WO2007132645A1 - イオンが吸着された導電性物質の製造方法、イオン濃度調整方法、およびイオン供給源 - Google Patents

イオンが吸着された導電性物質の製造方法、イオン濃度調整方法、およびイオン供給源 Download PDF

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WO2007132645A1
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conductive material
ions
conductive substance
adsorbed
conductive
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PCT/JP2007/058772
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English (en)
French (fr)
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Masakazu Tanahashi
Seiji Tanahashi
Original Assignee
Tanah Process Ltd.
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Publication date
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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/469—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis
    • C02F1/4691—Capacitive deionisation

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a conductive substance in which ions are adsorbed, an ion concentration adjusting method, and an ion supply source.
  • the present invention provides an ion source that can be used in a method for easily adjusting the ion concentration of a liquid, a method for producing the same, and a method for adjusting ion concentration using the same. This is one of the purposes.
  • the method of the present invention for producing a conductive material having ions adsorbed thereon comprises (i) at least one ion (L) other than hydrogen ion and hydroxide ion.
  • a voltage between the conductive material (C1) capable of adsorbing ions and a counter electrode in the solution containing the solution at least the ions (L) in the solution are applied to the conductive material (C1).
  • a step of adsorbing a part, and (ii) the solution force also includes a step of removing the conductive substance (C1) and washing it.
  • the method of the present invention for adjusting the ion concentration in a liquid includes the following: (I) a conductive substance that adsorbs either one of a cation or an anion (L ') (L') C1) is immersed in the liquid, and (II) the conductive material (C1) is charged so that a charge having the same sign as the charge of the ions (L ′) flows into the conductive material (C1). And a step of releasing the ions (L ′) adsorbed on the conductive substance (C1) by passing a current into the liquid.
  • the ion supply source of the present invention is an ion supply source including a container whose interior is shielded from the outside air and a conductive substance sealed in the container, wherein ions are contained in the conductive substance. Adsorbed.
  • an ion supply source that can be used in a method for easily adjusting the ion concentration of a liquid is obtained.
  • the ion supply source of the present invention that is, a conductive substance on which ions are adsorbed can be produced.
  • the ion concentration of the liquid can be easily adjusted, and the ion concentration can be adjusted without a power source.
  • FIGS. 1A and 1B are process diagrams showing an example of the method of the present invention for producing a conductive material having ions adsorbed thereon.
  • FIG. 1C schematically shows an example of a conductive material in which ions are adsorbed.
  • FIGS. 2A and 2B are process diagrams showing another example of the method of the present invention for producing a conductive material having ions adsorbed thereon.
  • FIG. 2C schematically shows another example of the conductive material on which ions are adsorbed.
  • FIGS. 3A and 3B are process diagrams showing another example of the method of the present invention for producing a conductive material having ions adsorbed thereon.
  • FIGS. 4A and 4B are process diagrams showing an example of the method of the present invention for adjusting the ion concentration of a liquid.
  • FIGS. 5A and 5B are process diagrams showing another example of the method of the present invention for adjusting the ion concentration of a liquid.
  • FIGS. 6A and 6B show another embodiment of the method of the present invention for adjusting the ionic concentration of a liquid. It is process drawing which shows an example.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing an electrode including activated carbon fiber cloth used in Examples. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • step (i) of this production method in a solution containing at least one ion (L) other than hydrogen ions (H +) and hydroxide ions (OH), a conductive material (C1) capable of adsorbing ions and a counter electrode. By applying a voltage between them, at least a part of the ions (L) in the solution is adsorbed to the conductive substance (C1). Thereafter, in step (ii), the conductive substance (C1) is taken out from the solution and washed.
  • L ion
  • OH hydroxide ions
  • the solution used in step (i) contains at least one ion (L) in addition to hydrogen ions (H +) and hydroxide ions (OH-).
  • the ion (L) may be at least one cation other than a hydrogen ion.
  • the solution contains ions (L) and hydroxide ions.
  • the ion (L) may be at least one anion other than the hydroxide ion.
  • the solution contains ions (L) and hydrogen ions.
  • the ion (L) may contain at least one cation other than hydrogen ion and at least one anion other than hydroxide ion.
  • Examples of the cation ion (L) include alkali metal ions, alkaline earth metal ions, transition metal ions, and N (C H) +. It is also an anion
  • halogen L
  • SO 2 — NO—
  • BF— BF—
  • PF— PF—
  • CIO— organic radical
  • cation includes ion (L) having a positive charge and hydrogen ion, and “anion” is an ion having a negative charge. (L) and Hydroxy On and included.
  • the “cation” is an ion (L) having a positive charge
  • the “anion” is an ion (L) having a negative charge.
  • the solvent of the solution used in step (i) is, for example, water, but may be an organic solvent or a mixed solution of water and an organic solvent.
  • a typical example of the solution is an aqueous solution in which a salt is dissolved.
  • the dissolved salt for example, sodium chloride, calcium salt, potassium sulfate and the like.
  • the concentration of ions (L) contained in the solution is not particularly limited, but is a concentration that can adsorb a desired amount of ions to the conductive substance (C1) and that can ensure the conductivity of the aqueous solution. It is. Therefore, if the ion concentration in the solution is insufficient, the ion concentration is increased by dissolving a salt in the solution.
  • an electric charge is accumulated on the surface of the conductive material (C1), and ions having a charge opposite in sign to the charge are combined with the electric charge of the conductive material (C1). It is thought that it is adsorbed on the surface. For example, when a positive charge is accumulated on the surface of the conductive substance (C1), anions (anions (L) and Z or hydroxide ions which are anions) are adsorbed. In addition, when negative charges are accumulated on the surface of the conductive material (C1), cations (cations (L) and Z or hydrogen ions) are adsorbed.
  • these ions are attracted to the electric charge accumulated on the surface of the conductive material by the Coulomb force and are adsorbed on the surface of the conductive material. In other words, these ions are adsorbed on the surface of the conductive material by Coulomb force.
  • the voltage application in step (i) may be performed by a constant voltage method or a constant current method.
  • the applied voltage is a direct current voltage and the flowing current is a direct current.
  • the effect of the present invention it may be a pulse voltage or a pulse current.
  • the conductive substance (C1) is a substance that can reversibly adsorb and release ions.
  • the conductive substance (C1) is a substance capable of accumulating charges, and is a substance capable of adsorbing ions by the Coulomb force generated between the accumulated charges and ions.
  • a conductive substance (C1) that forms an electric double layer on the surface by adsorbing ions in a solution can be used.
  • a conductive material having a large specific surface area may be used as the conductive material (C1).
  • a carbon material capable of adsorbing ions can be used.
  • activated carbon is preferably used because of its large specific surface area.
  • the conductive material (C1) may be activated carbon that may include agglomerated granular activated carbon to form a conductive sheet, or agglomerated granular activated carbon and conductive power to a conductive sheet. Fiber cloth may be included.
  • the specific surface area of the specific surface area is large conductive material (C1) may, for example, may range from 300m 2 / g ⁇ 2500m 2 / g.
  • the conductive substance (C1) may be a porous conductive substance.
  • a substance used for an electrode of a liquid passing capacitor may be applied.
  • a typical example of the conductive substance (C 1) is a porous carbon material (for example, activated carbon).
  • the specific surface area of the conductive material (C1) may be 900 m 2 Zg or more. The upper limit of the specific surface area is not particularly limited, but may be, for example, 2500 m 2 / g or less. It is also possible to use a conductive material having a smaller specific surface area.
  • a conductive material having a specific surface area of 300 m 2 / g or more for example, a carbon material such as activated carbon
  • specific surface area is a value measured by the BET method using nitrogen gas.
  • a current collector is connected to the conductive material (C1) as necessary.
  • a conductive material containing granular activated carbon may be fixed on a metal foil as a current collector with a binder.
  • the conductive material may contain conductive carbon such as acetylene black.
  • wiring for current collection may be formed on the sheet.
  • a metal wiring can be used, and a metal wiring coated with a noble metal or the like may be used.
  • the metal constituting the wiring include at least one selected from the group consisting of Al, Ti, Ta, and Nb.
  • the metal that coats the metal includes at least one metal (including alloys) selected from the group consisting of Au, Pt, Pd, and Rh.
  • a preferred example of the wiring is a metal wiring coated with Pt.
  • a conductive material similar to the conductive material (C1) capable of adsorbing ions may be used, or an electrode that is likely to cause electrolysis of water may be used.
  • an electrode having Pt on its surface is used as an electrode that is susceptible to water electrolysis.
  • metal For example, an electrode coated with Ti or Nb with Pt may be used.
  • the counter electrode has an actual surface area (surface area measured by a BET method or the like) of 10 times or less (for example, 5 times or less) of its apparent surface area (surface area of the outer shape).
  • a counter electrode examples include a general metal electrode and a graphite electrode.
  • Conductive material (C1), the actual surface area (surface area measured by the BET method) is, even in 104 times more surface area on its apparent (surface area of the outer shape).
  • step (i) by applying a voltage between the conductive material (C1) and the counter electrode so that the conductive material (C1) becomes an anode, the conductive material (C1) can adsorb anions in the solution.
  • step (i) it is preferable to apply a voltage between the conductive material (C1) and the counter electrode as long as the anion is not oxidatively decomposed on the surface of the conductive material (C1). .
  • step (i) a voltage is applied between the conductive material (C1) and the counter electrode so that the conductive material (C1) becomes a force sword.
  • the cation in the solution can be adsorbed on the conductive substance (C1).
  • the cation is within the range where the cation is not reduced and decomposed on the surface of the conductive material (C1) and the cation is not reduced to the metal at the surface of the conductive material (C1). It is preferable to apply a voltage between the conductive substance (C1) and the counter electrode.
  • ions that are not bonded to the conductive material (C1) are removed by Coulomb force. Specifically, ions having the same sign as the charge V and accumulated on the surface of the conductive substance (C1) are removed by the cleaning process.
  • Cation adsorption Conducted material (CI) is a force that is electrically neutral as a whole, and its potential is negative. Therefore, if dissolved oxygen is present in the cleaning liquid, the dissolved oxygen receives electrons on the surface of the conductive material (C1) and is reduced. As a result, the surface charge of the conductive material (C1) decreases, and the adsorbed cations are released into the cleaning liquid. In order to suppress the release of such cations, it is preferable to use a cleaning solution that does not substantially contain dissolved oxygen.
  • a preferred example of the cleaning liquid substantially free from dissolved oxygen is pure water bubbled with nitrogen gas.
  • the method of cleaning in step (ii) is not particularly limited.
  • the surface of the conductive material may be washed with a cleaning liquid and flowed, or the conductive material may be immersed in the cleaning liquid.
  • a cleaning liquid pure water, an organic solvent (for example, alcohol), or a mixture thereof can be used.
  • an organic solvent for example, alcohol
  • To remove dissolved oxygen in pure water for example, publish with nitrogen gas.
  • alcohol such as ethanol or isopropanol.
  • the subsequent drying time can be shortened by washing with alcohol.
  • the production method of the present invention may further include a step of sealing the container by immersing the conductive substance (C1) washed in step (ii) in the liquid in the container.
  • the conductive substance (C1) on which ions are adsorbed can be stored in the liquid.
  • the preservative liquid is substantially free of dissolved oxygen!
  • the production method of the present invention may further include a step of drying the conductive material (C1) washed in step (ii). Drying is preferably performed in an atmosphere substantially free of oxygen gas.
  • the conductive substance (C1) may be dried in an inert gas or under reduced pressure. Nitrogen gas etc. are mentioned as an inert gas.
  • the production method of the present invention may further include a step of enclosing the dried conductive material (C1) in a container whose inside is shielded from the outside air.
  • the conductive material (C1) on which ions are adsorbed can be stored.
  • the container is preferably substantially free of oxygen gas.
  • the inside of the container may be filled with an inert gas, the inside of the container may be deaerated, or an oxygen absorbent may be placed in the container.
  • any container can be used.
  • a synthetic resin container such as a plastic bag or a plastic case can be used.
  • This container preferably has a low oxygen gas permeability and also a low moisture permeability! /.
  • the counter electrode includes a conductive substance (C2) capable of adsorbing ions
  • the conductive substance (C1) is interposed between the conductive substance (C1) and the counter electrode in step (i).
  • a voltage may be applied so as to be an anode.
  • the anion in the solution can be adsorbed on the conductive substance (C1), and the cation in the solution can be adsorbed on the conductive substance (C2).
  • the conductive material (C1) on which anions are adsorbed and the conductive material (C2) on which cations are adsorbed can be formed simultaneously.
  • Anions and cations in solution include at least one ion (L) other than hydrogen and hydroxide ions.
  • Conductive substance (C1) and counter electrode (conductive substance (C2)) on which ions are adsorbed in step (i) are taken out and washed in step (ii).
  • the washing method and the treatment after washing are as described above. That is, the cleaning / drying / storage method described for the conductive substance (C1) can also be applied to the conductive substance (C2).
  • the material described for the conductive substance (C1) can be applied to the conductive substance (C2).
  • the conductive substance (C 1) and the conductive substance (C2) may be the same material! / Or different materials.
  • step (i) of the method for producing a conductive material having ions adsorbed thereon will be described.
  • the solution to be used is a sodium chloride aqueous solution
  • the force described below may be used, in which one or more other salts are dissolved! /.
  • FIGS. 1A and 1B The process of the first example is schematically shown in FIGS. 1A and 1B.
  • chemical equivalents are taken into account to make the drawing easier to see!
  • a conductive substance 11 capable of adsorbing ions and a counter electrode 12 are mixed with an aqueous solution 20 containing cations (Na +) and anions (C. (hatching is omitted).
  • the tank 10 includes an inlet 1 for introducing liquid into the tank 10 and an outlet 2 for discharging liquid from the tank 10.
  • a DC voltage is applied between the conductive material 11 and the counter electrode 12 so that the conductive material 11 becomes an anode and the counter electrode 12 becomes a force sword.
  • negative ions (CD are adsorbed on the conductive material 11.
  • FIGS. 2A and 2B The process of the second example is schematically shown in FIGS. 2A and 2B.
  • a conductive substance 11 capable of adsorbing ions and a counter electrode 12 are immersed in an aqueous solution 20 containing cations (Na +) and anions (CD).
  • a DC voltage is applied between the conductive material 11 and the counter electrode 12 so that the conductive material 11 becomes a force sword and the counter electrode 12 becomes an anode.
  • the cation (Na +) is adsorbed on the conductive material 11.
  • water is decomposed on the surface of the counter electrode 12 to generate hydrogen ions and oxygen gas.
  • FIG. 2C the surface of the conductive material 11 is charged with a negative charge.
  • cations (Na +) are adsorbed on the surface of the conductive material 11 so as to bind to the surface charge. Therefore, it is considered that the adsorbed cation (Na +) is adsorbed on the surface of the conductive material 11 unless the negative charge on the surface of the conductive material 11 is erased.
  • a conductive substance 13 that can adsorb ions is used as the counter electrode.
  • the process of the third example is schematically shown in FIGS. 3A and 3B.
  • a conductive substance 11 capable of adsorbing ions and a conductive substance 13 capable of adsorbing ions are mixed with a cation (Na +) and an anion (an aqueous solution containing CD 20). Immerse in.
  • a DC voltage is applied between the conductive material 11 and the conductive material 13 so that the conductive material 11 becomes an anode and the conductive material 13 becomes a force sword.
  • the anion (CD is adsorbed on the conductive material 11 and the cation (N adsorb a +).
  • a conductive material that adsorbs anions and a conductive material that adsorbs cations can be formed simultaneously.
  • This ion source can be manufactured by the method of the present invention described above.
  • the ion supply source of the present invention includes a container whose inside is shielded from the outside air, and a conductive substance sealed in the container. Ions are adsorbed on the conductive material.
  • the adsorbed ions are cations or anions. If the adsorbed ion is a cation, a small amount of anion that cannot be removed by washing may be slightly adsorbed on the conductive material.
  • the adsorbed ion is essentially only a cation. It is.
  • an ion is adsorbed and an anion, a strong cation that cannot be removed by washing may be slightly adsorbed to a conductive material, but the adsorbed ion is Virtually only anions.
  • the adsorbed ions are paired with charges in the conductive material, they do not move unless the charge in the conductive material is released. Since the conductive substance, the ions adsorbed to the conductive substance, and the container have been described above, a duplicate description is omitted.
  • the ion supply source of the present invention is obtained by taking out a conductive substance on which ions are adsorbed alone.
  • the container may be filled with an inert gas (for example, nitrogen gas).
  • an inert gas for example, nitrogen gas
  • a liquid may be sealed in the container, and a conductive substance on which ions are adsorbed may be immersed in the liquid.
  • step (I) of this method the conductive material (C1) in which either one of the cation or the anion (L,) is adsorbed is immersed in the liquid.
  • the ion (L ') is at least one selected from the group consisting of a hydrogen ion, a hydroxide ion, and an ion (L) force, for example, an ion (L).
  • the liquid used in step (I) is a liquid in which ions can be dissolved. This liquid is, for example, water, an aqueous solution, an organic solvent, or a mixture of water and an organic solvent.
  • the conductive substance (C1) that adsorbs ions (L ') The conductive material formed by the manufacturing method of the present invention or the conductive material of the ion source of the present invention can be applied.
  • ions (L ′) adsorbed on the conductive substance (C1) are released into the liquid.
  • ions (L ')! / By flowing a current through the conductive material (C1) so that the surface charge of the conductive material (C1) is reduced, the ions (L ') adsorbed on the conductive material (C1) are absorbed in the liquid. To release.
  • a current is passed through the conductive material (C1) so that the negative charge is reduced.
  • a current is passed through the conductive material (C1) so that the positive charge is reduced. It is also possible to pass a current until the surface of the conductive material (C1) is charged with a charge opposite in sign to the original surface charge!
  • the conductive substance (C1) and the counter electrode are immersed in a liquid, and then a current is passed between them.
  • the ion (L ') adsorbed on the conductive substance (C1) is a cation
  • the ion (L') is put into the liquid by passing an electric current so that the conductive substance (C1) becomes an anode. Can be released.
  • the ion (L ') adsorbed on the conductive substance (C1) is an anion
  • the ion (L') can be obtained by flowing a current so that the conductive substance (C1) force S force sword becomes. Can be released into the liquid.
  • the anion is adsorbed on the conductive substance (C1)
  • the conductive substance (C2) and the conductive substance (C1) on which the cation is adsorbed are placed in a liquid. It may be immersed. That is, the conductive material (C1) on which anions are adsorbed and the conductive material (C2) on which cations are adsorbed may be both immersed in a liquid.
  • at least one of the anion adsorbed on the conductive substance (C1) and the cation adsorbed on the conductive substance (C2) is at least one ion other than hydrogen ion and hydroxide ion (L ).
  • step (II) the anion adsorbed on the conductive material (C1) and the conductive material (C2) are short-circuited between the conductive material (C1) and the conductive material (C2).
  • the cation adsorbed on) may be released into the liquid.
  • the conductive material (C1) and the conductive material (C2) are short-circuited
  • the positive charge existing on the surface of the conductive substance (CI) and the negative charge existing on the surface of the conductive substance (C2) cancel each other and decrease.
  • ions associated with those surface charges are released into the liquid.
  • step (II) of this method a voltage is applied between the conductive material (C1) and the conductive material (C2) so that the charges existing on the respective surfaces are reduced (or reversed). Let the current flow.
  • the same materials as those described for the conductive substance (C1) can be applied.
  • the conductive substance (C1) and the conductive substance (C2) may be the same or different.
  • step (I) the conductive material (CO) in a state capable of adsorbing ions and the conductive material (C1) in which ions (L ′) are adsorbed may be immersed in a liquid, and the step (II) ) Such that the charge having the same sign as the charge of the ion (L ′) flows into the conductive substance (C1) and the charge having the opposite sign to the charge of the ion (L ′) is charged to the conductive substance (CO Current may flow between the conductive material (C1) and the conductive material (CO) so as to flow into the conductive material (C1).
  • Step (II) Can be released into the liquid and ions (L ") can be adsorbed to the conductive substance (CO).
  • ions (L,) are formed on the surface of the conductive material (CO) so that the surface charge of the conductive material (C 1) bonded to the ions (L ′) decreases.
  • a current may flow between the conductive material (C1) and the conductive material (CO) so that a charge having a sign opposite to that of the charge is charged.
  • Step (II) increases the concentration of ions (L ') in the liquid and decreases the concentration of ions (L ") in the liquid. According to this method, the cationic species or anions present in the liquid are reduced. It is possible to change the concentration of ionic species.
  • the conductive substance (CO) As the conductive substance (CO), the same material as that described for the conductive substance (C1) can be used. However, the conductive substance (C1) and the conductive substance (CO) may be the same or different. In the case of a method using a conductive substance (CO) in a state where ions can be adsorbed, it is preferable to use a conductive substance (CO) when ions are substantially adsorbed.
  • a constant current may be passed between the conductive substance (C1) and the conductive substance (CO). When a constant current is applied, the amount of ions released can be controlled by the time during which the current is applied.
  • step (II) the conductive substance (C1) and the conductive substance (CO) may be short-circuited. By short-circuiting them, the surface charge of the conductive material (C1) is reduced and the surface of the conductive material (CO) is charged with a charge opposite to the charge of the ions (L '). Thus, a current flows between the conductive material (C1) and the conductive material (CO).
  • the total charge amount of ions (L ') that can be adsorbed to the conductive substance (CO) is more than 1 times the total charge amount of ions (L') adsorbed to the conductive substance (C1) (preferably 3 times or more, for example, 10 times or more) is preferable.
  • the “total amount of ions (L ′) that can be adsorbed on the conductive substance (CO)” means that when the conductive substance (CO) and the ions (L ′) are adsorbed, it is adsorbed.
  • the conductive substances (Cl), (C2), and (CO) may each include a carbon material that can adsorb ions. Further, as described above, the carbon material may be activated carbon.
  • anions conductive material 11 on which CD is adsorbed and conductive material 13 on which cation (Na +) is adsorbed are mixed with water 40 (hatching is omitted).
  • the conductive material 11 and the conductive material 13 are short-circuited. Due to the short circuit between the two, the surface charges of the conductive materials 11 and 13 cancel each other and decrease. As a result, ions adsorbed on the conductive substance are released into the water 40.
  • a negative electrode may be released by using a counter electrode 12 instead of the conductive material 13 and applying a voltage between the conductive material 11 and the counter electrode 12.
  • the counter electrode 12 may be used, and a cation (Na +) may be released by applying a voltage between the conductive material 13 and the counter electrode 12.
  • the conductive material 51 in a state capable of adsorbing ions is used.
  • an anion a conductive material 11 on which CD is adsorbed and a conductive material 51 on which ions are not adsorbed
  • 50 includes an anion other than a hydroxide ion and a chlorine ion.
  • the aqueous solution 50 contains a sulfate ion (SO 2 —) will be described, but the aqueous solution 50 contains other anions.
  • a plurality of types of anions may be included.
  • the conductive material 11 and the conductive material 51 are formed so that the surface charge (positive charge) of the conductive material 11 is reduced and the surface of the conductive material 51 is charged with a positive charge.
  • Current is passed between the two.
  • the conductive material 11 and the conductive material 51 may be short-circuited.
  • a voltage may be applied between the two so that the conductive material 11 becomes a force sword and the conductive material 51 becomes an anode.
  • the anion adsorbed by the conductive material 11 CD is released into the aqueous solution 50, and the anion (mainly sulfate ion) in the aqueous solution 50 is adsorbed to the conductive material 51.
  • the chloride concentration and sulfate ion concentration in the aqueous solution 50 change, however, in this method, other anions are made conductive by the equivalent amount of the anions released from the conductive material 11. Because it is adsorbed by the substance 51, the charge amount of the whole anion hardly changes before and after the voltage application.
  • the conductive material 51 in a state capable of adsorbing ions is used.
  • a conductive material 11 on which positive ions (Na +) are adsorbed and a conductive material 51 on which ions are not adsorbed are immersed in an aqueous solution 60 (hatching is omitted).
  • the force aqueous solution 60 described for the case of containing an aqueous solution 60 force S potassium ion (K +) may contain a plurality of kinds of cations which may contain other cations.
  • the conductive material 11 and the conductive material 5 so that the surface charge (negative charge) of the conductive material 11 is reduced and the negative charge is charged on the surface of the conductive material 51.
  • the conductive material 11 becomes an anode and the conductive material 51 becomes a cathode.
  • the cation (Na +) adsorbed on the conductive material 11 is released into the aqueous solution 60, and the cation (mainly potassium ion) in the aqueous solution 60 is adsorbed on the conductive material 51.
  • the sodium ion concentration and the potassium ion concentration in the aqueous solution 60 change.
  • the charge amount of the whole cation hardly changes before and after voltage application.
  • An apparatus for manufacturing an ion source applies a voltage to a container for containing a solution containing ions (L) and two conductive substances (or a conductive substance and a counter electrode) disposed in the container. And a cleaning device for cleaning the conductive material on which ions are adsorbed.
  • a general container and a direct current power source are not particularly limited as long as the above method can be performed.
  • the cleaning device for cleaning the conductive material may include, for example, a container for filling the cleaning liquid.
  • the cleaning device may include an ejection device (for example, a nozzle and a pump) for applying the cleaning liquid to the conductive substance.
  • the manufacturing apparatus may include a drying device for drying the washed conductive material.
  • This drying apparatus may be provided with, for example, a jetting apparatus for spraying an inert gas onto the conductive substance, or a container that can be decompressed.
  • the manufacturing apparatus may include an apparatus for enclosing the conductive substance after washing or drying in a container.
  • a sealing device for hermetically sealing the conductive substance in a synthetic resin bag may be provided.
  • An activated carbon fiber cloth having an area of 2 Ocm 2 (manufactured by Nippon Kainol Co., Ltd .: ACC-5092-2 5 (weight per unit area: 100 to 130 gZm 2 )) was prepared.
  • the activated carbon fiber cloth (conductive material) was pasted with a current collector with Pt coating on Ti foil to form an electrode. Two of these electrodes were made.
  • An electrode 70 including an activated carbon fiber cloth 71 and a current collector 72 attached thereto is schematically shown in FIG.
  • a voltage of 93 V was applied to adsorb the negative ion sulfate ion (SO 2 —) to the anode.
  • On-ion potassium ion ( ⁇ +) was adsorbed on the force sword.
  • the two electrodes were taken out of the aqueous solution and thoroughly washed with water from which dissolved oxygen was removed. Dissolved oxygen was removed by publishing with small bubbling nitrogen gas. The two electrodes were then placed in separate containers and stored in water from which dissolved oxygen had been removed. Also, two electrodes prepared in the same manner were dried in nitrogen gas and stored separately in dry nitrogen gas.
  • the adsorption amount is about 1900mgZg and the basis weight is 1
  • a 20 g / m 2 activated carbon fiber cloth (area 30 cm 2 , thickness 0.5 mm) was prepared. Five activated carbon fiber cloths were stacked to form one electrode.
  • the activated carbon fiber cloth electrode and the platinum electrode were placed in a 2N potassium sulfate aqueous solution, and the activated carbon fiber cloth electrode was used as an anode, and the platinum electrode was used as a force sword.
  • sulfate ions were adsorbed on the activated carbon fiber cloth.
  • the activated carbon fiber cloth on which the sulfate was adsorbed was washed in pure water.
  • the activated carbon fiber cloth on which sulfate ions were adsorbed and the activated carbon fiber cloth on which sodium ions were adsorbed were each left in pure water from which dissolved oxygen had been removed for one week. Thereafter, the two electrodes were short-circuited in pure water, and then the electrodes were taken out to vaporize the water. When water was vaporized, sodium sulfate crystals were formed.
  • the adsorption amount is about 1900mgZg and the basis weight is 1
  • a 20 g / m 2 activated carbon fiber cloth (area 30 cm 2 , thickness 0.5 mm) was prepared. Five activated carbon fiber cloths were stacked to form one electrode.
  • the activated carbon fiber cloth electrode and the platinum electrode are placed in a 2N aqueous solution of sodium sulfate.
  • the activated carbon fiber cloth electrode is used as a force sword and the platinum electrode is used as an anode at 100 mA for 2 minutes. Current was passed. Thereby, sodium ions were adsorbed on the activated carbon fiber cloth.
  • Five activated carbon fiber cloths adsorbed with sodium ions were washed in pure water and dried in a vacuum dryer. Two activated carbon fiber cloths were placed in a container filled with dry nitrogen gas, and the other three sheets were placed in an air atmosphere. In this way, 5 sheets of activated carbon fiber cloth were stored for 1 week.
  • the water in which the activated carbon fiber cloth stored in nitrogen gas was soaked was slightly alkaline but hardly changed.
  • a sodium salt solution could be prepared in the same manner as in the first example.
  • the present invention can be applied to an ion source that can be used in a method for easily adjusting the ion concentration of a liquid, a manufacturing method thereof, and an ion concentration adjusting method using the same.

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Abstract

　本発明の方法では、まず、水素イオンおよび水酸イオン以外の少なくとも１種のイオン（Ｌ）を含む水溶液（２０）中において、イオンを吸着できる導電性物質（１１）と対極（１２）との間に電圧を印加することによって、導電性物質（１１）に水溶液（２０）中のイオン（Ｌ）の少なくとも一部を吸着させる。次に、水溶液（２０）から導電性物質（１１）を取り出して洗浄する。

Description

明 細 書
イオンが吸着された導電性物質の製造方法、イオン濃度調整方法、およ びイオン供給源
技術分野
[0001] 本発明は、イオンが吸着された導電性物質の製造方法、イオン濃度調整方法、お よびイオン供給源に関する。
背景技術
[0002] 従来から、水溶液中のイオン濃度を変更する方法として、イオン交換榭脂を用いた 方法や、通液型コンデンサを用いた方法が提案されてきた。
[0003] 通液型コンデンサを用いる場合、イオンを電極に吸着させることによってイオンが除 去される。通液型コンデンサを用いた装置は、たとえば、米国特許第 5192432号、 米国特許第 5196115号、特開平 5— 258992号公報、米国特許第 5415768号、 米国特許第 5620597号、米国特許第 5748437号、特開平 6— 325983号公報、 および特開 2000— 91169号公報に開示されている。
[0004] しかし、特定のイオンの濃度のみを選択的に変更する場合や、特定の陽イオンまた は陰イオンのみを選択的に供給する場合、電源を必須とする複雑な装置が必要とな る。
発明の開示
[0005] このような状況において、本発明は、液体のイオン濃度を簡単に調整する方法に使 用できるイオン供給源、およびその製造方法、ならびに、それを用いたイオン濃度の 調整方法を提供することを目的の 1つとする。
[0006] 上記目的を達成するため、イオンが吸着された導電性物質を製造するための本発 明の方法は、（i)水素イオンおよび水酸イオン以外の少なくとも 1種のイオン (L)を含 む溶液中において、イオンを吸着できる導電性物質 (C1)と対極との間に電圧を印 加することによって、前記導電性物質 (C1)に前記溶液中の前記イオン (L)の少なく とも一部を吸着させる工程と、（ii)前記溶液力も前記導電性物質 (C1)を取り出して 洗浄する工程とを含む。 [0007] また、液体中のイオン濃度を調整するための本発明の方法は、 (I)陽イオンまたは 陰イオンの ヽずれか一方のイオン (L' )が吸着されて ヽる導電性物質 (C1)を、前記 液体中に浸漬する工程と、 (II)前記イオン (L' )の電荷と同じ符号の電荷が前記導電 性物質 (C1)に流入するように前記導電性物質 (C1)に電流を流すことによって、前 記導電性物質 (C1)に吸着されて 、る前記イオン (L' )を前記液体中に放出させるェ 程とを含む。
[0008] また、本発明のイオン供給源は、内部が外気から遮断された容器と、前記容器内に 封入された導電性物質とを含むイオン供給源であって、前記導電性物質にイオンが 吸着されている。
[0009] 本発明によれば、液体のイオン濃度を簡単に調整する方法に使用できるイオン供 給源が得られる。また、本発明によれば、本発明のイオン供給源、すなわち、イオン が吸着された導電性物質を製造できる。また、このイオン供給源を用いた本発明の 方法によれば、液体のイオン濃度を簡単に調整することが可能であり、電源がなくて もイオン濃度を調整することが可能となる。
図面の簡単な説明
[0010] [図 1]図 1Aおよび 1Bは、イオンが吸着された導電性物質を製造するための本発明の 方法の一例を示す工程図である。図 1Cは、イオンが吸着された導電性物質の一例 を模式的に示す。
[図 2]図 2Aおよび 2Bは、イオンが吸着された導電性物質を製造するための本発明の 方法の他の一例を示す工程図である。図 2Cは、イオンが吸着された導電性物質の 他の一例を模式的に示す。
[図 3]図 3Aおよび 3Bは、イオンが吸着された導電性物質を製造するための本発明の 方法の他の一例を示す工程図である。
[図 4]図 4Aおよび 4Bは、液体のイオン濃度を調整するための本発明の方法の一例 を示す工程図である。
[図 5]図 5Aおよび 5Bは、液体のイオン濃度を調整するための本発明の方法の他の 一例を示す工程図である。
[図 6]図 6Aおよび 6Bは、液体のイオン濃度を調整するための本発明の方法の他の 一例を示す工程図である。
[図 7]実施例で用いた、活性炭繊維クロスを含む電極を模式的に示す図である。 発明を実施するための最良の形態
[0011] 以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の説明では、本発明の 実施形態について例を挙げて説明するが、本発明は以下で説明する例に限定され ない。以下の説明では、具体的な数値や材料を例示する場合があるが、本発明の効 果が得られる限り、他の数値や材料を適用してもよい。また、図面を用いた説明では 、同様の部分に同一の符号を付して重複する説明を省略する場合がある。
[0012] <イオンが吸着された導電性物質の製造方法 >
以下に、イオンが吸着された導電性物質を製造するための本発明の方法について 説明する。この製造方法の工程 (i)では、水素イオン (H+)および水酸イオン (OH ) 以外の少なくとも 1種のイオン (L)を含む溶液中において、イオンを吸着できる導電 性物質 (C1)と対極との間に電圧を印加することによって、導電性物質 (C1)に溶液 中のイオン (L)の少なくとも一部を吸着させる。その後、工程 (ii)では、溶液から導電 性物質 (C1)を取り出して洗浄する。
[0013] 工程 (i)で用いられる溶液は、水素イオン (H+)および水酸イオン（OH—)に加えて、 少なくとも 1種のイオン (L)を含む。イオン (L)は、水素イオン以外の少なくとも 1種の 陽イオンであってもよい。この場合、溶液は、イオン (L)と水酸イオンとを含む。また、 イオン (L)は、水酸イオン以外の少なくとも 1種の陰イオンであってもよい。この場合、 溶液は、イオン (L)と水素イオンとを含む。また、イオン (L)は、水素イオン以外の少 なくとも 1種の陽イオンと、水酸イオン以外の少なくとも 1種の陰イオンとを含んでもよ い。
[0014] 陽イオンであるイオン (L)としては、たとえば、アルカリ金属イオンや、アルカリ土類 金属イオンや、遷移金属イオン、 N (C H ) +が挙げられる。また、陰イオンであるィォ
2 5 4
ン（L)としては、たとえば、ハロゲンイオンや、 SO 2—、 NO―、 BF―、 PF―、 CIO―、有機
4 3 4 4 4 酸イオンが挙げられる。
[0015] なお、本明細書において、特に説明がない限り、「陽イオン」には正電荷を有するィ オン (L)と水素イオンとが含まれ、「陰イオン」には負電荷を有するイオン (L)と水酸ィ オンとが含まれる。ただし、典型的な一例では、「陽イオン」は正電荷を有するイオン（ L)であり、「陰イオン」は負電荷を有するイオン (L)である。
[0016] 工程 (i)で用いられる溶液の溶媒は、たとえば水であるが、有機溶媒であってもよく 、水と有機溶媒との混合液であってもよい。その溶液の典型的な一例は、塩が溶解し ている水溶液である。溶解している塩に特に限定はなぐたとえば、塩ィ匕ナトリウム、 塩ィ匕カルシウム、硫酸カリウムなどが挙げられる。溶液に含まれるイオン (L)の濃度に 特に限定はないが、導電性物質 (C1)に所望の量のイオンを吸着させることができる 濃度であって、且つ、水溶液の導電性を確保できる濃度である。したがって溶液中の イオン濃度が不足して ヽる場合には、溶液に塩を溶解させるなどしてイオン濃度を増 加させる。
[0017] 工程 (i)では、導電性物質 (C1)の表面に電荷が蓄積され、その電荷と結合するよう に、その電荷と逆の符号の電荷を有するイオンが導電性物質 (C1)の表面に吸着さ れると考えられる。たとえば、導電性物質 (C1)の表面に正電荷が蓄積されると陰ィォ ン（陰イオンであるイオン (L)および Zまたは水酸イオン）が吸着される。また、導電性 物質 (C1)の表面に負電荷が蓄積されると陽イオン（陽イオンであるイオン (L)および Zまたは水素イオン）が吸着される。すなわち、これらのイオンは、導電性物質の表面 に蓄積された電荷にクーロン力によって引き寄せられ、導電性物質の表面に吸着さ れる。換言すれば、これらのイオンは、クーロン力によって導電性物質の表面に吸着 される。
[0018] 工程 (i)における電圧の印加は、定電圧法で行ってもょ 、し、定電流法で行っても よい。通常、印加される電圧は直流電圧であり流れる電流は直流電流である力 本 発明の効果が得られる限り、パルス電圧やパルス電流であってもよ 、。
[0019] 導電性物質 (C1)は、可逆的にイオンを吸着'放出できる物質である。典型的には、 導電性物質 (C1)は電荷を蓄積できる物質であり、蓄積された電荷とイオンとの間で 生じるクーロン力によってイオンを吸着できる物質である。導電性物質 (C1)としては 、たとえば、溶液内でイオンを吸着することによって表面に電気二重層を形成するよう な導電性物質 (C1)を用いることができる。
[0020] 具体的には、導電性物質 (C1)には、比表面積が大きい導電性物質を用いることが でき、たとえば、イオンを吸着可能な炭素材料を用いることができる。炭素材料の中 でも、活性炭は比表面積が大きいため好ましく用いられる。たとえば、導電性物質 (C 1)は、粒状活性炭を凝集させて導電性シートとしたものや、粒状活性炭と導電性力 一ボンとを凝集させて導電性シートとしたものを含んでもよぐ活性炭繊維クロスを含 んでもよい。また、活性炭粒子を固めて得られる活性炭ブロックを含んでもよい。比表 面積が大きい導電性物質 (C1)の比表面積は、たとえば、 300m2/g〜2500m2/g の範囲であってもよい。
[0021] 導電性物質 (C1)は、多孔性の導電性物質であってもよい。また、導電性物質 (C1 )には、通液型コンデンサの電極に用いられる物質を適用してもよい。導電性物質 (C 1)の典型的な例としては、多孔性の炭素材料 (たとえば活性炭）が挙げられる。導電 性物質 (C1)の比表面積は、 900m2Zg以上であってもよい。比表面積の上限に特 に限定はないが、たとえば 2500m2/g以下であってもよい。比表面積がより小さい導 電性物質を用いることも可能であり、たとえば、比表面積が 300m2/g以上の導電性 物質 (たとえば活性炭等の炭素材料)を用いることも可能である。なお、この明細書に おいて、「比表面積」とは、窒素ガスを用いた BET法で測定された値である。
[0022] 通常、導電性物質 (C1)のみでは電気抵抗が高いため、導電性物質 (C1)には、必 要に応じて集電体が接続される。たとえば、集電体である金属箔上に粒状の活性炭 を含む導電性材料を結着剤で固定してもよい。導電性材料は、アセチレンブラック等 の導電性カーボンを含んでもよい。また、シート状の導電性物質 (たとえば活性炭繊 維クロス）を用いる場合には、そのシート上に集電のための配線が形成されていても よい。配線には、たとえば金属配線を用いることができ、貴金属等でコートした金属配 線を用いてもよい。配線を構成する金属としては、たとえば、 Al、 Ti、 Taおよび Nbか らなる群より選ばれる少なくとも 1つが挙げられる。また、その金属をコートする金属と しては、 Au、 Pt、 Pdおよび Rhからなる群より選ばれる少なくとも 1つの金属（合金を 含む）が挙げられる。配線の好ましい一例は、 Ptでコートされた金属配線である。
[0023] 対極には、イオンを吸着できる導電性物質 (C1)と同様の導電性物質を用いてもよ いし、水の電気分解が生じやすい電極を用いてもよい。水の電気分解が生じやすい 電極としては、たとえば、表面に Ptが存在する電極が用いられる。具体的には、金属 の表面を Ptでコートした電極を用いてもよぐたとえば、 Tiや Nbを Ptでコートした電 極を用いてもよい。
[0024] 別の観点では、対極は、その実際の表面積 (BET法等で測定した表面積)が、その 見かけ上の表面積 (外形の表面積)の 10倍以下 (たとえば 5倍以下)であってもよ 、。 そのような対極としては、一般的な金属電極や黒鉛電極が挙げられる。導電性物質（ C1)は、その実際の表面積 (BET法等で測定した表面積)が、その見かけ上の表面 積 (外形の表面積)の 104倍以上であってもよ 、。
[0025] 対極で水の電気分解を生じさせる場合、対極表面の電位が水の電気分解が生じる 電位となるように、導電性物質 (C1)と対極との間に電圧を印加する。一方、対極がィ オンを吸着できる導電性物質を含み、対極でもイオンを吸着させる場合には、導電 性物質の表面の電位が水の電気分解が生じな 、電位となるように、導電性物質 (C1 )と対極との間に電圧を印加することが好ましい。
[0026] 本発明の製造方法では、工程 (i)において、導電性物質 (C1)がアノードとなるよう に導電性物質 (C1)と対極との間に電圧を印加することによって、導電性物質 (C1) に溶液中の陰イオンを吸着させることができる。この場合、工程 (i)において、陰ィォ ンが導電性物質 (C1)の表面で酸化分解されない範囲内で、導電性物質 (C1)と対 極との間に電圧を印加することが好ましい。
[0027] また、本発明の製造方法では、工程 (i)において、導電性物質 (C1)が力ソードとな るように導電性物質 (C1)と対極との間に電圧を印加することによって、導電性物質（ C1)に溶液中の陽イオンを吸着させることができる。この場合、工程 (i)において、陽 イオンが導電性物質 (C1)の表面で還元分解されない範囲内であって且つ陽イオン が導電性物質 (C1)の表面で金属に還元されない範囲内で、導電性物質 (C1)と対 極との間に電圧を印加することが好ましい。
[0028] 工程 (ii)の洗浄工程によって、クーロン力によって導電性物質 (C1)に結合している のではないイオンが除去される。具体的には、導電性物質 (C1)の表面に蓄積されて V、る電荷と同じ符号の電荷を有するイオンは、洗浄工程によって除去される。
[0029] 導電性物質 (C1)に陽イオンを吸着させた場合、工程 (ii)において、溶存酸素を実 質的に含まな!/、液体で導電性物質 (C1)を洗浄することが好ま 、。陽イオンが吸着 された導電性物質 (CI)は、全体としては電気的に中性である力 その電位は負にな つている。そのため、洗浄用の液体中に溶存酸素が存在すると、溶存酸素が導電性 物質 (C1)の表面で電子を受け取って還元される。その結果、導電性物質 (C1)の表 面電荷が減少し、吸着されている陽イオンが洗浄液中に放出されてしまう。そのような 陽イオンの放出を抑制するため、溶存酸素を実質的に含まない洗浄液を用いること が好ましい。溶存酸素を実質的に含まない洗浄液の好ましい一例は、窒素ガスでバ ブリングされた純水である。
[0030] 工程 (ii)の洗浄の方法に特に限定はなぐ導電性物質の表面を洗浄液で洗!、流す 方法であってもよいし、導電性物質を洗浄液に浸漬する方法であってもよい。洗浄液 には、純水や、有機溶媒 (たとえばアルコール)や、それらの混合液を用いることがで きる。純水中の溶存酸素を除去するには、たとえば、窒素ガスでパブリングすればよ い。また、純水で洗浄したのちに、エタノールやイソプロパノールなどのアルコールで 洗浄してもよい。アルコールで洗浄することによって、その後の乾燥時間を短縮でき る。
[0031] 本発明の製造方法は、工程 (ii)で洗浄された導電性物質 (C1)を、容器内の液体 に浸漬して容器を密閉する工程をさらに含んでもよい。このようにして、イオンが吸着 された導電性物質 (C1)を液体中に保存できる。保存用の液体も、溶存酸素を実質 的に含まな 、ことが好まし!/、。
[0032] 本発明の製造方法は、工程 (ii)で洗浄された導電性物質 (C1)を乾燥する工程をさ らに含んでもよい。乾燥は、酸素ガスを実質的に含まない雰囲気中で行うことが好ま しい。たとえば、不活性ガス中または減圧下において導電性物質 (C1)を乾燥しても よい。不活性ガスとしては、窒素ガスなどが挙げられる。
[0033] 本発明の製造方法は、乾燥された導電性物質 (C1)を、内部が外気から遮断され た容器内に封入する工程をさらに含んでもよい。このようにして、イオンが吸着された 導電性物質 (C1)を保存できる。この容器内には、酸素ガスが実質的に含まれないこ とが好ましい。たとえば、この容器内を不活性ガスで充填してもよいし、容器内を脱気 してもよいし、容器内に酸素吸収剤を入れてもよい。
[0034] 容器は、内部を外気力 遮断できるものであればどのようなものであってもよぐたと えば、プラスチックの袋やプラスチックのケースといった、合成樹脂製の容器を用いる ことができる。この容器は、酸素ガスの透過率が小さいことが好ましぐまた、水分の透 過率が小さ 、ことが好まし!/、。
[0035] 対極が、イオンを吸着可能な導電性物質 (C2)を含む場合、工程 (i)にお ヽて、導 電性物質 (C1)と対極との間に導電性物質 (C1)がアノードとなるように電圧を印加し てもよい。これによつて、導電性物質 (C1)に溶液中の陰イオンを吸着させ、導電性 物質 (C2)に溶液中の陽イオンを吸着させることができる。この場合、陰イオンが吸着 された導電性物質 (C1)と、陽イオンが吸着された導電性物質 (C2)とを同時に形成 できる。溶液中の陰イオンおよび陽イオンには、水素イオンおよび水酸イオン以外の 少なくとも 1種のイオン (L)が含まれる。
[0036] 工程 (i)でイオンが吸着された導電性物質 (C1)および対極 (導電性物質 (C2) )は 、工程 (ii)で取り出されて洗浄される。洗浄の方法、および洗浄後の処理については 、上述した通りである。すなわち、導電性物質 (C1)について説明した洗浄 ·乾燥'保 管の方法について、導電性物質 (C2)にも適用できる。
[0037] 導電性物質 (C2)には、導電性物質 (C1)について説明した材料を適用できる。導 電性物質 (C 1)と導電性物質 (C2)とは全く同じ材料であってもよ!/、し、異なる材料で あってもよい。
[0038] [工程 (i)の例]
以下に、イオンが吸着された導電性物質を製造する方法の工程 (i)の例について 説明する。なお、以下の例では、用いられる溶液が塩ィ匕ナトリウム水溶液である場合 につ 、て説明する力 1種類以上の他の塩が溶解して!/、る水溶液を用いてもょ 、。
[0039] [第 1の例]
第 1の例の工程を図 1Aおよび 1Bに模式的に示す。なお、以下の図では、図面を 見やすくするために化学当量につ!、ては考慮して!/、な!/、。
[0040] まず、図 1Aに示すように、槽 10内において、イオンを吸着できる導電性物質 11と 対極 12とを、陽イオン (Na+)および陰イオン (C。を含む水溶液 20 (ハツチングは省 略する）に浸漬する。槽 10は、液体を槽 10内に導入するための流入口 1と、液体を 槽 10から排出するための排出口 2とを備える。 [0041] そして、図 IBに示すように、導電性物質 11と対極 12との間に、導電性物質 11がァ ノードとなり対極 12が力ソードとなるように直流電圧を印加する。これによつて、導電 性物質 11に陰イオン (CDを吸着させる。一方、対極 12の表面では水が分解され、 水酸イオンと水素ガスとが発生する。このとき、図 1Cに示すように、導電性物質 11の 表面にはプラスの電荷がチャージされている。そして、その表面電荷に結合するよう に陰イオン (CDが導電性物質 11の表面に吸着されている。そのため、吸着された 陰イオン (CDは、表面電荷が消去されない限り、導電性物質 11の表面に吸着して いると考えられる。
[0042] [第 2の例]
第 2の例の工程を図 2Aおよび 2Bに模式的に示す。まず、図 2Aに示すように、槽 1 0内において、イオンを吸着できる導電性物質 11と対極 12とを、陽イオン (Na+)およ び陰イオン (CDを含む水溶液 20に浸漬する。
[0043] そして、図 2Bに示すように、導電性物質 11と対極 12との間に、導電性物質 11が力 ソードとなり対極 12がアノードとなるように直流電圧を印加する。これによつて、導電 性物質 11に陽イオン (Na+)を吸着させる。一方、対極 12の表面で水が分解され、水 素イオンと酸素ガスとが発生する。このとき、図 2Cに示すように、導電性物質 11の表 面にはマイナスの電荷がチャージされている。そして、その表面電荷に結合するよう に陽イオン (Na+)が導電性物質 11の表面に吸着されている。そのため、吸着された 陽イオン (Na+)は、導電性物質 11の表面のマイナス電荷が消去されない限り、導電 性物質 11の表面に吸着して 、ると考えられる。
[0044] [第 3の例]
第 3の例では、対極として、イオンを吸着できる導電性物質 13を用いる。第 3の例の 工程を図 3Aおよび 3Bに模式的に示す。まず、図 3Aに示すように、槽 10内において 、イオンを吸着できる導電性物質 11とイオンを吸着できる導電性物質 13とを、陽ィォ ン (Na+)および陰イオン (CDを含む水溶液 20に浸漬する。
[0045] そして、図 3Bに示すように、導電性物質 11と導電性物質 13との間に、導電性物質 11がアノードとなり導電性物質 13が力ソードとなるように直流電圧を印加する。これ によって、導電性物質 11に陰イオン (CDを吸着させ、導電性物質 13に陽イオン (N a+)を吸着させる。この方法では、陰イオンが吸着した導電性物質と、陽イオンが吸着 した導電性物質とを同時に形成できる。
[0046] <イオン供給源 >
以下、本発明のイオン供給源について説明する。このイオン供給源は、上述した本 発明の方法で製造できる。
[0047] 本発明のイオン供給源は、内部が外気から遮断された容器と、その容器内に封入 された導電性物質とを含む。その導電性物質にはイオンが吸着されている。吸着さ れているイオンは、陽イオンまたは陰イオンである。吸着されているイオンが陽イオン である場合、洗浄で除去しきれなカゝつた陰イオンもわずかに導電性物質に吸着して いる場合がある力 吸着されているイオンは実質的に陽イオンのみである。同様に、 吸着されて 、るイオンが陰イオンである場合、洗浄で除去しきれな力つた陽イオンも わずかに導電性物質に吸着して 、る場合があるが、吸着されて 、るイオンは実質的 に陰イオンのみである。吸着されているイオンは、導電性物質中の電荷と対をなして いるため、導電性物質中の電荷が放出されない限り動力ゝない。導電性物質、導電性 物質に吸着されているイオン、および容器については、上述したため、重複する説明 を省略する。別の観点では、本発明のイオン供給源は、イオンが吸着されている導電 性物質を単独で取り出したものである。
[0048] 上記容器内には、不活性ガス (たとえば窒素ガス）が充填されていてもよい。また、 上記容器内に液体が封入されており、イオンが吸着されている導電性物質がその液 体に浸漬されていてもよい。
[0049] <液体のイオン濃度を調整する方法 >
以下に、液体中のイオン濃度を調整するための本発明の方法について説明する。 この方法の工程 (I)では、陽イオンまたは陰イオンのいずれか一方のイオン (L，）が吸 着されている導電性物質 (C1)を、液体中に浸漬する。
[0050] イオン (L' )は、水素イオン、水酸イオンおよびイオン (L)力 なる群より選ばれる少 なくとも 1つであり、たとえばイオン (L)である。工程 (I)で用いられる液体は、イオンが 溶解可能な液体である。この液体は、たとえば、水、水溶液、有機溶媒、または水と 有機溶媒との混合液である。イオン (L ' )が吸着されて ヽる導電性物質 (C1)には、 本発明の製造方法で形成された導電性物質、または本発明のイオン供給源の導電 性物質を適用できる。
[0051] 工程 (I)ののちの工程 (Π)では、イオン (L，）の電荷と同じ符号の電荷が導電性物 質 (C1)に流入するように導電性物質 (C1)に電流を流すことによって、導電性物質（ C1)に吸着されて 、るイオン (L' )を液体中に放出させる。換言すれば、イオン (L' ) と結合して！/ヽる導電性物質 (C1)の表面電荷が減少するように導電性物質 (C1)に電 流を流すことによって、導電性物質 (C1)に吸着されているイオン (L' )を液体中に放 出させる。たとえば、イオン (L' )が陽イオンであり導電性物質 (C1)の表面電荷がマ ィナス電荷である場合、そのマイナス電荷が減少するように導電性物質 (C1)に電流 を流す。逆に、イオン (L' )が陰イオンであり導電性物質 (C1)の表面電荷がプラス電 荷である場合、そのプラス電荷が減少するように導電性物質 (C1)に電流を流す。な お、導電性物質 (C1)の表面に、当初の表面電荷とは逆の符号の電荷がチャージさ れるまで電流を流してもよ!、。
[0052] 導電性物質 (C1)に電流を流す方法の一例では、導電性物質 (C1)と対極とを液 体中に浸漬したのち、両者の間に電流を流す。導電性物質 (C1)に吸着されている イオン (L' )が陽イオンである場合、導電性物質 (C1)がアノードとなるように電流を流 すことによってイオン (L' )を液体中に放出させることができる。また、導電性物質 (C1 )に吸着されているイオン (L' )が陰イオンである場合、導電性物質 (C1)力 S力ソードと なるように電流を流すことによって、イオン (L' )を液体中に放出させることができる。
[0053] 導電性物質 (C1)に、陰イオンが吸着されている場合、工程 (I)において、陽イオン が吸着された導電性物質 (C2)と導電性物質 (C1)とを液体中に浸漬してもよい。す なわち、陰イオンが吸着された導電性物質 (C1)と、陽イオンが吸着された導電性物 質 (C2)とを共に液体中に浸潰してもよい。この場合、導電性物質 (C1)に吸着され ている陰イオンおよび導電性物質 (C2)に吸着されている陽イオンの少なくとも一方 は、水素イオンおよび水酸イオン以外の少なくとも 1種のイオン (L)である。そして、ェ 程 (II)にお 、て、導電性物質 (C1)と導電性物質 (C2)とを短絡させることによって、 導電性物質 (C1)に吸着された陰イオンと導電性物質 (C2)に吸着された陽イオンと を液体中に放出させてもよい。導電性物質 (C1)と導電性物質 (C2)とを短絡させると 、導電性物質 (CI)の表面に存在するプラス電荷と、導電性物質 (C2)の表面に存在 するマイナス電荷とが打ち消し合って減少する。その結果、それらの表面電荷と結合 していたイオンが液体中に放出される。また、この方法の工程 (II)では、導電性物質（ C1)および導電性物質 (C2)のそれぞれの表面に存在する電荷が減少 (または逆転 )するように、両者の間に電圧を印加して電流を流してもょ 、。
[0054] 導電性物質 (C2)には、導電性物質 (C1)について説明した材料と同様の材料を 適用できる。ただし、導電性物質 (C1)と導電性物質 (C2)とは、同じであってもよいし 、異なってもよい。
[0055] 以下に、イオンを吸着可能な状態の導電性物質 (CO)を用いる一例の方法につい て説明する。
[0056] イオン (L， )の電荷の符号と同じ符号の電荷を有し且つイオン (L ' )とは異なるィォ ン (L")を上記液体が含む場合について考える。この場合、工程 (I)において、イオン を吸着可能な状態の導電性物質 (CO)と、イオン (L' )が吸着された導電性物質 (C1 )とを液体中に浸漬してもよい。そして、工程 (II)において、イオン (L' )の電荷と同じ 符号の電荷が導電性物質 (C1)に流入するように、且つ、イオン (L' )の電荷とは逆 の符号の電荷が導電性物質 (CO)に流入するように導電性物質 (C1)と導電性物質 ( CO)との間に電流を流してもよい。これによつて、導電性物質 (C1)に吸着されたィォ ン (L' )を液体中に放出させるとともにイオン (L")を導電性物質 (CO)に吸着させるこ とができる。換言すれば、工程 (II)において、イオン (L' )と結合している導電性物質（ C 1)の表面電荷が減少するように且つ導電性物質 (CO)の表面にイオン (L， )の電荷 とは逆の符号の電荷がチャージされるように、導電性物質 (C1)と導電性物質 (CO)と の間に電流を流してもよい。工程 (II)によって、液体中のイオン (L' )の濃度が増加し 、液体中のイオン (L")の濃度が減少する。この方法によれば、液体中に存在する陽 イオン種または陰イオン種の濃度を変化させることが可能である。
[0057] 導電性物質 (CO)には、導電性物質 (C1)について説明した材料と同様の材料を 適用できる。ただし、導電性物質 (C1)と導電性物質 (CO)とは、同じであってもよいし 、異なってもよい。イオンを吸着可能な状態の導電性物質 (CO)を用いる方法の場合 、イオンが実質的に吸着されて 、な 、導電性物質 (CO)を用いることが好ま 、。 [0058] 上記一例の方法では、工程 (II)において、導電性物質 (C1)と導電性物質 (CO)と の間に定電流を流してもよい。定電流を流す場合、電流を流す時間によってイオン の放出量をコントロールすることが可能である。
[0059] また、上記一例の方法では、工程 (II)において、導電性物質 (C1)と導電性物質（ CO)とを短絡させてもよい。両者を短絡させることによって、導電性物質 (C1)の表面 電荷が減少するように且つ導電性物質 (CO)の表面にイオン (L ' )の電荷とは逆の符 号の電荷がチャージされるように、導電性物質 (C1)と導電性物質 (CO)との間に電 流が流れる。
[0060] 上記一例の方法では、導電性物質 (CO)に吸着されうるイオンの量が多 、ほど、液 体中のイオン種の濃度を大きく変化させることができる。そのため、導電性物質 (CO) に吸着されうるイオン (L' )の全電荷量が、導電性物質 (C1)に吸着しているイオン (L ' )の全電荷量の 1倍以上 (好ましくは 3倍以上で、たとえば 10倍以上)であることが好 ましい。ここで、「導電性物質 (CO)に吸着されうるイオン (L' )の全電荷量」とは、導電 性物質 (CO)〖こイオン (L' )を吸着させたと仮定したときに、吸着処理後に吸着してい るイオン (L， )の電荷量と、吸着処理前に吸着して 、たイオン (L， )の電荷量との差を 意味する。なお、イオンが吸着されていない導電性物質 (CO)を用いる場合、「導電 性物質 (CO)に吸着されうるイオン (L' )の全電荷量」は、導電性物質 (CO)の電気二 重層容量に等しい。
[0061] 上述したように、導電性物質 (Cl)、（C2)および (CO)は、それぞれ、イオンを吸着 可能な炭素材料を含んでもよい。また、上述したように、その炭素材料は活性炭であ つてもよい。
[0062] [工程 (I)の例]
以下に、液体のイオン濃度を調整する方法の例について説明する。なお、以下の 例では、ナトリウムイオン、カリウムイオン、塩素イオンおよび硫酸イオンが用いられる 例につ 、て説明する力 他のイオンを用いてもよ 、。
[0063] [第 1の例]
第 1の例では、図 4Aに示すように、陰イオン (CDが吸着されている導電性物質 11 と陽イオン (Na+)が吸着されている導電性物質 13とを水 40 (ハッチングは省略する） に浸漬する。次に、図 4Bに示すように、導電性物質 11と導電性物質 13とを短絡させ る。両者の短絡によって、導電性物質 11および 13の表面電荷が打ち消しあって減 少する。その結果、導電性物質に吸着されたイオンが、水 40に放出される。
[0064] なお、導電性物質 11と導電性物質 13との間に電圧を印加することによって、両者 の表面電荷を減少 (または逆転)させてもよい。また、導電性物質 13の代わりに対極 12を用い、導電性物質 11と対極 12との間に電圧を印加することによって、陰イオン ( CDを放出させてもよい。また、導電性物質 11の代わりに対極 12を用い、導電性物 質 13と対極 12との間に電圧を印加することによって、陽イオン (Na+)を放出させても よい。
[0065] [第 2の例]
第 2の例では、イオンを吸着可能な状態の導電性物質 51を用いる。まず、図 5Aに 示すように、陰イオン (CDが吸着されている導電性物質 11と、イオンが吸着されて いない導電性物質 51とを、水溶液 50 (ハッチングは省略する）に浸漬する。水溶液 5 0は、水酸イオンおよび塩素イオン以外の陰イオンを含む。以下では、水溶液 50が 硫酸イオン（SO 2—)を含む場合について説明するが、水溶液 50は、他の陰イオンを
4
含んでもよぐ複数種の陰イオンを含んでもよい。
[0066] 次に、導電性物質 11の表面電荷 (プラス電荷)が減少するように且つ導電性物質 5 1の表面にプラス電荷がチャージされるように、導電性物質 11と導電性物質 51との 間に電流を流す。たとえば、図 5Bに示すように、導電性物質 11と導電性物質 51とを 短絡させてもよい。また、導電性物質 11が力ソードとなり導電性物質 51がアノードと なるように両者の間に電圧を印加してもよい。これによつて、導電性物質 11に吸着さ れて ヽる陰イオン (CDが水溶液 50に放出されるとともに、水溶液 50中の陰イオン（ 主に硫酸イオン）が導電性物質 51に吸着される。その結果、水溶液 50中の塩素ィォ ン濃度と硫酸イオン濃度とが変化する。ただし、この方法では、導電性物質 11から放 出された陰イオンの当量分だけ他の陰イオンが導電性物質 51に吸着されるため、電 圧印加の前後で、陰イオン全体の電荷量はほとんど変化しな 、。
[0067] [第 3の例]
第 3の例では、イオンを吸着可能な状態の導電性物質 51を用いる。まず、図 6Aに 示すように、陽イオン (Na+)が吸着されている導電性物質 11と、イオンが吸着されて いない導電性物質 51とを、水溶液 60 (ハッチングは省略する）に浸漬する。水溶液 6
0は、水素イオンおよびナトリウムイオン以外の陽イオンを含む。以下では、水溶液 60 力 Sカリウムイオン (K+)を含む場合について説明する力 水溶液 60は、他の陽イオン を含んでもよぐ複数種の陽イオンを含んでもよい。
[0068] 次に、導電性物質 11の表面電荷 (マイナス電荷）が減少するように且つ導電性物 質 51の表面にマイナス電荷がチャージされるように、導電性物質 11と導電性物質 5
1との間に電流を流す。たとえば、図 6Bに示すように、導電性物質 11と導電性物質 5
1とを短絡させてもよい。また、導電性物質 11がアノードとなり導電性物質 51がカソー ドとなるように両者の間に電圧を印加してもよい。これによつて、導電性物質 11に吸 着されている陽イオン (Na+)が水溶液 60に放出されるとともに、水溶液 60中の陽ィ オン (主にカリウムイオン）が導電性物質 51に吸着される。その結果、水溶液 60中の ナトリウムイオン濃度とカリウムイオン濃度とが変化する。ただし、電圧印加の前後で、 陽イオン全体の電荷量はほとんど変化しな 、。
[0069] <イオン供給源の製造装置 >
イオン供給源を製造するための装置は、イオン (L)を含む溶液を入れるための容器 と、容器内に配置される 2つの導電性物質 (または、導電性物質および対極）に電圧 を印加するための電源と、イオンが吸着された導電性物質を洗浄するための洗浄装 置とを備える。容器および電源は、上記の方法を実施できる限り特に限定はなぐ一 般的な容器および直流電源を適用できる。導電性物質を洗浄するための洗浄装置 は、たとえば、洗浄液を満たすための容器を備えてもよい。また、洗浄装置は、洗浄 液を導電性物質にかけるための噴出装置 (たとえばノズルおよびポンプ)を備えても よい。
[0070] また、製造装置は、洗浄した導電性物質を乾燥するための乾燥装置を備えてもよ い。この乾燥装置は、たとえば不活性ガスを導電性物質に吹き付けるための噴出装 置や、減圧可能な容器を備えてもよい。また、製造装置は、洗浄後または乾燥後の 導電性物質を容器内に封入するための装置を備えてもよい。たとえば、導電性物質 を合成樹脂製の袋に入れて気密シールするためのシール装置を備えてもよい。 実施例
[0071] 以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明する。
[0072] [第 1の例]
面積が2 Ocm2の活性炭繊維クロス（日本カイノール株式会社製: ACC— 5092— 2 5 (目付け 100〜130gZm2) )を用意した。そして、この活性炭繊維クロス (導電性物 質）に、 Ti箔に Ptコートをした集電体を貼り付けて電極を形成した。この電極を 2枚作 製した。活性炭繊維クロス 71と、それに貼り付けられた集電体 72とを含む電極 70を 図 7に模式的に示す。
[0073] 次に、 2枚の電極を K SO水溶液 (濃度： 3重量％)に入れた。そして、電極間に 0.
2 4
93Vの電圧を印加し、陰イオンである硫酸イオン (SO 2—)をアノード〖こ吸着させ、陽ィ
4
オンであるカリウムイオン (κ+)を力ソードに吸着させた。
[0074] 次に、 2枚の電極を水溶液から取り出し、溶存酸素を除去した水で十分に洗浄した 。溶存酸素は、小さな気泡の窒素ガスでパブリングすることによって除去した。次に、 2枚の電極を、別々の容器に入れ、溶存酸素を除去した水の中に保管した。また、同 様に作製した 2枚の電極を窒素ガス中で乾燥させ、乾燥窒素ガス中で別々に保管し た。
[0075] 一週間後、水中で保管した 2枚の電極を純水中に入れ、 2つの電極間の電圧を測 定した。電圧は 0. 85Vであり、予想されるよりも電圧が低カゝつた。これは、イオンを吸 着させるときの電荷のチャージが十分ではな力つたために、 1枚の活性炭繊維クロス 内で自己放電が起こって電圧が低下したものと考えられる。一方、乾燥窒素ガス中で 保管した 2つの電極も同様に純水に入れ、 2つの電極間の電圧を測定した。電圧は 0 . 8 IVであった。これは、水中で保管したものより少し電圧が低力つた。
[0076] カリウムイオンが吸着された活性炭繊維クロスが入れられていた溶液は、アルカリ性 を呈した。これは、溶存酸素の分解が少し発生したためであると考えられる。ただし、 本質的には、殆どのイオン力 吸着されたままの状態で存在することが確認できた。 この現象は、別の見方では、単極として取り出して乾燥したイオン吸着電極を、充電 された単極として用いることができることを示している。すなわち、充電された単極 (ィ オンが吸着された電極)を乾燥状態で保管し、使用時に溶媒に入れることによって、 キャパシタとして使用できることが確認された。
[0077] [第 2の例]
比表面積の大きい導電性物質として、ョード吸着量が約 1900mgZg、目付けが 1
20g/m2の活性炭繊維クロス（面積 30cm2、厚さ 0. 5mm)を用意した。この活性炭 繊維クロスを 5枚重ね合わせて 1つの電極とした。
[0078] 次に、活性炭繊維クロスの電極と白金電極とを 2N硫酸カリウム水溶液中に ヽれ、 活性炭繊維クロスの電極をアノードとし、白金電極を力ソードとして 100mAで 2分間 電流を流した。これによつて、硫酸イオンを活性炭繊維クロスに吸着させた。硫酸ィォ ンが吸着された活性炭繊維クロスを純水中で洗浄した。
[0079] また、別の活性炭繊維クロスと白金電極とを 2N塩ィ匕ナトリウム水溶液中に 、れ、活 性炭繊維クロスを力ソードとし、白金電極をアノードとして、 100mAで 2分間電流を流 した。これによつて、ナトリウムイオンを活性炭繊維クロスに吸着させた。ナトリウムィォ ンが吸着した活性炭繊維クロスを純水中で洗浄した。
[0080] 硫酸イオンが吸着された活性炭繊維クロスと、ナトリウムイオンが吸着された活性炭 繊維クロスとは、それぞれ、溶存酸素を除去した純水中に 1週間放置した。その後、 純水中で、 2つの電極をショートさせた後、電極を取り出し、水を気化させた。水が気 化した所には、硫酸ナトリウムの結晶が生じた。
[0081] 同様の方法で、過塩素酸テトラエチルアンモ-ゥムのプロピレンカーボネート溶液、 硫酸アンモ-ゥム水溶液、塩化カルシウム水溶液、リチウムテトラフルォロボーレイト のエチレンカーボネート溶液などから、陽イオンまたは陰イオンを活性炭繊維クロス に吸着させて取り出すことができた。そして、その活性炭繊維クロスを用いて、様々な 塩の溶液を作ることができた。
[0082] [第 3の例]
比表面積の大きい導電性物質として、ョード吸着量が約 1900mgZg、目付けが 1
20g/m2の活性炭繊維クロス（面積 30cm2、厚さ 0. 5mm)を用意した。この活性炭 繊維クロスを 5枚重ね合わせて 1つの電極とした。
[0083] 次に、活性炭繊維クロスの電極と白金電極とを、 2N硫酸ナトリウム水溶液に ヽれ、 活性炭繊維クロスの電極を力ソードとし、白金電極をアノードとして、 100mAで 2分間 電流を流した。これによつて、ナトリウムイオンを活性炭繊維クロスに吸着させた。ナト リウムイオンが吸着した 5枚の活性炭繊維クロスを純水中で洗浄し、真空乾燥機で乾 燥した。そして、 2枚の活性炭繊維クロスを乾燥窒素ガスで満たされた容器に入れ、 他の 3枚は大気雰囲気中に配置した。このようにして、 5枚の活性炭繊維クロスを 1週 間保管した。
[0084] その後、 5枚の活性炭繊維クロスを、溶存酸素を除去した純水中に浸漬し、純水の 変化を調べた。
[0085] 大気に触れる状態で保持された活性炭繊維クロスを入れた純水は、アルカリ性を呈 した。この理由は明確ではないが、大気中で保管されている際に、活性炭繊維クロス に水分が吸着され、その水分に溶解した酸素が活性炭力 電子を受け取って水酸ィ オンとなったためであると考えられる。
[0086] 一方、窒素ガス中で保管された活性炭繊維クロスが浸漬された水は、少しアルカリ 性を呈したが殆ど変化しなカゝつた。この活性炭繊維クロスと、陰イオンが吸着した活 性炭繊維クロスとを用いることによって、第 1の例と同様にナトリウム塩の溶液を作るこ とができた。
産業上の利用可能性
[0087] 本発明は、液体のイオン濃度を簡単に調整する方法に使用できるイオン供給源、 およびその製造方法、ならびに、それを用いたイオン濃度の調整方法に適用できる。

Claims

請求の範囲
[1] (i)水素イオンおよび水酸イオン以外の少なくとも 1種のイオン (L)を含む溶液中に おいて、イオンを吸着できる導電性物質 (C1)と対極との間に電圧を印加することに よって、前記導電性物質 (C1)に前記溶液中の前記イオン (L)の少なくとも一部を吸 着させる工程と、
(ii)前記溶液から前記導電性物質 (C1)を取り出して洗浄する工程とを含む、ィォ ンが吸着された導電性物質の製造方法。
[2] 前記 (i)の工程にぉ 、て、前記導電性物質 (C1)力 Sアノードとなるように前記導電性 物質 (C1)と前記対極との間に電圧を印加することによって、前記導電性物質 (C1) に、前記溶液中の陰イオンを吸着させる請求項 1に記載の製造方法。
[3] 前記 (i)の工程において、前記陰イオンが前記導電性物質 (C1)の表面で酸ィ匕分 解されない範囲内で、前記導電性物質 (C1)と前記対極との間に電圧を印加する請 求項 2に記載の製造方法。
[4] 前記 (i)の工程にぉ 、て、前記導電性物質 (C1)が力ソードとなるように前記導電性 物質 (C1)と前記対極との間に電圧を印加することによって、前記導電性物質 (C1) に、前記溶液中の陽イオンを吸着させる請求項 1に記載の製造方法。
[5] 前記 (i)の工程において、前記陽イオンが前記導電性物質 (C1)の表面で還元分 解されない範囲内であって且つ前記陽イオンが前記導電性物質 (C1)の表面で金 属に還元されない範囲内で、前記導電性物質 (C1)と前記対極との間に電圧を印加 する請求項 4に記載の製造方法。
[6] 前記 (ii)の工程にぉ 、て、溶存酸素を実質的に含まな 、液体で前記導電性物質（
C1)を洗浄する請求項 4に記載の製造方法。
[7] 前記 (ii)の工程で洗浄された前記導電性物質 (C1)を、容器内の液体に浸漬して 前記容器を密閉する工程をさらに含む請求項 1に記載の製造方法。
[8] 前記 (ii)の工程で洗浄された前記導電性物質 (C1)を乾燥する工程をさらに含む 請求項 1に記載の製造方法。
[9] 不活性ガス中または減圧下において前記導電性物質 (C1)を乾燥する請求項 8に 記載の製造方法。
[10] 乾燥された前記導電性物質 (CI)を、内部が外気から遮断された容器内に封入す る工程をさらに含む請求項 8に記載の製造方法。
[11] 前記導電性物質 (C1)が、イオンを吸着可能な炭素材料を含む請求項 1に記載の 製造方法。
[12] 前記炭素材料が活性炭である請求項 11に記載の製造方法。
[13] 前記対極が、イオンを吸着可能な導電性物質 (C2)を含み、
前記 (i)の工程において、前記導電性物質 (C 1 )と前記対極との間に前記導電性 物質 (C 1)がアノードとなるように電圧を印加することによって、前記導電性物質 (C 1 )に前記溶液中の陰イオンを吸着させ、前記導電性物質 (C2)に前記溶液中の陽ィ オンを吸着させ、
前記 (ii)の工程において、前記溶液から前記導電性物質 (C1)と前記対極とを取り 出して洗浄する請求項 1に記載の製造方法。
[14] 液体中のイオン濃度を調整する方法であって、
(I)陽イオンまたは陰イオンの 、ずれか一方のイオン (L ' )が吸着されて 、る導電性 物質 (C1)を、前記液体中に浸漬する工程と、
(II)前記イオン (L' )の電荷と同じ符号の電荷が前記導電性物質 (C1)に流入する ように前記導電性物質 (C1)に電流を流すことによって、前記導電性物質 (C1)に吸 着されて!ヽる前記イオン (L' )を前記液体中に放出させる工程と、を含むイオン濃度 調整方法。
[15] 前記導電性物質 (C1)には陰イオンが吸着されており、
前記 (I)の工程にぉ ヽて、陽イオンが吸着された導電性物質 (C2)と前記導電性物 質 (C1)とを前記液体中に浸潰し、
前記 (II)の工程にぉ 、て、前記導電性物質 (C 1)と前記導電性物質 (C2)とを短絡 させることによって、前記導電性物質 (C1)に吸着された前記陰イオンと前記導電性 物質 (C2)に吸着された前記陽イオンとを前記液体中に放出させる請求項 14に記載 のイオン濃度調整方法。
[16] 前記イオン (L' )と同じ符号の電荷を有し且つ前記イオン (L' )とは異なるイオン (L" )を前記液体が含み、 前記 (I)の工程において、イオンを吸着可能な状態の導電性物質 (CO)と、前記導 電性物質 (C1)とを前記液体中に浸潰し、
前記 (Π)の工程にぉ 、て、前記イオン (L' )の電荷と同じ符号の電荷が前記導電性 物質 (C1)に流入するように、且つ、前記イオン (L' )の電荷とは逆の符号の電荷が 前記導電性物質 (CO)に流入するように前記導電性物質 (C1)と前記導電性物質 (C
0)との間に電流を流し、これによつて、前記導電性物質 (C1)に吸着された前記ィォ ン (L' )を前記液体中に放出させるとともに前記イオン (L")を前記導電性物質 (CO) に吸着させる請求項 14に記載のイオン濃度調整方法。
[17] 前記 (II)の工程にぉ 、て、前記導電性物質 (C 1)と前記導電性物質 (CO)との間に 定電流を流す請求項 16に記載のイオン濃度調整方法。
[18] 前記 (II)の工程にぉ 、て、前記導電性物質 (C 1)と前記導電性物質 (CO)とを短絡 させる請求項 16に記載のイオン濃度調整方法。
[19] 前記導電性物質 (CO)に吸着されうる前記イオン (L' )の全電荷量が、前記導電性 物質 (C 1)に吸着して 、る前記イオン (L ' )の全電荷量の 1倍以上である請求項 16に 記載のイオン濃度調整方法。
[20] 前記導電性物質 (C1)が、イオンを吸着可能な炭素材料を含む請求項 14に記載 のイオン濃度調整方法。
[21] 前記炭素材料が活性炭である請求項 20に記載のイオン濃度調整方法。
[22] 内部が外気から遮断された容器と、前記容器内に封入された導電性物質とを含む イオン供給源であって、
前記導電性物質にイオンが吸着されているイオン供給源。
[23] 前記容器内に不活性ガスが充填されて ヽる請求項 22に記載のイオン供給源。
[24] 前記容器内に液体が封入されており、
前記導電性物質は前記液体に浸漬されている請求項 22に記載のイオン供給源。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009119572A1 (ja) * 2008-03-25 2009-10-01 有限会社ターナープロセス 飲料水の硬度を調整するための携帯用硬度調整装置
JP2014127466A (ja) * 2012-12-26 2014-07-07 Kazuhiro Hayashi 電解液中の電極間の物質移動過程は電圧印加で促進

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3994417B2 (ja) * 2005-06-08 2007-10-17 有限会社ターナープロセス 液体のｐＨ調整方法およびｐＨ調整装置
CN101291880B (zh) * 2005-09-27 2011-09-07 棚氏处理有限公司 离子浓度调整方法及离子浓度调整装置
WO2009157388A1 (ja) * 2008-06-23 2009-12-30 有限会社ターナープロセス 殺菌方法および殺菌装置
JP2014108377A (ja) * 2012-11-30 2014-06-12 Panasonic Corp 水処理装置
KR101655363B1 (ko) * 2013-11-21 2016-09-07 주식회사 아모그린텍 탈이온 장치

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5192432A (en) 1990-04-23 1993-03-09 Andelman Marc D Flow-through capacitor
US5196115A (en) 1990-04-23 1993-03-23 Andelman Marc D Controlled charge chromatography system
US5415768A (en) 1990-04-23 1995-05-16 Andelman; Marc D. Flow-through capacitor
US5620597A (en) 1990-04-23 1997-04-15 Andelman; Marc D. Non-fouling flow-through capacitor
JPH1018082A (ja) * 1996-07-01 1998-01-20 Nippon Parkerizing Co Ltd 金属材料の酸化チタン被覆方法
JP2000091169A (ja) 1998-09-08 2000-03-31 Kansai Coke & Chem Co Ltd 通液型コンデンサおよびそれを用いた液体の処理方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6309532B1 (en) * 1994-05-20 2001-10-30 Regents Of The University Of California Method and apparatus for capacitive deionization and electrochemical purification and regeneration of electrodes

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5192432A (en) 1990-04-23 1993-03-09 Andelman Marc D Flow-through capacitor
US5196115A (en) 1990-04-23 1993-03-23 Andelman Marc D Controlled charge chromatography system
US5415768A (en) 1990-04-23 1995-05-16 Andelman; Marc D. Flow-through capacitor
US5620597A (en) 1990-04-23 1997-04-15 Andelman; Marc D. Non-fouling flow-through capacitor
US5748437A (en) 1990-04-23 1998-05-05 Andelman; Marc D. Fluid separation system with flow-through capacitor
JPH1018082A (ja) * 1996-07-01 1998-01-20 Nippon Parkerizing Co Ltd 金属材料の酸化チタン被覆方法
JP2000091169A (ja) 1998-09-08 2000-03-31 Kansai Coke & Chem Co Ltd 通液型コンデンサおよびそれを用いた液体の処理方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009119572A1 (ja) * 2008-03-25 2009-10-01 有限会社ターナープロセス 飲料水の硬度を調整するための携帯用硬度調整装置
JP4461271B2 (ja) * 2008-03-25 2010-05-12 有限会社ターナープロセス 飲料水の硬度を調整するための携帯用硬度調整装置
JPWO2009119572A1 (ja) * 2008-03-25 2011-07-28 有限会社ターナープロセス 飲料水の硬度を調整するための携帯用硬度調整装置
US8529737B2 (en) 2008-03-25 2013-09-10 Tanah Process Ltd. Portable device for regulating hardness of drinking water
JP2014127466A (ja) * 2012-12-26 2014-07-07 Kazuhiro Hayashi 電解液中の電極間の物質移動過程は電圧印加で促進

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