KR101408086B1

KR101408086B1 - Deionization device

Info

Publication number: KR101408086B1
Application number: KR1020120044919A
Authority: KR
Inventors: 형기우; 형성훈; 전대원; 신대정; 류인재
Original assignee: (주)동양화학; 동양하이테크산업주식회사
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2012-04-27
Publication date: 2014-06-19
Also published as: KR20130121581A

Abstract

본 발명은 탈이온 장치에 관한 것으로, 서로 대향되는 위치에 일정간격으로 이격되어 구비되고 이온 제거를 위한 용수의 유입구 및 배출구가 형성된 한 쌍의 지지체; 상기 지지체 사이에 구비되며 교대로 반복 적층되는 복수 개의 제1단위셀; 및 제2단위셀;을 포함하되, 상기 제1단위셀:은 양전극; 상기 양전극의 양면에 구비되는 음이온교환수지; 상기 음이온교환수지를 고정하기 위한 한 쌍의 이온수지 고정수단; 및 상기 이온수지 고정수단의 각 일 측에 구비되며 상기 용수의 이동을 위한 한 쌍으로 유로;로 이루어지고, 상기 제2단위셀:은 음전극; 상기 음전극의 양면에 구비되는 양이온교환수지; 상기 양이온교환수지를 고정하기 위한 한쌍의 이온수지 고정수단; 및 상기 이온수지 고정수단의 각 일 측에 구비되며 상기 용수의 이동을 위한 한 쌍으로 유로;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a deionization device, comprising: a pair of supports spaced apart from each other at regular intervals and provided with an inlet and an outlet for water for ion removal; A plurality of first unit cells provided between the supports and alternately repeatedly stacked; And a second unit cell, wherein the first unit cell comprises: a positive electrode; An anion exchange resin provided on both surfaces of the positive electrode; A pair of ion resin fixing means for fixing the anion exchange resin; And a pair of flow paths provided at one side of the ionic resin fixing means for moving the water, wherein the second unit cell comprises: a negative electrode; A cation exchange resin provided on both surfaces of the negative electrode; A pair of ion resin fixing means for fixing the cation exchange resin; And a pair of flow paths provided on one side of the ionic resin fixing means for moving the water.

Description

탈이온 장치{Deionization device}Deionization device [0002]

본 발명은 탈이온 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 탈이온 장치 내에서 이온제거 효율을 향상시키기 위해 지지체의 하부에서 상부로 용수가 흐를 수 있도록 유입구, 배출구 및 용수 전환유로를 구비하고, 일체화된 전극과 이온교환수지를 이용함으로써 이온 제거 효율을 향상시킬 수 있는 탈이온 장치에 관한 것이다.
[0001] The present invention relates to a deionization device, and more particularly to a deionization device having an inlet, an outlet, and a water switching flow path for allowing water to flow from the lower part to the upper part of the support in order to improve ion removal efficiency, And a deionization device capable of improving ion removal efficiency by using an electrode and an ion exchange resin.

현재까지 소금 성분 또는 중금속 등을 포함하는 물의 정화를 위해서 여러가지 종류의 방법 중, 이온교환수지(Ion exchangeresin)를 이용한 방법이 많이 사용되고 있다. 그러나, 이온교환수지를 사용하는 방법은 수지의 재생시 산이나 염기성 용액을 사용해야 하고, 대용량의 물을 처리하기 위해서 다량의 폴리머수지와 화학약품을 사용해야하므로 비경제적인 단점이 있다.Until now, ion exchange resins (Ion exchangeres) have been widely used among various methods for purifying water including salts or heavy metals. However, the method using an ion exchange resin has an uneconomical disadvantage in that it requires the use of an acid or a basic solution during the regeneration of the resin, and a large amount of polymer resin and chemicals must be used in order to treat a large amount of water.

최근에는 이러한 단점을 극복하기 위하여 Capacitive Deionization(이하 CDI라 한다)장치에 대한 연구가 이루어지고 있다.In recent years, studies have been made on capacitive deionization (hereinafter referred to as CDI) apparatus to overcome such disadvantages.

전기용량방식 탈이온(Capacitive deionization, CDI) 기술은 스택(stack) 형태로 구성된 두 전극 사이에 전압을 가하여 양극에는 음이온이 음극에는 양이온이 전기적으로 흡착하여 물과 같은 유체 속에 용존하는 이온을 제거하는 간단한 원리에 기초한다. Capacitive deionization (CDI) technology applies a voltage between two electrodes in the form of a stack, in which anions are adsorbed on the anode, and cations on the cathode are electrically adsorbed to remove dissolved ions in the fluid such as water It is based on a simple principle.

또한, 전극에 이온의 흡착이 포화되면 전극의 극성을 반대로 바꾸어 주거나 전원공급을 끊어주는 방법을 통해 전극의 재생을 간편하게 할 수 있다. 전극재생을 위해 이온교환수지법이나 역삼투압법과 같이 산이나 염기 등의 세척용액을 사용하지 않으므로 이차적으로 발생하는 화학적 폐기물이 전혀 없다. Also, if the adsorption of ions on the electrode is saturated, the electrode can be easily regenerated by reversing the polarity of the electrode or by cutting off the power supply. There is no chemical waste generated secondarily because no washing solution such as acid or base is used for ion regeneration or reverse osmosis for electrode regeneration.

또한 전극의 부식이나 오염이 거의 없어 수명이 반영구적이고 다른 처리방법에 비해 에너지 효율이 높아 에너지를 10 - 20배 절감할 수 있는 것이 큰 장점이다.In addition, it is a major advantage that it can reduce the energy 10 - 20 times because the electrode has almost no corrosion or pollution and its lifetime is semi-permanent and energy efficiency is higher than other treatment methods.

이와 같은 CDI장치의 일 예가 미국특허공보 US6309532에 개시되었다.An example of such a CDI device is disclosed in US 6309532.

상기 공보에 개시된 CDI장치는 상,하단에 마련된 end plate, 중간층을 구성하는 다수의 전극(electrode), 집전체(current collector), 절연체(insulating material)등으로 구성된다.The CDI apparatus disclosed in the above publication comprises an end plate provided at the upper and lower ends, a plurality of electrodes constituting the intermediate layer, a current collector, and an insulating material.

이때, 집전체는 티타늄 시트, 혹은 탄소포일과 같은 전기전도성이 좋은 재료를 사용하며, 특정 부위에 유로형성을 위한 채널을 만들고 양면에 전극을 붙여 하나의 전극체로 구성된다. 단, 최상단과 최 하단은 한쪽 면에만 전극이 부착된다.At this time, the current collector is made of a material having good electrical conductivity such as a titanium sheet or a carbon foil, and a channel for forming a flow path is formed in a specific region, and an electrode is attached to both surfaces. However, electrodes are attached to only one side of the uppermost and lowermost ends.

상기 공보에 개시된 CDI장치는 전극, 집전체, 절연체, 실링 등을 교대로 적층하여 체결함으로써 CDI 스택을 구성하는데, 이와 같은 CDI스택에서 전극에 (+)극과 (-)극을 교대로 인가하고 상부 혹은 하부의 유입구로 물을 흘리면, 집전체에 형성되어 있는 채널을 통해 물이 지그재그 형태로 이동하며, 물속에 포함된 이온 성분들이 전극에 흡착된다.In the CDI device disclosed in the above publication, an electrode, a current collector, an insulator and a sealing are alternately stacked and fastened to constitute a CDI stack. In such a CDI stack, positive and negative poles are alternately applied to electrodes When the water flows to the upper or lower inlet, the water moves in zigzag form through the channel formed in the current collector, and the ion components contained in the water are adsorbed to the electrode.

일정 수준 흡착 후, 기존 (+)극에는 (-)극을, (-)극에는 (+)극을 인가하면 전극에 흡착된 이온 성분이 제거되어 전극의 재생이 간단하게 이루어진다.When the (+) electrode is applied to the (-) electrode, the ion component adsorbed on the electrode is removed and the electrode is regenerated easily.

그러나 상기 공보에 개시된 CDI장치는 전극 제작시 탄소재료와 집전체를 전도성 에폭시 등을 이용하여 접착시킴으로써 전도성 에폭시에 의해 전극의 기공이 일부 막힐 수 있으며, 접촉저항으로 인해 전기전도도가 나빠질 수 있다.However, in the CDI device disclosed in the above publication, the carbon material and the current collector are adhered to each other by using a conductive epoxy or the like during the production of the electrode, so that the pores of the electrode may be partially clogged by the conductive epoxy, and the electrical conductivity may be deteriorated due to the contact resistance.

또한, 각층 마다 고무나 테프론 재질의 가스킷을 이용하여 실링함으로써 다수의 셀을 적층 한 후 체결시 상부, 중간부, 하부의 셀 별로 균일한 힘으로 체결되지 못한다. 이로 인하여 셀 간의 이격 거리가 다르게 되어 셀 별로 균일한 전압이 걸리지 못하고, 그 결과 이온제거 효율이 떨어지는 셀이 발생하게 되었다.Further, a plurality of cells are laminated by sealing each layer with a gasket made of rubber or Teflon, and then they can not be fastened with a uniform force in the upper, middle, and lower cells at the time of fastening. As a result, the spacing distance between the cells is different, so that a uniform voltage can not be applied to each cell. As a result, a cell having a low ion removal efficiency is generated.

또한, 집전체로는 티타늄 또는 기능적으로 동일한 금속을 사용하는데, 이를 사용하는 경우 제조비용이 증가하게 되고, 제조비용을 절감하기 위해 다른 금속류를 사용하는 경우 금속이 부식될 가능성이 있다. 또한, 가격이 저렴한 탄소포일을 이용하는 경우, 상기 공보에 개시된 구조에서는 집전체의 테두리 측이 외부로 노출되기 때문에 집전체가 파손될 수 있는 문제점이 있었다.In addition, titanium or a functionally equivalent metal is used as the current collector, which increases the manufacturing cost and possibly causes the metal to corrode if other metals are used to reduce the manufacturing cost. In addition, in the case of using a carbon foil having a low cost, there is a problem in that the current collector is damaged because the rim of the collector is exposed to the outside in the structure disclosed in the above publication.

또한, 종래의 탈이온장치는 스택 안으로 유입된 용수가 멤브레인들 사이에서 희석실과 농축실로 나누어지거나 나선형의 바깥부분인 Cathode(또는 anode)와 나선형의 중심부분인 Anode(또는 Cathode)가 멤브레인과 만나기 전에 환원 전극수 및 산화 전극수가 흐르는 유로가 추가적으로 구성되므로 구조가 복잡하여 모듈의 제작 어려움이 있었다.
In addition, conventional deionization devices also require that the water introduced into the stack be divided between the membranes into a dilution chamber and a concentrate chamber, or before the helical outer portion Cathode (or anode) and the spiral center portion Anode (or Cathode) The flow path through which the number of reduction electrodes and the number of oxidation electrodes flow is additionally constituted, so that the structure is complicated, making it difficult to manufacture the module.

본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위해 창안된 것으로, The present invention has been made to solve the above-mentioned problems,

먼저, 전극의 양면에 이온교환수지를 충진함으로써 접촉저항 감소 및 전류효율이 향상된 탈이온 장치의 제공을 일 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a deionization device having improved contact efficiency and current efficiency by filling an ion exchange resin on both sides of an electrode.

또한, 이온제거를 위한 용수가 단위셀의 하부에서 상부로 채워지면서 이동함으로써, 전극과의 접촉 면적 증가로 인한 이온 제거 효율을 향상시킬 수 있고, 탈이온 장치에 다공성 전극을 이용함으로써 기존의 Plate 전극보다 비표면적의 향상을 통하여 이온의 제거량을 증가시킬 수 있는 탈이온 장치의 제공을 다른 목적으로 한다.In addition, since the water for ion elimination moves while being filled from the lower part to the upper part of the unit cell, it is possible to improve the ion removal efficiency due to the increase of the contact area with the electrode, and by using the porous electrode in the deionization device, Another object of the present invention is to provide a deionization device capable of increasing the removal amount of ions through improvement of specific surface area.

아울러 종래와 같이 희석실과 농축실을 별도로 구분하지 않고, 일체화된 전극과 이온교환수지를 이용함으로써, 제조비용 및 장치의 유지·보수 비용을 절감할 수 있는 탈이온 장치의 제공을 또 다른 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a deionization device capable of reducing the manufacturing cost and the maintenance and repair cost of the apparatus by using an integrated electrode and an ion exchange resin without separately dividing the diluting chamber and the concentrating chamber as in the prior art .

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명은 상술한 목적들을 달성하기 위해, 서로 대향되는 위치에 일정간격으로 이격되어 구비되고 이온 제거를 위한 용수의 유입구 및 배출구가 형성된 한 쌍의 지지체; 상기 지지체 사이에 구비되며 교대로 반복 적층되는 복수 개의 제1단위셀; 및 제2단위셀;을 포함하되, 상기 제1단위셀:은 양전극; 상기 양전극의 양면에 구비되는 음이온교환수지; 상기 음이온교환수지를 고정하기 위한 한 쌍의 이온수지 고정수단; 및 상기 이온수지 고정수단의 각 일 측에 구비되며 상기 용수의 이동을 위한 한 쌍으로 유로;로 이루어지고, 상기 제2단위셀:은 음전극; 상기 음전극의 양면에 구비되는 양이온교환수지; 상기 양이온교환수지를 고정하기 위한 한쌍의 이온수지 고정수단; 및 상기 이온수지 고정수단의 각 일 측에 구비되며 상기 용수의 이동을 위한 한 쌍으로 유로;로 이루어진다.In order to achieve the above-mentioned objects, the present invention provides a water purifier comprising: a pair of supports spaced apart from each other at regular intervals and having an inlet and an outlet for water for ion removal; A plurality of first unit cells provided between the supports and alternately repeatedly stacked; And a second unit cell, wherein the first unit cell comprises: a positive electrode; An anion exchange resin provided on both surfaces of the positive electrode; A pair of ion resin fixing means for fixing the anion exchange resin; And a pair of flow paths provided at one side of the ionic resin fixing means for moving the water, wherein the second unit cell comprises: a negative electrode; A cation exchange resin provided on both surfaces of the negative electrode; A pair of ion resin fixing means for fixing the cation exchange resin; And a pair of flow paths provided at one side of the ionic resin fixing means for moving the water.

바람직하게는 상기 지지체의 상·하단에는 상기 제1단위셀 및 제2단위셀을 상기 지지체 사이에 고정하고, 상기 용수의 외부 누출을 방지하기 위한 결합부재가 더 구비된다.Preferably, the first unit cell and the second unit cell are fixed between the support bodies at the upper and lower ends of the support member, and a coupling member for preventing leakage of the water.

바람직하게는 상기 제1단위셀 및 제2단위셀 사이에는 상기 용수가 인접하는 단위셀의 하부로 유입되도록 하기 위한 용수 전환유로가 더 구비된다.Preferably, the water conversion flow path is provided between the first unit cell and the second unit cell so that the water flows into a lower portion of the adjacent unit cell.

바람직하게는 상기 이온수지 고정수단은 한겹 또는 다겹으로 형성된 직조섬유, 다공성 수지 및 메탈메쉬로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.Preferably, the ionic resin fixing means is any one selected from the group consisting of woven fibers formed of one layer or multiple layers, a porous resin, and a metal mesh.

바람직하게는 상기 양전극 및 상기 음전극은 외부 전압인가를 위한 접지돌기가 형성된 다공성 전극으로 metal mesh, metal fiber, carbon fiber 및 금속분말로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어진다.
Preferably, the positive electrode and the negative electrode are porous electrodes formed with ground protrusions for external voltage application, and are made of any one selected from the group consisting of a metal mesh, a metal fiber, a carbon fiber, and a metal powder.

본 발명은 다음과 같은 우수한 효과가 있다.The present invention has the following excellent effects.

먼저, 전극의 양면에 이온교환수지를 충진함으로써 접촉저항 감소 및 전류효율이 향상시킬 수 있다.First, the contact resistance is reduced and the current efficiency is improved by filling the ion exchange resin on both sides of the electrode.

또한, 이온제거를 위한 용수가 단위셀의 하부에서 상부로 채워지면서 이동함으로써, 전극과의 접촉 면적 증가로 인한 이온 제거 효율을 향상시킬 수 있고, 탈이온 장치에 다공성 전극을 이용함으로써 기존의 Plate 전극보다 비표면적의 향상을 통하여 이온의 제거량을 증가시킬 수 있다.In addition, since the water for ion elimination moves while being filled from the lower part to the upper part of the unit cell, it is possible to improve the ion removal efficiency due to the increase of the contact area with the electrode, and by using the porous electrode in the deionization device, The removal amount of ions can be increased by improving the specific surface area.

아울러 종래와 같이 희석실과 농축실을 별도로 구분하지 않고, 일체화된 전극과 이온교환수지를 이용함으로써, 제조비용 및 장치의 유지·보수 비용을 절감할 수 있는 우수한 효과가 있다.
In addition, there is an advantageous effect of reducing the manufacturing cost and the maintenance and repair cost of the apparatus by using the integrated electrode and the ion exchange resin without separately dividing the diluting chamber and the concentrating chamber as in the prior art.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 탈이온 장치의 측 단면도다.1 is a side cross-sectional view of a deionization device according to an embodiment of the present invention.

본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다. The term used in the present invention is a general term that is widely used at present. However, in some cases, there is a term selected arbitrarily by the applicant. In this case, the term used in the present invention It is necessary to understand the meaning.

이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시 예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
Hereinafter, the technical structure of the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments shown in the accompanying drawings.

먼저, 도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 탈이온 장치의 측 단면도다.1 is a side cross-sectional view of a deionization device according to an embodiment of the present invention.

상기 도 1을 참조하여 상세히 설명하면, 상기 탈이온 장치는(100) 서로 대향되는 위치에 일정간격으로 이격되어 구비되고 이온 제거를 위한 용수의 유입구(111) 및 배출구(112)가 형성된 한 쌍의 지지체(110)를 포함한다.1, the deionization apparatus includes a pair of deionization apparatuses 100 disposed at positions opposed to each other at regular intervals and having an inlet 111 and an outlet 112 for water to remove ions, (110).

이때, 상기 지지체(110)는 후술할 결합부재(140)와 함께 복수 개로 적층 된 단위셀들(120)(130)을 고정 및 지지하는 역할을 수행한다.At this time, the support 110 supports and supports a plurality of stacked unit cells 120 and 130 together with a coupling member 140, which will be described later.

한편, 상기 지지체(110)는 금속, 플라스틱, 고무 등을 포함하는 다양한 재료를 이용할 수 있음은 물론이나, 본 발명의 바람직한 실시 예에 있어서는 절연을 위해 플라스틱 재질을 이용하는 것이 바람직하다.Meanwhile, the support 110 may be made of various materials including metal, plastic, and rubber. However, in the preferred embodiment of the present invention, it is preferable to use a plastic material for insulation.

한편, 상기 한 쌍의 지지체(110) 중 어느 하나에는 이온제거를 위한 용수의 유입을 위한 유입구(111)가 형성되며 다른 하나에는 이온제거된 용수의 배출을 위한 배출구(112)가 구비된다.Meanwhile, one of the pair of supports 110 is provided with an inlet 111 for introducing the water for removing ions, and the outlet 112 for discharging ion-depleted water.

이때, 상기 유입구(111)는 어느 하나의 지지체(110)의 하부에 구비되며, 상기 배출구(112)는 다른 하나의 지지체(110) 상부에 구비되는데, 이처럼 용수 유입구(111)를 지지체(110)의 하부에 배출구(112)를 상부에 구비하는 이유는 다음과 같다.At this time, the inlet 111 is provided at a lower portion of one support 110 and the outlet 112 is provided at the upper portion of the other support 110. The water inlet 111 is connected to the support 110, And the discharge port 112 is provided in the upper part of the lower part of the apparatus.

먼저, 유입되는 용수가 지지체(110)의 하부를 통해 유입됨으로써, 후술할 단위셀(120)(130)의 하부에서부터 용수가 채워지게 되며, 단위셀(120)(130)을 가득 채운 용수는 단위셀들(120)(130)과 접촉을 통해 이온이 제거된 후, 지지체(110)의 상부에 구비되는 상기 배출구(112)를 통해 배출된다.First, the incoming water flows through the lower portion of the support 110 to fill the water from the bottom of the unit cell 120 (130) to be described later, and the water that fills the unit cells 120 (130) Ions are removed through contact with the cells 120 and 130 and then discharged through the discharge port 112 provided at the upper portion of the support 110. [

이를 통해 이온제거를 위한 용수는 상기 단위셀들(120)(130)과의 충분한 접촉 시간 및 접촉 면적을 공유할 수 있어 용수의 이온제거 효율을 극대화할 수 있다.Accordingly, the water for removing ions can share a sufficient contact time and contact area with the unit cells 120 and 130, thereby maximizing the ion removal efficiency of the water.

한편, 상술한 상기 단위셀들(120)(130)은 상기 지지체(110) 사이에 구비되며 교대로 반복 적층되는 복 수개의 제1단위셀(120) 및 제2단위셀(130)로 이루어진다.The unit cells 120 and 130 may include a plurality of first unit cells 120 and a plurality of second unit cells 130 which are alternately stacked and arranged between the supports 110.

이때, 상기 제1단위셀(120)은 도 1에 도시된 바와 같이, 양전극(121), 음이온교환수지(122), 이온수지 고정수단(123) 및 용수의 이동을 위한 유로(124)로 이루어진다.1, the first unit cell 120 includes a positive electrode 121, an anion exchange resin 122, an ion resin fixing means 123, and a flow path 124 for moving water .

상기 양전극(121)은 다양한 소재의 전극재료로 이루어질 수 있음은 물론이나, 본 발명의 바람직한 실시 예에 있어서는 metal mesh, metal fiber, carbon fiber 및 금속분말로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어지며 상기 용수와의 접촉 면적을 최대화하기 위해 다공성 전극으로 이루어지는 것이 바람직하다.In the preferred embodiment of the present invention, the positive electrode 121 may be made of any one selected from the group consisting of a metal mesh, a metal fiber, a carbon fiber, and a metal powder. It is preferable to use a porous electrode in order to maximize the contact area of the electrode.

그리고 상기 음이온교환수지(122)는 상기 양전극(121)의 양면에 구비되는 것으로, 400~800㎛의 구슬 모양으로 이루어져 있으며 다양한 소재의 음이온교환수지(122)를 이용할 수 있다.The anion exchange resin 122 is provided on both surfaces of the positive electrode 121, and is formed in a bead shape of 400 to 800 탆. The anion exchange resin 122 of various materials can be used.

한편, 상기 음이온교환수지(122)는 상술한 바와 같이 구슬 모양으로 이루어진 관계로 상기 양전극(121)의 양면에 구비시 설치의 어려움 있다. On the other hand, since the anion exchange resin 122 is formed in a bead shape as described above, it is difficult to install the anion exchange resin 122 on both surfaces of the positive electrode 121.

따라서 본 발명의 일실시 예에 따른 탈이온 장치(100)는 상술한 문제를 해결하기 위해 상기 음이온교환수지(122)를 양전극(121)에 고정하기 위한 한 쌍의 이온수지 고정수단(123)을 포함한다.Therefore, in order to solve the above-mentioned problem, the deionization apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a pair of ion resin fixing means 123 for fixing the anion exchange resin 122 to the anode 121 .

상기 이온수지 고정수단(123)은 다양한 소재를 이용할 수 있음은 물론이나, 본 발명의 바람직한 실시 예에 있어서는 한겹 또는 다겹으로 형성된 직조섬유, 다공성 수지 및 메탈메쉬로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 이용하였다.In the preferred embodiment of the present invention, any one selected from the group consisting of one-ply or multi-ply woven fibers, a porous resin, and a metal mesh is used as the ionic resin fixing means 123, .

이처럼 상술한 이온수지 고정수단(123)을 이용함으로써, 상기 음이온교환수지(122)를 상기 양전극(121)에 안정적으로 고정할 수 있다.By using the ionic resin fixing means 123 described above, the anion exchange resin 122 can be stably fixed to the positive electrode 121.

한편, 상술한 한 쌍의 상기 이온수지 고정수단(122)의 각 일 측에는 상기 지지체(110)의 유입구(111)를 통해 유입된 용수의 흐름을 안내하기 위한 한 쌍의 유로(124)가 구비된다.On the other hand, a pair of flow passages 124 for guiding the flow of the water introduced through the inlet port 111 of the support body 110 is provided on each side of the pair of ionic resin fixing means 122 described above .

이때, 상기 유로(124) 중 하나는 상기 지지체(110)의 유입구(111)와 연결 즉, 용수의 이동통로가 유로(124)의 하부에 형성되어 있으며, 다른 하나의 유로(124)는 상기 용수의 이동통로가 유로(124)의 상부에 형성되어 있다.One of the flow passages 124 is connected to the inlet port 111 of the support 110. That is, a flow passage for the water is formed in the lower portion of the flow passage 124, Is formed in the upper portion of the flow path 124. [0064]

이처럼 한 쌍으로 이루어진 유로(124)의 용수 이동통로를 하부 및 상부에 구비하는 이유는 앞서 설명한 지지체(110)의 유입구(111) 및 배출구(112)의 구조와 동일한 원리로, 상기 제1단위셀(120)로 유입되는 용수를 유로(124) 하부에 형성된 이동통로 유입시키고 양전극(121), 음이온교환수지(122) 및 이온수지 고정수단(123)을 모두 용수로 채운 다음 유로(124) 상부에 형성된 이동통로를 통해 용수를 다음 단위셀(130)로 이동시키기 위함이다.The reason why the water passage of the pair of channels 124 is provided at the lower part and the upper part is the same as the structure of the inlet 111 and the outlet 112 of the support 110 described above, The anion exchange resin 122 and the ion resin fixing means 123 are all filled with the water and then the water flowing into the flow path formed in the lower part of the flow path 124 is formed So as to move the water to the next unit cell 130 through the transfer passage.

이와 같은 구성을 통해 유입된 용수는 상기 제1단위셀(120)과의 충분한 접촉시간 및 접촉 면적을 공유함으로써 효율적인 이온제거 보다 구체적으로 용수에 포함된 음이온을 제거할 수 있다.Through the above-described structure, the introduced water can sufficiently remove the negative ions included in the water rather than the efficient ion removal by sharing the sufficient contact time and the contact area with the first unit cell 120.

한편, 상기 제1단위셀(120)과 접촉 적층되는 제2단위셀(130)은 음전극(131), 상기 음전극(131)의 양면에 구비되는 양이온교환수지(132), 상기 양이온교환수지(132)를 고정하기 위한 한 쌍의 이온수지 고정수단(133) 및 상기 이온수지 고정수단(133)의 각 일 측에 구비되며 상기 용수의 이동을 위한 한 쌍의 유로(134)를 포함한다.The second unit cell 130 stacked in contact with the first unit cell 120 includes a negative electrode 131, a positive ion exchange resin 132 disposed on both sides of the negative electrode 131, a cation exchange resin 132 A pair of ionic resin fixing means 133 for fixing the ionic resin fixing means 133 and a pair of flow paths 134 provided on one side of the ionic resin fixing means 133 for movement of the water.

이때, 상기 제2단위셀(130)은 제1단위셀(120)과는 달리 음전극(131), 음전극(131)의 양면에 구비되는 양이온교환수지(132)로 이루어져 용수의 양이온을 제거한다는 점에서 차이가 있으며 나머지 구성은 상술한 제1단위셀(120)과 동일하다 할 것이므로 이하에서는 이에 대한 설명은 생략하도록 한다.Unlike the first unit cell 120, the second unit cell 130 includes a negative electrode 131 and a cation exchange resin 132 disposed on both surfaces of the negative electrode 131 to remove positive ions from the water. And the remaining configuration is the same as that of the first unit cell 120 described above, and a description thereof will be omitted below.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1단위셀(120) 및 제2단위셀(130) 사이에는 인접하는 단위셀의 하부로 용수가 유입되도록 하기 위한 전환유로(150)가 더 구비된다.1, a switching channel 150 is provided between the first unit cell 120 and the second unit cell 130 to allow water to flow into a lower portion of adjacent unit cells .

이에 대해 상세히 설명하면, 도 1에 도시된 바와 같이 지지체(110)의 유입구(111)로 유입된 용수는 상기 제1단위셀(120)의 유로(124)를 거쳐 다음 단위셀인 상기 제2단위셀(130)로 이동하는데, 상기 제1단위셀(120)의 유입 유로(124)를 거쳐 유입된 용수는 유로(124) 상부에 이동통로가 구비된 유로(124)를 통해 이동하게 된다.1, the water introduced into the inlet 111 of the support 110 passes through the flow path 124 of the first unit cell 120, The water flowing into the cell 130 flows through the inflow channel 124 of the first unit cell 120 through the flow channel 124 provided with the moving path above the flow channel 124.

따라서, 제1단위셀(120)의 유로(124) 상부를 통해 배출된 용수를 인접한 제2단위셀(130)의 유로(134) 하부로 유입시키기 위해서는 배출된 용수를 상기 제2단위셀(130)의 유로(134) 하부로 이동시켜야 하는데 이를 위해 별도의 상기 전환유로(150)를 구비하였다.In order to allow the water discharged through the upper portion of the flow path 124 of the first unit cell 120 to flow below the flow path 134 of the adjacent second unit cell 130, The flow path 150 is provided with a separate flow path.

결과적으로 제1단위셀(120)의 유로(124) 상부로 배출된 용수를 상기 전환유로(150)를 통해 상기 제2단위셀(130)의 유로(134) 하부로 유입시킴으로써, 상기 제1단위셀(120)과 동일하게 상기 제2단위셀(130)의 하부부터 용수를 채울 수 있어 이온제거 효율 보다 구체적으로 용수 내 포함된 양이온의 제거를 극대화할 수 있다.As a result, the water discharged to the upper portion of the flow path 124 of the first unit cell 120 flows into the lower portion of the flow path 134 of the second unit cell 130 through the switching path 150, The water can be filled from the lower part of the second unit cell 130 in the same manner as the cell 120, thereby maximizing the removal of the cations contained in the water more specifically than the ion removing efficiency.

한편, 상기 제1단위셀(120) 및 제2단위셀(130)의 적층 수는 필요에 따라 다양한 개수로 구비할 수 있으며, 본 발명의 일실시 예에 따른 탈이온 장치(100)에 있어서는 단위셀(120)(130)의 개수에 대해서 특별히 한정하지 아니하였다.In the deionization apparatus 100 according to an embodiment of the present invention, the number of stacking of the first unit cell 120 and the second unit cell 130 may be various, The number of cells 120, 130 is not particularly limited.

한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 탈이온 장치(100)는 상기 지지체(110)의 상·하단에는 복수 개의 상기 제1단위셀(120) 및 제2단위셀(130)을 상기 지지체(110) 사이에 고정하고, 상기 용수의 외부 누출을 방지하기 위한 결합부재(140)가 더 구비된다.The deionization apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a plurality of first unit cells 120 and a plurality of second unit cells 130 on upper and lower ends of the support 110, And a joining member 140 for preventing external leakage of the water.

이때, 상기 결합부재(140)는 상술한 목적을 달성할 수 있는 다양한 방식의 결합부재를 이용할 수 있음은 물론이나, 본 발명의 바람직한 실시 예에 있어서는 도 1에 도시된 바와 같이 상기 지지체(110) 및 상기 지지체(110) 사이에 구비되는 단위셀들(120)(130)을 동시에 결합할 수 있도록 상기 지지체(110)의 상·하단에 구비되는 볼트 및 너트를 이용하였다.In this case, the coupling member 140 may be formed of various coupling members capable of achieving the above-mentioned objects. However, in the preferred embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, And bolts and nuts provided at the upper and lower ends of the support 110 so that the unit cells 120 and 130 provided between the support 110 and the support 110 can be coupled at the same time.

한편, 상술한 양전극(121) 및 음전극(131)의 일단은 용수의 이온제거를 위한 외부전압을 인가하기 위한 접지돌기(160)가 더 형성되어 있으며, 상기 접지돌기(160)는 도 1에 도시된 바와 같이 상기 결합부재(140)의 외부로 돌출되어 있다.One end of each of the positive electrode 121 and the negative electrode 131 is further provided with a grounding protrusion 160 for applying an external voltage for removing ions of the water. And protrudes out of the coupling member 140 as shown in FIG.

결과적으로 본 발명의 일실시 예에 따른 탈이온 장치(100)는 상술한 바와 같은 기술적 구성을 통해 용수 내에 있는 이온을 전극 표면에서 흡착 및 이온교환수지를 통하여 제거하며, 희석실과 농축실을 별도로 구분하지 않고 일체화된 전극과 이온교환수지를 이용함으로써, 제조비용 및 장치의 유지·보수 비용을 절감할 수 있으며 다공성 전극을 이용함으로써 기존의 Plate전극 보다 비표면적 향상을 통하여 이온제거 효율을 극대화할 수 있다.As a result, the deionization apparatus 100 according to an embodiment of the present invention removes ions in the water through the adsorption and ion exchange resin on the surface of the electrode through the technical structure as described above, and separates the dilution chamber and the concentration chamber separately By using an integrated electrode and an ion exchange resin, it is possible to reduce the manufacturing cost and maintenance cost of the apparatus. By using the porous electrode, it is possible to maximize the ion removal efficiency by improving the specific surface area compared with the existing plate electrode .

또한, 전극의 양면에 이온교환수지를 충진함으로써 접촉저항 감소 및 전류효율이 향상시킬 수 있고, 이온제거를 위한 용수가 단위셀의 하부에서 상부로 채워지면서 이동함으로써, 전극과의 접촉 면적 증가로 인한 이온 제거 효율을 향상시킬 수 있다.
In addition, by filling the ion exchange resin on both sides of the electrode, the contact resistance can be reduced and the current efficiency can be improved, and the water for removing ions can be moved from the lower portion to the upper portion of the unit cell while being filled, Ion removal efficiency can be improved.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능하다 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation, Various changes and modifications may be made by those skilled in the art.

100 : 탈이온 장치 110 : 지지체 111 : 유입구 112 : 배출구
120 : 제1단위셀 121 : 양전극 122 : 음이온교환수지
123 : 이온수지 고정수단 124 : 유로 130 : 제2단위셀 131 : 음전극
132 : 양이온교환수지 133 : 이온수지 고정수단 134 : 유로 140 : 결합부재
150 : 전환유로 160 : 접지돌기100: Deionization device 110: Support 111: Inlet 112: Outlet
120: first unit cell 121: positive electrode 122: anion exchange resin
123: ion resin fixing means 124: flow path 130: second unit cell 131: negative electrode
132: cation exchange resin 133: ion resin fixing means 134: flow path 140: coupling member
150: Conversion channel 160: Grounding projection

Claims

탈이온 장치에 있어서,
서로 대향되는 위치에 일정간격으로 이격되어 구비되고 이온 제거를 위한 용수의 유입구 및 배출구가 형성된 한 쌍의 지지체;
상기 지지체 사이에 구비되며 교대로 반복 적층되는 복수 개의 제1단위셀; 및 제2단위셀; 및
상기 제1단위셀 및 제2단위셀 사이에 구비되며 상기 용수가 인접하는 단위셀의 하부로 유입되도록 하기 위한 용수 전환유로를 포함하되,
상기 제1단위셀:은
양전극;
상기 양전극의 양면에 구비되는 음이온교환수지;
상기 음이온교환수지를 고정하기 위한 한 쌍의 이온수지 고정수단; 및
상기 이온수지 고정수단의 각 일 측에 구비되며 상기 용수의 이동을 위한 한 쌍으로 유로;로 이루어지고,
상기 제2단위셀:은
음전극;
상기 음전극의 양면에 구비되는 양이온교환수지;
상기 양이온교환수지를 고정하기 위한 한쌍의 이온수지 고정수단; 및
상기 이온수지 고정수단의 각 일 측에 구비되며 상기 용수의 이동을 위한 한 쌍으로 유로;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탈이온 장치.
In the deionization apparatus,
A pair of supports spaced apart from each other at regular intervals and having an inlet and an outlet for water for ion removal;
A plurality of first unit cells provided between the supports and alternately repeatedly stacked; And a second unit cell; And
And a water switching channel provided between the first unit cell and the second unit cell for allowing the water to flow into a lower portion of adjacent unit cells,
The first unit cell:
Positive electrode;
An anion exchange resin provided on both surfaces of the positive electrode;
A pair of ion resin fixing means for fixing the anion exchange resin; And
And a pair of flow paths provided on one side of the ionic resin fixing means for moving the water,
The second unit cell includes:
Negative electrode;
A cation exchange resin provided on both surfaces of the negative electrode;
A pair of ion resin fixing means for fixing the cation exchange resin; And
And a pair of flow passages provided on one side of the ionic resin fixing means for moving the water.

제 1 항에 있어서,
상기 지지체의 상·하단에는 상기 제1단위셀 및 제2단위셀을 상기 지지체 사이에 고정하고, 상기 용수의 외부 누출을 방지하기 위한 결합부재가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 탈이온 장치.
The method according to claim 1,
Further comprising a joining member for fixing the first unit cell and the second unit cell between the support bodies at the upper and lower ends of the support body to prevent leakage of the water.

제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 이온수지 고정수단은 한겹 또는 다겹으로 형성된 직조섬유, 다공성 수지 및 메탈메쉬로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 탈이온 장치.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the ionic resin fixing means is any one selected from the group consisting of a woven fiber formed by one layer or multiple layers, a porous resin, and a metal mesh.

제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 양전극 및 상기 음전극은 외부 전압인가를 위한 접지돌기가 형성된 다공성 전극으로 metal mesh, metal fiber, carbon fiber 및 금속분말로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탈이온 장치.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the positive electrode and the negative electrode are porous electrodes formed with ground protrusions for external voltage application, and are made of any one selected from the group consisting of metal mesh, metal fiber, carbon fiber, and metal powder.

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