KR20150145674A - Electrolytic bath for manufacturing acid water and the using method of the water - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 산성수 전해조 및 그 산성수의 이용방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이온교환수지를 사용하지 않고 수돗물뿐만 아니라 전도도가 낮은 순수(RO)나 초순수(DI)를 전기분해하여 고농도의 산성수를 얻을 수 있고, 한 번에 이루어지는 전기분해 과정에서 탈기 효과와 전기분해 효과를 동시에 얻을 수 있게 하여 안정된 고순도의 산성수를 얻을 수 있게 한 것이다.More particularly, the present invention relates to an acidic water electrolytic cell and a method of using the acidic water. More specifically, the present invention relates to an acidic water electrolytic cell and a method of using the acidic water, And it is possible to simultaneously obtain a degassing effect and an electrolysis effect in the electrolysis process performed at a time, thereby obtaining a stable high purity acidic water.
물을 전기분해하여 얻는 산성수와 알카리수가 인체에 유익하고 살균 등 다양한 목적으로 사용함에 따라 이러한 기능수를 얻을 수 있는 전해조 개발이 많이 이루어지고 있다. 특허문헌 1과 특허문헌 2에는 알카리성 환원수를 얻기 위한 구성이, 특허문헌 3에는 산성수와 알카리수 전해수의 출수량을 조절할 수 있는 구성이, 그리고 특허문헌 4에는 산성 산화수와 산성 환원수를 얻을 수 있는 구성이 각각 개시되어 있다.As the acidic water and the alkaline water obtained by electrolysis of water are beneficial to the human body and used for various purposes such as sterilization, many electrolytic cells capable of obtaining such functional water have been developed. Patent Literature 1 and
특허문헌 1은 알카리성 환원수를 생성하는 전해조에 관한 것으로, 전해액에 접하는 음극 전극의 면적은 전해액에 접하는 양극 전극의 면적보다 더 크게 형성하며, 상기 양극 전극은 상부가 개방된 양극실에 안착되고, 상기 음극 전극이 안착되는 음극실은 상기 양극실의 측면에 연속적으로 배치되고 상기 양극실에 형성된 출구는 인접한 상기 음극실의 입구와 통하게 형성되고, 연속적으로 배치되는 n-1번째의 상기 음극실의 출구는 인접한 n번째의 상기 음극실의 입구와 통하는 구성이다. 이로써, 화학약품의 첨가 없이 액성을 바꿀 수 있으며, 이렇게 얻은 알칼리성 환원수는 반도체웨이퍼나 포토마스크 등의 표면 미립자 세정에 유용하며 초순수 또는 순수만을 원료수로 사용했기 때문에 패턴의 데미지 및 표면의 산화 방지를 해결할 수 있는 효과가 있고, 특히 배수된 물을 저비용으로 재사용할 수 있어 환경문제를 줄일 수 있는 효과가 있다.Patent Document 1 relates to an electrolytic cell generating alkaline reduced water, wherein the area of the cathode electrode contacting the electrolyte is larger than the area of the anode electrode contacting the electrolyte, the anode electrode is seated in the anode chamber with the top open, The cathode chamber in which the cathode electrode is seated is continuously disposed on the side surface of the anode chamber and the outlet formed in the anode chamber is formed communicating with the inlet of the adjacent cathode chamber and the outlet of the n < th > And communicates with the inlet of the n-th adjacent cathode chamber. This makes it possible to change the liquidity without the addition of chemicals. The alkaline reducing water thus obtained is useful for cleaning surface microparticles such as semiconductor wafers and photomasks, and only ultrapure water or pure water is used as the raw water. There is an effect that it is possible to solve the problem, and in particular, the discharged water can be reused at low cost, thereby reducing environmental problems.
특허문헌 2는 물을 두 번 전기분해하여 음용 가능한 약알칼리수를 얻을 수 있도록 한 전기분해 정수기에 관한 것으로, 특히 유입수의 유량 변화에 따른 인가전압의 자동 제어로 안정적인 전기분해가 가능하도록 함으로써 양질의 약알칼리수를 안정적이고 경제적으로 생성하여 공급할 수 있도록 한 것이다.
특허문헌 3은 강·약전해에 따라 전해조에서 생성되어 출수되는 산성수·알칼리수의 유량을 유량변경밸브에서 조절하여 유로변경밸브로 출수되도록 하는 강·약전해에 따른 산성수.알칼리수의 전해수 출수량을 조절할 수 있는 전해조에 관한 것으로, 강·전해수의 필요시 두 가지 제품을 사용해야하는 불편함을 해소함과 아울러 제품 구입 비용을 절감에 따라 경제성을 향상시킬 수 있는 것이다.
특허문헌 4는, 기존의 전해조가 촉매제를 사용하여 전기분해를 하면 양극 측에서는 산성이면서 산화력을 음극 측에서는 알칼리성이면서 환원력의 물성을 얻을 수 있는데 반하여, 촉매제를 사용하지 않고 캐소드 측의 물성을 산성이면서 환원력을 갖는 물(산성 환원수)과 양극 측에서는 산성이면서 산화력을 갖는 물(산성 산화수)을 얻을 수 있는 산성수 전해조 및 그 산성 환원수의 이용방법을 제공한다.Patent Document 4 discloses that when an existing electrolytic cell is electrolyzed by using a catalyst, acidic and oxidative power on the anode side is alkaline on the cathode side and property of reducing power can be obtained. On the other hand, when the electrolytic bath is acidic, And an acidic electrolytic cell capable of obtaining acidic oxidative water (acidic oxidized water) on the anode side and acidic reduced water.
하지만, 기존의 전해조는 다음과 같은 문제가 발생하였다.However, the following problem occurred in the conventional electrolytic cell.
(1) 기존의 전해조는 순수(RO)나 초순수(DI)를 원수로 사용하므로 이들 원수의 전도도가 낮아 전도성을 높이기 위해서는 이온교환수지를 이용해야 했다.(1) Since the conventional electrolytic cell uses pure water (RO) or ultrapure water (DI) as raw water, the conductivity of these raw water is low, so ion exchange resin has to be used in order to increase the conductivity.
(2) 이러한 이온교환수지는 전해조를 통해 반복적으로 사용하다 보면 이온교환수지의 내열성이 저하되어 그 수명에 제약을 받는다.(2) When such an ion exchange resin is repeatedly used through an electrolytic bath, the heat resistance of the ion exchange resin is lowered and its lifetime is limited.
(3) 일반적으로 전기분해는 음극과 양극의 전극표면에서 분해반응이 일어난다. 하지만, 기존의 전해조는 전극표면과 직접 접촉하지 않는 부분에서는 전해 효율이 저하되는 문제가 발생하였다.(3) Generally, in the electrolysis, a decomposition reaction occurs at the surface of the electrode of the cathode and the anode. However, in the conventional electrolytic cell, the electrolytic efficiency is lowered at a portion not in direct contact with the electrode surface.
(4) 수돗물이나 순수(純水) 그리고 초순수를 원수로 하여 전해조에서 전기분해하면 음극 측에서 환원수인 수소수를 얻게 되는데, 이때의 수소수는 환원력과 수소 용존력이 낮아 그 유지시간이 짧고 수소수로서의 수명이 짧았다.(4) When electrolysis is carried out in an electrolytic cell using tap water, pure water and ultrapure water as the raw water, hydrogen water, which is reduced water, is obtained at the cathode side. In this case, the reducing water and the hydrogen dissolving power are low, Life span as a minority was short.
(5) 특히 이러한 환원수는 고온의 분위기에서 수소가 물속에 녹아있는 기체와 반응하여 활성을 잃거나 기화되므로 이러한 환원 전위나 용존 능력의 유지시간이 더욱 단축된다.(5) In particular, such reduced water reacts with gas dissolved in water in a high-temperature atmosphere to lose activity or vaporize, thereby further shortening the holding time of the reduction potential and the dissolution ability.
본 발명은 이러한 점을 고려하여 발명한 것으로, 순수나 초순수에서도 별도의 촉매제나 이온교환수지를 이용하지 않고서도 충분한 전도성을 확보하여 수돗물뿐만 아니라 순수나 초순수도 전기분해할 수 있고, 특히 한 번의 전기분해를 통해 탈기 효과와 더불어 전기분해 효과를 통해 이온과 기체 사이의 반응을 최소화함으로써, 산성수의 전도성을 높이고 환원 전위와 용존 능력 시간을 향상하여 안정된 산성 환원수인 산성수(수소수)를 얻을 수 있는 산성수 전해조 및 그 산성수의 이용방법을 제공하는 데 목적이 있다.The present invention has been devised in consideration of this point, and it is possible to ensure sufficient conductivity even in pure water or ultra pure water without using a separate catalyst or ion exchange resin, so that not only tap water but also pure water and ultrapure water can be electrolyzed, In addition to the degassing effect through the decomposition, the reaction between the ions and the gas is minimized through the electrolysis effect, thereby improving the conductivity of the acidic water and improving the reduction potential and the dissolving ability time, thereby obtaining the stable acidic reducing water acidic water And a method for using the acidic electrolytic cell and the acidic water.
또한, 본 발명은, 이처럼 얻은 산성수 일부를 순환시켜 다시 탈기 효과와 전기분해 효과를 얻게 하거나, 원수가 전기분해를 위한 격실 내에 가능한 한 오랫동안 머무를 수 있게 구성함으로써, 탈기 효과와 더불어 전기분해한 다음 이온 교환이 충분하게 이루어지게 하여 산성수의 전도도와 수소 농도를 더욱 높일 수 있게 한 산성수 전해조 및 그 산성수의 이용방법을 제공하는 데 다른 목적이 있다.The present invention also provides a method of separating electrolytic water as well as a degassing effect by constituting the electrolytic electrolysis apparatus so that part of the acidic water thus obtained is circulated again to obtain a degassing effect and an electrolysis effect or the raw water can stay in the compartment for electrolysis for as long as possible, The present invention also provides an acidic electrolytic cell and a method for using the acidic water, in which ion exchange is sufficiently performed to further increase the conductivity and hydrogen concentration of the acidic water.
그리고, 본 발명은 탈기와 이온교환으로 수소 이온이 분리된 산성 산화수를, 이온 교환으로 얻은 수소수인 상기 산성 환원수에 혼합할 수 있게 구성함으로써, 전기분해로 얻을 수 있는 이온 및 분자와 더불어 과산화 수소와 오존과 같은 성분이 산성 환원수에 함유시켜 음료수뿐만 아니라 세정 용수 등으로도 활용할 수 있게 한 산성수 전해조 및 그 산성수의 이용방법을 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.Further, the present invention is configured to mix the acidic oxidized water in which the hydrogen ions are separated by the deaeration and the ion exchange into the acidic reduced water which is the hydrogenated water obtained by the ion exchange, so that the hydrogen peroxide And ozone contained in the acidic reduced water, thereby making it possible to utilize not only drinking water but also cleaning water. Another object of the present invention is to provide a method for using the acidic water.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 산성수 전해조는, 내부에 2개의 이온교환막(111)이 미리 정해진 간격을 두고 배치하여 구분된 제1 격실~제3 격실(110a~110c)을 가지며, 상기 제1 격실(110a)에는 제1 입수구(112a)와 제1 출수구(113a)를 가지고, 상기 제2 격실(110b)에는 제2 입수구(112b)와 제2 출수구(113b)를 가지며, 상기 제3 격실(110c)에는 제3 입수구(112c)와 제3 출수구(113c)를 가진 하우징(100); 상기 각 이온교환막(111)과 미리 정해진 간격(W1)만큼 떨어지게 위치하도록 서로 마주 보게 제2 격실(110b)에 설치하며, 각각 (+)극을 공급받는 두 개의 제1 전극(200); 상기 각 이온교환막(111)과 인접하게 나머지 제1 및 제3 격실(110a,110c)에 설치하며, (-)극을 공급받는 두 개의 제2 전극(300); 및 각각의 상기 제2 전극(300)과 미리 정해진 간격(W2)만큼 떨어지게 나머지 제1 및 제3 격실(110a,110c)에 설치하며, (-)극을 공급받는 두 개의 제3 전극(400);을 포함하되, 상기 제1 출수구(113a)는 상기 제3 입수구(112c)와 연결한 것을 특징으로 한다.In order to accomplish the above object, the acidic water electrolytic cell according to the present invention has first to
특히, 상기 간격(W1)은 0.1~2.0㎜로 물이 통과할 수 있게 하여 충진 공간으로 이용하고, 상기 간격(W2)은 0.1~100.0㎜로 원수가 통과할 수 있게 하여 충진 공간으로 이용하는 것을 특징으로 한다.Particularly, the interval W1 is 0.1 to 2.0 mm so that the water can be used as a filling space, and the interval W2 is 0.1 to 100.0 mm so that raw water can be passed through and used as a filling space .
또한, 상기 제1 및 제3 격실(110a,110c)은 내부에 유체의 흐름 방향을 바꿔 체류 시간을 늘려줄 수 있도록 미리 정해진 위치에 적어도 하나의 격벽(114)을 갖춘 것을 특징으로 한다.The first and
그리고, 상기 제3 출수구(113c)에는 분기관(120)를 구성하여 외부에서 원수를 공급받는 상기 제1 입수구(112a)와 혼합할 수 있게 연결하고, 상기 분기관(120)에는 분기한 산성수를 선택적으로 제1 입수구(112a)에 공급하거나 차단할 수 있게 제1 밸브(121)가 설치되며, 상기 제1 입수구(112a)에는 제3 출수구(113c)에서 배출하는 산성수가 제1 격실(110a)에 공급될 때 외부에서 이 제1 입수구(112a)를 통해 이루어지는 원수 공급을 선택적으로 차단하거나 공급할 수 있게 제2 밸브(122)를 설치한 것을 특징으로 한다.The
또한, 상기 제2 출수구(113b)와 상기 제3 출수구(113c)는 하나로 합지한 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 합지한 제2 및 제3 출수구(113b,113c)를 통해 배출하는 산성수에는 H2·H+·H2O2·O3를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the
또한, 상기 이온교환막(111)은 불소계 캐치온 교환막인 것을 특징으로 한다.Further, the
그리고, 상기 제1 내지 제3 전극(200,300,400)은 타공성 백금전극 또는 메쉬 백금 전극인 것을 특징으로 한다.The first, second, and
한편, 상기 제1 출수구(113a)로 출수하는 산성수의 전기 전도도는 0.067~2.000㎲/㎝이고, 상기 제3 출수구(113c)로 배출하는 산성수의 전기 전도도는 0.1~50.0㎲/㎝인 것을 특징으로 한다.On the other hand, the acidic water discharged to the
이때, 상기 제3 출수구(113c)에서 배출하는 산성수는 0~100℃에서 산화 환원 전위가 -100~-700㎷이고, 용존 수소의 농도가 0.2~3.0ppm인 것을 특징으로 한다. 그리고, 상기 산성수는 0~100℃에서 pH가 4.0~7.5인 것을 특징으로 한다.At this time, the acidic water discharged from the
마지막으로, 본 발명은 이러한 산성수 전해조를 통해 얻은 산성수를, 음료 원료수나, 반도체 웨이퍼·웨이퍼 캐리어·LCD글래스·광학용 렌즈·유기 EL(OLED)의 유기물과 파티클 제거용 세정용수 또는 대전방지용수로 이용하는 것을 특징으로 한다.Lastly, the present invention relates to an acidic water electrolytic bath which is capable of supplying acidic water obtained through such an acidic water electrolytic bath to a raw material for beverage, a cleaning water for removing organic matters and particles of a semiconductor wafer, wafer carrier, LCD glass, optical lens, organic EL (OLED) And is used as water.
본 발명에 따른 산성수 전해조 및 그 산성수의 이용방법에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.The acidic water electrolytic bath and the method of using the acidic water according to the present invention have the following effects.
(1) 하나의 하우징 내에 세 개의 격실을 구성하고, 한 번의 전기분해 과정을 통해 탈기 작용과 더불어 전기분해 작용이 동시에 이루어지면서 산성수를 얻을 수 있게 하여 전기 전도도가 높고 고순도의 산성 환원수를 얻을 수 있다.(1) Three compartments are formed in one housing, and the electrolytic action is performed simultaneously with the degassing action through one electrolysis process to obtain the acidic water, thereby obtaining the acidic reduced water having high electric conductivity and high purity have.
(2) 특히, 이처럼 전기 전도도와 고순도의 산성 환원수 일부를 순환시켜 다시 전기분해할 수 있게 구성함으로써, 본 발명에 따라 얻은 산성수는 두 번에 걸쳐 전기분해한 효과를 얻을 수 있어 수소 이온 농도를 높여 전기 전도도와 고순도의 산성 환원수를 얻을 수 있다.(2) Particularly, by constituting the electrolytic cell in such a manner that a portion of the acidic reduced water of the electrolytic conductivity and the high purity can be circulated again, the acidic water obtained according to the present invention can obtain the electrolytic effect twice, To obtain an acidic reduced water having high electrical conductivity and high purity.
(3) 또한, 전기분해한 다음 이온 교환을 통해 얻은 산성 환원수가 지나가는 격실에 이 산성 환원수의 유동 방향을 바꿔줄 수 있도록 적어도 하나의 격벽을 설치함으로써, 산성 환원수가 격실에 머무는 체류 시간을 늘려 이온 분리 효과를 높여 고순도의 산성수를 얻을 수 있다.(3) Further, by providing at least one partition wall so that the flow direction of the acidic reduced water can be changed in the compartment through which the acidic reduced water obtained through electrolysis and ion exchange passes, the residence time of the acidic reduced water in the compartment is increased, It is possible to obtain high purity acidic water by increasing the separation effect.
(4) 탈기 작용과 전기분해 작용으로 얻은 산성 환원수와 산성 산화수를 합지한 산성수를 제공하여, 수소 이온을 통한 이온 효과 이외에도 수소 이온과 수산화 이온 그리고 산소와 수소의 반응을 통해 과산화수소와 오존과 같은 성분을 더 함유한 산성수를 얻을 수 있다.(4) Providing acidic water combined with acidic oxidized water and acidic reduced water obtained by deaeration and electrolysis, in addition to the ionic effect through hydrogen ion, hydrogen ion and hydroxide ion, and hydrogen peroxide and ozone An acidic water containing a further component can be obtained.
(5) 이온교환수지를 사용하지 않고 이온교환막을 이용하므로 기존의 이온교환수지와 달리 내구성 저하와 같은 문제가 발생하지 않아 수명을 연장해 사용할 수 있다.(5) Since ion exchange membranes are used without using ion exchange resin, unlike conventional ion exchange resins, problems such as durability deterioration do not occur, and the life can be prolonged.
(6) 전기분해하는 원수로서 이물질이 많아 전도도가 높은 수돗물뿐만 아니라 전도도가 낮은 순수(RO)나 초순수(DI)를 원수로 사용하여 전기분해를 할 수 있다.(6) As the raw water to be electrolyzed, it is possible to electrolyze using tap water not only having high conductivity but also having low conductivity (RO) or ultrapure water (DI) as raw water because there are many foreign substances.
(7) 본 발명에 따라 얻은 산성수는 음료 원료수나, 반도체 웨이퍼·웨이퍼 캐리어·LCD글래스·광학용 렌즈·유기 EL(OLED)의 유기물과 파티클 제거용 세정용수 또는 대전방지용수로 이용할 수 있다.(7) The acidic water obtained according to the present invention can be used as a raw water for beverage, cleaning water for removing organic materials and particles of a semiconductor wafer, wafer carrier, LCD glass, optical lens, organic EL (OLED), or antistatic water.
(8) 본 발명은 미리 정해진 간격만큼 떨어지게 설치한 전극 사이로 원수가 유동함에 따라 이 전극의 표면에서 반응이 일어나게 하여 고농도의 산성수를 얻을 수 있다.(8) According to the present invention, as the raw water flows between the electrodes disposed at predetermined intervals, the reaction occurs at the surface of the electrode, so that a high concentration of acidic water can be obtained.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 산성수 전해조의 전체 구성을 보여주기 위하여 개략적으로 도시한 개념도.
도 2는 본 발명의 실시예 2에 따른 산성수 전해조의 전체 구성을 보여주기 위하여 개략적으로 도시한 개념도.
도 3은 본 발명의 실시예 3에 따른 산성수 전해조의 전체 구성을 보여주기 위하여 개략적으로 도시한 개념도.
도 4는 본 발명의 실시예 4에 따른 산성수 전해조의 전체 구성을 보여주기 위하여 개략적으로 도시한 개념도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a conceptual diagram schematically showing an overall configuration of an acidic water electrolytic cell according to a first embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 2 is a conceptual diagram schematically showing an overall configuration of an acidic water electrolytic cell according to a second embodiment of the present invention. FIG.
3 is a conceptual diagram schematically showing an overall configuration of an acidic water electrolytic cell according to a third embodiment of the present invention.
4 is a conceptual diagram schematically showing an overall configuration of an acidic water electrolytic cell according to a fourth embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention. Therefore, various equivalents It should be understood that water and variations may be present.
(구성)(Configuration)
본 발명의 실시예 1에 따른 산성수 전해조는, 도 1과 같이, 두 개의 이온교환막(111)으로 구분한 세 개의 제1 격실~제3 격실(110a~110c)을 가진 하우징(100), 상기 제2 격실(110b)에 각 이온교환막(111)과 미리 정해진 간격(W1)만큼 떨어지게 설치한 두 개의 제1 전극(200), 상기 제1 및 제3 격실(110a,110c)에 각 이온교환막(111)과 인접하게 각각 설치한 두 개의 제2 전극(300), 및 상기 제1 및 제3 격실(110a,110c)에 설치한 각각의 제2 전극(300)과 미리 정해진 간격(W2)만큼 떨어지게 설치한 두 개의 제3 전극(400)을 포함한다.As shown in FIG. 1, the acidic water electrolytic cell according to the first embodiment of the present invention comprises a
특히, 상기 제1 격실 내지 제3 격실(110a~110c)에는 각각 하나씩의 입수구(112a,112b,112c)와 하나의 출수구(113a,113b,113c)를 구성하는 데, 상기 제1 격실(110a)에 형성한 제1 출수구(113a)를 상기 제3격실(110c)에 형성한 제3 입수구(112c)와 연결함으로써, 한 번의 전기분해가 이루어지는 동안 중앙에 위치한 제2 격실(110b)를 기준으로 양쪽에 배치한 두 개의 제1 및 제3 격실(110a,110c)로 수소 이온이 교환되면서 탈기 작용을 하고, 이어 이처럼 탈기 작용이 이루어진 수소수(산성 환원수)를 다시 상기 제3 격실(110c)에 공급하여 전기분해가 이루어지게 하여 수소 농도를 높일 수 있게 한 것이다.
Particularly, each of the first to
이하, 이러한 구성에 대하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, this configuration will be described in more detail as follows.
하우징(100)은, 도 1과 같이, 내부가 빈 중공 형상으로 이루어지며, 내부에는 두 개의 이온교환막(111)으로 구분한 세 개의 제1~제3 격실(110a~110c)을 가진다. 그리고, 각각의 제1~제3 격실(110a~110c)에는 각각 하나의 입수구(112a,112b,112c)와 하나의 출수구(113a,113b,113c)가 형성된다.As shown in FIG. 1, the
특히, 두 개의 이온교환막(111)으로 둘러싸인 중앙의 제2 격실(110b)을 제외한 나머지 두 개의 제1 및 제3 격실(110a,110c)은 서로 연결되게 구성한다. 즉, 상기 제1 격실(110a)에 형성한 제1 출수구(113a)는 상기 제3 격실(110c)에 형성한 제3 입수구(112c)와 연결한다.Particularly, the remaining two first and
본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 이온교환막(111)으로는, 수소 이온을 교환할 수 있는 막이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있으며, 예시적으로 불소계 캐치온 이온교환막(듀퐁사 나피온 117))을 이용할 수 있다.
In the preferred embodiment of the present invention, as the
제1 전극(200)은, 도 1과 같이, 두 개의 이온교환막(111)으로 구획한 제2 격실(110b)에 2개를 설치한다. 이때, 제1 전극(200)은 각 이온교환막(111)과 미리 정해놓은 간격(W1)만큼 떨어지게 설치한다. 이는 제1 전극(200)과 이온교환막(111)과의 사이에 미리 정해진 크기의 충진 공간을 확보하여, 여기에 채워진 원수가 전기분해됨에 따라 이온 교환이 쉽게 이루어질 수 있게 한다.As shown in FIG. 1, the
이를 위하여, 상기 제1 전극(200)과 이온교환막(111) 사이의 간격(W1)을 0.1~2.0㎜만큼 떨어지게 설치한다. 이는 간격(W1)이 이보다 넓어 버리면 후술하게 될 제2 전극(300)과의 전기분해 성능이 떨어지기 때문이다.For this, the interval W1 between the
이러한 제1 전극(200)은 전기분해에 많이 사용하는 타공성 백금전극 또는 메쉬 백금 전극을 이용하는 것이 바람직하며, 이는 후술할 제2 및 제3 전극(300,400)도 같은 전극을 사용하는 것이 좋다. 이처럼 전극을 타공이나 매쉬 형태로 제작한 것을 사용하는 이유는 실질적으로 전기분해가 이루어지는 전극의 표면을 넓혀 전기분해 효과를 높이기 위함이다.It is preferable that the
이처럼 설치한 제1 전극(200)은 상기 제2 격실(110b) 내에 설치하며 (+)극을 인가받는다.
The
제2 전극(300)은, 도 1과 같이, 상기 두 개의 제1 및 제3 격실(110a,110c)에 각각 하나씩 두 개를 설치한다. 이때, 이들 제2 전극(300)은 각 이온교환막(111)과 인접하게 설치하여 상술한 제1 전극(200)과 미리 정해진 간격을 유지할 수 있게 하는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 1, the
그리고, 이러한 제2 전극(300)은 상기 제1 전극(200)과 반대로 (-)극을 인가하며, 상술한 바와 같은 제1 전극(200)과 같은 재질로 제작한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
The
제3 전극(400)은, 도 1과 같이, 상기 두 개의 제1 및 제3 격실(110a,110c)에 각각 하나씩 2개를 설치한다. 이때, 이들 제3 전극(400)은 각각의 제2 전극(300)과 미리 정해진 간격(W2)만큼 떨어지게 설치한다. 이때의 간격(W2)은 0.1~100.0㎜로 형성하여 그 사이를 이온의 충진 공간으로 활용하기 위함이다.As shown in FIG. 1, the
그리고, 이러한 제3 전극(400)은 상기 제2 전극(300)과 마찬가지로 (-)극을 인가하며, 상술한 바와 같은 제1 전극(200)과 같은 재질로 제작한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
The
(작동)(work)
본 발명의 실시예 1에 따른 산성수 전해조는, 도 1과 같이, 제1 입수구(112a)와 제2 입수구(112b)를 통해 원수(原水)를 공급받으며, 이때 제1 전극(200)에 (+)극을, 제2 전극(300)과 제3 전극(400)에 각각 (-)극을 인가하면 전기분해한다.
As shown in FIG. 1, the acidic water electrolytic bath according to the first embodiment of the present invention is supplied with raw water through the
이때, 본 발명에 따른 산성수 전해조는, 제1 격실(110a)과 제2 격실(110b) 사이와, 제2 격실(110b)과 제3 격실(110c) 사이에서 각각 전기분해와 이온교환이 이루어진다. 즉, 제2 격실(110b)에 설치한 (+)극의 제1 전극(200)과, 제1 및 제3 격실(110a,110c)에 각각 설치한 (-)극 제2 및 제3 전극(300,400) 사이에서 전기분해가 이루어진다. 그리고, 이온교환은 제2 격실(110b)에서 제1 및 제3 격실(110a,110c)로 수소 이온이 이동하면서 이루어진다.
At this time, the acidic electrolytic cell according to the present invention is subjected to electrolysis and ion exchange between the
이처럼 전기분해가 이루어짐에 따라, 제2 격실(110b)에 제공한 원수에는 수소 이온(H+)이 거의 없고 통상적으로 원수에 포함된 이온·기체 원자 그리고 분자 등이 포함되어 마치 탈기와 같은 작용을 한다.As the electrolysis is performed, the raw water supplied to the
즉, 제1 입수구(112a)와 제2 입수구(112b)를 통해 각각 제1 격실(110a)과 제2 격실(110b)에 공급한 원수에는 전기분해됨에 따라 수소 이온(H+)·수산화 이온(OH-)·오존(O3)·산소 분자(O2) 등이 존재하는 데, 이때 수소 이온(H+)은 이온교환막(111)을 통해 제1 격실(110a)이나 제3 격실(110c)로 이동하고, 나머지는 제2 격실(110b)로 이동한다. 따라서, 제1 격실(110a)의 제1 출수구(113a)와 제3 격실(110c)의 제3 출수구(113c)로는 수소 이온(H+)을 가진 산성 환원수가 배출되고, 상기 제2 격실(110b)의 제2 출수구(113b)로는 수소 이온(H+)이 거의 없고 수산화 이온(OH-)·오존(O3)·산소 분자(O2) 등을 함유한 산성 산화수가 배출된다.That is, the raw water supplied to the
따라서, 본 발명에 따른 산성수는 상기 제1 출수구(113a)와 제3 출수구(113c)로 배출하는 것을 사용하므로, 이 산성수에는 대부분 수소 이온(H+)만 들어있는 것으로 마치 탈기 작용을 한 것과 같은 효과를 얻는다.
Therefore, since acidic water according to the present invention is discharged to the
한편, 본 발명의 실시예에서는, 상기 제1 출수구(113a)에서 배출한 산성수를 제3 입수구(112c)와 연결하여 제3 격실(110c)에 공급한다. 이는, 상술한 바와 같이 탈기 작용을 하게 하는 전기분해 작용을 할 때, 이처럼 탈기 작용으로 소정의 수소농도를 가진 산성 환원수를 순환시켜 함께 전기분해함으로써, 이 산성 환원수의 수소농도를 더욱 높일 수 있는 것이다.
Meanwhile, in the embodiment of the present invention, the acidic water discharged from the
이처럼, 본 발명에 따른 산성수 전해조는, 한 번의 전기분해가 이루어지는 동안에 탈기 작용과 이로부터 얻은 산성 환원수인 산성수를 다시 순환하여 전기분해가 동시에 이루어지게 함으로써, 수소 이온의 농도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 이러한 농도 차이로 얻어지는 높은 전위차는 일반적으로 사용되는 수돗물뿐만 아니라 전도도가 낮은 순수(RO)나 초순수(DI)를 전기분해하는데에도 유용하게 사용할 수 있다.As described above, in the acidic water electrolytic cell according to the present invention, the degassing action and the acidic water, which is the acidic reduced water obtained from the acidic water, are circulated again during the electrolysis once, The high potential difference obtained by this concentration difference can be used not only for commonly used tap water but also for electrolysis of low conductivity (RO) or ultra pure water (DI).
본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 탈기 작용 후 제1 출수구(113a)를 통해 배출하는 산성 환원수는 전기전도도가 0.067~2.000㎲/㎝이고, 이 산성 환원수를 공급받아 전기분해 후 다른 제3 출수구(113c)로 배출하는 산성수의 전기전도도는 0.1~50.0㎲/㎝인 것이 바람직하다.In the preferred embodiment of the present invention, the acidic reduced water discharged through the
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 제3 출수구(113c)를 통해 배출하는 산성수는 온도 0~100℃에서 산화 환원 전위가 -100~-700㎷이고, 용존 수소의 농도가 0.2~3.0ppm이며, pH가 4.0~7.5인 것이 바람직하다.
In the preferred embodiment of the present invention, the acidic water discharged through the
이하, 이처럼 이루어진 본 발명에 따른 산성수의 물성 특성을 알아보면 다음과 같다.Hereinafter, properties of the acidic water according to the present invention will be described.
<< 탈기한Degassed 원수를 이용한 전기분해 결과에 대한 전기 전도도 시험 결과> Electrical Conductivity Test Results on Electrolysis Result Using Raw Water>
이와 같이 동작하는 본 발명에 따른 산성수 전해조를 이용하여 음극 측, 즉 상술한 격실(110c)에서 얻은 산성수에 대하여, 간격(W2)의 변화에 따른 물성 변화를 얻기 위하여 다음과 같이 시험을 수행하였다.In order to obtain physical properties of the acidic water obtained in the
원수 : 물(전도도 10uS/cm이하, pH7.0, ORP +230㎷, 온도 25.5℃)Water (conductivity: 10uS / cm or less, pH 7.0, ORP + 230㎷, temperature: 25.5 ℃)
전원 : DC24V, 20APower: DC24V, 20A
유속(유량) : 0.3l/minFlow rate (flow rate): 0.3 l / min
측정기 : 토아사의 계측기Measuring instrument: Toasan's measuring instrument
pH : TOA- 21P pH: TOA- 21P
ORP : TOA- 21P ORP: TOA- 21P
DH : TOA DH-35A DH: TOA DH-35A
다음은 그 측정 결과를 나타내는 그래프이다.The following is a graph showing the measurement results.
간극 / 물성
Gap / property
pH
pH
ORP
ORP
DH
DH
2㎜
2 mm
4.82
4.82
-653㎷
-653㎷
1.43ppm
1.43 ppm
5㎜
5 mm
5.05
5.05
-620 ㎷
-620 ㎷
1.21ppm
1.21 ppm
10㎜
10 mm
5.37
5.37
-586 ㎷
-586 ㎷
0.97ppm
0.97 ppm
20㎜
20 mm
5.83
5.83
-534 ㎷
-534 ㎷
0.81ppm
0.81 ppm
30㎜
30 mm
6.20
6.20
-508 ㎷
-508 ㎷
0.77ppm
0.77 ppm
40㎜
40 mm
6.42
6.42
-472 ㎷
-472 ㎷
0.68ppm
0.68 ppm
50㎜
50 mm
6.75
6.75
-426 ㎷
-426 ㎷
0.52ppm
0.52 ppm
60㎜
60 mm
6.81
6.81
-398 ㎷
-398 ㎷
0.43ppm
0.43 ppm
70㎜
70 mm
6.98
6.98
-327 ㎷
-327 ㎷
0.32ppm
0.32 ppm
위의 [표 1]에서와 같이, 본 발명의 실시예 1에 따른 산성수는, 전반적으로 산성을 띄고 있으며, 특히 간격(W2)이 좁아질수록 점차 강산성을 띄고, 산화환원 전위차(ORP) 또한 간격(W2)이 커짐에 따라 높아짐을 알 수 있다. As shown in [Table 1] above, the acidic water according to the first embodiment of the present invention is generally acidic, and more specifically, the narrower the interval W2, the stronger acidity becomes, and the redox potential difference (ORP) It can be seen that the distance W2 increases as the distance W2 increases.
또한, 이렇게 얻어진 산성수는 산성 환원수임을 알 수 있다.
Also, it can be seen that the acidic water thus obtained is an acidic reduced water.
<온도변화에 따른 산화환원 전위(<Oxidation-reduction potential with temperature change ( ORPORP ) 변화>) Change>
본 발명의 실시예 1에 따른 산화수 전해조의 음극이 구비된 격실(110c)을 통해 배출되는 산성수(실시예)와 비교예의 산화환원 전위(ORP)를 온도변화에 따라 측정한 결과이다. 그리고, 이에 따른 측정조건은 다음과 같다.The acidic water (Example) discharged through the
원수 : 물(전도도 10uS/cm이하, pH6.8, ORP +230mV, 25.5℃)Water (conductivity: 10 uS / cm or less, pH 6.8, ORP + 230 mV, 25.5 ° C)
전원 : DC24V, 20APower: DC24V, 20A
유속(유량) : 0.3l/minFlow rate (flow rate): 0.3 l / min
측정기 : 토아사의 계측기Measuring instrument: Toasan's measuring instrument
DH : TOA DH-35A DH: TOA DH-35A
ORP : TOA- 21P
ORP: TOA- 21P
다음의 [표 2]는 실시예의 측정결과를 나타내고, [표 3]은 비교예의 측정 결과를 각각 나타낸다. 여기서, 비교예는 본 출원인이 출원한 특허문헌 4의 [도 1]과 같이, 두 개의 격실과 각 격실에 각각 입수구와 출수구를 구성한 산성수 전해조를 통해 측정한 것이다.
The following [Table 2] shows the measurement results of the examples, and [Table 3] shows the measurement results of the comparative example. Here, as a comparative example, as shown in [Fig. 1] of Patent Document 4 filed by the present applicant, an acidic water electrolytic cell comprising two compartments and a compartment having an inlet and an outlet are respectively measured.
온도(℃)
Temperature (℃)
5
5
20
20
35
35
50
50
65
65
80
80
95
95
ORP(㎷)
ORP (㎷)
-584
-584
-580
-580
-565
-565
-560
-560
-548
-548
-535
-535
-530
-530
온도(℃)
Temperature (℃)
5
5
20
20
35
35
50
50
65
65
80
80
95
95
ORP(㎷)
ORP (㎷)
-592
-592
-586
-586
-570
-570
-356
-356
-154
-154
+120
+120
+200
+200
위의 [표 2]과 [표 3]과 같이, 저온의 경우 실시예보다 비교예의 경우가 ORP가 낮음을 알 수 있으나, 온도가 높아짐에 따라 비교예는 그 커지는 폭이 점차 커져서 결국 80℃에서는 양의 값(+)으로 반전되었음을 확인할 수 있다. 하지만, 실시예의 경우 95℃에서도 5℃에 비해 높아지기는 하였으나 그 변화폭이 비교예와 비교할 수 없을 정도로 현저하게 낮음을 확인할 수 있다. 즉 실시예의 경우 온도 변화에 거의 영향을 받지 않는다고 할 것이다.
As shown in [Table 2] and [Table 3], it can be seen that the ORP of the comparative example is lower than that of the comparative example at low temperature. However, as the temperature increases, It can be confirmed that it has been inverted to a positive value (+). However, in the case of the embodiment, although the temperature was increased at 95 ° C as compared with 5 ° C, it can be confirmed that the variation width is remarkably low as compared with the comparative example. That is, it is said that the embodiment is hardly affected by the temperature change.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 산성수의 경우 산화환원되는 경향이 비교예의 경우보다 낮아 결과적으로 보다 고순도의 산성수를 얻을 수 있게 되는 것이다.
Therefore, in the case of the acidic water according to the embodiment of the present invention, the redox tendency is lower than that of the comparative example, and as a result, a higher purity acidic water can be obtained.
<산성수의 <Acidic water 용존Dissolved 수소 농도( Hydrogen concentration DHDH ) 비교>) Comparison>
실시예와 비교예의 용존 수소 농도(DH)는 상술한 산화 환원 전위를 측정한 방법과 동일한 방법으로 수행하였으며, 그 결과로서 실시예의 용존 수소 농도(DH) 변화는 [표 4]에, 그리고 비교예는 [표 5]로 표시하였다.The dissolved hydrogen concentration (DH) in the examples and the comparative examples was measured in the same manner as the method of measuring the redox potential described above. As a result, the changes in the dissolved hydrogen concentration (DH) in the examples are shown in Table 4, Are shown in [Table 5].
온도(℃)
Temperature (℃)
5
5
20
20
35
35
50
50
65
65
80
80
95
95
DH(ppm)
DH (ppm)
1.25
1.25
1.22
1.22
1.19
1.19
1.07
1.07
0.98
0.98
0.87
0.87
0.76
0.76
온도(℃)
Temperature (℃)
5
5
20
20
35
35
50
50
65
65
80
80
95
95
DH(ppm)
DH (ppm)
1.19
1.19
1.17
1.17
1.08
1.08
0.36
0.36
0.28
0.28
0.13
0.13
0.05
0.05
위의 [표 4] 및 [표 5]와 같이, 저온 상태에서 고온 상태로 갈수록 실시예와 비교예 모두 용존 수소 농도(DH)가 낮아짐을 알 수 있다. 특히, 이러한 용존 수소 농도(DH)는 온도가 올라감에 따라 실시예의 경우 서서히 떨어지나 비교예는 용존 수소 농도가 급격하게 떨어지는 것을 알 수 있다. 그 결과, 고온에서는 실시예의 농도가 비교예의 농도보다 약 1.3배 정도 높은 용존 수소 농도 차이를 보인다.
As shown in [Table 4] and [Table 5], it can be seen that the dissolved hydrogen concentration (DH) decreases in both the example and the comparative example from the low temperature state to the high temperature state. Particularly, it can be seen that the dissolved hydrogen concentration (DH) gradually drops in the case of the embodiment as the temperature rises, but the dissolved hydrogen concentration drops sharply in the comparative example. As a result, at the high temperature, the concentration of the example shows a difference in dissolved hydrogen concentration about 1.3 times higher than that of the comparative example.
<전기전도도 변화 비교><Comparison of Electrical Conductivity Change>
본 발명에 따른 산성수 전해조로 음극 측, 즉 상술한 격실(110c)에서 얻은 산성수에 대하여 전기 전도도의 변화를 얻기 위하여 다음과 같이 전기전도도를 측정하였다.In order to obtain a change in the electrical conductivity of the acidic water electrolytic bath according to the present invention to the cathode side, that is, the acidic water obtained in the
원수 : 물(전도도 0.057uS/cm, pH7.0, 온도 25.5℃)Water (conductivity: 0.057 uS / cm, pH 7.0, temperature: 25.5 ° C)
전원 : DC24V, 20APower: DC24V, 20A
유속(유량) : 0.5ℓ/minFlow rate (flow rate): 0.5 l / min
측정기 : TOA/DKK CM-30RMeasuring instrument: TOA / DKK CM-30R
다음은 본 발명에 인가하는 전류를 [표 6]과 같이 달리하면서 상기 측정기로 전류 변화에 따른 전도도를 측정한 결과이다.The following is the result of measuring the conductivity according to the current change with the measuring apparatus while changing the current applied to the present invention as shown in [Table 6].
전류(A)
Current (A)
1A
1A
2A
2A
3A
3A
4A
4A
5A
5A
6A
6A
7A
7A
8A
8A
9A
9A
전도도
(uS/cm)
conductivity
(uS / cm)
0.087
0.087
0.114
0.114
0.257
0.257
1.5
1.5
5.2
5.2
9.3
9.3
12.7
12.7
20.5
20.5
32.1
32.1
위의 [표 6]과 같이, 실시예는 본 발명에 따른 산성수 전해조에 인가하는 전류의 세기를 높임에 따라 이온수가 증가하고, 이에 따라 전기 전도도가 높아지는 비율이 더 커지는 것을 알 수 있다.
As shown in [Table 6], it can be seen that the ionic water increases in accordance with the increase in the intensity of the electric current applied to the acidic water electrolytic cell according to the present invention, thereby increasing the rate at which the electric conductivity increases.
이상과 같이 본 발명은 한 번의 전기분해 과정을 통해 탈기 작용과 더불어 전기분해 작용으로 얻은 산성 환원수인 산성수를 얻음으로써, 수소 이온의 농도가 높을 뿐만 아니라 고전도의 산성수를 얻을 수 있다.
As described above, according to the present invention, the acidic water, which is acidic reduced water obtained by an electrolysis operation together with the degassing action through one electrolysis process, can be obtained so that not only the concentration of the hydrogen ion is high but also the acidic water with high conductivity is obtained.
본 발명의 실시예 2에 따른 산성수 전해조는, 도 2와 같이, 실시예 1과 비교할 때, 제1 및 제3 격실(110a,110c)에 각각 적어도 하나의 격벽(114)을 더 구성한 것이다. 이에, 실시예 1과 같은 구성에 대해서는 같은 도면 부호를 부여하고 그 상세한 설명은 생략한다.
As shown in FIG. 2, the acidic water electrolytic cell according to the second embodiment of the present invention has at least one
여기서는 추가 구성인 격벽(114)에 대해서만 설명한다. 격벽(114)은 제1 및 제3 격실(110a,110c)에 각각 적어도 하나를 미리 정해진 위치에 형성한다. 이는 이들 제1 및 제3 격실(110a,110c)을 지나는 산성수가 각각 제1 및 제3 격실(110a,110c)에서 머무는 체류 시간을 길게 유지하게 하여 이온교환이 더 많이 이루어질 수 있게 하기 위한 것이다.Here, only the
따라서, 제1 및 제3 격실(110a,110c)에서 많은 수소 이온과 이온 교환을 할 수 있어 산성수에 함유한 수소 이온의 농도를 더욱 높일 수 있게 한 것이다.
Therefore, the first and
본 발명의 실시예 3에 따른 산성수 전해조는, 도 3과 같이, 실시예 2의 구성에서 분기관(120)과 제1 밸브(121) 및 제2 밸브(122)를 더 구성한 것이다. 이에, 실시예 2와 같은 구성에 대해서는 같은 도면 부호를 부여하고 그 상세한 설명은 생략하고, 추가 구성인 분기관(120)에 대해서만 설명한다.
3, the acidic water electrolytic bath according to the third embodiment of the present invention further comprises the
실시예 3에서, 분기관(120)은, 도 3과 같이, 상기 제3 출수구(113c)와 상기 제1 입수구(112a) 사이에 연결한다. 이때, 분기관(120)은 제3 출수구(113c)를 통해 분기한 산성수를 제1 입수구(112a)를 통해 외부에서 공급하는 원수와 선택적으로 혼합할 수 있게 구성하고, 또한 제3 출수구(113c)를 통해서는 산성수를 배출할 수 있게 연결한다.In
이를 위하여, 상기 분기관(120)에는 제1 밸브(121)를 구성하여, 상기 제3 출수구(113c)를 통해 배출하는 산성수 일부를 선택적으로 제1 입수구(112a)로 분기할 수 있게 한다. 또한, 상기 제1 입수구(112a)에는 제2 밸브(122)를 구성하여, 제1 입수구(112a)를 통해 외부에서 제1 격실(110a)로 원수가 들어가는 것을 선택적으로 차단할 수 있게 한다. 이러한 밸브들의 작동은 다음의 [표 7]과 같다.To this end, the
제1 밸브(121)
The
제2 밸브(122)
The
작동
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제3 출수구(113c)를 통해 배출하는 산성수 일부가 제1 격실(110a)로 순환되어 다시 전기분해가 이루어지므로 수소 농도를 높일 수 있다. 이는 제3 출수구(113c)를 통해 배출하는 산성수의 수소 농도가 낮은 경우 수소 농도를 높이거나, 고농도의 산성수를 얻을 경우 활용할 수 있다.
또한, 이는 제3 출수구(113c)를 통해 배출하는 산성수의 수소 농도를 조절하는 데에도 활용할 수 있다.
A portion of the acidic water discharged through the
This can also be used to control the hydrogen concentration of the acidic water discharged through the
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제3 출수구(113c)를 통해 산성수를 배출하면서 그 일부를 제1 격실(110a)로 순환하여 산성수의 농도를 높인다. 이는 상기와 같이 수소 농도를 높이는 효과와 더불어 외부에서 제1 입수구(112a)를 통해 제1 격실(110a)에 원수를 공급받으므로 전기분해하는 산성수량을 늘릴 수 있다.
And a portion of the acidic water is discharged to the
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실시예 2처럼 통상적으로 원수를 공급받아 산성수 배출.
As in Example 2, the raw water is usually supplied and acid water is discharged.
이처럼 실시예 3은 분기관(120)과 제1 및 제 2 밸브(121,122)를 통해 수소 농도를 더욱 높일 필요가 있는 경우 배출하는 산성수 일부를 순환시켜 수소 농도를 높이거나 수소 농도와 더불어 배출하는 산성수량을 조절할 수 있다.
As described above, when it is necessary to further increase the hydrogen concentration through the
본 발명의 실시예 4에 따른 산성수 전해조는, 도 4와 같이, 실시예 1의 구성에서 제2 출수구(113b')와 제3 출수구(113c)를 합지한 것이다. 이에, 실시예 1과 같은 구성에 대해서는 같은 도면 부호를 부여하고 그 상세한 설명은 생략하고, 서로 합지한 제2 출수구(113b')와 제3 출수구(113c)에 대해서만 설명한다.
As shown in Fig. 4, the acidic water electrolytic bath according to the fourth embodiment of the present invention is formed by laminating the
실시예 4는, 도 4와 같이, 기존에 각각 산성 산화수를 배출하던 제2 출수구(113b')와 산성 환원수를 배출하던 제3 출수구(113c)를 하나로 합지하여 산성 산화수와 산성 환원수를 혼합 배출할 수 있게 한 것이다.As shown in FIG. 4, the fourth embodiment differs from the first embodiment in that the
이는 제3 출수구(113c)를 통해 출수하는 수소수인 산성 환원수에 전기분해로 분리한 나머지 물질, 즉 OH-·O2·O3 등이 반응하게 하여 여러 가지 성분을 가진 산성수를 얻기 위한 것이다. 즉, 원수는 전기 분해를 하면, 기본적으로 수소 이온(H+)과 OH-로 분해되는 데, 제3 출수구(113c)를 통해서 배출하는 산성수는 수소 이온(H+)과 수소 분자(H2)를 가진 산성 환원수이며, 상기 제2 출수구(113b')로 배출하는 산성수는 수산화 이온(OH-)과 산소 분자(O2)와 오존(O3) 등을 함유한 산성 산화수이다. 이에 이 산성 환원수와 산성 산화수를 합지하여 섞음에 따라, 이들이 가지고 있는 기본 성분, 즉 수소 이온(H+)·수소 분자(H2)·수산화 이온(OH-)·오존(O3) 이외에 이들이 아래와 같은 반응을 통해 과산화수소(H2O2)를 더 포함한다. 아래의 [반응식 1]과 [반응식 2]는 이러한 과산화수소가 생성되는 반응 과정을 보여준다.That is, the remaining substances separated by electrolysis into the acidic reduced water, which is water, which is discharged through the
[반응식 1][Reaction Scheme 1]
O2 + e- → O2 - O 2 + e - > O 2 -
[반응식 2][Reaction Scheme 2]
2H+ + O2 -- → H2O2 2H + + O 2 - - > H 2 O 2
이는 본 발명에 따른 산성수 전해조로 얻은 산성수를 음료뿐만 아니라 산업용수 등으로 사용할 수 있게 하기 위함이다.
This is to enable the acidic water obtained by the acidic water electrolytic bath according to the present invention to be used not only for beverage but also for industrial water.
(이용발명)(Invention)
본 발명에 따른 전해조에서 얻은 산성수는, 음료 원료수나, 반도체 웨이퍼·웨이퍼 캐리어·LCD글래스·광학용 렌즈·유기 EL(OLED)의 유기물과 파티클 제거용 산업용 세정용수 또는 대전방지용수로 이용할 수 있다.
The acidic water obtained from the electrolytic bath according to the present invention can be used as water for beverage ingredients, industrial cleaning water for removing organic substances and particles of semiconductor wafers, wafer carriers, LCD glasses, optical lenses, organic EL (OLED) or antistatic water.
이상과 같이 본 발명은 충진 공간을 통해 전기분해한 이온을 충진하여 전위차를 높여 산성 환원수를 얻을 수 있다.As described above, the present invention can obtain the acidic reduced water by charging the electrolyzed ions through the filling space to increase the potential difference.
또한, 본 발명은 한 번의 전기분해 과정 중에 탈기 작용이 함께 이루어지게 함으로써, 전기분해 등으로 전해조의 내부 온도가 상승하더라도 용존기체가 산성수와 반응하는 것을 최소화할 수 있게 한 것이다. 이에 따라 안정된 고순도의 산성수를 얻을 수 있게 된다.In addition, the present invention minimizes the reactivity of the dissolved gas with the acidic water even when the internal temperature of the electrolytic bath is increased by electrolysis or the like, by causing the degassing action to take place simultaneously during one electrolysis process. As a result, stable high purity acidic water can be obtained.
그리고, 본 발명은 이처럼 탈기 작용이 이루어진 산성수를 다시 순환하여 탈기 작용을 일으키면서 전기분해가 함께 이루어지게 함으로써, 고전도의 산성수를 얻을 수 있다.In the present invention, acidic water having a high conductivity is obtained by circulating the deacidified acidic water again so as to cause degassing and electrolysis together.
100 : 하우징
110a~110c : 제1 격실~제3 격실
111 : 이온교환막
114 : 격벽
112a~112c : 제1 입수구~제3 입수구
113a~113c : 제1 출수구~제3 출수구
120 : 분기관
200 : 제1 전극
300 : 제2 전극
400 : 제3 전극100: Housing
110a to 110c: first to third compartments
111: ion exchange membrane
114:
112a to 112c: first inlet to third inlet
113a to 113c: First to third outlets
120: Branch organization
200: first electrode
300: second electrode
400: Third electrode
Claims (14)
상기 제1 출수구(113a)는 상기 제3 입수구(112c)와 연결한 것을 특징으로 하는 산성수 전해조.
The first compartment 110a has a first inlet 112a and a second compartment 110b. The first compartment 110a is divided into first to third compartments 110a to 110c, And the second compartment 110b has a second inlet 112b and a second outlet 113b and the third compartment 110c has a third inlet 112c and a third outlet 113b, (100) having a housing (113c); Two first electrodes 200 provided in the second compartment 110b facing each other so as to be spaced apart from the respective ion exchange membranes 111 by a predetermined gap W1 and supplied with positive polarity; Two second electrodes 300 provided in the first and third compartments 110a and 110c adjacent to the respective ion exchange membranes 111 and supplied with a negative (-) electrode; And two third electrodes 400 provided in the first and third cells 110a and 110c apart from each other by a predetermined distance W2 with respect to the second electrode 300 and supplied with a negative polarity, ≪ / RTI >
Wherein the first outlet (113a) is connected to the third inlet (112c).
상기 간격(W1)은 0.1~2.0㎜로 물이 통과할 수 있게 하여 충진 공간으로 이용하는 것을 특징으로 하는 산성수 전해조.
The method according to claim 1,
Wherein the interval (W1) is 0.1 to 2.0 mm so that water can pass therethrough and used as a filling space.
상기 간격(W2)은 0.1~100.0㎜로 원수가 통과할 수 있게 하여 충진 공간으로 이용하는 것을 특징으로 하는 산성수 전해조.
The method according to claim 1,
Wherein the interval (W2) is 0.1 to 100.0 mm so that the raw water can be used as a filling space.
상기 제1 및 제3 격실(110a,110c)은 내부에 유체의 흐름 방향을 바꿔 체류 시간을 늘려줄 수 있도록 미리 정해진 위치에 적어도 하나의 격벽(114)을 갖춘 것을 특징으로 하는 산성수 전해조.
The method according to claim 1,
Wherein the first and third compartments (110a, 110c) are provided with at least one partition wall (114) at a predetermined position so as to increase the residence time by changing the flow direction of the fluid.
상기 제3 출수구(113c)에는 분기관(120)를 구성하여 외부에서 원수를 공급받는 상기 제1 입수구(112a)와 혼합할 수 있게 연결하고,
상기 분기관(120)에는 분기한 산성수를 선택적으로 제1 입수구(112a)에 공급하거나 차단할 수 있게 제1 밸브(121)가 설치되며,
상기 제1 입수구(112a)에는 제3 출수구(113c)에서 배출하는 산성수가 제1 격실(110a)에 공급될 때 외부에서 이 제1 입수구(112a)를 통해 이루어지는 원수 공급을 선택적으로 차단하거나 공급할 수 있게 제2 밸브(122)를 설치한 것을 특징으로 하는 산성수 전해조.
The method according to claim 1,
The third outlet 113c is connected to the first inlet 112a to receive the raw water from the outside,
The branch pipe 120 is provided with a first valve 121 for selectively supplying or blocking the branched acidic water to the first inlet 112a,
When the acidic water discharged from the third outlet 113c is supplied to the first compartment 112a, the supply of raw water through the first inlet 112a can be selectively blocked or supplied to the first compartment 110a. And a second valve (122) is provided on the second valve (122).
상기 제2 출수구(113b)와 상기 제3 출수구(113c)는 하나로 합지한 것을 특징으로 하는 산성수 전해조.
The method according to claim 1,
Wherein the second outlet (113b) and the third outlet (113c) are joined together.
상기 합지한 제2 및 제3 출수구(113b,113c)를 통해 배출하는 산성수에는 H2·H+·H2O2·O3를 포함하는 것을 특징으로 하는 산성수 전해조.
The method according to claim 6,
And the acidic water discharged through the second and third outlets 113b and 113c is H 2 · H + · H 2 O 2 · O 3 .
상기 이온교환막(111)은 불소계 캐치온 교환막인 것을 특징으로 하는 산성수 전해조.
The method according to claim 1,
Wherein the ion exchange membrane (111) is a fluorine-based catch-ion exchange membrane.
상기 제1 내지 제3 전극(200,300,400)은 타공성 백금전극 또는 메쉬 백금 전극인 것을 특징으로 하는 산성수 전해조.
The method according to claim 1,
Wherein the first, second, third, and fourth electrodes (200, 300, 400) are a porous platinum electrode or a mesh platinum electrode.
상기 제1 출수구(113a)로 출수하는 산성수의 전기 전도도는 0.067~2.000㎲/㎝이고,
상기 제3 출수구(113c)로 배출하는 산성수의 전기전도도는 0.1~50.0㎲/㎝인 것을 특징으로 하는 산성수 전해조.
The method according to claim 1,
The electrical conductivity of the acid water flowing out to the first outlet 113a is 0.067 to 2.000 us / cm,
Wherein the acidic water discharged to the third outlet (113c) has an electrical conductivity of 0.1 to 50.0 mu s / cm.
상기 제3 출수구(113c)에서 배출하는 산성수는 0~100℃에서 산화 환원 전위가 -100~-700㎷인 것을 특징으로 하는 산성수 전해조.
11. The method of claim 10,
Wherein the acid water discharged from the third outlet 113c has an oxidation-reduction potential of -100 to -700 kPa at 0-100 ° C.
상기 산성수는 0~100℃에서 용존 수소의 농도가 0.2~3.0ppm인 것을 특징으로 하는 산성수 전해조.
12. The method of claim 11,
Wherein the acidic water has a concentration of dissolved hydrogen of 0.2 to 3.0 ppm at 0 to 100 캜.
상기 산성수는 0~100℃에서 pH가 4.0~7.5인 것을 특징으로 하는 산성수 전해조.
12. The method of claim 11,
Wherein the acidic water has a pH of from 4.0 to 7.5 at 0 to 100 占 폚.
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