 to the treated water from which ions have been removed.

이러한 과정에서 상기 전원공급장치(20)에 의해 상기 전극(10)에 전원이 공급되어 흡착단계가 수행되도록 하는 것이며, 일정 시간 흡착단계가 수행되면 각각의 양전극 및 음전극에 흡착된 이온을 탈착하기 위해서 탈착단계가 수행되는 바, 탈착단계는 상기 전극(10)에 상기 전원공급장치(20)를 이용하여 역전압이 인가되도록 함으로써 수행되어 지는 것이다. 탈착과정에서는 농축수배출라인(70)을 통해 이온이 농축된 농축이온수를 외부로 배출토록 하는 것이다. 이러한 흡착과정 및 탈착과정은 계속적으로 반복수행되도록 하는 것이다. In this process, power is supplied to the electrode 10 by the power supply device 20 so that the adsorption step is performed. When the adsorption step is performed for a predetermined time, the ions adsorbed to the positive and negative electrodes are desorbed The desorption step is performed by applying a reverse voltage to the electrode 10 using the power supply device 20. [ In the desorption process, the concentrated ionized water in which ions are concentrated through the concentrated water discharge line 70 is discharged to the outside. The adsorption process and the desorption process are repeatedly performed.

특히 본 발명에서는 흡착과정과 탈착과정에서 제어부(30)의 제어에 의해 상기 전극(10)에 일정 정전압 도달시까지 단계적으로 전압을 높이면서 전압이 인가되도록 하여 흡착과정이 수행되도록 하며, 일정시간 흡착과정이 수행되면 상기 제어부(30)의 제어에 의해 상기 전극(10)에 일정 역전압 도달시까지 단계적으로 역전압을 높이면서 전압이 인가되도록 하여 탈착과정이 수행되도록 한다.Particularly, in the present invention, during the adsorption process and the desorption process, the voltage is applied while increasing the voltage stepwise until the constant voltage is reached to the electrode 10 by the control of the controller 30, so that the adsorption process is performed, The voltage is applied to the electrode 10 by increasing the reverse voltage step by step until the voltage reaches a predetermined reverse voltage under the control of the controller 30 to perform the desorption process.

이하에서는 본 발명의 실시 예 및 실험예를 설명한다.Hereinafter, examples and experimental examples of the present invention will be described.

이하 실험에서는 100 ppm(190 ㎲/cm)의 NaCl수용액을 사용하였으며, 유량은 30 ml/min로 하고 인가전압은 ±1.2 V로 하였으며, 흡/탈착시간은 각각 5분씩 수행토록 하였다. In the experiment below, a 100 ppm (190 μS / cm) NaCl aqueous solution was used, the flow rate was 30 ml / min, the applied voltage was ± 1.2 V, and the adsorption / desorption time was 5 minutes each.

상기와 같은 조건에서 아래 3가지 방법으로 실험을 수행하였으며, 그 결과가 도 2 내지 5에 도시되고 있다. Experiments were conducted in the following three ways under the above conditions, and the results are shown in FIGS. 2 to 5. FIG.

- 비교예(1차)- Comparative Example (Primary)

인가전압을 흡착단계와 탈착단계에서 각각 ±1.2 V로 하여 5분씩 수행되도록 하였다. The applied voltage was set to ± 1.2 V in the adsorption step and the desorption step, respectively, for 5 minutes.

- 실시 예 1(2차)Example 1 (Secondary)

흡착단계를 수행토록 함에 있어 0.3V 간격으로 6초씩 준 후 1.2 V에서 남은 시간 동안 흡착단계가 수행되도록 하고, 탈착단계는 0.1V 간격으로 6초씩 준 다음 남은 시간 동안 -1.2V에서 탈착단계가 수행되도록 하며, 탈착단계 시 바로 펌프를 가동하여 농축이온수를 배출시키도록 하였다. In order to carry out the adsorption step, the adsorption step is carried out for 6 seconds at intervals of 0.3 V and then for the remaining time at 1.2 V, and the desorption step is performed for every 6 seconds at 0.1 V, and the desorption step is performed at -1.2 V for the remaining time In the desorption step, the pump is operated immediately to discharge the concentrated ionized water.

- 실시 예 2(3차)- Example 2 (tertiary)

흡착단계를 수행토록 함에 있어 0.3V 간격으로 6초씩 준 후 1.2 V에서 남은 시간 동안 흡착단계가 수행되도록 하고, 탈착단계는 0.1V 간격으로 6초씩 준 다음 남은 시간 동안 -1.2V에서 탈착단계가 수행되도록 하며, 탈착단계에서 -1.2V 도달시부터 펌프를 가동하여 농축이온수를 배출시키도록 하였다. In order to carry out the adsorption step, the adsorption step is carried out for 6 seconds at intervals of 0.3 V and then for the remaining time at 1.2 V, and the desorption step is performed for every 6 seconds at 0.1 V, and the desorption step is performed at -1.2 V for the remaining time , And the pump was operated to discharge the concentrated ionized water from -1.2 V in the desorption step.

도 2는 시간에 따른 각각의 예에 대한 전기전도도(Conductivity)를 측정한 그래프로서 결과적으로 3가지 예 모두 전기전도도(Conductivity)가 수렴되는 것을 알 수 있는 바, 비교예와 본 발명의 실시 예 1,2의 경우 모두 같은 결과가 도출되는 것을 알 수 있다. FIG. 2 is a graph showing the electrical conductivity of each example according to time. As a result, it can be seen that electrical conductivity (Conductivity) converges in all three examples. As a result, in Comparative Example and Example 1 of the present invention , 2, the same result is obtained.

도 3은 비교 예 1에 대한 시간경과에 따른 전류를 측정한 것으로 비교 예 1의 경우 특히 탈착단계 시작점에서 전류증폭량이 큰 것을 알 수 있다. 즉 흡착단계 종료시에 0.1A를 밑돌다가 탈착단계에서 양전극과 음전극의 인가전압을 1.2V에서 -1.2V로 변환시킴에 따라 0.3A까지 전류가 증폭되는 것을 알 수 있다. FIG. 3 shows the results of measuring the current over time for Comparative Example 1, and it can be seen that the current amplification amount at the start point of the desorption step in Comparative Example 1 is large. That is, at the end of the adsorption step, the current is amplified to 0.3 A by converting the applied voltage of the positive electrode and negative electrode from 1.2 V to -1.2 V in the desorption step while being less than 0.1 A.

한편 도 4는 실시 예 1에 대한 시간경과에 따른 전류를 측정한 것으로 실시 예 1의 경우 전체적으로 전류가 0.1이하에서 측정되는 것을 알 수 있으며, 탈착단계 시작점에서도 비교 예 1에 비해 현저하게 작은 폭으로 전류가 증폭되는 것을 알 수 있다. On the other hand, FIG. 4 shows that current was measured at a current of 0.1 or less in the case of Example 1 as a result of measuring the current with elapse of time according to Example 1. In the case of Example 1, It can be seen that the current is amplified.

또한 도 5는 실시 예 2에 대한 시간경과에 따른 전류를 측정한 것으로 실시 예 2의 경우도 전체적으로 전류가 0.1이하에서 측정되는 것을 알 수 있으며, 탈착단계 시작점에서도 비교 예 1에 비해 현저하게 작은 폭으로 전류가 증폭되는 것을 알 수 있다. 특히 실시 예 2의 경우는 탈착단계에서 단계적으로 전위를 높이다가 -1.2V도달시점에서 펌프를 가동하여 농축이온수를 배출하도록 하는 바, 실시 예 1과 비교하여 펌프의 가동시점을 달리하더라도 전류증폭량에는 변화가 없는 것을 알 수 있다. 5 shows that the current was measured with time elapsed in Example 2. In Example 2 as well, it can be seen that the current is measured at 0.1 or less as a whole. Even at the start point of the desorption step, It can be seen that the current is amplified. Particularly, in the case of Example 2, the pump is operated at a point where the potential is increased stepwise in the desorption step, and the concentrated ionized water is discharged at a time point when the potential reaches -1.2 V. In comparison with Embodiment 1, It can be seen that there is no change.

즉 실시 예 2와 같이 단계적으로 전위를 높이다가 -1.2V도달시점에서 펌프를 가동하여 농축이온수를 배출하는 것이 펌프가동시간을 줄여 에너지를 절약할 수 있음은 물론 별도로 처리해야 하는 농축이온수의 량을 줄이는 면에서 유리한 것을 알 수 있다. In other words, as in the case of Example 2, when the potential is increased stepwise to -1.2 V, the pump is operated to discharge the concentrated ionized water, which saves energy by reducing the pump operation time and also increases the amount of concentrated ionized water It is advantageous in terms of reduction.

결과적으로 실시 예 1,2의 경우가 비교 예와 대비시 도 2에서 보는 바와 같이 흡착 및 탈착에 있어 동일한 효과가 유도되도록 하되, 전류증폭량을 현저하게 감소시키도록 함으로써 전원공급장치의 용량을 최소화 할 수 있게 되는 것이며, 전극의 내구성면에서도 유리한 것을 알 수 있다. 또한 실시 예 2와 같이 일정 전압도달시점에서부터 펌프를 가동하여 농축이온수를 배출하는 것이 전류증폭량에 영향을 주지 않으면서도 농축이온수의 량을 줄이고 펌프가동시간을 줄여 에너지면에서 유리한 것을 알 수 있다. As a result, in the case of Examples 1 and 2, as shown in FIG. 2, the same effect is obtained in the adsorption and desorption as compared with the comparative example. However, by reducing the amount of current amplification remarkably, And it is also advantageous in terms of durability of the electrode. Also, as in the second embodiment, it can be seen that discharging the concentrated ionized water by operating the pump from a time point when the voltage is reached is advantageous in terms of energy by reducing the amount of concentrated ionized water and reducing the pump operation time without affecting the current amplification amount.

한편 본 발명에서는 도 6에서 보는 바와 같이 상기에서 언급한 축전탈이온 반응장치의 제어방법에 사용되는 복합전극에 대해서도 제시하고 있다. As shown in FIG. 6, the present invention also provides a composite electrode for use in the control method of the above-described capacitor deionization device.

본 발명에 따른 복합전극(10)은 도 6에서 보는 바와 같이 집전체(11)와 상기 집전체(11) 일면에 전극층(12) 및 상기 전극층(12)의 일면에 이온교환막(13)으로 구성되는 것으로, 집전체(11)와 전극층(12)으로 이루어진 전극에 이온교환막(13)이 부착되어 일체형을 이루는 것이다. 6, the composite electrode 10 according to the present invention includes a current collector 11, an electrode layer 12 on one surface of the current collector 11, and an ion exchange membrane 13 on one surface of the electrode layer 12 And an ion exchange membrane 13 is attached to an electrode composed of the current collector 11 and the electrode layer 12 to form an integral body.

이러한 본 발명의 복합전극(10)은 전극층(12)이 수성 바인더에 의해 이루어짐으로써 유기용매를 사용하지 않음에 첫 번째 특징이 있는 것이며, 별도의 바인더 등에 의한 접착과정 없이 건조과정에서 이온교환막(13)이 전극층(12)에 부착되는 일체형을 제공하는데 두 번째 특징이 있는 것이다. The composite electrode 10 of the present invention is a first feature because the electrode layer 12 is made of an aqueous binder and thus does not use an organic solvent. In the drying process without adhesion by a separate binder or the like, the ion exchange membrane 13 ) Is attached to the electrode layer (12).

이러한 상기 복합전극(10)의 구성을 이하에서는 제조공정을 통해 설명한다. The structure of the composite electrode 10 will be described below through a manufacturing process.

상기 복합전극(10)은 전극활물질, 수성바인더, 물을 배합하여 전극슬러리를 제조하는 단계(S10); 상기 전극슬러리를 집전체에 도포하여 전극층을 형성하는 단계(S20); 상기 전극층에 이온교환막을 부착하는 단계(S30);를 통해 제조된다. The composite electrode 10 includes an electrode active material, an aqueous binder, and water to form an electrode slurry (S10); (S20) forming an electrode layer by applying the electrode slurry to a current collector; And attaching an ion exchange membrane to the electrode layer (S30).

상기 전극활물질, 수성바인더, 물을 배합하여 전극슬러리를 제조하는 단계(S10)에 있어 전극활물질은 비표면적과 전기전도성이 높은 탄소계열의 물질로서, 활성탄소 분말, 활성탄소 섬유, 탄소나노튜브, 탄소에어로겔, 그래핀 등 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으며 미세한 분말로 제조하여 사용하는 것이 좋다. 또한 금속 산화물 계열의 물질로서 TiO2, MnO2, SiO2, MgAl2O4 등 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. In the step S10 of preparing the electrode slurry by blending the electrode active material, the aqueous binder and water, the electrode active material is a carbonaceous material having a high specific surface area and high electrical conductivity, such as activated carbon powder, activated carbon fiber, carbon nanotube, Carbon aerogels, graphene, etc., or a mixture thereof may be used. Further, TiO 2 , MnO 2 , SiO 2 , MgAl 2 O 4 , or the like or a mixture thereof may be used as the metal oxide series material.

이러한 전극활물질은 선택되어진 물질에 따라 그 함량 범위를 조절하여 사용할 수 있으며 평균 입경이 10μm 이하인 것, 보다 구체적으로는 100 nm ~ 10μm를 사용하는 것이 전극슬러리를 제조하는데 편리하고 전극의 성능을 증가시키는데 바람직하다. 또한 전극활물질이 차지하는 비중은 전극슬러리의 고형분 중에서 60 ~ 95중량% 범위를 사용하는 것이 정전용량이 높은 전극을 제조하는데 바람직하다.Such an electrode active material can be used by controlling the content range thereof according to the selected material. It is convenient to manufacture the electrode slurry and increase the performance of the electrode by using an average particle diameter of 10 μm or less, more specifically, 100 nm to 10 μm desirable. Also, it is preferable that the specific gravity occupied by the electrode active material is in the range of 60 to 95% by weight in the solid content of the electrode slurry in order to produce an electrode having a high capacitance.

또한 전극의 전기전도성을 향상시키기 위하여 상기 전극슬러리에는 전극활물질과 함께 전도성물질을 더 첨가할 수 있으며 전기전도성이 높고 전기화학반응에 안정적인 물질이라면 제한되지 않고 사용할 수 있다. 구체적인 예를 들면 케첸블랙, 아세틸렌블랙, SRF 카본 등의 전도성 카본블랙과 그래파이트 파우더 등을 사용할 수 있다. Further, in order to improve the electrical conductivity of the electrode, a conductive material may be added to the electrode slurry together with the electrode active material, and any material may be used without limitation as long as it is highly conductive and stable for electrochemical reactions. Specific examples thereof include conductive carbon black such as Ketjenblack, acetylene black, and SRF carbon, graphite powder, and the like.

이러한 전도성 물질은 물성에 따라 그 함량 범위를 조절하여 사용할 수 있다. 전극의 정전용량과 전도성을 만족시키기 위해서는 전극활물질 100중량부에 대하여 전도성물질 1 ~ 10 중량부의 범위를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 전도성 물질의 평균 입경은 구체적으로 제한되지는 않으나 평균입경이 1μm 이하인 것, 보다 바람직하게는 10 nm ~ 1μm인 것을 사용하는 것이 바람직하다.Such a conductive material can be used by adjusting its content range according to its physical properties. In order to satisfy the electrostatic capacity and conductivity of the electrode, it is preferable to use a range of 1 to 10 parts by weight of the conductive material with respect to 100 parts by weight of the electrode active material. The average particle diameter of the conductive material is not specifically limited, but it is preferable to use one having an average particle diameter of 1 μm or less, more preferably 10 nm to 1 μm.

상기 전극슬러리의 조성으로서 수성바인더는 수성 에멀젼수지가 사용되는 것이 타당하다. 여기서 수성 에멀젼 수지의 평균 입경을 제한하는 것은 아니나 입경이 10 nm ~ 1μm인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 10 ~ 100 nm의 마이크로 에멀젼을 사용하는 것이 전극슬러리의 분산과 전극활물질을 결합하는데 좋은 성능을 발휘할 수 있다. As the composition of the electrode slurry, it is appropriate that an aqueous emulsion resin be used as the aqueous binder. Although the average particle diameter of the aqueous emulsion resin is not limited, it is preferable that the particle diameter is 10 nm to 1 μm, and more preferably, the micro emulsion having 10 to 100 nm is used. .

또한, 전극슬러리의 고형물 중에서 수성 에멀젼 수지가 차지하는 비중은 5 ~ 50중량%가 배합되는 것이 바람직하고 더욱 좋게는 10 ~ 30중량%인 것이 바람직하다. 이렇게 배합량을 한정하는 이유는 수성 에멀젼 수지가 5중량% 미만일 경우 전극활물질을 충분히 바인딩하지 못하고 50중량%를 초과하는 경우 바인더의 함량이 많아 전극의 전기저항이 증가하여 전극의 성능이 저하되는 문제점이 발생할 수 있기 때문이다. The specific gravity of the aqueous emulsion resin in the solid matter of the electrode slurry is preferably 5 to 50% by weight, more preferably 10 to 30% by weight. When the amount of the aqueous emulsion resin is less than 5% by weight, the electrode active material can not be sufficiently bound. When the amount of the aqueous emulsion resin is more than 50% by weight, the amount of the binder is large, This can happen.

이러한 수성 에멀젼수지는 초산비밀계 에멀젼수지, 아크릴계 에멀젼수지, 합성고무계 에멀젼수지, 에폭시계 에멀젼수지, 우레탄계 에멀젼수지에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용됨이 타당하다. 이렇게 전극슬러리를 제조함에 있어 물에 분산되어 있는 수성 에멀젼 수지를 사용함에 따라 유기용매를 사용하지 않고도 전극슬러리를 제조할 수 있도록 하는 것이다. It is appropriate that such an aqueous emulsion resin is one or a mixture of two or more selected from among acetic acid concealed emulsion resin, acrylic emulsion resin, synthetic rubber emulsion resin, epoxy emulsion resin and urethane emulsion resin. In the preparation of the electrode slurry, the aqueous emulsion resin dispersed in water is used so that the electrode slurry can be produced without using an organic solvent.

이에 더하여 상기 전극슬러리를 제조함에 있어 전극활물질, 수성 에멀젼 수지가 물에서 균일한 혼합을 위해 분산제가 첨가되도록 하는 것이 타당하다. 분산제는 triethanolamine oleate, sodium oleate, potasium oleate 등의 음이온성 계면활성제, N-cetyl-N-ethylmorphorinium sulphate 등의 양이온성 계면활성제, oleic acid, sorbitan trioleate, sorbitan monolaurate 등의 비이온성 계면활성제 중 하나 또는 둘이상의 혼합물이 사용될 수 있다. In addition, in preparing the electrode slurry, it is appropriate that the electrode active material and the aqueous emulsion resin are added with a dispersant for uniform mixing in water. The dispersant may be an anionic surfactant such as triethanolamine oleate, sodium oleate or potasium oleate, a cationic surfactant such as N-cetyl-N-ethylmorphorinium sulphate, or a nonionic surfactant such as oleic acid, sorbitan trioleate or sorbitan monolaurate May be used.

상기 분산제의 사용량은 조성물 총량을 기준으로 할 때 0.1 ~ 1중량% 범위가 되도록 하는 것이 바람직한바, 만약 이의 사용량이 0.1 중량% 보다 적으면 분산 효과가 저하되어 바람직하지 못하며 1.0 중량%를 초과하면 분산과정에서 기포가 발생되어 경화후 전극의 내구성이 저하되는 문제가 있어 이와 같이 한정하는 것이다. The amount of the dispersing agent is preferably in the range of 0.1 to 1% by weight based on the total amount of the composition. If the amount of the dispersing agent is less than 0.1% by weight, the dispersing effect is undesirably decreased. There is a problem that bubbles are generated in the process and the durability of the electrode after curing is lowered.

그런데 상기 전극슬러리의 제조에 전극활물질, 수성 에멀젼 수지, 물을 배합함에 있어서 분산제를 이용하여 전극활물질, 수성 에멀젼 수지가 물에 균일하게 분산되도록 하는데는 상기에서 언급한 바와 같이 기포발생, 점성저하 등에 의해 전극의 내구성 저하의 문제가 발생될 수 있는 바, 본 발명에서는 분산과정에서 기포발생을 최저화 하면서 분산후에도 점성 저하에 의해 강도가 저하되는 것을 제어하기 위해 일정 배합범위에서 분산제를 첨가함과 더불어 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 히드록시프로필 메틸 셀룰로오스(hydroxypropyl methyl cellulose), 카복시메틸 셀룰로오스(carboxylmethyl cellulose) 중 하나 또는 이들의 혼합물이 더 배합되도록 하는 것이다. However, in order to uniformly disperse the electrode active material and the water-based emulsion resin in water using an electrode active material, an aqueous emulsion resin, and water in the preparation of the electrode slurry, a bubble generation, In the present invention, a dispersant is added in a certain mixing range in order to control the decrease in the strength due to the decrease in viscosity even after dispersion while minimizing bubbling in the dispersing process. In addition, Such that one or a mixture of polyvinyl alcohol, polyacrylate, hydroxypropyl methyl cellulose, and carboxylmethyl cellulose is further blended.

이러한 물질이 더 배합되도록 하여 전극슬러리의 점탄성을 향상시킴으로써 분산과정에서 점성을 낮추어 균일한 분산이 이루어지도록 함과 동시에 분산 후 점성이 복원되도록 하여 전극의 강도저하를 방지하도록 하는 것이다. 이러한 조성은 조성물 총량을 기준으로 할 때 0.1~1 중량% 범위로 포함시키도록 하는 것이 바람직한 바, 이는 적절한 점도를 유지하도록 하여 제조가 용이하도록 하면서 강도가 저하되는 것을 방지하도록 하기 위함이다. By further blending these materials, the viscoelasticity of the electrode slurry is improved, so that the viscosity is lowered in the dispersing process to achieve uniform dispersion and viscosity is restored after dispersion, thereby preventing the strength of the electrode from being lowered. Such a composition is preferably included in the range of 0.1 to 1% by weight based on the total amount of the composition, in order to maintain an appropriate viscosity and to prevent the strength from being lowered while facilitating the production.

이렇게 전극슬러리가 제조되면 그 다음으로 상기 전극슬러리를 집전체에 도포하여 전극층을 형성하는 단계(S20)를 갖는다. After the electrode slurry is prepared, the electrode slurry is coated on the current collector to form an electrode layer (S20).

여기서 집전체(11)는 전기전도성이 우수하여 전위를 인가했을 때 전극표면에 전기장이 균일하게 분포할 수 있도록 하는 것으로 예로는 알루미늄, 니켈, 구리, 티타늄, 철, 스테인레스 스틸, 흑연 또는 이들의 혼합물을 포함하는 방박 또는 평직금망 형태를 사용할 수 있다.Here, the current collector 11 is excellent in electric conductivity, and the electric field can be uniformly distributed on the surface of the electrode when a potential is applied. Examples thereof include aluminum, nickel, copper, titanium, iron, stainless steel, graphite, ≪ / RTI > may be used.

이러한 집전체(11)에 전극슬러리를 도포하는 방법은 나이프 캐스팅, 닥터블레이드, 스핀코팅, 딥 코팅, 스프레이, 실크스크린 등을 사용할 수 있으며, 도포 두께는 50 ~ 500μm 범위로 하는 것이 축전탈염공정에 적용하는데 가장 바람직하다.The electrode slurry may be applied to the current collector 11 by a knife casting, a doctor blade, a spin coating, a dip coating, a spray, a silk screen, or the like. It is most preferable to apply.

본 단계(S20)에서 형성되는 전극층(12)은 경화되기 전의 전극층(12)을 의미하는 것으로 후술하는 후 단계(S30)에서 전극층(12)은 경화 되면서 이온교환막(13)이 부착되어 최종 결과물로서 복합전극이 제조되는 것이다. The electrode layer 12 formed in this step S20 means the electrode layer 12 before curing and in the later step S30 to be described later, the electrode layer 12 is cured and the ion exchange membrane 13 is attached, A composite electrode is produced.

마지막으로 본 발명은 상기 전극층에 이온교환막을 부착하는 단계(S30)를 통해 복합전극이 제조되도록 하는 바, 본 단계(S30)는 상기 전극층이 건조전에 이온교환막을 전극층에 안치하는 단계(S31)와, 압착에 의해 건조전 전극층과 이온교환막 사이에 밀착이 이루어지도록 하는 단계(S32)와, 건조에 의해 전극층과 이온교환막을 부착시키는 단계(S33)를 포함하여 이루어짐에 특징이 있다. Finally, in the present invention, the composite electrode is manufactured through the step of attaching the ion exchange membrane to the electrode layer (S30). In this step S30, the electrode layer is placed on the electrode layer before drying , A step (S32) of bringing the electrode layer and the ion exchange membrane into close contact with each other by squeezing before drying, and a step (S33) of attaching an ion exchange membrane to the electrode layer by drying.

상기 전극층이 건조전에 이온교환막을 전극층에 안치하는 단계(S31)에는 전 단계(S20)에서 집전체에 전극슬러리가 도포되어 형성된 전극층에 이온교환막을 안치하는 것으로, 이온교환막은 양극용 전극을 제조하기 위해서는 음이온교환막을 사용하고 음극용 전극을 제조하기 위해서는 양이온교환막을 사용한다. In step S31, in which the ion exchange membrane is placed on the electrode layer before the electrode layer is dried, an ion exchange membrane is placed on the electrode layer formed by applying the electrode slurry to the current collector in the previous step S20. An anion exchange membrane is used and a cation exchange membrane is used to manufacture an electrode for a cathode.

상기 이온교환막의 두께를 한정하는 것은 아니지만, 이온교환막의 두께는 10 ~ 300μm인 것을 사용하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10 ~ 50μm 두께의 이온교환막을 사용하는 것이 전극을 제조하는데 용이하고 전극의 전기저항을 줄이는데도 바람직하다. Although the thickness of the ion exchange membrane is not limited, it is preferable to use an ion exchange membrane having a thickness of 10 to 300 mu m, more preferably an ion exchange membrane having a thickness of 10 to 50 mu m, It is also desirable to reduce electrical resistance.

상기에서 언급한 바와 같이 본 단계(S31)에서는 전극층(12)이 건조전(경화전)에 상기 이온교환막(13)이 안치되도록 하는 것으로 이는 후단계에서 언급하는 바와 같이 전극층(12)의 경화과정에 의해 이온교환막(13)이 자동적으로 부착되도록 하기 위한 것이다. As described above, in this step S31, the ion exchange membrane 13 is placed on the electrode layer 12 before drying (before curing). This is because the curing process of the electrode layer 12 So that the ion exchange membrane 13 is automatically attached by the ion exchange membrane 13.

그 다음으로 압착에 의해 건조전 전극층과 이온교환막 사이에 밀착이 이루어지도록 하는 단계(S32)를 갖는 바, 이는 건조전 전극층(12)과 이온교환막(13) 사이에 생길 수 있는 공기방울을 제거하고 완전한 밀착이 이루어지도록 하기 위한 것으로 전극층(12)의 건조과정에 의한 이온교환막(13) 부착시 공기방울의 존재에 의한 들뜸 등의 문제를 방지하기 위한 것이다. Thereafter, a step (S32) is made so that the electrode layer and the ion exchange membrane are brought into close contact with each other before the drying by the pressing. This removes air bubbles that may occur between the electrode layer 12 and the ion exchange membrane 13 To prevent the problem of lifting due to the presence of air bubbles when the ion exchange membrane (13) is attached due to the drying process of the electrode layer (12).

또한, 이러한 압착에 의해 전극이 더욱 밀실한 구조를 갖도록 함으로써 강도 등 물성이 향상되도록 하기 위한 것이다. It is also intended to improve the physical properties such as the strength by making the electrode more tightly structured by such pressing.

마지막으로 건조에 의해 전극층과 이온교환막을 부착시키는 단계(S33)를 갖는 바, 건조전(경화전) 전극층(12)에 포함된 물을 건조하여 제거함으로써 전극층(12)에 있어서 전극활물질과 수성바인더가 결합하도록 하는 것이며 이와 동시에 이온교환막(13)과 수성바인더가 결합하도록 하는 것이다. Finally, the step (S33) of attaching the electrode layer and the ion exchange membrane by drying is performed. By drying and removing the water contained in the electrode layer 12 before drying (before curing), the electrode active material and the aqueous binder And at the same time, the ion exchange membrane 13 and the aqueous binder are combined with each other.

즉 건조과정만으로 전극에 있어 전극층(12)이 경화되도록 함에 따라 자동적으로 전극층(12)과 이온교환막(13)이 부착되어 전극과 이온교환막이 일체형인 복합전극이 제조되는 것이다. That is, as the electrode layer 12 is cured in the electrode only by the drying process, the electrode layer 12 and the ion exchange membrane 13 are automatically attached to produce a composite electrode in which the electrode and the ion exchange membrane are integrated.

이렇게 제조되는 복합전극은 건조과정만에 의해 제조됨으로써 공정이 단순하고, 별도의 접착공정에 의해 발생될 수 있는 계면저항을 줄일 수 있게 되는 것이다. 본 단계(S33)에서 건조 방법은 상온 ~ 100℃의 온도 분위기에서 상압 또는 진공 상태에서 전극슬러리의 물이 건조되도록 하는 것이 타당하다. Since the composite electrode thus manufactured is manufactured only by the drying process, the process is simple and the interfacial resistance that can be generated by a separate bonding process can be reduced. In the drying method in this step S33, it is proper that the water of the electrode slurry is dried at normal pressure or vacuum state in a temperature atmosphere of room temperature to 100 deg.

또한, 이온교환막(13)과 결합한 전극은 건조과정에서 형태가 뒤틀릴 가능성이 있으므로 완전히 건조하기 전에 이온교환막과 결합한 전극을 롤 형태로 말아서 상온 ~ 100℃의 온도 분위기에서 상압 또는 진공 상태의 건조기에서 건조할 수 있다. Since the electrode combined with the ion exchange membrane 13 may be distorted in shape during drying, the electrode combined with the ion exchange membrane may be rolled in a roll form before being completely dried and dried in a dryer at normal pressure or vacuum state It can be dried.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 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 invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification, but should be defined by the claims.

1 : 축전탈이온 반응장치 10 : 전극
20 : 전원공급장치 30 : 제어부
40 : 펌프
1: Capacitive deionization reactor 10: Electrode
20: power supply device 30:
40: pump

Claims (6)

양전극과 음전극 사이를 유동하는 유체로부터 이온을 흡착하는 흡착단계와, 양전극과 음전극에 흡착된 이온을 탈착하는 탈착단계를 반복 수행토록 하는 축전탈이온 반응장치의 제어방법에 있어서,
상기 흡착단계에서 양전극과 음전극 사이에 일정 정전압 도달시까지 단계적으로 전압을 높이면서 이온을 흡착하는 것을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 단계적 전압인가에 의한 축전탈이온 반응장치의 제어방법.
A method for controlling a deionization device comprising: an adsorption step of adsorbing ions from a fluid flowing between a positive electrode and a negative electrode; and a desorption step of desorbing ions adsorbed to the positive electrode and the negative electrode,
Wherein the adsorption step comprises adsorbing the ions while gradually increasing the voltage until reaching a constant positive voltage between the positive electrode and the negative electrode in the adsorption step.
제 1항에 있어서,
상기 탈착단계에서 양전극과 음전극 사이에 일정 역전압 도달시까지 단계적으로 역전압을 높이면서 이온을 탈착하는 것을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 단계적 전압인가에 의한 축전탈이온 반응장치의 제어방법.
The method according to claim 1,
And removing the ions while gradually increasing the reverse voltage until reaching a predetermined reverse voltage between the positive electrode and the negative electrode in the desorption step.
제 2항에 있어서,
상기 탈착단계에서 양전극과 음전극 사이에 일정 역전압 도달시부터 펌프를 가동하여 농축이온수를 배출토록 하는 것을 특징으로 하는 단계적 전압인가에 의한 축전탈이온 반응장치의 제어방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the pump is operated from a time when a predetermined reverse voltage is applied between the positive electrode and the negative electrode in the desorption step to discharge the concentrated ionized water.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항의 양전극 또는 음전극은,
집전체; 상기 집전체에 전극활물질, 수성바인더, 물의 배합에 의한 전극슬러리의 도포에 의해 형성되는 전극층; 상기 전극층에 일체로 부착되는 이온교환막;을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 단계적 전압인가에 의한 축전탈이온 반응장치의 제어방법에 사용되는 복합전극.
The positive electrode or negative electrode according to any one of claims 1 to 3,
Collecting house; An electrode layer formed by applying an electrode slurry by mixing an electrode active material, an aqueous binder, and water to the current collector; And an ion exchange membrane integrally attached to the electrode layer. The composite electrode for use in a method of controlling a dehydrogenation dehydrogenation reactor by stepwise voltage application.
제 4항에 있어서,
상기 전극슬러리에는 전극활물질, 수성바인더, 물에 더하여 분산제가 첨가되되, 분산제는 음이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제, 비이온성 계면활성제 중 하나 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 단계적 전압인가에 의한 축전탈이온 반응장치의 제어방법에 사용되는 복합전극.
5. The method of claim 4,
Wherein the electrode slurry is added with a dispersant in addition to an electrode active material, an aqueous binder and water, wherein the dispersant is one of an anionic surfactant, a cationic surfactant and a nonionic surfactant or a mixture thereof A composite electrode used in a method of controlling a storage deionization reactor.
제 5항에 있어서,
상기 전극슬러리에는 전극활물질, 수성바인더, 물, 분산제에 더하여 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 히드록시프로필 메틸 셀룰로오스(hydroxypropyl methyl cellulose), 카복시메틸 셀룰로오스(carboxylmethyl cellulose) 중 하나 또는 이들의 혼합물이 더 배합되도록 하는 것을 특징으로 하는 단계적 전압인가에 의한 축전탈이온 반응장치의 제어방법에 사용되는 복합전극.
6. The method of claim 5,
The electrode slurry may contain, in addition to an electrode active material, an aqueous binder, water and a dispersant, one of polyvinyl alcohol, polyacrylate, hydroxypropyl methyl cellulose, and carboxylmethyl cellulose Or a mixture thereof is further blended so as to form a composite electrode.
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