KR20190021532A - Desalination module apparatus using a fabric electrode - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 외력이 가해지면 형태가 변형되는 직물전극을 이용한 탈염 모듈장치에 관한 것이다.The present invention relates to a desalination module device using a fabric electrode whose shape is deformed when an external force is applied.
전기용량적 탈이온(capacitive deionization, 이하 CDI라 칭한다) 공정은 두 개의 다공성 탄소전극에 적절한 전압을 인가하고 그 사이로 이온들이 함유된 물을 흘려줌으로써, 양이온은 음극에, 음이온은 양극에 흡착되어 이온들이 서로 분리된다.A capacitive deionization (hereinafter referred to as CDI) process is a process in which an appropriate voltage is applied to two porous carbon electrodes, and water containing ions is flowed therebetween, whereby positive ions are adsorbed to the negative electrode and negative ions are adsorbed to the positive electrode Are separated from each other.
탄소전극에 양이온과 음이온이 포화되면, 포화된 탄소전극에 반대 전압을 인가하거나 탄소전극을 서로 연결(short circuit) 해주면 흡착된 이온들이 탄소전극으로부터 탈리된다. 이러한 원리를 이용하여 용존 하는 이온을 제거한다.When the positive and negative ions are saturated on the carbon electrode, if the opposite voltage is applied to the saturated carbon electrode or the carbon electrode is short-circuited, the adsorbed ions are separated from the carbon electrode. This principle is used to remove dissolved ions.
선행기술을 살펴보면, CDI셀의 집전체로 사용되는 전극은 원리나 구조가 유사한 다른 에너지 저장장치와는 달리 수분에 지속적으로 노출되기 때문에 알루미늄이나 구리 등의 금속소재를 사용하기 곤란한 문제가 있다.In the prior art, it is difficult to use a metal material such as aluminum or copper because the electrode used as the current collector of the CDI cell is continuously exposed to moisture, unlike other energy storage devices having the same principle and structure.
즉, 금속소재를 사용할 경우 수분에 지속적으로 노출되면 금속이 산화되는 문제가 있어서 사용하기 곤란하다.That is, when a metal material is used, it is difficult to use the metal because the metal is oxidized if it is continuously exposed to water.
따라서, CDI의 집전체로 주로 사용되는 전극은 흑연분말을 압착하고 표면을 코팅하여 제작된 그래파이트 시트를 이용한다.Therefore, the electrode mainly used as the current collector of the CDI uses a graphite sheet produced by pressing the graphite powder and coating the surface thereof.
그래파이트 시트는 전도성이 우수하고 수분에 산화되지 않는 특성이 있다. 하지만, 그래파이트 시트는 기계적 강도가 약하여 외력이 가해지면 연속적인 제작과정에서 쉽게 단락하는 문제가 있다. 이에 따라, 연속적으로 제작하기 어렵고, 특히 모듈 설계시 전극의 말단 또는 단자가 쉽게 찢어지거나 파손되는 문제가 발생한다.The graphite sheet is excellent in conductivity and is not oxidized by moisture. However, when the graphite sheet has a weak mechanical strength, an external force is applied, which shorts the graphite sheet easily in a continuous manufacturing process. As a result, it is difficult to continuously fabricate, and in particular, there arises a problem that terminals or terminals of the electrode are easily torn or broken when a module is designed.
또한, 선행기술은 전극에 서로 반대 전압을 인가할 경우 탈리된 이온이 반대편의 전극에 흡착되는 문제가 있어서 이를 반복적으로 수행해야 하는 문제가 있다.In addition, the prior art has a problem in that when the opposite voltage is applied to the electrodes, the desorbed ions are adsorbed to the opposite electrode, and thus it is necessary to repeatedly perform this operation.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 전극이 휘어져 찢어지거나 파손되는 것을 방지할 수 있고, 크기를 축소할 수 있으면서 단위시간당 더욱 많은 수용액을 탈염할 수 있으며, 다양한 형태로 제작할 수 있는 직물전극을 이용한 탈염 모듈장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been conceived to solve the problems of the prior art described above, and it is an object of the present invention to prevent an electrode from being torn and broken, to be able to reduce the size and desalt a larger amount of aqueous solution per unit time, And an object of the present invention is to provide a desalination module device using fabric electrodes.
또한, 이온이 포화된 전극에 반대 전압을 인가하더라도 이온이 다시 흡착되는 것을 방지할 수 있고, 수용액의 이동속도가 달라지는 것을 방지할 수 있는 직물전극을 이용한 탈염 모듈장치를 제공하는데 그 목적이 있다.It is also an object of the present invention to provide a desalination module device using a fabric electrode which can prevent ions from being adsorbed again even when an opposite voltage is applied to the electrode in which the ions are saturated, and prevent the moving speed of the aqueous solution from varying.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,In order to achieve the above object,
상부몸체와 하부몸체를 포함하되 상기 상부몸체와 상기 하부몸체 둘레 사이가 밀폐되고 유입구와 배출구가 형성되는 본체와, 상기 본체의 내부에 배치되되 상기 상부몸체의 저면에 인접하여 배치되고 외력이 가해지면 형태가 변형되는 제1직물전극과, 상기 본체의 내부에 배치되되 상기 하부몸체의 상면에 인접하여 배치되고 외력이 가해지면 형태가 변형되는 제2직물전극과, 상기 제1직물전극과 상기 제2직물전극 사이에 배치되고 외력이 가해지면 형태가 변형되는 스페이서 및 상기 제1직물전극과 상기 제2직물전극과 각각 전기적으로 연결되고 일단은 상기 본체의 내부에 배치되며 타단은 상기 본체의 외부로 돌출되는 단자부를 포함하되, 상기 유입구로 수용액을 주입하면 상기 스페이서의 방사상으로 주입되고, 상기 단자부에 전기를 인가하면 주입된 수용액에 포함된 음이온 및 양이온이 분리되며, 분리된 음이온 및 양이온이 상기 제1직물전극 및 상기 제2직물전극에 흡착되고, 수용액으로부터 음이온 및 양이온이 탈리된 처리수가 상기 배출구를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 직물전극을 이용한 탈염 모듈장치에 의해 달성된다.A body including an upper body and a lower body, the body being sealed between the upper body and the lower body and having an inlet and an outlet, and a body disposed inside the body and disposed adjacent to a bottom surface of the body, A second woven electrode disposed inside the body and disposed adjacent to an upper surface of the lower body and deformed when an external force is applied, and a second woven electrode disposed on the first woven electrode and the second woven electrode, A spacer disposed between the fabric electrodes and deformed in shape when an external force is applied thereto, and a spacer electrically connected to the first fabric electrode and the second fabric electrode, one end disposed inside the main body and the other end projecting to the outside of the main body Wherein when the aqueous solution is injected into the inlet port, the spacer is radially injected, and when electricity is applied to the terminal section, The separated anions and cations are adsorbed to the first fabric electrode and the second fabric electrode, and the treated water in which anions and cations are separated from the aqueous solution is discharged through the outlet And a desalination module device using the fabric electrode.
또, 상기 배출구는 본체의 중앙에 형성되고, 상기 유입구는 상기 본체의 주변에 적어도 4개가 형성될 수 있다.In addition, the outlet may be formed at the center of the body, and at least four inlet ports may be formed in the periphery of the body.
또, 상기 유입구는,In addition,
상기 배출구와 반대 방향으로 형성될 수 있다.And may be formed in a direction opposite to the discharge port.
또, 상기 제1직물전극 및 상기 제2직물전극 중 적어도 어느 하나는,At least one of the first fabric electrode and the second fabric electrode may be formed of a non-
도전성 섬유로 형성되는 집전체(集電體) 및 상기 집전체의 외면에 도포되되 활성탄이 내포되고 양이온 및 음이온을 흡착하는 흡착부를 포함할 수 있다.A current collector formed of conductive fibers, and an adsorption unit coated on the outer surface of the current collector but containing activated carbon and adsorbing cations and anions.
또, 상기 상부몸체와 상기 하부몸체는,In addition, the upper body and the lower body may be formed,
결합하는 면의 일 영역이 각각 굴곡지게 형성되되, 상기 제1직물전극, 상기 제2직물전극 및 상기 스페이서가 상기 굴곡에 대응하여 변형되고, 상기 제1직물전극 및 상기 제2직물전극의 표면적이 넓어짐으로써 더욱 많은 양의 음이온 및 양이온을 흡착할 수 있다.Wherein one surface of the bonding surface is formed to be curved so that the first fabric electrode, the second fabric electrode, and the spacer are deformed corresponding to the curvature, and the surface area of the first fabric electrode and the second fabric electrode The larger amount of anions and cations can be adsorbed.
또한, 상기 제1직물전극과 상기 스페이서 사이 또는 상기 스페이서와 상기 제2직물전극 사이 중 적어도 어느 한 곳에 배치되는 이온 교환막을 더 포함하되, 상기 이온 교환막은 상기 음이온 또는 상기 양이온 중 어느 하나만 통과시킬 수 있다.Further, it is preferable that the ion exchange membrane further comprises an ion exchange membrane disposed at least either between the first fabric electrode and the spacer or between the spacer and the second fabric electrode, wherein the ion exchange membrane is capable of passing only either the anion or the cation have.
또한, 상기 단자부와 상기 제1직물전극, 상기 단자부와 상기 제2직물전극과 각각 연결되는 단자대를 더 포함하되, 상기 단자부로 공급된 전기가 상기 단자대를 통해 상기 제1직물전극 및 상기 제2직물전극에 고르게 공급될 수 있다.The apparatus may further include a terminal block connected to the terminal portion, the first cloth electrode, the terminal portion, and the second cloth electrode, wherein electricity supplied to the terminal portion is transmitted to the first cloth electrode and the second cloth electrode through the terminal block, It can be supplied evenly to the electrode.
본 발명에 따르면, 전극이 도전성 섬유로 형성되기 때문에 외력이 가해져도 찢어지거나 파손되는 것을 방지할 수 있다.According to the present invention, since the electrode is formed of the conductive fiber, it is possible to prevent the electrode from being torn or broken even when an external force is applied.
또한, 외력에 의해서 형태가 손쉽게 변형됨으로써 탈염 장치를 다양한 모양으로 제작할 수 있다.In addition, since the shape is easily deformed by an external force, the desalination apparatus can be manufactured in various shapes.
또한, 장치의 길이를 짧게 형성하더라도 전극의 표면적을 크게 형성할 수 있어서 전극의 길이 대비 더욱 많은 양의 수용액을 탈염시킬 수 있다.In addition, even if the length of the apparatus is shortened, the surface area of the electrode can be increased, and a larger amount of the aqueous solution can be desalinated than the length of the electrode.
또한, 이온이 포화된 전극으로부터 이온을 탈리시키더라도 탈리된 이온이 다시 전극에 흡착되는 것을 방지할 수 있어서 이온의 탈리 과정을 신속하게 수행할 수 있다.In addition, even if the ions are desorbed from the electrode in which the ions are saturated, it is possible to prevent the desorbed ions from being adsorbed on the electrode again, so that the desorption process of the ions can be performed quickly.
또한, 유입구와 배출구의 방향을 서로 반대방향으로 형성함으로써, 다수의 제1직물전극 및 다수의 제2직물전극을 적층 하더라도 층층마다 수용액의 유속이 달라지는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 양이온 및 음이온을 골고루 흡착시킬 수 있다.Further, by forming the direction of the inlet port and the outlet port in opposite directions, it is possible to prevent the flow rate of the aqueous solution from varying for each layer layer even if a plurality of first fabric electrodes and a plurality of second fabric electrodes are stacked. Accordingly, the cation and the anion can be evenly adsorbed.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 직물전극을 이용한 탈염 모듈장치를 개략적으로 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 직물전극을 이용한 탈염 모듈장치의 하부를 개략적으로 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 직물전극을 이용한 탈염 모듈장치를 개략적으로 나타낸 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 직물전극을 이용한 탈염 모듈장치에서 상부몸체의 저면을 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 직물전극을 이용한 탈염 모듈장치를 개략적으로 나타낸 평면도.
도 6은 도 5의 VI-VI선 단면도.
도 7은 도 5의 VII-VII선 단면도.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 직물전극을 이용한 탈염 모듈장치에서 제1직물전극 및 제2직물전극을 다수로 적층한 상태를 개략적으로 나타낸 측단면도.1 is a perspective view schematically showing a desalination module device using a fabric electrode according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view schematically showing a lower part of a desalination module device using a fabric electrode according to an embodiment of the present invention;
3 is an exploded perspective view schematically showing a desalination module device using a fabric electrode according to an embodiment of the present invention.
4 is a perspective view illustrating a bottom surface of an upper body in a desalination module device using a fabric electrode according to an embodiment of the present invention.
5 is a plan view schematically illustrating a desalination module device using a fabric electrode according to an embodiment of the present invention.
6 is a sectional view taken along the line VI-VI in Fig. 5;
7 is a sectional view taken along the line VII-VII in Fig. 5;
8 is a side sectional view schematically showing a state in which a plurality of first fabric electrodes and second fabric electrodes are stacked in a desalination module device using a fabric electrode according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지된 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.The preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which the technical parts already known will be omitted or compressed for the sake of brevity.
도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 직물전극을 이용한 탈염 모듈장치는, 본체(1), 제1직물전극(2), 제2직물전극(3), 스페이서(4), 이온 교환막(5), 단자부(6), 단자대(7) 및 격막(8)을 포함한다.1 to 6, a desalting module device using a fabric electrode according to an embodiment of the present invention includes a
본체(1)는, 후술할 제1직물전극(2), 제2직물전극(3), 스페이서(4), 이온 교환막(5), 단자부(6) 및 단자대(7)를 수용하는 것으로, 상부몸체(11), 하부몸체(12) 및 개스킷(13)을 포함한다. 여기에, 격막(8)을 더 포함할 수 있다.The
상부몸체(11)는, 대략 직육면체로, 저면 중앙의 일 영역에는 돌출된 제1굴곡면(113)이 형성되고, 제1굴곡면(113)의 주변에 복수의 제1결합공(114)이 상단에서 하단으로 관통되어 형성된다.The
또한, 상부몸체(11)는 볼트 및 너트에 의해서 후술할 하부몸체(12)와 결합하고, 중앙에 배출구(112)가 상단에서 하단으로 관통되어 형성된다. 이때, 배출구(112)는 배관(미도시)이 결합하도록 암나사가 형성된다.The
또한, 상부몸체(11)는 양측 상면에 단자구멍(115)이 상단에서 하단으로 관통되어 형성되되 제1굴곡면(113)의 양쪽에 한 쌍씩 배치되어 형성된다. 이때, 단자구멍(115)은 패킹(P)이 삽입되도록 상단 및 하단이 외측으로 확장되어 단차져 형성된다.The
하부몸체(12)는, 대략 직육면체로, 상부몸체(11)에 대응하며, 상면 중앙의 일 영역에는 제1굴곡면(113)에 대응하는 제2굴곡면(121)이 형성되고, 제1굴곡면(113)의 주변에 제1결합공(114)에 대응하는 제2결합공(122)이 상단에서 하단으로 관통되어 형성된다.The
또한, 하부몸체(12)는, 상면에 단자구멍(115)의 위치에 대응하는 고정홈(123)이 형성되되 단자부(6)의 하부에 대응하는 모양으로 형성되며, 상부몸체(11)와 결합한다.The
또한, 하부몸체(12)는, 저면에 4개의 유입구(111)가 상단에서 하단으로 관통되되, 배출구(112)를 중심으로 십자모양으로 배치된다. 이때, 유입구(111)는 배관(미도시)이 결합하도록 암나사가 형성되고, 후술할 제1직물전극(2) 둘레에 배치된다. 이에 따른 설명은 후술한다.In addition, the
개스킷(13)은, 상부몸체(11)와 하부몸체(12) 사이를 밀폐하고 상부몸체(11)와 하부몸체(12) 사이에 공간을 형성하는 것으로, 대략 테두리 모양으로 형성되되 제1결합공(114)에 대응하는 구멍이 형성된다.The gasket 13 seals between the
또한, 개스킷(13)은 합성수지, 고무 또는 실리콘 등으로 형성되고, 상부몸체(11)와 하부몸체(12) 사이에 배치되며, 상부몸체(11) 및 하부몸체(12)와 밀착된다.The
이에 따라, 개스킷(13)에 의해서 상부몸체(11) 및 하부몸체(12) 사이 둘레는 밀폐된다.Thus, the
제1직물전극(2)은, 수용액에 포함된 음이온을 흡착하는 것으로, 대략 직육면체의 시트형태로 형성되되 외력에 의해 형태가 변형되고, 제1굴곡면(113)에 밀착되며, 집전체(21) 및 흡착부(22)를 포함한다.The
집전체(21)는, 대략 도전성 섬유로 형성되고, 어느 한쪽에 단자구멍(115)에 대응하는 구멍이 형성되며, 중앙에 상부몸체(11)의 배출구(112)에 대응하는 배출공(23)이 형성된다.The
흡착부(22)는, 대략 흑연 또는 활성탄 등을 집전체(21)에 압착하여 표면을 코팅하되 집전체(21)의 구멍이 있는 일 영역을 제외한 나머지 영역에 코팅된다.The
여기서, 제1직물전극(2)은 후술할 제1전극봉(61)에 끼워진다.Here, the
이에 따라, 제1전극봉(61)에 (+)전류가 인가되면 인가된 전류가 제1직물전극(2)로 전달된다.Accordingly, when a (+) current is applied to the
제2직물전극(3)은, 수용액에 포함된 양이온을 흡착하는 것으로, 대략 직육면체의 시트형태로 형성되되 외력에 의해 형태가 변형되고, 제2굴곡면(121)에 밀착된다.The
여기서, 제2직물전극(3)은 후술할 제2전극봉(62)에 끼워진다.Here, the
이에 따라, 제2전극봉(62)에 (-)전류가 인가되면 인가된 전류가 제2직물전극(3)로 전달된다.Accordingly, when a (-) current is applied to the
여기서, 제2직물전극(3)은 상술한 제1직물전극(2)에 대응하되 배출공(23)을 제외한 나머지 부분은 동일하게 형성되는바 상세한 설명은 생략한다.Here, the
스페이서(4)는, 수용액이 지나가는 통로 역할로, 대략 부직포 또는 스펀지 등과 같이 물이 통과하는 재질로 형성되되 직육면체의 패드 형태로 형성되며, 외력에 의해 형태가 변형된다.The
또한, 스페이서(4)는 양쪽에 단자구멍(115)에 대응하는 구멍이 형성되며, 제1직물전극(2)과 제2직물전극(3) 사이에 배치되되 후술할 제1전극봉(61) 및 제2전극봉(62)에 끼워진다.The
이온 교환막(5)은, 이온을 선택적으로 통과시키는 것으로, 음이온교환막(51) 및 양이온교환막(52)을 포함한다.The ion exchange membrane (5) selectively passes ions, and includes an anion exchange membrane (51) and a cation exchange membrane (52).
음이온교환막(51)은, 시트형태로 음이온만 통과시키고, 양쪽에 단자구멍(115)에 대응하는 구멍이 형성되며, 제1직물전극(2)과 스페이서(4) 사이에 배치되되 후술할 제1전극봉(61) 및 제2전극봉(62)에 끼워진다.The
양이온교환막(52)은, 시트형태로 양이온만 통과시키고, 양쪽에 단자구멍(115)에 대응하는 구멍이 형성되며, 제2직물전극(3)과 스페이서(4) 사이에 배치되되 후술할 제1전극봉(61) 및 제2전극봉(62)에 끼워진다.The
여기서, 이온 교환막(5)은 주지 또는 공지된 기술로 형성되는바 상세한 설명은 생략하기로 한다.Here, the
단자부(6)는, 제1직물전극(2) 및 제2직물전극(3)에 전류를 공급하는 것으로, 전기전도성이 높고 물에 대한 내산화성이 높은 SUS(Steel Use Stainless) 등의 재질로 형성되며, 제1전극봉(61) 및 제2전극봉(62)을 포함한다.The
제1전극봉(61)은, 한 쌍이 마련되고, 하단의 헤드 부분이 하부몸체(12)의 좌측에 형성된 고정홈(123)에 각각 끼워져 구속되며, 상단은 수나사가 형성되되 상부몸체(11)의 좌측에 형성된 단자구멍(115)을 관통하여 돌출된다.The
제2전극봉(62)은, 한 쌍이 마련되고, 하단의 헤드 부분이 하부몸체(12)의 우측에 형성된 고정홈(123)에 각각 끼워져 구속되며, 상단은 수나사가 형성되되 상부몸체(11)의 우측에 형성된 단자구멍(115)을 관통하여 돌출된다.The
단자대(7)는, 집전체(21)에 전류를 고르게 인가시키는 것으로, 대략 기다란 바(bar) 형태로 형성되고 한 쌍이 마련된다.The
또한, 단자대(7)는 전기전도성이 높고 물에 대한 내산화성이 높은 SUS(Steel Use Stainless) 등의 재질로 형성되며, 단자구멍(115)에 대응하는 구멍이 형성된다.Further, the
또한, 단자대(7)는 한 쌍 중 하나는 상부몸체(11)와 제1직물전극(2) 사이에 배치되어 제1직물전극(2)과 밀착되고 제1전극봉(61)에 끼워지며, 또 하나는 제2직물전극(3)과 하부몸체(12) 사이에 배치되어 제2직물전극(3)과 밀착되고 제2전극봉(62)에 끼워진다.One of the pair of
이에 따라, 제1전극봉(61)에 인가되는 전류는 좌측에 배치된 단자대(7)를 통해서 제1직물전극(2)로 고르게 전달되고, 제2전극봉(62)에 인가되는 전류는 우측에 배치된 단자대(7)를 통해서 제2직물전극(3)로 고르게 전달된다.The current applied to the
고정홈(123)에 제1전극봉(61) 및 제2전극봉(62)을 삽입한 상태에서 제2전극봉(62)에 단자대(7)를 끼운 후 제2직물전극(3)을 제2전극봉(62)에 끼운다.The
이후, 양이온교환막(52), 스페이서(4) 및 음이온교환막(51)을 차례대로 제1전극봉(61) 및 제2전극봉(62)에 끼운다.Thereafter, the
음이온교환막(51)을 끼운 후에는 제1직물전극(2)을 제1전극봉(61)에 끼우고, 제1전극봉(61)에 단자대(7)를 끼운다.After inserting the
이후 하부몸체(12)의 상면에 개스킷(13)을 배치한 후 상부몸체(11)를 덮고 볼트 및 너트로 상부몸체(11)와 하부몸체(12)를 결합한다. 이때, 상부몸체(11)의 단자구멍(115)에는 패킹(P)이 각각 설치된 상태에서 하부몸체(12)와 결합한다.The
여기서, 상부몸체(11)와 하부몸체(12)가 결합하면, 제1직물전극(2), 제2직물전극(3), 음이온교환막(51), 양이온교환막(52) 및 스페이서(4)가 제1굴곡면(113) 및 제2굴곡면(121)에 대응하는 모양으로 변형되고, 개스킷(13)에 의해서 상부몸체(11)와 하부몸체(12) 사이는 밀폐된다.When the
상부몸체(11)와 하부몸체(12)가 결합한 후에는 제1전극봉(61) 및 제2전극봉(62)이 상부몸체(11)의 외부로 돌출하고, 돌출된 제1전극봉(61) 및 제2전극봉(62)에 와셔를 각각 끼운 후 너트로 체결한다. 이에 따라, 패킹(P)에 의해서 단자구멍(115)은 밀폐되고, 각각의 단자대(7)는 제1직물전극(2) 및 제2직물전극(3)과 밀착된다.After the
또한, 스페이서(4)의 둘레에는 통로(W)가 형성된다. 즉, 상부몸체(11)와 하부몸체(12)가 이격되고, 개스킷(13)과 제1직물전극(2), 스페이서(4), 이온 교환막(5) 및 제2직물전극(3) 사이가 이격됨으로써, 스페이서(4) 및 유입구(111)와 연결되는 통로(W)가 형성된다. 이로 인해, 유입구(111)로 수용액이 주입되면 통로(W)를 통해 스페이서(4)의 방사상에서 동시에 스페이서(4)로 주입된다. 이후, 단자부(6)에 전기가 인가되면 수용액은 스페이서(4)를 통과하면서 수용액에 포함된 양이온 및 음이온이 탈리된다. 탈리된 양이온 및 음이온은 제1직물전극 및 제2직물전극으로 흡착되고 탈리된 처리수가 본체(1)의 중앙에 형성된 배출구(112)를 통해 배출된다. 따라서, 스페이서(4)의 방사상에서 수용액이 동시에 주입됨으로써, 스페이서(4)의 전 영역에서 수용액의 이동속도가 균일해지고, 스페이서(4)의 전 영역에서 수용액에 포함된 양이온과 음이온의 탈리속도 및 흡착량의 편차가 줄어든다.In addition, a passage W is formed around the
한편, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1직물전극(2), 스페이서(4), 이온 교환막(5), 제2직물전극(3) 및 한 쌍의 단자대(7)가 한 세트가 되고, 다수의 세트가 본체(1)의 내부에 적층 될 수 있다. 이때, 세트와 세트 사이에는 제1직물전극(2)과 제2직물전극(3)이 서로 밀착되어 간섭이 발생하는 것을 방지하도록 격막(8)이 각각 설치될 수 있다. 또한, 각 세트의 중앙에는 수용액이 상부로 이동하도록 배출구(112)에 대응하는 구멍이 형성될 수 있다.8, the
이에 따라, 음이온 및 양이온을 더욱 신속하게 탈리시킬 수 있다. 또한, 본체(1)의 하부에서 수용액이 유입되고, 본체(1)의 상부로 배출되기 때문에 각각의 세트로 수용액의 유속편차가 발생하는 것을 방지할 수 있다.As a result, anions and cations can be desorbed more quickly. In addition, since the aqueous solution is introduced from the lower part of the
만약, 수용액이 본체(1)의 상부에서 유입되고 본체(1)의 상부로 배출되면, 최상층에 배치된 세트로 수용액이 가장 빨리 이동하고, 하층으로 갈수록 수용액의 이동속도가 느려진다. 이는 수용액의 배출속도 또한 마찬가지다. 즉, 유속 편차로 인해 각 세트에서 음이온 및 양이온의 탈리속도가 달라지고 흡착속도 및 흡착량 또한 달라진다. 유속이 느린 세트에서는 충분한 흡착이 이루어지지만 유속이 빠른 세트에서는 충분한 흡착이 이루어지지 않고 수용액이 배출될 수 있다. 게다가, 세트를 교체할 경우에는 양이온 및 음이온의 흡착량이 서로 달라서 한 번에 모든 세트를 교체하기 곤란하며, 한 세트씩 교체해야 하는 번거로움이 발생한다.If the aqueous solution is introduced from the upper part of the
하지만, 본 발명은 유입구(111)가 본체(1)의 하부에 형성되고, 배출구(112)가 본체(1)의 상부 중앙에 형성됨으로써 수용액의 유속편차를 최소화할 수 있고, 이에 따라 각 세트에서 양이온 및 음이온의 탈리속도, 흡착속도 및 흡착량의 편차를 최소화할 수 있으며, 나아가 각 세트에서 골고루 양이온 및 음이온을 흡착할 수 있다.However, in the present invention, the
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 직물전극을 이용한 탈염 모듈장치의 작동상태를 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation of the desalination module using the fabric electrode according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
제1전극봉(61)에 양극이 연결되고, 제2전극봉(62)에 음극이 연결된 상태에서 전원을 인가한 후 유입구(111)에 수용액을 주입한다.The positive electrode is connected to the
유입구(111)를 통해 수용액을 주입하면, 수용액이 통로(W)를 통해서 스페이서(4)로 스며든다.When the aqueous solution is injected through the
스페이서(4)로 스며든 수용액은 스페이서(4)의 중앙으로 모여서 제1직물전극(2)의 배출공(23) 및 상부몸체(11)의 배출구(112)를 통해서 배출된다.The aqueous solution impregnated with the
이때, 수용액에 내포된 음이온은 음이온교환막(51)을 통과하여 제1직물전극(2)의 흡착부(22)에 흡착되고, 양이온은 양이온교환막(52)을 통과하여 제2직물전극(3)에 흡착된다.At this time, the anions contained in the aqueous solution pass through the
제1직물전극(2) 및 제2직물전극(3)에 이온이 포화하여 더는 흡착이 이루어지지 않으면, 제1전극봉(61) 및 제2전극봉(62)에 반대 전압을 인가한다.If the ions are saturated in the
이에 따라, 제1직물전극(2)에 흡착된 음이온이 제1직물전극(2)로부터 탈리되고 탈리된 음이온은 음이온교환막(51)을 통과하여 수용액과 섞인다. 마찬가지로 탈리된 양이온은 양이온교환막(52)을 통과하여 수용액과 섞인다.Accordingly, the anion adsorbed on the
탈리된 음이온 및 양이온이 섞인 수용액은 농축수가 되어 배출구(112)를 통해 배출된다.The aqueous solution containing the separated anions and cations is condensed and discharged through the
다시 수용액에 내포된 이온을 흡착하기 위해서 제1전극봉(61) 및 제2전극봉(62)에 반대 전압을 인가한다.A reverse voltage is applied to the
위와 같은 과정을 반복수행함으로써, 수용액에 내포된 이온을 지속적으로 흡착할 수 있다.By repeating the above process, the ions contained in the aqueous solution can be continuously adsorbed.
따라서, 본 발명은 제1직물전극, 제2직물전극, 이온 교환막 및 스페이서가 외력에 의해 변형됨으로써, 처리면적은 넓히면서 전체적인 크기는 축소할 수 있다. 또한, 집전체를 도전성 섬유로 형성함으로써, 전극이 찢어지거나 파손되는 것을 방지할 수 있고, 단위시간당 더욱 많은 수용액을 탈염할 수 있으며, 다양한 형태로 제작할 수 있다.Therefore, in the present invention, the first fabric electrode, the second fabric electrode, the ion exchange membrane, and the spacer are deformed by an external force, so that the overall area can be reduced while widening the processing area. In addition, by forming the current collector with the conductive fiber, it is possible to prevent the electrode from being torn or broken, and more aqueous solution can be desorbed per unit time, and various forms can be produced.
상술한 본 발명을 설명하는데 있어서, 그 실시 예가 상이하더라도 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조번호를 사용하고, 필요에 따라 그 설명을 생략할 수 있다.In describing the present invention described above, the same reference numerals are used for the same configurations even if the embodiments are different, and the description thereof may be omitted if necessary.
이상과 같이, 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시 예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시 예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에 본 발명이 상기의 실시 예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 된다. 따라서 상기에서 설명한 것 외에도 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람은 본 발명의 실시 예에 대한 설명만으로도 쉽게 상기 실시 예와 동일 범주 내의 다른 형태의 본 발명을 실시할 수 있거나, 본 발명과 균등한 영역의 발명을 실시할 수 있을 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. Shall not be construed as being understood. Therefore, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. The present invention is not limited thereto.
1; 본체
11; 상부몸체
111; 유입구
112; 배출구
113; 제1굴곡면
114; 제1결합공
115; 단자구멍
12; 하부몸체
121; 제2굴곡면
122; 제2결합공
123; 고정홈
13; 개스킷
2; 제1직물전극
21; 집전체
22; 흡착부
23; 배출공
3; 제2직물전극
4; 스페이서
5; 이온 교환막
51; 음이온교환막
52; 양이온교환막
6; 단자부
61; 제1전극봉
62; 제2전극봉
7; 단자대
8; 격막
P; 패킹
W; 통로One; main body
11; The upper body
111; Inlet
112; outlet
113; The first curved surface
114; The first coupling ball
115; Terminal hole
12; The lower body
121; The second curved surface
122; The second coupling ball
123; Fixing groove
13; Gasket
2; The first fabric electrode
21; Whole house
22; Absorption portion
23; Discharge hole
3; The second fabric electrode
4; Spacer
5; Ion exchange membrane
51; Anion exchange membrane
52; Cation exchange membrane
6; Terminal portion
61; The first electrode
62; The second electrode
7; Terminal block
8; Diaphragm
P; packing
W; Passage
Claims (7)
상기 본체의 내부에 배치되되 상기 상부몸체의 저면에 인접하여 배치되고 외력이 가해지면 형태가 변형되는 제1직물전극;
상기 본체의 내부에 배치되되 상기 하부몸체의 상면에 인접하여 배치되고 외력이 가해지면 형태가 변형되는 제2직물전극;
상기 제1직물전극과 상기 제2직물전극 사이에 배치되고 외력이 가해지면 형태가 변형되는 스페이서; 및
상기 제1직물전극과 상기 제2직물전극과 각각 전기적으로 연결되고 일단은 상기 본체의 내부에 배치되며 타단은 상기 본체의 외부로 돌출되는 단자부;를 포함하되,
상기 유입구로 수용액을 주입하면 상기 스페이서의 방사상으로 주입되고, 상기 단자부에 전기를 인가하면 주입된 수용액에 포함된 음이온 및 양이온이 분리되며, 분리된 음이온 및 양이온이 상기 제1직물전극 및 상기 제2직물전극에 흡착되고, 수용액으로부터 음이온 및 양이온이 탈리된 처리수가 상기 배출구를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는
직물전극을 이용한 탈염 모듈장치.
A main body including an upper body and a lower body, wherein the upper body and the lower body are sealed, and an inlet and an outlet are formed;
A first fabric electrode disposed inside the body and disposed adjacent to a bottom surface of the upper body and deformed in shape when an external force is applied;
A second fabric electrode disposed inside the main body and disposed adjacent to an upper surface of the lower main body and deformed in shape when an external force is applied;
A spacer disposed between the first fabric electrode and the second fabric electrode and deformed in shape when an external force is applied; And
And a terminal portion electrically connected to the first fabric electrode and the second fabric electrode, one end of which is disposed inside the main body and the other end of which protrudes to the outside of the main body,
When an aqueous solution is injected into the inlet, the spacers are radially injected. When electricity is applied to the terminal, anions and cations contained in the injected aqueous solution are separated, and separated anions and cations are separated from the first fabric electrode and the second Characterized in that the treatment water adsorbed on the fabric electrode and having the anions and cations separated from the aqueous solution is discharged through the discharge port
Desalination module device using fabric electrode.
상기 배출구는 본체의 중앙에 형성되고, 상기 유입구는 상기 본체의 주변에 적어도 4개가 형성되는 것을 특징으로 하는
직물전극을 이용한 탈염 모듈장치.
The method according to claim 1,
Wherein the outlet port is formed at the center of the main body, and at least four inlet ports are formed in the periphery of the main body
Desalination module device using fabric electrode.
상기 유입구는,
상기 배출구와 반대 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는
직물전극을 이용한 탈염 모듈장치.
The method according to claim 1,
The inlet
Is formed in a direction opposite to the discharge port
Desalination module device using fabric electrode.
상기 제1직물전극 및 상기 제2직물전극 중 적어도 어느 하나는,
도전성 섬유로 형성되는 집전체(集電體); 및
상기 집전체의 외면에 도포되되 활성탄이 내포되고 양이온 및 음이온을 흡착하는 흡착부;를 포함하는 것을 특징으로 하는
직물전극을 이용한 탈염 모듈장치.
The method according to claim 1,
At least one of the first fabric electrode and the second fabric electrode,
A current collector formed of conductive fibers; And
And an adsorbing portion coated on an outer surface of the current collector, the adsorbing portion containing activated carbon and adsorbing cations and anions
Desalination module device using fabric electrode.
상기 상부몸체와 상기 하부몸체는,
결합하는 면의 일 영역이 각각 굴곡지게 형성되되,
상기 제1직물전극, 상기 제2직물전극 및 상기 스페이서가 상기 굴곡에 대응하여 변형되고, 상기 제1직물전극 및 상기 제2직물전극의 표면적이 넓어짐으로써 더욱 많은 양의 음이온 및 양이온을 흡착할 수 있는 것을 특징으로 하는
직물전극을 이용한 탈염 모듈장치.
The method according to claim 1,
Wherein the upper body and the lower body are formed of a metal,
One surface of the joining surface is formed to be bent,
The first fabric electrode, the second fabric electrode, and the spacer are deformed corresponding to the bending, and the surface area of the first fabric electrode and the second fabric electrode is widened so that a larger amount of anions and cations can be adsorbed Characterized in that
Desalination module device using fabric electrode.
상기 제1직물전극과 상기 스페이서 사이 또는 상기 스페이서와 상기 제2직물전극 사이 중 적어도 어느 한 곳에 배치되는 이온 교환막;을 더 포함하되,
상기 이온 교환막은 상기 음이온 또는 상기 양이온 중 어느 하나만 통과시키는 것을 특징으로 하는
직물전극을 이용한 탈염 모듈장치.
The method according to claim 1,
And an ion exchange membrane disposed at least either between the first fabric electrode and the spacer or between the spacer and the second fabric electrode,
Characterized in that the ion exchange membrane passes only either the anion or the cation
Desalination module device using fabric electrode.
상기 단자부와 상기 제1직물전극, 상기 단자부와 상기 제2직물전극과 각각 연결되는 단자대;를 더 포함하되,
상기 단자부로 공급된 전기가 상기 단자대를 통해 상기 제1직물전극 및 상기 제2직물전극에 고르게 공급되는 것을 특징으로 하는
직물전극을 이용한 탈염 모듈장치.The method according to claim 1,
And a terminal block connected to the terminal portion, the first cloth electrode, the terminal portion, and the second cloth electrode,
And electricity supplied to the terminal portion is uniformly supplied to the first fabric electrode and the second fabric electrode through the terminal block
Desalination module device using fabric electrode.
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KR20230102040A (en) * | 2021-12-29 | 2023-07-07 | 아크로랩스 주식회사 | Electric deionization module with flow path structure applicable to thin separator |
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-
2017
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