TW201434525A - 電透析裝置及使用其之電透析方法 - Google Patents
電透析裝置及使用其之電透析方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TW201434525A TW201434525A TW102109200A TW102109200A TW201434525A TW 201434525 A TW201434525 A TW 201434525A TW 102109200 A TW102109200 A TW 102109200A TW 102109200 A TW102109200 A TW 102109200A TW 201434525 A TW201434525 A TW 201434525A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- electrodialysis
- exchange membrane
- chamber
- anode
- cathode
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/124—Water desalination
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
Abstract
本發明係有關於一種電透析裝置,包括:一工作槽,含有一陰極室、一陽極室及一脫鹽室,其中,該陰極室及該脫鹽室藉由一陽離子交換膜作分隔,該陽極室及該脫鹽室藉由一陰離子交換膜作分隔;一陰極,設置於該陰極室,且連通至負電性;以及一陽極,設置於該陽極室,且連通至正電性;其中,該陰極及該陽極具有一導電碳層及一基材,且該導電碳層為導電性之一扭曲非晶碳所組成。本發明亦有關於一種使用上述電透析裝置之電透析方法。
Description
本發明係關於一種電透析裝置及使用其之電透析方法,尤指一種具有導電性之扭曲非晶碳電極之電透析裝置及使用其之電透析方法
由於氣候之變遷、人口之急遽膨脹、及工業發展等,全球所需之淡水與日俱增。雖地球表面有超過七成為水所覆蓋,但其中僅有約3.5%為人類可使用之淡水,是以海水淡化之技術為一世局急需研究之課題。習知海水淡化技術主要可分為蒸發法及薄膜法,其中,蒸發法又可細分為蒸氣壓縮法、多效蒸發法、及多級閃化法;而薄膜法則包含逆滲透法和電透析法。蒸氣法原理為利用高熱能將海水煮沸產生蒸氣,使之與鹽類溶質分離,冷卻即為淡水;逆滲透法為藉由一特殊構造膜,使溶劑通過,達到分離溶劑與溶質;而電透析法則為使用一陰、陽離子穿透膜並搭配電極使鹽類溶質過濾出,達到海水淡化之效果。
習知金屬電極(如:白金或金)雖具有良好之抗化學性,不易受溶劑之腐蝕,可應用於電透析處理中,然
而,因其易親水且過電位狹窄,於相對低電壓下,即與水產生反應,將水還原成氫氣或氧化成氧氣,是以金屬電極無法使用於高電壓下,是以無法提高電透析之效率。近年來雖有各種電極材料企圖改善此一缺點,但該些電極卻容易與氧氣或殘存於溶液中之化學物質產生不可逆反應,並導致其表面之鈍化,進而影響電極之穩定性。
是以若能提供一能用於較高電壓下進行電透析之電極,對於推動相關產業發展,實有其所需。
習知電透析法通常係採用如白金等之金屬電極,進行電透析處理。然而,因金屬本身親水且過電位狹窄之特性,是以金屬電極無法以較高之電壓進行電透析處理,是以無法提升電透析處理之效率。目前習知技術有採用多重陰陽離子膜交互排列之方式改善電透析處理之效率。但此種方式不僅增加電透析裝置之複雜度,成本亦隨之增加。據此,本發明之主要目的係在提供一種電透析裝置,俾能透過使用可於相對高之電壓下進行電透析處理,而不會將水還原成氫氣與氧氣之電極,從而提高電透析處理之效率。
為達成上述目的,本發明係提供一種電透析裝置,包括:一工作槽,可含有一陰極室、一陽極室及一脫鹽室,其中,該陰極室及該脫鹽室可藉由一陽離子交換膜作分隔,該陽極室及該脫鹽室可藉由一陰離子交換膜作分
隔;一陰極,設置於該陰極室,且連通至負電性;以及一陽極,設置於該陽極室,且連通至正電性;其中,該陰極及該陽極可具有一導電碳層及一基材,且該導電碳層可為導電性之一扭曲非晶碳所組成。
於上述本發明之電透析裝置中,該導電碳層之扭曲非晶碳在基於sp3及sp2鍵結之總數量,該扭曲非晶碳之sp3鍵結數量所佔比例可為60至90%。此外,於前述該扭曲非晶碳中,若sp3含量越低時,其電阻值越低,而相對地其導電性將越高。
於上述本發明之電透析裝置中,只要能將導電碳層穩固地形成於基材上而不致脫落,各種形成方法皆可使用,本發明並不以此為限。舉例而言,於本發明之一態樣中,該導電碳層可藉由陰極電弧法、真空濺鍍法或化學氣相沉積法形成於該基材上。於本發明之一具體態樣中,該導電碳層則以化學氣相沉積法形成於該基材上,以較佳地與基材緊密結合。再者,只要能於較高電壓下進行電透析處理,本發明並不特別限制該扭曲非晶碳所構成之導電碳層種類。舉例而言,於本發明之一態樣中,該導電碳層可至少一選自由類鑽碳、碳纖維布、碳纖維紙、奈米碳管、及其組合,但本發明並不僅限於此。於本發明之一具體態樣中,該導電碳層可為類鑽碳,從而使得該陰極及該陽極得以在較高電壓下進行電透析處理。此外,為能適當地調控該導電碳層之導電性,本發明之導電碳層可含有一氮摻雜物或一硼摻雜物,並且透過調整其含量而達到控制導電
碳層之導電度,較佳地,該氮摻雜物或該硼摻雜物之含量可為1%至50%原子百分比,較佳可為20%至40%原子百分比,最佳可為30%原子百分比。
於上述本發明之電透析裝置中,只要陰極與陽極能在較高電壓下進行電透析處理,本發明亦不特別限制該導電碳層之厚度。舉例而言,於本發明之一態樣中,該導電碳層之厚度可為1微米至1,000微米,但本發明並不以此為限。較佳地,該導電碳層之厚度可為7微米至1,000微米;更佳地,於本發明之一具體態樣中,該導電碳層之厚度可為7微米,以使得所製備之陰極及陽極得以最佳化電透析處理之效率。此外,只要能於電透析處理效率,該導電碳層之電阻可為5至100Ω W-cm,較佳地,於本發明之一具體態樣中,該導電碳層之電阻可為7Ω W-cm。
於上述本發明之電透析裝置中,基材之材料種類本發明並不特別限制,舉例而言,於本發明之一態樣中,該基材可為一金屬材料、一碳質材料、一陶瓷材料、或其組合所組成。更詳細地說,該金屬材料可為鋁、鈦、鋯、鎢、白金、金、銅、銀、不銹鋼、或其合金。於本發明之一具體態樣中,該金屬材料可為鋁板。又於本發明之另一態樣中,該碳質材料可以為與前述導電碳層相同之材料,例如,可至少一選自由類鑽碳、碳纖維布、碳纖維紙、奈米碳管、及其組合,但本發明並不僅限於此。
於上述本發明之電透析裝置中,為最佳化電透析處理之效率,該陽離子交換膜及該陰離子交換膜間距離
可為陽離子交換膜及陰極間距離之1.5倍至5倍,或該陽離子交換膜及該陰離子交換膜間距離可為陰離子交換膜及陽極間距離之1.5倍至5倍,從而最佳化該電透析處理效率。又於本發明之一態樣中,該陽離子交換膜及該陰離子交換膜間距離可為陽離子交換膜及陰極間距離之2倍,或該陽離子交換膜及該陰離子交換膜間距離可為陰離子交換膜及陽極間距離之2倍。更詳細地說,於本發明之一態樣中,該陰離子交換膜及該陽離子交換膜間距離可為5至50厘米(cm)。較佳地,該陰離子交換膜及該陽離子交換膜間距離可為6厘米至27.8厘米;更佳地,於本發明之一具體態樣中,該陰離子交換膜及該陽離子交換膜間距離可為6厘米。此外,於本發明之一態樣中,該陽極及該陰離子交換膜間距離可為1至20厘米,或該陰極及該陽離子交換膜間距離可為1至20厘米。較佳地,該陽極及該陰離子交換膜間距離可為3至18.8厘米,或該陰極及該陽離子交換膜間距離可為3至18.8厘米。更佳地,於本發明之一具體態樣中,該陽極及該陰離子交換膜間距離可為3厘米,且該陰極及該陽離子交換膜間距離可為3厘米。
再者,於上述本發明之電透析裝置中,該電透析裝置可以批次(batch)、半批次(semi-batch)或是連續流(continuous flow)的方式進行電透析處理,本發明並不侷限於此。舉例而言,於本發明之一態樣中,該電透析裝置可以批次的方式進行電透析處理;於本發明之另一態樣中,該電透析裝置可以半批次的方式進行電透析處理;或者於
本發明之又一態樣中,該電透析裝置則以連續流的方式進行電透析處理,從而提高電透析處理之產能。
此外,於上述本發明之電透析裝置中,本發明並不特別限制電透析裝置之類型。舉例而言,於本發明之一態樣中,電透析裝置之電極可具有固定電性;抑或,本發明之電透析裝置亦可為一倒極式電透析裝置,其可切換電極之電性,從而透過切換電極電性,脫附附著於離子交換膜及電極上之沉澱物,達到延長離子交換膜及電極之使用壽命,但本發明不應以此為限。
本發明之另一目的係在提供一種電透析方法,俾能透過使用可於相對高之電壓下進行電透析處理,而不會將水還原成氫氣與氧氣之電極,從而提高電透析處理之效率。
為達成上述目的,本發明係提供一種電透析方法,其藉由如上述之電透析裝置進行一電透析處理,使一溶解物自一電透析處理液中移除,以達到海水淡化或汙水淨化之目的。
於上述本發明之電透析方法中,由於本發明所使用之電極於較高電壓下並不會將水還原成氫氣及氧氣,故可採用較高之電壓進行電透析處理。舉例而言,於本發明之一態樣中,該電透析處理之電壓可為1.5伏特至50伏特,但本發明並不侷限於此。較佳地,該電透析處理之電壓可為2.5伏特至4.7伏特。更佳地,於本發明之一具體態樣中,該電透析處理之電壓可為3.5伏特,以最佳化該電透
析處理之效率。
於上述本發明之電透析方法中,任何溶解於電透析處理液中而形成離子態之溶解物皆可透過上述本發明之電透析方法移除。舉例而言,於本發明之一態樣中,當上述本發明之電透析方法應用於海水淡化時,該溶解物可為氯化鈉、氯化鉀、氯化鎂、氫氧化鈣、或離子化合物、或其混合物,但本發明並不以此為限。
據此,由於本發明之電透析裝置所使用之陰極及陽極具有導電性之扭曲非晶碳,是以本發明之電透析裝置可於較高電壓下進行電透析處理,而不會將水還原成氫氣及氧氣,從而提高該電透析處理之效率。而使用本發明電透析裝置之電透析方法,因其可於較高的操作電壓下進行電透析處理,亦可有效地將溶解物由電透析液中移除。是以,本發明之電透析裝置及使用其之電透析方法相當適合應用於海水淡化或汙水淨化等之水處理中。此外,亦由於本發明之電透析裝置及使用其之電透析方法可容許較高之操作電壓,除了上述能提升從溶液中移除離子之功能外,亦可應用於淨水器中,分解有機物質達到殺菌之功效,且由於操作電壓較高,更能在電透析過程中,產生臭氧,進一步提升殺菌之功效。再者,由於本發明之電透析裝置及使用其之方法具有優異的殺菌功效,亦可取代氯氣,作為泳池消毒殺菌之裝置。
1‧‧‧電透析裝置
11‧‧‧工作槽
111‧‧‧陰極室
112‧‧‧陽極室
113‧‧‧脫鹽室
12‧‧‧陽離子交換膜
13‧‧‧陰離子交換膜
14‧‧‧陰極
15‧‧‧陽極
圖1A及1B係本發明準備例1之掃描式電子顯微鏡結果圖。
圖2係本發明測試例1之電透析裝置1之裝置示意圖。
圖3係本發明測試例1及2之電透析效率結果圖。
圖4係本發明測試例2及3之電透析效率結果圖。
圖5係本發明測試例3及4之電透析效率結果圖。
圖6係本發明測試例4及5之電透析效率結果圖。
圖7係本發明測試例6及7之電透析效率結果圖。
本發明之主要技術特徵係在於所使用之電極具有一導電碳層,因此相對於習知金屬電極僅能於1至2伏特之電壓下進行電透析處理,本發明電透析裝置之電極可於更高的電壓下進行電透析處理,從而提高電透析處理之效率。以下,透過下列例子將詳細描述本發明之電透析裝置及使用其之電透析方法。
本準備例1係先製備電透析裝置所需之電極。首先,係準備一尺寸為5×5cm2之鋁基板,並進行一預處理以去除該鋁基板表面之氧化層及髒污。接著,係藉由化學氣相沉積法於該鋁基板上沉積一含30%原子百分比氮摻雜物之類鑽碳,以形成一導電碳層。據此,即可完成本發明電透析裝置所需之電極。請參考圖1A及1B,係本準備例
所製備之電極之掃描式電子顯微鏡結果圖。如圖1A所示,於鋁基板上確實形成一導電碳層;並且由圖1B所示該電極之剖面可知,該導電碳層之厚度係為7微米。
本準備例2及3與上述準備例1大致類似,其差異僅在於所使用之鋁基板尺寸不同,其中,本準備例2及3係各自獨立藉由化學氣相沉積法於尺寸為10×10 cm2以及10×10 m2之鋁基板上分別沉積含30%原子百分比氮摻雜物之類鑽碳,以形成厚度7微米之導電碳層。據此,本準備例2及3即可製備尺寸為10×10 cm2以及10×10 m2之電極。
本準備例4與上述準備例1大致類似,其差異僅在係藉由化學氣象沉積法於一尺寸為5×5cm2之鋁基板上沉積石墨,以形成厚度為7微米之導電碳層。據此,本準備例4即可製備尺寸為5×5cm2且導電碳層為石墨之電極。
為最佳化本發明之電透析裝置及使用其之電透析方法,以下係藉由調整陰離子交換膜及陽離子交換膜間距離、離子交換膜及電極間距離、外加電壓等參數,以獲得最佳之電透析處理效率。
首先,請參考圖2,係本發明之電透析裝置1之裝置示意圖,其包括:一工作槽11,係含有一陰極室111、一陽極室112及一脫鹽室113,其中,該陰極室111及該脫鹽室113係藉由一陽離子交換膜12作分隔,該陽極室112及該脫鹽室113係藉由一陰離子交換膜13作分隔;一陰極14,係設置於該陰極室111,且連通至負電性;以及一陽極15,係設置於該陽極室112,且連通至正電性。於本測試例1中,該陰極14及該陽極15係為上述準備例1所製備之電極,其係具有一5×5cm2之鋁基板以及一形成於鋁基板表面且厚度為7微米之導電碳層,並且,該導電碳層係為含30%原子百分比氮摻雜物之類鑽碳;該陰離子交換膜與該陽極間距離以及該陽離子交換膜與該陰極間距離係各自獨立為18.8厘米;而該陰離子交換膜及該陽離子交換膜間距離為27.8厘米。接著,於該陰極室112、該陽極室112及該脫鹽室113中通入等量的2.5 wt%鹽水溶液,並施以一2.5伏特之電壓進行電透析處理。測試例1之測試結果係顯示於圖3中。
本測試例2與測試例1所使用之電透析裝置大致類似,其差異僅在測試例2之陰離子交換膜及該陽離子交換膜間距離為6厘米。測試例2之測試結果係顯示於圖3中。
據此,根據測試例1及2之測試結果,即可確
認陰離子交換膜及陽離子交換膜間距離對於電透析處理效率之影響。請參考圖3,係本測試例1及2之電透析效率結果圖,其中,橫軸為時間;縱軸為脫鹽室113中的鹽水溶液之導電度百分比,係表示於不同時間所測得之導電度與其起始導電度(即時間為0分鐘之導電度)之百分比(%),若導電度與其起始導電度的比值下降越多,則表示電透析處理效率越佳,而導致電透析處理液的導電度下降。如圖3所示,於30分鐘內,當陰離子交換膜及陽離子交換膜間距離為6厘米時,脫鹽室之鹽水溶液之導電度下降得較快,顯示脫鹽室中的鹽水溶液含鹽量減少得較快。是以,由圖3之結果可知,陰離子交換膜及陽離子交換膜間距離為6厘米時,本發明之電透析裝置及使用其之方法可獲得較佳的電透析處理效率。
本測試例3與測試例2所使用之電透析裝置及其電透析方法大致類似,其差異僅在於本測試例3係基於測試例2之結果,在陰離子交換膜及該陽離子交換膜間距離為6厘米的條件下,進一步確認離子交換膜與電極間距離對電透析處理效率之影響。是以,本測試例3之該陰離子交換膜與該陽極間距離以及該陽離子交換膜與該陰極間距離係各自獨立為3厘米。其測試結果係顯示於圖4中。
請參考圖4,係測試例2及3之電透析效率結果圖,其中,橫軸為時間;縱軸為脫鹽室113中的鹽水溶
液之導電度百分比,係表示於不同時間所測得之導電度與其起始導電度(即時間為0分鐘之導電度)之百分比(%)。如圖4所示,於30分鐘內,當陰離子交換膜及陽極間距離以及陽離子交換膜及陰極間距離各自獨立為3厘米時,脫鹽室之鹽水溶液之導電度下降得較快,顯示脫鹽室中的鹽水溶液含鹽量減少得較快。是以,由圖4之結果可知,離子交換膜及電極間距離為3厘米時,本發明之電透析裝置及使用其之方法可獲得較佳的電透析處理效率。
本測試例4與測試例3所使用之電透析裝置大致類似,其差異僅在於本測試例4係基於測試例3之結果,在陰離子交換膜及該陽離子交換膜間距離為6厘米的條件下且離子交換膜及電極間距離為3厘米之條件下,進一步確認所施加之電壓對於電透析效率之影響。由於本發明所使用之電極能夠於較高電壓下進行電透析處理,且不會將水還原成氫氣及氧氣。是以,本測試例4所施加之電壓係為3.5伏特。其測試結果係顯示於圖5中。
請參考圖5,係測試例3及4之電透析效率結果圖,其中,橫軸為時間;縱軸為脫鹽室113中的鹽水溶液之導電度百分比(%),係表示於不同時間所測得之導電度與其起始導電度(即時間為0分鐘之導電度)之百分比。如圖5所示,於30分鐘內,相較於施加電壓為2.5伏特(測試例3),當施加之電壓為3.5伏特時,鹽水溶液之導電度下降得
更快,顯示測試例4之電透析效率更佳。更具體地,於30分鐘時,測試例4之導電度與測試例3之導電度已相差約6倍。由測試例4之結果可知,本發明電透析裝置可於更高之電壓下進行電透析處理,從而提高其電透析處理之效率。
基於上述測試例1至4之電透析效率所示之結果,本發明電透析裝置及使用其之電透析方法之裝置及操作參數較佳為:陰離子交換膜及該陽離子交換膜間距離為6厘米;離子交換膜及電極間距離為3厘米;以及所施加之電壓為3.5伏特。據此,本發明之電透析裝置及使用其之電透析方法即可最佳化電透析處理之效率。
本測試例5與測試例4所使用之電透析裝置大致類似,其差異僅在於所使用之陰極與陽極係為上述準備例4所製備之電極,其中導電碳層係為厚度7微米之石墨。據此,即可於相同的條件下(陰離子交換膜及該陽離子交換膜間距離為6厘米;離子交換膜及電極間距離為3厘米;以及所施加之電壓為3.5伏特),比較不同導電碳層材質對電透析效率之影響。測試結果係顯示於圖6中。
請參考圖6,係測試例4及5之電透析效率結果圖,其中,橫軸為時間;縱軸為脫鹽室113中的鹽水溶液之導電度百分比(%),係表示於不同時間所測得之導電度與其起始導電度(即時間為0分鐘之導電度)之百分比。如圖6所示,於30分鐘內,當電極表面之導電碳層為石墨(測試
例5)時,脫鹽室中的鹽水溶液導電度比下降得比導電碳層為含氮摻雜物之類鑽碳(測試例4)慢。更具體地,於30分鐘時,測試例5之導電度與測試例4之導電度已相差9倍以上。是以,由圖6所示之結果,於相同時間內,當電極表面之導電碳層為含氮摻雜物之類鑽碳時,由於類鑽碳具有sp3之碳結構,是以於電透析處理過程中更為穩定。是以,使用電透析效率較佳。
本測試例6與測試例4所使用之電透析裝置及使用其之方法大致類似,其差異僅在延長電透析處理時間,以提高電透析處理之效率。據此,本測試例6係基於上述測試例4之結果,進一步增加電透析處理時間至60分鐘,以提高其電透析處理之效率。測試結果顯示於圖7。
本測試例7與測試例5所使用之電透析裝置及使用其之方法大致類似,其差異僅在於提高電透析處理所施加之電壓並延長電透析處理時間,以提高導電碳層為石墨之電極之電透析處理之效率。據此,本測試例7係基於上述測試例5之結果,進一步提高施加之電壓至4.7伏特並增加電透析處理時間至60分鐘,以提高其電透析處理之效率。測試結果顯示於圖7。
請參考圖7,係測試例6及7之電透析效率結
果圖,其中,橫軸為時間;縱軸為脫鹽室113中的鹽水溶液之導電度百分比(%),係表示於不同時間所測得之導電度與其起始導電度(即時間為0分鐘之導電度)之百分比。如圖7所示,於60分鐘內,導電碳層為石墨之電極,需將電壓增加至4.7伏特才能使鹽水溶液之導電度比降低至0.03%。反之,於60分鐘內,當導電碳層為含氮摻雜物之類鑽碳時,僅需施加3.5伏特之電壓即可使鹽水溶液之導電度降低至0.01%以下,顯然採用含氮摻雜物之類鑽碳作為導電碳層更有利於提高電透析處理效率。再者,於測試例6中,經電透析處理60分鐘後,鹽水溶液的導電度係為249.8μS。據此,使用準備例1所製備之電極進行電透析處理(測試例6),能獲得符合台灣自來水導電度標準(200μS至500μS)之淡水。
由上述測試例1至7之結果,於相對短的時間內,鹽水溶液可經本發明所製備之電透析裝置進行電透析處理,獲得符合台灣自來水導電度標準之淡水。是以,本發明之電透析裝置相當適合應用於海水淡化處理中。
為能於相同時間內進行大量鹽水溶液之電透析處理,將藉由以下實施例說明大量進行鹽水溶液電透析處理之電透析裝置及使用其之電透析方法。
本實施例1與上述測試例6所使用之電透析裝置大致類似,其差異僅在於本實施例1之電透析裝置之
工作槽容量係4倍於上述測試例6之電透析裝置之工作槽容量,並且採用半批次的方式進行電透析處理。是以,本實施例1係使用準備例2所製備之10×10 cm2電極作為電透析裝置之陰極及陽極,並以半批次的方式進行電透析處理,從而提高其產能。據此,即可於相同時間內處理更大量的鹽水溶液。
本實施例2與實施例1所使用之電透析裝置大致類似,其差異僅在於本實施例2之電透析裝置之工作槽容量係10000倍於實施例1之電透析裝置之工作槽容量,並且實施例2係採用連續流的方式進行電透析處理。是以,本實施例2係使用準備例3所製備之10×10 m2電極作為電透析裝置之陰極及陽極,並以連續流的方式進行電透析處理,從而提高其產能。據此,實施例2可於相同時間內處理更大量之鹽水溶液。
由於上述準備例2及3所製備之電極皆具有含30%原子百分比氮摻雜物之類鑽碳,適合在較高電壓下進行電透析處理,對於提高電透析處理效率更有其助益。更詳細地說,即便進行大量鹽水溶液之電透析處理需使用較高之電壓,本發明電透析裝置之電極亦不會將水還原成氫氣及氧氣,是以能有效提高電透析處理之效率。再者,應了解的是,雖上述實施例1及2並未對於以半批次方式或連續流方式進行電透析處理有更詳細的說明,本領域技術人
員可根據實際操作之所需,修改電透析裝置而無悖離本發明之精神及範疇。
上述例子僅係為了方便說明而舉例而已,本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準,而非僅限於上述例子。
1‧‧‧電透析裝置
11‧‧‧工作槽
111‧‧‧陰極室
112‧‧‧陽極室
113‧‧‧脫鹽室
12‧‧‧陽離子交換膜
13‧‧‧陰離子交換膜
14‧‧‧陰極
15‧‧‧陽極
Claims (16)
- 一種電透析裝置,包括:一工作槽,係含有一陰極室、一陽極室及一脫鹽室,其中,該陰極室及該脫鹽室係藉由一陽離子交換膜作分隔,該陽極室及該脫鹽室係藉由一陰離子交換膜作分隔;一陰極,係設置於該陰極室,且連通至負電性;以及一陽極,係設置於該陽極室,且連通至正電性;其中,該陰極及該陽極係具有一導電碳層及一基材,且該導電碳層係為導電性之一扭曲非晶碳所組成。
- 如申請專利範圍第1項所述之電透析裝置,其中,該扭曲非晶碳在基於sp3及sp2鍵結之總數量,該扭曲非晶碳之sp3鍵結數量係為60至90%。
- 如申請專利範圍第1項所述之電透析裝置,其中,該導電碳層係至少一選自由類鑽碳、碳纖維布、碳纖維紙、奈米碳管、及其組合。
- 如申請專利範圍第3項所述之電透析裝置,其中,該導電碳層係為類鑽碳。
- 如申請專利範圍第1項所述之電透析裝置,其中,該導電碳層係含有一氮摻雜物或一硼摻雜物。
- 如申請專利範圍第5項所述之電透析裝置,其中,該氮摻雜物或該硼摻雜物之含量為1%至50%原子百分比。
- 如申請專利範圍第1項所述之電透析裝置,其中,該導電碳層之厚度係為1微米至1,000微米。
- 如申請專利範圍第1項所述之電透析裝置,其中,該導電碳層之電阻係為5至100Ω W-cm。
- 如申請專利範圍第1項所述之電透析裝置,其中,該基材係為一金屬材料、一碳質材料、一陶瓷材料、或其組合。
- 如申請專利範圍第9項所述之電透析裝置,其中,該金屬材料係為鋁、鈦、鋯、鎢、白金、金、銅、銀、不銹鋼、或其合金。
- 如申請專利範圍第1項所述之電透析裝置,其中,該陽離子交換膜及該陰離子交換膜間距離係為陽離子交換膜及陰極間距離之1.5倍至5倍,或該陽離子交換膜及該陰離子交換膜間距離係為陰離子交換膜及陽極間距離之1.5倍至5倍。
- 如申請專利範圍第1項所述之電透析裝置,其中,該陰離子交換膜及該陽離子交換膜間距離係為5至50厘米。
- 如申請專利範圍第1項所述之電透析裝置,其中,該陽極及該陰離子交換膜間距離係為1至20厘米,且該陰極及該陽離子交換膜間距離係為1至20厘米。
- 一種電透析方法,其係藉由如申請專利範圍第1至13項中任一項所述之電透析裝置而進行一電透析處理,使一溶解物自一電透析處理液中移除,以達到海水淡化或汙水淨化之目的。
- 如申請專利範圍第14項所述之電透析方法,其中,該電透析處理之電壓係為1.5伏特至50伏特。
- 如申請專利範圍第14項所述之電透析方法,其中,該溶解物係為氯化鈉、氯化鉀、氯化鎂、氫氧化鈣、或離子化合物、或其混合物。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
TW102109200A TW201434525A (zh) | 2013-03-15 | 2013-03-15 | 電透析裝置及使用其之電透析方法 |
CN201310106132.8A CN104043333A (zh) | 2013-03-15 | 2013-03-29 | 电透析装置及使用其的电透析方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
TW102109200A TW201434525A (zh) | 2013-03-15 | 2013-03-15 | 電透析裝置及使用其之電透析方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW201434525A true TW201434525A (zh) | 2014-09-16 |
Family
ID=51497025
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW102109200A TW201434525A (zh) | 2013-03-15 | 2013-03-15 | 電透析裝置及使用其之電透析方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN104043333A (zh) |
TW (1) | TW201434525A (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106044969A (zh) * | 2016-07-18 | 2016-10-26 | 中国地质大学(北京) | 一种印染废水同步脱盐脱色的方法和处理设备 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5709790A (en) * | 1996-10-03 | 1998-01-20 | Sachem, Inc. | Electrochemical process for purifying hydroxide compounds |
JP2004261643A (ja) * | 2003-02-14 | 2004-09-24 | Kurita Water Ind Ltd | 電気脱イオン装置及びその運転方法 |
TW200922881A (en) * | 2007-11-23 | 2009-06-01 | Ind Tech Res Inst | Electro-deionization water purification system |
CN101249385B (zh) * | 2007-11-27 | 2010-07-21 | 江南大学 | 一种用电渗析脱盐提纯两性表面活性剂的方法 |
CN101615512B (zh) * | 2008-06-24 | 2013-02-06 | 通用电气公司 | 超级电容装置及其制造方法 |
CN202007148U (zh) * | 2010-07-20 | 2011-10-12 | 宋健民 | 用于净化水质的电解装置 |
CN102641663A (zh) * | 2012-04-10 | 2012-08-22 | 何宗彦 | 动生电渗析设备及水淡化方法 |
-
2013
- 2013-03-15 TW TW102109200A patent/TW201434525A/zh unknown
- 2013-03-29 CN CN201310106132.8A patent/CN104043333A/zh active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN104043333A (zh) | 2014-09-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Yang et al. | Electrodeposition preparation of Ce-doped Ti/SnO2-Sb electrodes by using selected addition agents for efficient electrocatalytic oxidation of methylene blue in water | |
Forrestal et al. | Sustainable desalination using a microbial capacitive desalination cell | |
KR101063913B1 (ko) | 축전식 탈염 전극 및 그의 제조 방법 | |
JP2014210257A (ja) | 海水脱塩システム | |
JP2014530755A (ja) | 脱塩システム及び方法 | |
Wang et al. | Removal of low concentrations of nickel ions in electroplating wastewater using capacitive deionization technology | |
Yu et al. | Efficient electrocatalytic degradation of 4-chlorophenol using a Ti/RuO 2–SnO 2–TiO 2/PbO 2–CeO 2 composite electrode | |
US11117818B2 (en) | Faradic porosity cell | |
Ma et al. | Membrane configuration influences microbial capacitive desalination performance | |
JP2008516762A (ja) | 電気化学的酸化のために改善されたcod除去法 | |
TW201434525A (zh) | 電透析裝置及使用其之電透析方法 | |
JP4897022B2 (ja) | 精製水を製造するための水処理方法 | |
KR20140148016A (ko) | 수처리용 복합전극 및 이의 제조방법, 이를 포함하는 수 처리장치 | |
Massara et al. | The effect of initial pH and retention time on boron removal by continuous electrocoagulation process | |
JP6419470B2 (ja) | 電解処理方法及び電解処理装置 | |
JP2007532772A5 (zh) | ||
KR20140036609A (ko) | 담수화 방법 및 담수화 장치 | |
JP5908583B2 (ja) | 塩化第一銅から銅を製造する電気分解方法および電気化学セル | |
JPH08187492A (ja) | 改質水製造装置 | |
JP6847477B1 (ja) | 電解水製造装置及びこれを用いる電解水の製造方法 | |
Liu et al. | A BiOCl/bipolar membrane as a separator for regenerating NaOH in water-splitting cells | |
JP7451247B2 (ja) | リチウムイオンの回収方法 | |
CN212915187U (zh) | 淋洗液发生器 | |
CN107206290A (zh) | 零电荷电位基电容去离子 | |
KR101769526B1 (ko) | 금속 산화물 전극을 이용한 축전식 탈염장치 |