JP2019209297A - Operation method of liquid-flow type capacitor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、通液型キャパシタを用いて被処理水を脱塩処理（被処理水中のイオンの吸着処理）する方法に関する。 The present invention relates to a method for desalinating treated water (adsorption treatment of ions in the treated water) using a liquid-pass capacitor.
通液型キャパシタは、静電力を利用して液中のイオンを電極に吸着させることにより除去するものであり、これを用いてイオンを含有する被処理水の脱塩処理を行うことができる。通液型キャパシタを用いた脱塩方法は、電極へのイオンの吸着時（被処理水の脱塩時）に供給した電気エネルギーをキャパシタに蓄電し、電極からのイオンの脱着時（電極からのイオンの脱離時）に電気エネルギーを回収できるため、エネルギー効率に優れる方法である。また、通液型キャパシタは、低い電圧でも脱塩処理が可能である。これらの点から、通液型キャパシタを用いた脱塩方法は設備メリットの高い、工業的に有利な方法である。 The liquid-passing capacitor removes ions in a liquid by adsorbing them to an electrode using an electrostatic force, and can be used to perform desalting treatment of water to be treated containing ions. In the desalting method using a flow-through capacitor, the electrical energy supplied at the time of adsorption of ions to the electrode (at the time of desalting water to be treated) is stored in the capacitor, and the ions are desorbed from the electrode (from the electrode). This method is excellent in energy efficiency because electric energy can be recovered during ion desorption. In addition, the liquid-passing capacitor can be desalted even at a low voltage. From these points, the desalting method using a liquid-flow capacitor is an industrially advantageous method with high equipment merit.
このような通液型キャパシタを用いた脱塩方法として、特許文献１には、イオン性物質を含む液体を通液しながら、集電極への直流定電圧の印加（電極へのイオンの吸着：脱塩）と、両集電極間の短絡又は逆接続（電極からのイオンの脱着：脱離）とを繰り返す方法が記載されている。また、脱塩性能を回復させる方法として、特許文献２では、脱塩工程（吸着工程）および脱離工程（脱着工程）を複数回行った後に脱離工程より長い時間（通常６時間以上）、通電を停止する回復工程を設ける方法が記載されている。また、特許文献３には、イオン成分の回収工程（ｉｉ）中に、被処理液よりイオン濃度の低い液を通液型コンデンサに所定時間通液させる時間を設けることにより、吸着性能の低下を抑制する方法が記載されている。 As a desalting method using such a liquid-passing capacitor, Patent Document 1 discloses that a DC constant voltage is applied to a collector electrode while passing a liquid containing an ionic substance (ion adsorption to the electrode: A method is described in which desalting) and short-circuiting or reverse connection (desorption of ions from electrodes: desorption) between both collector electrodes are repeated. In addition, as a method for recovering the desalting performance, in Patent Document 2, a time longer than the desorption step (usually 6 hours or more) after performing the desalting step (adsorption step) and the desorption step (desorption step) a plurality of times, A method of providing a recovery process for stopping energization is described. Further, in Patent Document 3, during the ionic component recovery step (ii), by reducing the adsorption performance by providing a time during which a liquid having a lower ion concentration than the liquid to be processed is allowed to pass through a liquid condenser. A method of suppression is described.
しかしながら、特許文献１に記載の方法においては、脱着工程におけるイオンの脱着が不十分であり、運転が長期にわたると吸着性能が低下してしまう。また、特許文献２に記載の方法においては、通常６時間以上という長時間運転を止めなければならないため、装置の稼働率が低下してしまう。また、特許文献３に記載の方法においては、頻繁に繰り返される脱着工程においてイオン濃度の低い水（代表的にはイオン交換水）が多量に必要である点で改善の余地がある。 However, in the method described in Patent Document 1, the desorption of ions in the desorption process is insufficient, and the adsorption performance deteriorates when the operation is performed for a long time. In addition, in the method described in Patent Document 2, since the operation for a long time of usually 6 hours or more must be stopped, the operation rate of the apparatus is lowered. Further, the method described in Patent Document 3 has room for improvement in that a large amount of water having a low ion concentration (typically ion-exchanged water) is required in the desorption process that is frequently repeated.
そこで本発明は、短時間で吸着性能を回復させることが可能な通液型キャパシタの運転方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a method for operating a liquid-permeable capacitor that can recover the adsorption performance in a short time.
本発明者は、上記課題を解決するために、通液型キャパシタの吸着性能の回復方法について詳細に検討を重ねた結果、本発明に到達した。 In order to solve the above-mentioned problems, the inventor of the present invention has arrived at the present invention as a result of detailed studies on a method for recovering the adsorption performance of a liquid-pass capacitor.
すなわち、本発明は、以下の好適な態様を包含する。
〔１〕集電体、活性炭電極およびスペーサーを含む通液型キャパシタに、該活性炭電極に直流電流を通電した状態で被処理水を通液することにより該活性炭電極に被処理水中のイオンを吸着させる吸着工程（ｉ）、および、該通液型キャパシタを、該活性炭電極に該吸着工程（ｉ）の際とは逆の極性を付与した状態で水と接触させることにより該活性炭電極に吸着されたイオンを脱着させる脱着工程（ｉｉ）を１サイクルとして反復させる通液型キャパシタの運転方法であって、複数サイクルの運転を行った後に、該通液型キャパシタを３０℃以上の洗浄水と接触させる工程（ｉｉｉ）を含むことを特徴とする通液型キャパシタの運転方法
〔２〕前記工程（ｉｉｉ）において、３０℃以上の洗浄水と９０分以上接触させる、前記通液型キャパシタの運転方法
〔３〕前記工程（ｉｉｉ）において通液型キャパシタに洗浄水を通液または循環させる、前記通液型キャパシタの運転方法
〔４〕前記工程（ｉｉｉ）に使用する洗浄水の量を前記通液型キャパシタの外装となる容器の内容積の１倍以上１００倍以下とする、前記通液型キャパシタの運転方法
〔５〕通液型キャパシタがアニオン交換膜およびカチオン交換膜をさらに含む、前記通液型キャパシタの運転方法
That is, the present invention includes the following preferred embodiments.
[1] Adsorbing ions in the water to be treated by passing the water to be treated through a liquid-flowing capacitor including a current collector, an activated carbon electrode and a spacer while direct current is passed through the activated carbon electrode. Adsorption step (i), and the liquid-flowing capacitor is adsorbed on the activated carbon electrode by bringing the activated carbon electrode into contact with water in a state of giving the opposite polarity to that in the adsorption step (i). In which the desorption step (ii) for desorbing ions is repeated as one cycle, and after the operation of a plurality of cycles, the liquid-type capacitor is contacted with cleaning water at 30 ° C. or higher. A step (iii) of operating the liquid-flowing capacitor [2] In the step (iii), the liquid-passing capacitor is brought into contact with washing water at 30 ° C. or higher for 90 minutes or longer. Operation method [3] Method of operating the liquid-flowing capacitor in which washing water is passed or circulated through the liquid-passing capacitor in the step (iii) [4] Amount of cleaning water used in the step (iii) The liquid-flowing capacitor operating method [5] wherein the liquid-flowing capacitor further includes an anion exchange membrane and a cation exchange membrane. , Operation method of the liquid-flow type capacitor
本発明により、短い時間で通液型キャパシタの性能を大きく回復出来るため、稼動率を大きく損なわずに吸着性能が高い状態を維持する通液型キャパシタの運転が可能である。 According to the present invention, since the performance of the liquid-flowing capacitor can be greatly recovered in a short time, it is possible to operate the liquid-flowing capacitor that maintains a high adsorption performance without greatly impairing the operation rate.
本発明において用いられる通液型キャパシタは、集電体、活性炭電極およびスペーサーを含む。具体的には、本発明における通液型キャパシタは、第１集電体および第１活性炭電極を含む第１電極ならびに第２集電体および第２活性炭電極を含む第２電極がスペーサーを介して配置されたセルが複数重ねられて構成されている。ここで、第１電極および第２電極における第１および第２活性炭電極は、スペーサーを介して向き合うように配置されている。以下、図１および図２を参照して、通液型キャパシタの構造をより詳細に説明する。なお、図１において、説明の便宜上、層の一部分について、積層構造を展開するように分解したときの様子を模式的に図示している。 The liquid-permeable capacitor used in the present invention includes a current collector, an activated carbon electrode, and a spacer. Specifically, in the liquid-permeable capacitor according to the present invention, the first electrode including the first current collector and the first activated carbon electrode and the second electrode including the second current collector and the second activated carbon electrode are interposed via the spacer. A plurality of arranged cells are stacked. Here, the 1st and 2nd activated carbon electrode in a 1st electrode and a 2nd electrode is arrange | positioned so that it may face through a spacer. Hereinafter, with reference to FIG. 1 and FIG. 2, the structure of the liquid-permeable capacitor will be described in more detail. In FIG. 1, for convenience of explanation, a state in which a part of a layer is disassembled so as to develop a laminated structure is schematically illustrated.
図１は、通液型キャパシタ１００の構造を説明するための部分分解模式図である。図２は、通液型キャパシタ１００の各セルを組み立てたときの図１のＸ−Ｘ’断面の模式図である。図１および図２に示すように、通液型キャパシタ１００は、液中のイオンを吸着するための第１電極１および第２電極２が、スペーサー３を介して配置されたセル１０を複数重ねるようにして構成されている。各第１電極１はそれぞれ、第１集電体１ａ（１ａ’）と、第１集電体１ａ（１ａ’）に積層された第１活性炭電極１ｂ（１ｂ’）とを備える。各第２電極２はそれぞれ、第２集電体２ａと、第２集電体２ａに積層された第２活性炭電極２ｂとを備える。各第１電極１および第２電極２は、互いに対極である。そして、セル１０が複数重ねられて形成された積層体は、例えば、金属製の締結ボルト５ａ、５ｂで締結されている。締結ボルト５ａは、各セル１０において、第１活性炭電極１ｂ（１ｂ’）と対向しないように第１集電体１ａにそれぞれ設けられたタブ部１ｄを電気的に接続する。同様に、締結ボルト５ｂは各セル１０において、第２活性炭電極２ｂと対向しないように第２集電体２ａに設けられたタブ部２ｄを電気的に接続する。そして、締結ボルト５ａまたは締結ボルト５ｂで締結された、タブ部１ｄまたはタブ部２ｄにより、複数の第１集電体１ａ同士または複数の第２集電体２ａ同士はそれぞれ電気的に接続される。そして、複数の第１集電体１ａ同士または複数の第２集電体２ａ同士を等電位にする。 FIG. 1 is a partially exploded schematic view for explaining the structure of the liquid-permeable capacitor 100. FIG. 2 is a schematic diagram of the X-X ′ cross section of FIG. 1 when the cells of the liquid-permeable capacitor 100 are assembled. As shown in FIGS. 1 and 2, the liquid-flowing capacitor 100 includes a plurality of cells 10 in which a first electrode 1 and a second electrode 2 for adsorbing ions in the liquid are arranged via a spacer 3. It is configured in this way. Each first electrode 1 includes a first current collector 1a (1a ') and a first activated carbon electrode 1b (1b') stacked on the first current collector 1a (1a '). Each second electrode 2 includes a second current collector 2a and a second activated carbon electrode 2b laminated on the second current collector 2a. Each first electrode 1 and second electrode 2 are counter electrodes. And the laminated body formed by stacking a plurality of cells 10 is fastened with, for example, metal fastening bolts 5a and 5b. In each cell 10, the fastening bolt 5a electrically connects the tab portions 1d provided on the first current collector 1a so as not to face the first activated carbon electrode 1b (1b '). Similarly, the fastening bolt 5b electrically connects the tab portion 2d provided on the second current collector 2a so as not to face the second activated carbon electrode 2b in each cell 10. The plurality of first current collectors 1a or the plurality of second current collectors 2a are electrically connected to each other by the tab portion 1d or the tab portion 2d fastened by the fastening bolt 5a or the fastening bolt 5b. . Then, the plurality of first current collectors 1a or the plurality of second current collectors 2a are made equipotential.
なお、１つのセルはスペーサーを挟んだ２つの電極から構成される。セルの数はスペーサーの数に一致する。本発明における通液型キャパシタのセルの数は特に限定されないが、具体的には、例えば３〜１００、さらには５〜５０であることが好ましい。 One cell is composed of two electrodes sandwiching a spacer. The number of cells corresponds to the number of spacers. Although the number of cells of the liquid-permeable capacitor in the present invention is not particularly limited, specifically, it is preferably 3 to 100, and more preferably 5 to 50, for example.
通液型キャパシタ１００を用いてイオンを含む被処理水を脱塩処理する場合、被処理水を図１の白抜矢印で示されるような方向に通液する。図略の外部電源により第１電極１と第２電極２との間に電流を流しながら第１電極１と第２電極２とにより形成されるキャパシタ間に通液した場合、通液した被処理水中のイオンが第１活性炭電極１ｂ（１ｂ’）および第２活性炭電極２ｂに吸着される。そして、キャパシタによりイオンが吸着された後の処理液は各セルの略中央部に設けられた通液孔８に達し、通液孔８を通じて外部に排出される。これによって、イオンが除去された処理液を得ることができる。なお、図１において、第１集電体１ａ’および第１活性炭電極１ｂ’は、通液方向を規制するために通液孔８を有さず、最上層のセルを形成する。 When desalinating the water to be treated containing ions using the liquid-flowing capacitor 100, the water to be treated is passed in the direction indicated by the white arrow in FIG. When liquid is passed between capacitors formed by the first electrode 1 and the second electrode 2 while flowing current between the first electrode 1 and the second electrode 2 by an external power supply (not shown), the liquid to be processed is passed. Ions in water are adsorbed on the first activated carbon electrode 1b (1b ′) and the second activated carbon electrode 2b. Then, the treatment liquid after the ions are adsorbed by the capacitor reaches the liquid passage hole 8 provided at the substantially central portion of each cell and is discharged to the outside through the liquid passage hole 8. Thereby, a treatment liquid from which ions are removed can be obtained. In FIG. 1, the first current collector 1 a ′ and the first activated carbon electrode 1 b ′ do not have the liquid passage hole 8 in order to regulate the liquid passage direction, and form the uppermost cell.
以下、本発明の通液型キャパシタの運転方法の一実施形態を図３を用いて説明する。
［吸着工程（ｉ）］
本発明の吸着工程（ｉ）は、集電体、活性炭電極およびスペーサーを含む通液型キャパシタに、該活性炭電極に直流電流を通電した状態で被処理水を通液することにより該活性炭電極に被処理水中のイオンを吸着させる工程、すなわち、通液型キャパシタを用いて被処理水を脱塩処理する方法であり、以下詳細に説明する。図３には、通液型キャパシタ１００と、直流電源２０を備えた脱塩装置２００が示されている。直流電源２０は、正極側および負極側を互いに交換可能に、通液型キャパシタ１００の第１電極１または第２電極２を締結する締結ボルト５ａ、５ｂに配線２０ａ、２０ｂで接続されている。通液型キャパシタの外装となる容器３０は、通液型キャパシタ１００に被処理水を供給するための給液口３１、および通液型キャパシタ１００により処理された処理液を排出するための排液口３２を備える。また、容器３０は締結ボルト５ａ、５ｂに通電するための端子１５ａ、１５ｂを備えている。
Hereinafter, an embodiment of a method for operating a liquid-permeable capacitor according to the present invention will be described with reference to FIG.
[Adsorption process (i)]
The adsorption step (i) of the present invention is carried out by passing water to be treated through a liquid-passing capacitor including a current collector, an activated carbon electrode and a spacer while directing a direct current through the activated carbon electrode. This is a step of adsorbing ions in the water to be treated, that is, a method of desalting the water to be treated using a liquid-pass capacitor, which will be described in detail below. FIG. 3 shows a desalting apparatus 200 including a liquid-passing capacitor 100 and a DC power supply 20. The DC power source 20 is connected to fastening bolts 5a and 5b for fastening the first electrode 1 or the second electrode 2 of the liquid-flowing capacitor 100 by wirings 20a and 20b so that the positive electrode side and the negative electrode side can be exchanged with each other. The container 30 serving as the exterior of the liquid-flowing capacitor has a liquid supply port 31 for supplying water to be processed to the liquid-flowing capacitor 100 and a liquid drain for discharging the processing liquid processed by the liquid-flowing capacitor 100. A mouth 32 is provided. Further, the container 30 includes terminals 15a and 15b for energizing the fastening bolts 5a and 5b.
通液型キャパシタを含む脱塩装置２００を用いて、イオンを含有する被処理水を処理するためには、はじめに、給液口３１から容器３０内にイオンを含有する水等の被処理水Ｗ１を給液する。被処理水Ｗ１は、容器３０内で、図３中に矢印で示された流路に沿って通液される。そして、被処理水Ｗ１は、通液型キャパシタ１００の略中央部に設けられた通液孔８を経て、排液口３２から排出される。被処理水Ｗ１を給液しながら直流電源２０から締結ボルト５ａ、５ｂにそれぞれ接続された端子１５ａ、１５ｂを介して通液型キャパシタ１００に電流を流す。そして、電流を流しながら、容器３０の排液口３２から脱塩処理された液が排出される。 In order to treat the water to be treated containing ions using the desalination apparatus 200 including the liquid-passing capacitor, first, water to be treated W1 such as water containing ions from the liquid supply port 31 into the container 30. Supply liquid. The water to be treated W1 is passed through the container 30 along the flow path indicated by the arrow in FIG. And the to-be-processed water W1 is discharged | emitted from the drainage port 32 through the liquid flow hole 8 provided in the approximate center part of the liquid flow type capacitor 100. FIG. While supplying the water to be treated W1, a current is supplied from the DC power source 20 to the liquid-flowing capacitor 100 through the terminals 15a and 15b connected to the fastening bolts 5a and 5b, respectively. Then, the desalted liquid is discharged from the liquid discharge port 32 of the container 30 while an electric current is passed.
［脱着工程(ｉｉ)］
本発明における脱着工程(ｉｉ)は、通液型キャパシタを、該活性炭電極に該吸着工程（ｉ）時とは逆の極性を付与した状態で水と接触させることにより該活性炭電極に吸着されたイオンを脱着させる工程である。脱塩処理が進行し、活性炭電極に多量のイオンが吸着された場合には、活性炭電極の極性を反転させることによって、活性炭電極に吸着されたイオンを脱着することができる。つまり、本発明における通液型キャパシタにおいては、活性炭電極におけるイオンの吸着時と脱着時で活性炭電極の極性が反転され、これにより活性炭電極の吸着性能を再生させることができる。
[Desorption process (ii)]
In the desorption step (ii) in the present invention, the liquid-flowing capacitor was adsorbed on the activated carbon electrode by bringing the activated carbon electrode into contact with water with a polarity opposite to that in the adsorption step (i). This is a step of desorbing ions. When the desalting process proceeds and a large amount of ions are adsorbed on the activated carbon electrode, the ions adsorbed on the activated carbon electrode can be desorbed by reversing the polarity of the activated carbon electrode. In other words, in the liquid-flow type capacitor according to the present invention, the polarity of the activated carbon electrode is reversed during the adsorption and desorption of ions on the activated carbon electrode, thereby regenerating the adsorption performance of the activated carbon electrode.
脱着工程（ｉｉ）について、水として被処理水Ｗ１を用いる例を図３を用いて説明する。吸着工程(ｉ)では、通液量が増加するにつれて、徐々に、第１電極および第２電極のイオン吸着量が増加して、吸着性能が徐々に低下していく。そこで脱着工程(ｉｉ)として、第１電極に直流電源の正極側、第２電極に直流電源の負極側を接続して両電極間に吸着時とは逆の電流を流し、活性炭電極の極性を反転させた状態で水と接触させる。これにより、第１電極に吸着されたカチオンおよび第２電極に吸着されたアニオンが脱着して、接触した水中（図３における被処理水Ｗ１）に放出される。放出されたイオンを含有する被処理水Ｗ１は吸着工程（ｉ）の際と同様に通液孔８を通じて排液口３２から排出される。このようにして、第１活性炭電極および第２活性炭電極の吸着能力を再生させることができる。脱着工程（ｉｉ）において活性炭電極に接触させる水は特に限定しないが、吸着工程（ｉ）から給水経路を変えなくてよい点で被処理水が好ましい。接触させる水は脱着工程（ｉｉ）中、常時通液しても良いし、一定期間静置した後に通液しても良い。 With respect to the desorption process (ii), an example in which the water to be treated W1 is used as water will be described with reference to FIG. In the adsorption step (i), as the flow rate increases, the ion adsorption amounts of the first electrode and the second electrode gradually increase, and the adsorption performance gradually decreases. Therefore, as a desorption process (ii), the positive electrode side of the DC power source is connected to the first electrode, the negative electrode side of the DC power source is connected to the second electrode, and a current opposite to that during adsorption is passed between the two electrodes to change the polarity of the activated carbon electrode. Contact with water in the inverted state. As a result, the cation adsorbed on the first electrode and the anion adsorbed on the second electrode are desorbed and released into the contacted water (treated water W1 in FIG. 3). The treated water W1 containing the released ions is discharged from the drain port 32 through the liquid passage hole 8 in the same manner as in the adsorption step (i). In this way, the adsorption capacity of the first activated carbon electrode and the second activated carbon electrode can be regenerated. The water to be brought into contact with the activated carbon electrode in the desorption step (ii) is not particularly limited, but water to be treated is preferable in that it is not necessary to change the water supply path from the adsorption step (i). The water to be contacted may be constantly passed during the desorption step (ii), or may be allowed to flow after standing for a certain period.
また、被処理水Ｗ１に含まれているイオンが第１電極１と第２電極２との間を通過するときに、第１活性炭電極１ｂおよび第２活性炭電極２ｂに静電的に吸着されて捕捉される（吸着工程（ｉ））。そして、第１活性炭電極１ｂまたは第２活性炭電極２ｂの表面に多量のイオンが吸着された場合には、バルブＶ１を開け、バルブＶ２を閉じることによりイオン濃縮液回収経路に切り替える。そして、活性炭電極の極性を反転させることにより、濃縮されたイオンを回収することができる（脱着工程（ｉｉ））。 Moreover, when the ion contained in the to-be-processed water W1 passes between the 1st electrode 1 and the 2nd electrode 2, it is electrostatically adsorbed by the 1st activated carbon electrode 1b and the 2nd activated carbon electrode 2b. Captured (adsorption step (i)). When a large amount of ions is adsorbed on the surface of the first activated carbon electrode 1b or the second activated carbon electrode 2b, the valve V1 is opened and the valve V2 is closed to switch to the ion concentrate recovery path. And the ion which concentrated can be collect | recovered by reversing the polarity of an activated carbon electrode (desorption process (ii)).
活性炭電極への給電方式としては、定電流、定電圧および定電流定電圧方式が挙げられる。本発明においては、高耐久な処理が可能である点から、活性炭電極への給電方式は定電流定電圧方式が好ましい。なお、活性炭電極への給電方式が定電流定電圧方式である場合、一定の電流が活性炭電極に給電され、電圧が上限電圧に達した場合には、給電方式は該上限電圧において電圧が一定に維持され、該上限電圧に応じて電流の値が変化する。 Examples of the power feeding method to the activated carbon electrode include constant current, constant voltage, and constant current constant voltage methods. In the present invention, since a highly durable treatment is possible, the power supply method to the activated carbon electrode is preferably a constant current constant voltage method. In addition, when the power supply method to the activated carbon electrode is a constant current constant voltage method, when a constant current is supplied to the activated carbon electrode and the voltage reaches the upper limit voltage, the power supply method makes the voltage constant at the upper limit voltage. The current value changes according to the upper limit voltage.
吸着工程（ｉ）と脱着工程（ｉｉ）の時間の比率は、特に限定されないが、（吸着工程の時間）／（脱着工程の時間）が１〜５、さらには１．５〜４．５になるように活性炭電極の極性を繰り返し反転することが好ましい。 The ratio of the time of the adsorption step (i) and the desorption step (ii) is not particularly limited, but (the time of the adsorption step) / (the time of the desorption step) is 1 to 5, and further 1.5 to 4.5 It is preferable to reverse the polarity of the activated carbon electrode repeatedly.
［工程(ｉｉｉ)］
本発明においては上記吸着工程（ｉ）と脱着工程（ｉｉ）を1サイクルとして反復させる。このサイクルを複数回繰り返すと、通液型キャパシタのイオン吸着性能が低下してしまう。これは脱着工程（ｉｉ）において脱着できなかったイオンが徐々に電極に蓄積することに起因すると推定される。そこで、上記サイクルを複数回繰り返した後に、通液型キャパシタを３０℃以上の洗浄水と接触させる工程（ｉｉｉ）を実施する事により、吸着性能を回復させることができる。
[Step (iii)]
In the present invention, the adsorption step (i) and the desorption step (ii) are repeated as one cycle. If this cycle is repeated a plurality of times, the ion adsorption performance of the liquid-passing capacitor will decrease. This is presumed to be due to the gradual accumulation of ions that could not be desorbed in the desorption step (ii) on the electrode. Therefore, after repeating the above cycle a plurality of times, the adsorption performance can be recovered by carrying out the step (iii) of bringing the liquid-flowing capacitor into contact with the washing water at 30 ° C. or higher.
工程（ｉｉｉ）に使用する洗浄水は、特に限定されないが、例えば、被処理水、処理水（本発明の吸着処理された水）、水道水、およびイオン交換水、等が挙げられる。これらの中でも、回復効果に優れ、本装置から得られる（系内から得られる）点で、処理水が好ましい。 The washing water used in the step (iii) is not particularly limited, and examples thereof include water to be treated, treated water (water subjected to the adsorption treatment of the present invention), tap water, and ion exchange water. Among these, treated water is preferable in that it has an excellent recovery effect and can be obtained from this apparatus (obtained from within the system).
工程（ｉｉｉ）に使用する洗浄水の温度は、好ましくは３０〜６０℃、より好ましくは３５〜５５℃である。洗浄水の温度が上記下限値以上であると、高い回復効果が得られる。また、洗浄水の温度が上記上限値以下であると、内部部材の強度劣化が抑制できる。 The temperature of the washing water used in step (iii) is preferably 30 to 60 ° C, more preferably 35 to 55 ° C. When the temperature of the washing water is not less than the above lower limit, a high recovery effect can be obtained. Moreover, the strength deterioration of an internal member can be suppressed as the temperature of a washing water is below the said upper limit.
また、工程（ｉｉｉ）における通液型キャパシタを３０℃以上の水と接触させる時間（工程(ｉｉｉ)の実施時間）は、好ましくは９０分以上、より好ましくは１８０分以上である。また、工程（ｉｉｉ）の実施時間は４８０分未満、より好ましくは４００分未満である。工程（ｉｉｉ）の実施時間が上記下限値以上であると、高い回復効果が得られる。また、工程（ｉｉｉ）の実施時間が上記上限値以下であると、装置の稼働時間をあまり低下させずに運転できる。 In addition, the time for bringing the liquid-permeable capacitor in step (iii) into contact with water at 30 ° C. or higher (the time for performing step (iii)) is preferably 90 minutes or longer, more preferably 180 minutes or longer. Moreover, the implementation time of a process (iii) is less than 480 minutes, More preferably, it is less than 400 minutes. When the execution time of the step (iii) is not less than the above lower limit value, a high recovery effect can be obtained. Moreover, it can drive | operate, without reducing the operating time of an apparatus as the implementation time of a process (iii) is below the said upper limit.
また、工程（ｉｉｉ）の実施時間に対する複数サイクルの運転時間（工程（ｉ）および(ｉｉ)の複数サイクル運転した際の合計時間）の比率は、好ましくは２〜１５である。複数サイクルの運転時間が上記下限値以上であると、装置の稼働時間があまり低下しない。また、工程（ｉｉｉ）の実施時間が上記上限値以下であると、高い回復効果が得られる。 Moreover, the ratio of the operation time of a plurality of cycles (the total time when a plurality of cycles of steps (i) and (ii) are operated) to the execution time of the step (iii) is preferably 2 to 15. When the operation time of a plurality of cycles is not less than the above lower limit value, the operation time of the apparatus does not decrease so much. Moreover, a high recovery effect is acquired as the implementation time of a process (iii) is below the said upper limit.
なお、上記洗浄水は容器３０内に静置しても良いし、通液しても良いが、温度を調整しやすい事から通液する方が好ましい。通液する洗浄水は使い捨て使用しても良いし、循環使用しても良いが、少量の洗浄水で実施出来るため、循環使用する方が好ましい。循環使用する場合、洗浄水の量は好ましくは容器３０の内容積の１〜１００倍である。洗浄水の量が上記下限値以上であると、脱着されたイオンにより洗浄水のイオン濃度が上昇しすぎることがなく、充分な回復効果が得られる。また、洗浄水の量が上記上限値以下であると、多くの洗浄水を使用せずに実施できる。ここで内容積とは、電極等を内蔵した容器に水を満杯に充填した際の水の量が１倍である。 In addition, although the said wash water may be left still in the container 30 and may be passed through, it is more preferable to pass through since it is easy to adjust temperature. The washing water to be passed may be used disposable or may be circulated, but it is preferable to circulate because it can be implemented with a small amount of washing water. When used in circulation, the amount of washing water is preferably 1 to 100 times the internal volume of the container 30. When the amount of the washing water is not less than the above lower limit value, the ion concentration of the washing water does not increase excessively due to the desorbed ions, and a sufficient recovery effect is obtained. Moreover, it can implement, without using much washing water as the quantity of washing water is below the said upper limit. Here, the internal volume is one time the amount of water when a container containing an electrode or the like is filled with water.
工程（ｉｉｉ）中は、電極間を電気的に遮断しても良いし、短絡しても良いが、短絡するほうが蓄積したイオンの脱着が促進するため好ましい。 During the step (iii), the electrodes may be electrically disconnected or may be short-circuited. However, short-circuiting is preferable because desorption of accumulated ions is promoted.
また、本発明の一実施態様において、通液型キャパシタはカチオン交換膜およびアニオン交換膜を含んでよい。この実施態様について図４〜６を参照して説明する。なお、図４において、説明の便宜上、層の一部分について、積層構造を展開するように分解したときの様子を模式的に図示している。図５は通液型キャパシタの上面模式図であり、図６はその正面模式図である。 In one embodiment of the present invention, the liquid-permeable capacitor may include a cation exchange membrane and an anion exchange membrane. This embodiment will be described with reference to FIGS. In FIG. 4, for convenience of explanation, a state in which a part of the layer is disassembled so as to expand the laminated structure is schematically illustrated. FIG. 5 is a schematic top view of the liquid-pass capacitor, and FIG. 6 is a schematic front view thereof.
第１電極１はそれぞれ、第１集電体１ａ（１ａ’）および第１活性炭電極１ｂ（１ｂ’）の他に、カチオン交換膜１ｃ（１ｃ’）を含み、第２電極２はそれぞれ、第２集電体２ａおよび第２活性炭電極２ｂの他に、アニオン交換膜２ｃを含み、ここで、カチオン交換膜１ｃとアニオン交換膜２ｃとはスペーサーを介して対向するように配置されている。通液型キャパシタがカチオン交換膜およびアニオン交換膜を含む場合、以下の効果が得られる。 Each of the first electrodes 1 includes a cation exchange membrane 1c (1c ′) in addition to the first current collector 1a (1a ′) and the first activated carbon electrode 1b (1b ′). In addition to the two current collectors 2a and the second activated carbon electrode 2b, an anion exchange membrane 2c is included, where the cation exchange membrane 1c and the anion exchange membrane 2c are arranged to face each other with a spacer interposed therebetween. When the liquid-permeable capacitor includes a cation exchange membrane and an anion exchange membrane, the following effects can be obtained.
通液型キャパシタに電流を流す前には、各セルに被処理水を通液しても液中のアニオン（−）およびカチオン（＋）は第１電極および第２電極に吸着されず、両電極間を素通りする。一方、通液型キャパシタがカチオン交換膜およびアニオン交換膜を含む場合、第１電極に直流電源の負極側、第２電極に直流電源の正極側を接続することにより両電極間に電流を流すと、カチオンは第１電極の表面に配されたカチオン交換膜を通過可能であるために第１電極の第１活性炭電極に吸着され、また、アニオンは第２電極の表面に配されたアニオン交換膜を通過可能であるために第２電極の第２活性炭電極に吸着される。 Before passing the current through the liquid-flow capacitor, the anion (−) and cation (+) in the liquid are not adsorbed by the first electrode and the second electrode even if the water to be treated is passed through each cell. Pass between the electrodes. On the other hand, when the liquid-flowing capacitor includes a cation exchange membrane and an anion exchange membrane, if a current flows between both electrodes by connecting the negative electrode side of the DC power source to the first electrode and the positive electrode side of the DC power source to the second electrode Since the cations can pass through the cation exchange membrane disposed on the surface of the first electrode, they are adsorbed on the first activated carbon electrode of the first electrode, and the anions are disposed on the surface of the second electrode. Is adsorbed by the second activated carbon electrode of the second electrode.
また、上記のとおり、通液型キャパシタへの通液量の増加に伴って吸着性能が徐々に低下した場合、活性炭電極に吸着工程（ｉ）時の際とは逆の極性を付与して、第１電極に吸着されたカチオンおよび第２電極に吸着されたアニオンが脱着して、通液される液中に放出される。このとき、放出されたカチオンは第２電極の表面に配されたアニオン交換膜を通過することができないために、第２電極に吸着されない。同様に、放出されたアニオンは第１電極の表面に配されたカチオン交換膜を通過することができないために、第１電極に吸着されない。このように、第１電極および第２電極にイオンが再吸着されることが抑制されるために、このとき通液された液には高濃度のイオンが含有される。したがって、通液型キャパシタがアニオン交換膜およびカチオン交換膜を含む場合、通液型キャパシタの吸着容量が向上し、イオンの再吸着が防止されるため、該通液型キャパシタを用いた被処理水の脱塩処理を効率的に行うことができる。 In addition, as described above, when the adsorption performance gradually decreases as the amount of liquid flowing into the liquid-permeable capacitor increases, the activated carbon electrode is given a polarity opposite to that during the adsorption step (i), The cation adsorbed on the first electrode and the anion adsorbed on the second electrode are desorbed and released into the liquid to be passed. At this time, since the released cations cannot pass through the anion exchange membrane disposed on the surface of the second electrode, they are not adsorbed on the second electrode. Similarly, since the released anion cannot pass through the cation exchange membrane disposed on the surface of the first electrode, it is not adsorbed on the first electrode. Thus, since it is suppressed that ion is re-adsorbed by the 1st electrode and the 2nd electrode, the high concentration ion contains in the liquid passed at this time. Therefore, when the liquid-flowing capacitor includes an anion exchange membrane and a cation exchange membrane, the adsorption capacity of the liquid-flowing capacitor is improved and re-adsorption of ions is prevented. It is possible to efficiently perform the desalting treatment.
次に、通液型キャパシタ１００を構成する他の要素について、詳しく説明する。 Next, other elements constituting the liquid-permeable capacitor 100 will be described in detail.
集電体としては、黒鉛シートが用いられる。黒鉛シートの具体例としては、膨張黒鉛を成形した黒鉛シート等が挙げられる。黒鉛シートは、耐腐食性と高導電性と低コスト性とのバランスに優れている。黒鉛シートの厚みとしては１００〜５００μｍであることが好ましい。 As the current collector, a graphite sheet is used. Specific examples of the graphite sheet include a graphite sheet formed from expanded graphite. The graphite sheet has an excellent balance of corrosion resistance, high conductivity, and low cost. The thickness of the graphite sheet is preferably 100 to 500 μm.
活性炭電極としては、例えば、活性炭粒子をバインダで結着させて得られる成形シートが挙げられる。 Examples of the activated carbon electrode include a molded sheet obtained by binding activated carbon particles with a binder.
活性炭粒子の具体例としては、例えば、木材、鋸屑、木炭、ヤシ殻やクルミ殻等の果実殻、果実種子、パルプ製造副生物、リグニン、廃糖蜜等の植物系活性炭粒子；泥炭、草炭、亜炭、褐炭、瀝青炭、無煙炭、コークス、コールタール、石炭ピッチ、石油蒸留残査、石油ピッチ等を炭化および賦活化して得られる鉱物系活性炭粒子；フェノール、サラン、アクリル系樹脂等を炭化および賦活化して得られる合成樹脂系活性炭粒子；再生繊維（レーヨン）等を炭化および賦活化して得られる天然繊維系活性炭粒子；等が挙げられる。これらの中では、吸着性能に優れている点からヤシ殻活性炭粒子が特に好ましい。 Specific examples of the activated carbon particles include plant activated carbon particles such as fruit shells such as wood, sawdust, charcoal, coconut husk and walnut shell, fruit seeds, pulp production by-products, lignin, and molasses; peat, grass charcoal, lignite , Mineral activated carbon particles obtained by carbonizing and activating lignite, bituminous coal, anthracite, coke, coal tar, coal pitch, petroleum distillation residue, petroleum pitch, etc .; carbonizing and activating phenol, saran, acrylic resin, etc. Synthetic resin-based activated carbon particles obtained; natural fiber-based activated carbon particles obtained by carbonizing and activating regenerated fibers (rayon); and the like. Among these, coconut shell activated carbon particles are particularly preferable from the viewpoint of excellent adsorption performance.
活性炭粒子の中心粒子径としては、好ましくは１〜１００μｍ、より好ましくは２〜５０μｍ、さらに好ましくは３〜３０μｍである。ここで中心粒子径とは、粒度分布において、全粒子の質量の積算値が５０％になるときの粒子径である。このような中心粒子径は、例えば、マイクロトラックベル（株）製マイクロトラック粒度分布測定装置（ＭＴ３３００）を用いて測定することができる。活性炭粒子の中心粒子径が上記下限値以上であると、使用するバインダ量が抑制され、活性炭の占める割合が低くなりすぎないため、吸着性能が良好である。また、活性炭粒子の中心粒子径が上記上限値以下であると、得られる活性炭電極の表面均一性に優れ、吸着性能に優れる。 The center particle diameter of the activated carbon particles is preferably 1 to 100 μm, more preferably 2 to 50 μm, and still more preferably 3 to 30 μm. Here, the central particle diameter is the particle diameter when the integrated value of the mass of all particles is 50% in the particle size distribution. Such a center particle diameter can be measured, for example, using a Microtrack particle size distribution measuring apparatus (MT3300) manufactured by Microtrack Bell Co., Ltd. When the center particle diameter of the activated carbon particles is not less than the above lower limit value, the amount of binder to be used is suppressed, and the proportion of the activated carbon does not become too low, so the adsorption performance is good. Moreover, when the center particle diameter of the activated carbon particles is not more than the above upper limit value, the obtained activated carbon electrode has excellent surface uniformity and excellent adsorption performance.
また、活性炭粒子の比表面積は、好ましくは７００〜２５００ｍ２／ｇ、より好ましくは１５００〜２０００ｍ２／ｇである。比表面積が上記下限値以上であると、脱塩能力が良好であり、さらに、活性炭電極の極性を反転して活性炭電極の表面に吸着したイオンを脱着させるときに、イオンが脱着しやすい。また、比表面積が上記上限値以下であると、体積あたりの性能に優れ、さらに、使用するバインダ量が抑制され、活性炭の占める割合が少なくなりすぎないため、吸着性能に優れる。比表面積は、例えば、次の方法で測定することができる。活性炭の７７Ｋにおける窒素吸着等温線をマイクロトラックベル（株）製のＢＥＬＳＯＲＰ−ｍｉｎｉ等を使用して測定する。そして、得られた窒素吸着等温線からＢＥＴの式により多点法による解析を行い、得られた曲線の相対圧ｐ／ｐ０＝０．０１〜０．１の領域での直線から比表面積を算出できる。 The specific surface area of the activated carbon particles is preferably 700~2500m 2 / g, more preferably 1500~2000m 2 / g. When the specific surface area is equal to or greater than the above lower limit, the desalting ability is good, and further, ions are easily desorbed when the polarity of the activated carbon electrode is reversed to desorb ions adsorbed on the surface of the activated carbon electrode. Further, when the specific surface area is not more than the above upper limit value, the performance per volume is excellent, and further, the amount of the binder to be used is suppressed, and the proportion of the activated carbon is not reduced so that the adsorption performance is excellent. The specific surface area can be measured, for example, by the following method. The nitrogen adsorption isotherm of activated carbon at 77K is measured using BELSORP-mini manufactured by Microtrack Bell Co., Ltd. And the analysis by a multipoint method is performed from the obtained nitrogen adsorption isotherm by the BET equation, and the specific surface area is calculated from the straight line in the region of relative pressure p / p 0 = 0.01 to 0.1 of the obtained curve. It can be calculated.
また、活性炭粒子の細孔容積は、好ましくは０．５〜１．２ｍＬ／ｇ、より好ましくは０．７〜１．０ｍＬ／ｇである。細孔容積が上記下限値以上であると、活性炭電極の極性を反転して活性炭電極の表面に吸着したイオンを脱着させるときにイオンが脱着しやすい。また、細孔容積が上記上限値以下であると、体積あたりの性能に優れる。細孔容積は、例えば、次の方法で測定することができる。活性炭の７７Ｋにおける窒素吸着等温線をＢＥＬＳＯＲＰ−ｍｉｎｉ等を使用して測定する。そして、相対圧ｐ／ｐ０＝０．９９における標準状態での窒素吸着体積（ｍＬ／ｇ）から以下の式により細孔容積を算出できる。
［細孔容積（ｍＬ／ｇ）］＝[ｐ／ｐ0＝０．９９における標準状態での窒素吸着体積（ｍＬ／ｇ）]×２８／２２４００／０．８０８
The pore volume of the activated carbon particles is preferably 0.5 to 1.2 mL / g, more preferably 0.7 to 1.0 mL / g. When the pore volume is greater than or equal to the above lower limit value, ions are easily desorbed when the polarity of the activated carbon electrode is reversed to desorb ions adsorbed on the surface of the activated carbon electrode. Further, when the pore volume is not more than the above upper limit value, the performance per volume is excellent. The pore volume can be measured, for example, by the following method. The nitrogen adsorption isotherm of activated carbon at 77K is measured using BELSORP-mini or the like. The pore volume can be calculated from the nitrogen adsorption volume (mL / g) in the standard state at a relative pressure p / p 0 = 0.99 by the following formula.
[Pore volume (mL / g)] = [nitrogen adsorption volume (mL / g) in standard state at p / p 0 = 0.99] × 28/22400 / 0.808
また、活性炭粒子の平均細孔径は、好ましくは１．５〜２．４ｎｍ、より好ましくは１．６〜２．２ｎｍである。平均細孔径が上記下限値以上であると、活性炭電極の極性を反転して活性炭電極の表面に吸着したイオンを脱着させるときにイオンが脱着しやすい。また、平均細孔径が上記上限値以下であると、体積あたりの性能に優れる。平均細孔径は、上述のように求められた比表面積と細孔容積から以下の式により算出できる。
［平均細孔径（ｎｍ）］＝［細孔容積（ｍＬ／ｇ）］×４０００／［比表面積（ｍ２／ｇ］
Moreover, the average pore diameter of the activated carbon particles is preferably 1.5 to 2.4 nm, more preferably 1.6 to 2.2 nm. When the average pore diameter is equal to or larger than the lower limit, ions are easily desorbed when the polarity of the activated carbon electrode is reversed to desorb ions adsorbed on the surface of the activated carbon electrode. Moreover, it is excellent in the performance per volume as an average pore diameter is below the said upper limit. The average pore diameter can be calculated by the following formula from the specific surface area and pore volume determined as described above.
[Average pore diameter (nm)] = [pore volume (mL / g)] × 4000 / [specific surface area (m 2 / g)
また、活性炭粒子の表面官能基量は、好ましくは０．１〜０．８ｍｅｑ／ｇ、より好ましくは０．２〜０．５ｍｅｑ／ｇである。表面官能基量が上記下限値以上であると、シート成形において活性炭粒子の表面電荷の影響を受け難く、シート成形を容易に行うことができる。また、表面官能基量が上記上限値以下であると、脱塩処理の耐久性に優れる。表面官能基量は、例えば、次の方法で測定することができる。１２０℃に調節した恒温乾燥器で活性炭を８〜１０時間真空乾燥した後、乾燥剤としてシリカゲルを入れたデシケータ中で放冷する。そして、１００ｍＬの共栓三角フラスコに放冷された活性炭１ｇを０．１ｍｇの単位まで正確に量り取る。そして、活性炭が量り取られた共栓三角フラスコに、Ｎ／１０ナトリウムエトキシドエタノール溶液を５０ｍＬ加え、１６０ｒｐｍ、２５℃で２４時間振盪する。そして、振盪後、遠心分離により上澄みと沈殿を分離し、上澄み液２０ｍＬを１００ｍＬ三角フラスコに正確に量り採り、ｐＨ４．０となる点を滴定終点としてＮ／１０塩酸で滴定して、試料滴定量を求める。一方、試料を含まない溶液で空試験を行い、空試験滴定量も求める。そして、次式により表面官能基量を算出する。
［表面官能基量（ｍｅｑ／ｇ）］＝（［空試験滴定量（ｍＬ）］−［試料滴定量（ｍＬ）］）×０．１×ｆ（塩酸ファクタ）×５０／２０
Moreover, the surface functional group amount of the activated carbon particles is preferably 0.1 to 0.8 meq / g, more preferably 0.2 to 0.5 meq / g. When the surface functional group amount is not less than the above lower limit value, it is difficult to be affected by the surface charge of the activated carbon particles in the sheet molding, and the sheet molding can be easily performed. Moreover, it is excellent in the durability of a desalination process as the amount of surface functional groups is below the said upper limit. The amount of surface functional groups can be measured, for example, by the following method. The activated carbon is vacuum-dried for 8 to 10 hours in a constant temperature dryer adjusted to 120 ° C., and then allowed to cool in a desiccator containing silica gel as a desiccant. Then, 1 g of activated carbon cooled in a 100 mL stoppered Erlenmeyer flask is accurately weighed to a unit of 0.1 mg. Then, 50 mL of N / 10 sodium ethoxide ethanol solution is added to the stoppered Erlenmeyer flask in which the activated carbon has been weighed, and shaken at 160 rpm and 25 ° C. for 24 hours. After shaking, the supernatant and the precipitate are separated by centrifugation, 20 mL of the supernatant is accurately weighed into a 100 mL Erlenmeyer flask, titrated with N / 10 hydrochloric acid at the titration end point, and titrated with a sample. Ask for. On the other hand, a blank test is performed with a solution containing no sample, and a blank test titer is also obtained. And the amount of surface functional groups is calculated by the following formula.
[Amount of surface functional group (meq / g)] = ([Blank test titration (mL)]-[Sample titration (mL)]) × 0.1 × f (hydrochloric acid factor) × 50/20
活性炭電極は、活性炭粒子とバインダとを含む混合物をシート状に成形することにより得ることができる。なお、バインダとしては、浄水用に使用される場合には、生体為害性のないバインダを用いることが好ましい。活性炭電極中に含まれる活性炭粒子の割合は、好ましくは５０〜９９質量％、より好ましくは８０〜９５質量％である。活性炭電極中に含まれる活性炭粒子の割合が上記範囲内であると、吸着性能に優れる。 The activated carbon electrode can be obtained by forming a mixture containing activated carbon particles and a binder into a sheet shape. In addition, as a binder, when using for water purification, it is preferable to use the binder which is not harmful to living organisms. The ratio of the activated carbon particles contained in the activated carbon electrode is preferably 50 to 99% by mass, more preferably 80 to 95% by mass. Adsorption performance is excellent when the ratio of the activated carbon particles contained in the activated carbon electrode is within the above range.
バインダとしては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、フルオロエチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル、およびポリアミド等が挙げられる。これらの中で、結着性や安定性等の観点から、ポリテトラフルオロエチレンが好ましい。 Examples of the binder include polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, fluoroethylene-perfluoroalkoxyethylene copolymer, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, styrene-butadiene copolymer, polyethylene, polypropylene, polystyrene, ethylene- Examples include methacrylic acid copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polymethyl methacrylate, polyacrylonitrile, and polyamide. Among these, polytetrafluoroethylene is preferable from the viewpoints of binding properties and stability.
活性炭電極はさらに導電材を含有してもよい。導電材を配合することにより、活性炭電極に優れた導電性を付与することができる。このような導電材の具体例としては、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、および黒鉛等の炭素系材料；金、白金、および銀等の貴金属；窒化チタン、チタンシリコンカーバイド、炭化チタン、硼化チタン、および硼化ジルコニウム等の高導電性セラミックス；等が挙げられる。これらの中で、炭素系材料がコストや加工性に優れている点から好ましい。 The activated carbon electrode may further contain a conductive material. By blending a conductive material, excellent conductivity can be imparted to the activated carbon electrode. Specific examples of such a conductive material include, for example, carbon-based materials such as acetylene black, ketjen black, and graphite; noble metals such as gold, platinum, and silver; titanium nitride, titanium silicon carbide, titanium carbide, boride And highly conductive ceramics such as titanium and zirconium boride. Among these, a carbon-based material is preferable because it is excellent in cost and workability.
活性炭電極の厚みは特に限定されないが、１００〜５００μｍであることが、電気抵抗が高くなり過ぎない点から好ましい。 The thickness of the activated carbon electrode is not particularly limited, but is preferably 100 to 500 μm from the viewpoint that the electric resistance does not become too high.
スペーサーとしては、例えば、合成繊維の樹脂ネット、織物、紙状の集合体、合成繊維または再生繊維を集積させた不織布等が挙げられる。これらの中では、通液性および経済性に優れる観点から、樹脂ネットおよび不織布が好ましく、樹脂ネットがより好ましい。 Examples of the spacer include a resin net of synthetic fibers, a woven fabric, a paper-like aggregate, a nonwoven fabric in which synthetic fibers or recycled fibers are integrated. In these, a resin net and a nonwoven fabric are preferable, and a resin net is more preferable from a viewpoint which is excellent in liquid permeability and economical efficiency.
スペーサーの材質としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリテトラフルオロエチレン、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、およびポリエーテルエーテルケトン等が挙げられる。これらの中では、低コスト性や加工性に優れる観点から、ポリエチレンテレフタレートおよびポリプロピレンが好ましく、ポリエチレンテレフタレートがより好ましい。 Examples of the material for the spacer include polyethylene terephthalate, polypropylene, polyamide, polytetrafluoroethylene, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, and polyether ether ketone. Among these, polyethylene terephthalate and polypropylene are preferable and polyethylene terephthalate is more preferable from the viewpoint of low cost and excellent workability.
スペーサーの厚みは、好ましくは５０〜２５０μｍ、より好ましくは７０〜１５０μｍである。スペーサーの厚みが上記上限値以下であると、通電時にセル間の電気抵抗が高くなりすぎないため、吸着性能に優れる。また、スペーサーの厚みが上記下限値以上であると、通液抵抗が比較的低く抑えられる。 The thickness of the spacer is preferably 50 to 250 μm, more preferably 70 to 150 μm. When the thickness of the spacer is not more than the above upper limit value, the electrical resistance between the cells does not become too high at the time of energization, and the adsorption performance is excellent. Further, when the thickness of the spacer is not less than the above lower limit value, the liquid flow resistance can be suppressed to be relatively low.
また、スペーサーの開口率は、好ましくは２０〜８０％、より好ましくは３０〜７０％である。スペーサーの開口率が上記下限値以上であると、通液抵抗が低く抑えられる。また、スペーサーの開口率が上記上限値以下であると、開口部での内部短絡が抑えられる。 Further, the opening ratio of the spacer is preferably 20 to 80%, more preferably 30 to 70%. When the opening ratio of the spacer is not less than the above lower limit value, the liquid flow resistance can be kept low. Moreover, the internal short circuit in an opening part is suppressed as the aperture ratio of a spacer is below the said upper limit.
締結ボルトとしては、金属ボルト等の導電性ボルトおよびナットを用いたボルト・ナット構造の締結手段を用いるものが好ましい。なお、被処理水はイオンを含むため、チタンまたはチタン合金からなるボルトのような耐腐食性の高い金属ボルトを用いることが特に好ましい。また、締結手段としては、ボルト構造に限られず、クリップ状の構造体で挟み込む等の手段を用いてもよい。 As the fastening bolt, one using a fastening means of a bolt / nut structure using a conductive bolt and a nut such as a metal bolt is preferable. In addition, since water to be treated contains ions, it is particularly preferable to use a metal bolt having high corrosion resistance such as a bolt made of titanium or a titanium alloy. Further, the fastening means is not limited to the bolt structure, and means such as clamping with a clip-like structure may be used.
締結ボルトで締結するとき、その締結圧により集電体が破損されることがある。このような破損を防ぐために、締結ボルトのボルトヘッドと集電体との間には、チタン板等の耐腐食性および導電性に優れた金属板を介在させて締結圧を分散させてもよい。このような金属板の厚みは、特に限定されないが、０．５〜５ｍｍであることが好ましい。 When fastening with fastening bolts, the current collector may be damaged by the fastening pressure. In order to prevent such damage, the fastening pressure may be dispersed by interposing a metal plate excellent in corrosion resistance and conductivity such as a titanium plate between the bolt head of the fastening bolt and the current collector. . Although the thickness of such a metal plate is not specifically limited, It is preferable that it is 0.5-5 mm.
アニオン交換膜は、特に限定はされないが、例えば、４級アミノ基等のアニオン交換基を有する、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、またはフッ素系樹脂等のイオン交換樹脂を含む膜が挙げられる。また、カチオン交換膜は、特に限定されないが、例えば、スルホン基、またはカルボキシル基等のカチオン交換基を有するスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、またはフッ素系樹脂等のイオン交換樹脂を含む膜が挙げられる。 The anion exchange membrane is not particularly limited, and examples thereof include a membrane containing an ion exchange resin such as a styrene resin, an acrylic resin, or a fluorine resin having an anion exchange group such as a quaternary amino group. The cation exchange membrane is not particularly limited, and examples thereof include a membrane containing an ion exchange resin such as a styrene resin, an acrylic resin, or a fluorine resin having a cation exchange group such as a sulfone group or a carboxyl group. .
また、本発明の一実施態様において、第１集電体および第２集電体の少なくとも一方は、各活性炭電極と対向しないタブ部を有し、少なくとも２つ以上のタブ部同士は、該タブ部の表面に接触するように配された導電性シートで電気的に接続されていてもよい。この場合、複数のタブ部同士が導電性シートを介して接続されることにより、複数の第１集電体同士は、シート面に対して平行方向に電気的に接続される。このようなシート面に対する平行方向の接続によれば、例えば、集電体として、黒鉛（グラファイト）シートのように電気伝導度がシートの面方向には高く、垂直方向には低いような、電気伝導度の異方性の高いシート材料を用いた場合でも、充分な導電性を得ることができる。それにより、被処理水中に高濃度のイオンが含まれていたり、被処理水を高流量で脱塩処理したりする場合にも、高いイオン除去率を長期間にわたって維持することができる。 In one embodiment of the present invention, at least one of the first current collector and the second current collector has a tab portion that does not face each activated carbon electrode, and at least two tab portions are the tabs. It may be electrically connected by a conductive sheet arranged so as to contact the surface of the part. In this case, the plurality of first current collectors are electrically connected in parallel to the sheet surface by connecting the plurality of tab portions through the conductive sheet. According to such a parallel connection with respect to the sheet surface, for example, as a current collector, an electrical conductivity such as a graphite sheet is high in the sheet surface direction and low in the vertical direction. Even when a sheet material having high conductivity anisotropy is used, sufficient conductivity can be obtained. Thereby, even when high-concentration ions are contained in the water to be treated or when the water to be treated is desalted at a high flow rate, a high ion removal rate can be maintained over a long period of time.
通液型キャパシタを用いて液中のイオン除去を行うための通液方式としては、被処理水の原液を全量濾過する全濾過方式を採用しても、循環濾過方式を採用してもよい。通液条件は特に限定されないが、５〜１００ｈｒ−１の空間速度（ＳＶ）で行うことが、圧力損失が高くなり過ぎない点から好ましい。 As a liquid passing method for removing ions in the liquid using a liquid passing type capacitor, a total filtration method for filtering the whole amount of the raw water to be treated may be adopted, or a circulating filtration method may be adopted. The conditions for passing the liquid are not particularly limited, but it is preferable to carry out at a space velocity (SV) of 5 to 100 hr −1 because the pressure loss does not become too high.
なお、排出された処理液の電気伝導度と、通液開始から流した通液量との関係を２次元的にプロットすることにより、イオン除去能力の状態をモニターすることができる。また、処理液中のイオン濃度は水の電気伝導度と相関があるために、脱塩処理前の被処理水および脱塩処理後の処理液の電気伝導度を測定することにより、イオン除去率を計算することができる。また、液中のイオン濃度は、例えばイオンクロマトグラフィ等の方法により測定することもできる。 The state of ion removal capability can be monitored by two-dimensionally plotting the relationship between the electrical conductivity of the discharged processing liquid and the amount of liquid flowed from the start of liquid flow. In addition, since the ion concentration in the treatment liquid correlates with the electrical conductivity of water, the ion removal rate is measured by measuring the electrical conductivity of the water to be treated before desalting and the treatment liquid after desalting. Can be calculated. The ion concentration in the liquid can also be measured by a method such as ion chromatography.
通液型キャパシタに電力を供給する直流電源２０の種類は、特に限定されない。１００Ｖの家庭用電源から電圧を調整し、直流化して使用してもよいし、電池、蓄電池を使用して電力を供給してもよい。また、屋外で用いる場合には、太陽電池、風力発電機、燃料電池、またはコジェネレータ等の独立電源を用いてもよい。また、通液型キャパシタ自身が蓄電能力を有するために、複数の通液型キャパシタを接続し、互いに蓄電された電力を交互に電源として用いてもよい。 The type of the DC power supply 20 that supplies power to the liquid-permeable capacitor is not particularly limited. The voltage may be adjusted from a 100 V household power supply and used as a direct current, or power may be supplied using a battery or a storage battery. Moreover, when using it outdoors, you may use independent power supplies, such as a solar cell, a wind power generator, a fuel cell, or a co-generator. In addition, since the liquid-flowing capacitor itself has a power storage capability, a plurality of liquid-flowing capacitors may be connected and the power stored in each other may be alternately used as a power source.
上記で説明した本発明の通液型キャパシタを用いた脱塩方法によれば、イオンを含有する水等の脱塩処理（脱イオン処理）を行うことができる。また、その他の公知の浄水手段等を用いた水処理手段と組み合わせてもよい。公知の水処理手段の具体例としては、例えば、不織布フィルター、セラミックフィルター、活性炭等の各種吸着材、ミネラル添加材、セラミック濾過材、中空糸膜濾過材、またはイオン吸着材等を含む水処理手段が挙げられる。 According to the desalting method using the liquid-passing capacitor of the present invention described above, desalting treatment (deionizing treatment) of water containing ions can be performed. Moreover, you may combine with the water treatment means using other well-known water purification means. Specific examples of known water treatment means include, for example, non-woven fabric filters, ceramic filters, various adsorbents such as activated carbon, mineral additives, ceramic filter media, hollow fiber membrane filter materials, or water treatment means containing ion adsorbents. Is mentioned.
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。なお、本発明の範囲は以下の実施例の内容に限定されるものではない。
［実施例１］
活性炭電極として、中心粒子径６μｍ、比表面積１７００ｍ２／ｇ、細孔容積０．７３ｍＬ／ｇ、平均細孔径１．７ｎｍ、表面官能基量０．３３ｍｅｑ／ｇの活性炭粒子（ヤシ殻を原料とする活性炭粒子、（株）クラレ製ＹＰ−５０Ｆ）１００質量部およびポリテトラフルオロエチレンバインダ１０質量部を含有する活性炭電極Ａ１を用いた。活性炭電極Ａ１は、厚み２５０μｍであり、縦６０ｍｍ×横６０ｍｍのサイズに裁断したものを用いた。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. The scope of the present invention is not limited to the contents of the following examples.
[Example 1]
As an activated carbon electrode, activated carbon particles having a center particle diameter of 6 μm, a specific surface area of 1700 m 2 / g, a pore volume of 0.73 mL / g, an average pore diameter of 1.7 nm, and a surface functional group amount of 0.33 meq / g (coconut shell is used as a raw material) Activated carbon particles, YP-50F manufactured by Kuraray Co., Ltd., 100 parts by mass and activated carbon electrode A1 containing 10 parts by mass of a polytetrafluoroethylene binder were used. The activated carbon electrode A1 had a thickness of 250 μm and was cut into a size of 60 mm long × 60 mm wide.
集電体として、膨張黒鉛を圧縮成形して形成された厚み２５０μｍの黒鉛シート（ＳＧＬカーボンジャパン（株）製のＳＩＧＲＡＦＬＥＸ Ｓ ＧＲＡＦＨＩＴＥ ＦＯＩＬ）を用いた。この黒鉛シートは、縦６０ｍｍ×横６０ｍｍの正方形状を有し、さらに一つの辺の図５に示したようなタブを有した。 A 250 μm-thick graphite sheet (SIGRAFLEX S GRAFHITE FOIL manufactured by SGL Carbon Japan Co., Ltd.) formed by compression molding expanded graphite was used as a current collector. This graphite sheet had a square shape of 60 mm long × 60 mm wide, and further had a tab as shown in FIG. 5 on one side.
スペーサーとして、厚み９３μｍ、線径５５μｍ、目開き３６８μｍ、開口率７６％のポリエステル製樹脂ネット（日本特殊織物（株）製のＬＸ６０ＳＳ）を用いた。スペーサーは、縦６８ｍｍ×横６８ｍｍのサイズを有した。 As the spacer, a polyester resin net (LX60SS manufactured by Nippon Special Textile Co., Ltd.) having a thickness of 93 μm, a wire diameter of 55 μm, an aperture of 368 μm, and an aperture ratio of 76% was used. The spacer had a size of 68 mm long × 68 mm wide.
アニオン交換膜として、厚み１３０μｍの旭硝子（株）製のセレミオンＡＭＶ（縦１０６４ｍｍ×横６４ｍｍのサイズ）を用い、カチオン交換膜として、厚み１３０μｍの旭硝子（株）製のセレミオンＣＭＶ（縦６４ｍｍ×横６４ｍｍのサイズ）を用いた。 As the anion exchange membrane, a 130 μm thick Selemion AMV manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. (1064 mm long × 64 mm wide) was used. Size).
上述した活性炭電極、集電体、スペーサー、アニオン交換膜、およびカチオン交換膜を積層して積層体を形成した。具体的には、図４〜６に示されるように、集電体、活性炭電極、カチオン交換膜、スペーサー、アニオン交換膜、活性炭電極、集電体、活性炭電極、アニオン交換膜、スペーサー、カチオン交換膜、活性炭電極、集電体の順で繰り返し積層し、１０セルのキャパシタ構造を有する積層体を形成した。なお、積層体は各構成要素の縦６０ｍｍ×横６０ｍｍの領域が重なり、各集電体のタブ部はスペーサーを挟んだ最近層のタブ部同士が互いに逆方向を向くように配置した。また、最上層を除いた各層を形成する、集電体、スペーサー、アニオン交換膜、およびカチオン交換膜のそれぞれの中央部には、脱塩処理された被処理水を通液するための直径９ｍｍの通液孔を形成していた。 The above-mentioned activated carbon electrode, current collector, spacer, anion exchange membrane, and cation exchange membrane were laminated to form a laminate. Specifically, as shown in FIGS. 4 to 6, the current collector, activated carbon electrode, cation exchange membrane, spacer, anion exchange membrane, activated carbon electrode, current collector, activated carbon electrode, anion exchange membrane, spacer, cation exchange The film, the activated carbon electrode, and the current collector were repeatedly laminated in this order to form a laminated body having a 10-cell capacitor structure. The laminated body was arranged such that the area of 60 mm × 60 mm of each component overlapped, and the tab portions of the current collectors were arranged so that the tab portions of the nearest layer with the spacer in between were facing in opposite directions. In addition, a diameter of 9 mm for passing the desalted water to be passed through the central portion of each of the current collector, spacer, anion exchange membrane, and cation exchange membrane forming each layer excluding the uppermost layer. The liquid passage hole was formed.
図４〜６に示されるように、積層体の各方向で重なっている複数のタブ部同士をそれぞれ２本のチタン製のボルトおよびナットで締結することにより積層体を固定した。 As shown in FIGS. 4 to 6, the laminated body was fixed by fastening a plurality of tab portions overlapping in each direction of the laminated body with two titanium bolts and nuts.
得られた通液型キャパシタを樹脂製の容器に収容した。なお、容器は、内寸が、縦１６５ｍｍ、横７０ｍｍ、高さ１７．５ｍｍの直方体の形状であり、６ｍｍ径の給液口および６ｍｍ径の排液口を備えていた。また、容器の底面には容器に収容された通液型キャパシタのチタン製ボルトと電気的に接続された２つの電極の端子が配されていた。容器内に通液型キャパシタを密閉収容することにより、脱塩装置を製造した。そして、外部に露出した各端子に直流電源の負極側と正極側をそれぞれ接続した。 The obtained liquid passing type capacitor was accommodated in a resin container. The container had a rectangular parallelepiped shape with inner dimensions of 165 mm in length, 70 mm in width, and 17.5 mm in height, and was provided with a 6 mm diameter liquid supply port and a 6 mm diameter drainage port. Moreover, the terminal of the two electrodes electrically connected with the titanium volt | bolt of the liquid-permeable type capacitor accommodated in the container was distribute | arranged to the bottom face of the container. A desalting apparatus was manufactured by enclosing a liquid-flowing capacitor in a container. Then, the negative electrode side and the positive electrode side of the DC power source were respectively connected to the terminals exposed to the outside.
得られた脱塩装置を用いて、以下に示すように回復効果確認試験を行った。 Using the obtained desalting apparatus, a recovery effect confirmation test was performed as shown below.
［吸着工程(ｉ)及び脱着工程(ｉｉ)］
上記脱塩装置に被処理水として試験水を９０ｍＬ/分の流量で通液し、２．１２Ａの電流を流すことで、イオン除去率を約８０％とした６０秒の上記吸着工程（ｉ）と、８．４８Ａの電流または１．５Ｖの電圧を上限とした６０秒の上記脱着工程（ｉｉ）を１サイクルとして反復させる運転方法を、吸着工程（ｉ）時の最大電圧（吸着工程（ｉ）における電圧の最大値）が３.０Ｖに到達するまで実施した。なお、試験水は以下のように調製した。炭酸水素ナトリウム１７０ｍｇ、塩化カルシウム二水和物４６０ｍｇ、硝酸カルシウム四水和物４００ｍｇ、硫酸マグネシウム七水和物３７０ｍｇ（何れも和光純薬工業（株）製、試薬特級）を水道水に溶解し、総量を１Ｌとしたものを試験水とした。試験水は、電気伝導度１６００μＳ／ｃｍ、ｐＨ７．８、全溶解固形物の濃度１０３０ｍｇ／Ｌであり、２５±３℃の温度範囲のものを使用した。
[Adsorption process (i) and desorption process (ii)]
The adsorption step (i) for 60 seconds with the ion removal rate of about 80% by passing test water as treatment water through the desalting apparatus at a flow rate of 90 mL / min and passing a current of 2.12A. And an operation method of repeating the above-described desorption process (ii) of 60 seconds with an upper limit of a current of 8.48 A or a voltage of 1.5 V as one cycle, a maximum voltage during the adsorption process (i) (adsorption process (i It was carried out until the maximum value of the voltage in) reached 3.0V. The test water was prepared as follows. Dissolve sodium bicarbonate 170 mg, calcium chloride dihydrate 460 mg, calcium nitrate tetrahydrate 400 mg, magnesium sulfate heptahydrate 370 mg (both manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., reagent grade) in tap water, The total amount was 1 L was used as test water. The test water had an electric conductivity of 1600 μS / cm, pH 7.8, a total dissolved solid concentration of 1030 mg / L, and a temperature range of 25 ± 3 ° C.
［工程(ｉｉｉ)］
上記吸着工程及び脱着工程を実施後、試験水の通液及び通電を停止し、電極間を短絡させて洗浄水を２５０ｍＬ/分の流速で通液する工程（ｉｉｉ）を３６０分実施した。なお、洗浄水には５０℃に調整した３Ｌのイオン交換水を循環使用した。
［回復効果確認工程］
上記工程（ｉｉｉ）を実施後、上記吸着工程及び脱着工程と同様の操作を吸着工程（ｉ）時の最大電圧が３.０Ｖ以上になるまで実施した。なお、回復効果（最大電圧が３．０Ｖに達するまでに要したサイクル数）の結果を表１に示す。回復効果は、サイクル数が大きいほど優れる。１〜５サイクル目の処理経過時間に対してプロットした電流および電圧の変化を図７、１〜５サイクル目の処理経過時間に対してプロットした被処理水および処理水の電気伝導度の変化を図８、吸着工程及び脱着工程、並びに回復効果確認工程のサイクル数に対してプロットしたイオン除去率の変化を図９、吸着工程及び脱着工程、並びに回復効果確認工程の各サイクルの最大電圧の変化を図１０、および工程（ｉｉｉ）の時間に対してプロットした回復効果を図１１にそれぞれ示す。
[Step (iii)]
After carrying out the adsorption step and the desorption step, the flow of test water and the energization were stopped, the electrodes were short-circuited, and the step (iii) of flowing wash water at a flow rate of 250 mL / min was carried out for 360 minutes. In addition, 3 L of ion exchange water adjusted to 50 ° C. was circulated and used as the washing water.
[Recovery effect confirmation process]
After carrying out the step (iii), the same operation as the adsorption step and the desorption step was carried out until the maximum voltage during the adsorption step (i) was 3.0 V or higher. Table 1 shows the results of the recovery effect (the number of cycles required for the maximum voltage to reach 3.0 V). The recovery effect is better as the number of cycles is larger. FIG. 7 shows changes in the current and voltage plotted against the treatment elapsed time in the first to fifth cycles. FIG. 7 shows changes in the electrical conductivity of the water to be treated and the treated water plotted against the treatment elapsed time in the first to fifth cycles. FIG. 8 shows changes in the ion removal rate plotted against the number of cycles in the adsorption process, the desorption process, and the recovery effect confirmation process. FIG. 9, changes in the maximum voltage in each cycle of the adsorption process, the desorption process, and the recovery effect confirmation process. FIG. 10 and FIG. 11 show the recovery effect plotted against the time of step (iii), respectively.
［実施例２］
工程（ｉｉｉ）の実施時間を２４０分に変更した以外は、実施例１と同様にして回復効果確認試験を実施した。その結果を表１および図１１に示す。
[Example 2]
A recovery effect confirmation test was performed in the same manner as in Example 1 except that the execution time of the step (iii) was changed to 240 minutes. The results are shown in Table 1 and FIG.
［実施例３］
工程（ｉｉｉ）の実施時間を１２０分に変更した以外は、実施例１と同様にして回復効果確認試験を実施した。その結果を表１および図１１に示す。
[Example 3]
A recovery effect confirmation test was performed in the same manner as in Example 1 except that the execution time of the step (iii) was changed to 120 minutes. The results are shown in Table 1 and FIG.
［実施例４］
工程（ｉｉｉ）で用いる洗浄水の温度を４０℃に変更した以外は、実施例１と同様にして回復効果確認試験を実施した。その結果を表１および図１１に示す。
[Example 4]
A recovery effect confirmation test was performed in the same manner as in Example 1 except that the temperature of the washing water used in the step (iii) was changed to 40 ° C. The results are shown in Table 1 and FIG.
［実施例５］
工程（ｉｉｉ）で用いる洗浄水の温度を４０℃、工程（ｉｉｉ）の実施時間を１２０分に変更した以外は、実施例１と同様にして回復効果確認試験を実施した。その結果を表１および図１１に示す。
[Example 5]
A recovery effect confirmation test was carried out in the same manner as in Example 1 except that the temperature of the washing water used in the step (iii) was changed to 40 ° C. and the execution time of the step (iii) was changed to 120 minutes. The results are shown in Table 1 and FIG.
［実施例６］
工程（ｉｉｉ）で用いる洗浄水の温度を３０℃に変更した以外は、実施例１と同様にして回復効果確認試験を実施した。その結果を表１および図１１に示す。
[Example 6]
A recovery effect confirmation test was conducted in the same manner as in Example 1 except that the temperature of the washing water used in the step (iii) was changed to 30 ° C. The results are shown in Table 1 and FIG.
［実施例７］
工程（ｉｉｉ）で用いる洗浄水の温度を３０℃、工程（ｉｉｉ）の実施時間を１２０分に変更した以外は、実施例１と同様にして回復効果確認試験を実施した。その結果を表１および図１１に示す。
[Example 7]
A recovery effect confirmation test was performed in the same manner as in Example 1 except that the temperature of the washing water used in the step (iii) was changed to 30 ° C. and the execution time of the step (iii) was changed to 120 minutes. The results are shown in Table 1 and FIG.
［比較例１］
工程（ｉｉｉ）で用いる洗浄水の温度を２０℃に変更した以外は、実施例１と同様にして回復効果確認試験を実施した。その結果を表１、図１０、および図１１に示す。
[Comparative Example 1]
A recovery effect confirmation test was performed in the same manner as in Example 1 except that the temperature of the washing water used in step (iii) was changed to 20 ° C. The results are shown in Table 1, FIG. 10, and FIG.
［参考例１］
工程（ｉｉｉ）の実施時間を６０分に変更した以外は、実施例１と同様にして回復効果確認試験を実施した。その結果を表１および図１１に示す。
[Reference Example 1]
A recovery effect confirmation test was performed in the same manner as in Example 1 except that the execution time of the step (iii) was changed to 60 minutes. The results are shown in Table 1 and FIG.
［参考例２］
工程（ｉｉｉ）の実施時間を３０分に変更した以外は、実施例１と同様にして回復効果確認試験を実施した。その結果を表１および図１１に示す。
[Reference Example 2]
A recovery effect confirmation test was performed in the same manner as in Example 1 except that the execution time of the step (iii) was changed to 30 minutes. The results are shown in Table 1 and FIG.
［参考例３］
工程（ｉｉｉ）の実施時間を５分に変更した以外は、実施例１と同様にして回復効果確認試験を実施した。その結果を表１および図１１に示す。
[Reference Example 3]
A recovery effect confirmation test was performed in the same manner as in Example 1 except that the execution time of the step (iii) was changed to 5 minutes. The results are shown in Table 1 and FIG.
［参考例４］
工程（ｉｉｉ）で用いる洗浄水の温度を４０℃、工程（ｉｉｉ）の実施時間を６０分に変更した以外は、実施例１と同様にして回復効果確認試験を実施した。その結果を表１および図１１に示す。
[Reference Example 4]
A recovery effect confirmation test was carried out in the same manner as in Example 1 except that the temperature of the washing water used in the step (iii) was changed to 40 ° C. and the execution time of the step (iii) was changed to 60 minutes. The results are shown in Table 1 and FIG.
実施例１〜７においては、回復効果として示したサイクル数が多かった。また、参考例１〜３で示されるように、工程（ｉｉｉ）の時間が長いほど回復効果が高かった。また、比較例１および参考例１で示されるように、洗浄水温度が高い場合、洗浄水温度が低い場合と比較して、工程（ｉｉｉ）の実施時間が短い場合でも同等の回復効果が得られた。 In Examples 1 to 7, the number of cycles indicated as a recovery effect was large. Further, as shown in Reference Examples 1 to 3, the recovery effect was higher as the time of the step (iii) was longer. Further, as shown in Comparative Example 1 and Reference Example 1, when the washing water temperature is high, the same recovery effect is obtained even when the execution time of the step (iii) is short compared to the case where the washing water temperature is low. It was.
１ 第１電極
１ａ、１ａ’ 第１集電体
１ｂ、１ｂ’ 第１活性炭電極
１ｃ、１ｃ’ カチオン交換膜
１ｄ、２ｄ タブ部
２ 第２電極
２ａ 第２集電体
２ｂ 第２活性炭電極
２ｃ アニオン交換膜
３ スペーサー
５ａ、５ｂ 締結ボルト
６ａ 集電体タブ部
６ｂ 集電体構成要素重なり部
８ 通液孔
１０ セル
１５ａ、１５ｂ 端子
２０ 直流電源
２０ａ、２０ｂ 配線
３０ 容器
３１ 給液口
３２ 排液口
１００ 通液型キャパシタ
２００ 脱塩装置
Ｗ１ 被処理水
Ｖ１、Ｖ２ バルブ
1 1st electrode 1a, 1a '1st current collector 1b, 1b' 1st activated carbon electrode 1c, 1c 'cation exchange membrane 1d, 2d tab part 2 2nd electrode 2a 2nd current collector 2b 2nd activated carbon electrode 2c anion Exchange membrane 3 Spacer 5a, 5b Fastening bolt 6a Current collector tab 6b Current collector component overlapping portion 8 Liquid passage hole 10 Cell 15a, 15b Terminal 20 DC power supply 20a, 20b Wiring 30 Container 31 Liquid supply port 32 Liquid discharge port 100 Flow-through capacitor 200 Desalination unit W1 Water to be treated V1, V2 Valve
Claims (5)
The method for operating a liquid-permeable capacitor according to claim 1, wherein the liquid-permeable capacitor further includes an anion exchange membrane and a cation exchange membrane.
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| KR102358988B1 (en) * | 2021-04-30 | 2022-02-08 | 두산중공업 주식회사 | Rotary type capacitive de-onization device |
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