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WO2013108597A1 - 通液型キャパシタ、脱イオン液製造装置、及び脱イオン液の製造方法 - Google Patents

通液型キャパシタ、脱イオン液製造装置、及び脱イオン液の製造方法 Download PDF

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Publication number
WO2013108597A1
WO2013108597A1 PCT/JP2013/000057 JP2013000057W WO2013108597A1 WO 2013108597 A1 WO2013108597 A1 WO 2013108597A1 JP 2013000057 W JP2013000057 W JP 2013000057W WO 2013108597 A1 WO2013108597 A1 WO 2013108597A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
liquid
electrode
sheet
current collector
capacitor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2013/000057
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
石田　修一
修治 川▲崎▼
山田　隆之
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kuraray Chemical Co Ltd
Original Assignee
Kuraray Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kuraray Chemical Co Ltd filed Critical Kuraray Chemical Co Ltd
Priority to CN201380005656.6A priority Critical patent/CN104185609B/zh
Priority to KR1020147018369A priority patent/KR101479457B1/ko
Priority to JP2013554241A priority patent/JP5798201B2/ja
Publication of WO2013108597A1 publication Critical patent/WO2013108597A1/ja
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Ceased legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/469—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis
    • C02F1/4691—Capacitive deionisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
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    • H01G9/008—Terminals
    • H—ELECTRICITY
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    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
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    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
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    • H01G9/04—Electrodes or formation of dielectric layers thereon
    • H—ELECTRICITY
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    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/26—Structural combinations of electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices with each other
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
    • Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy

Definitions

  • the present invention relates to a liquid-passing capacitor, a deionized liquid production apparatus, and a method for producing a deionized liquid for adsorbing and removing ions in the liquid for desalting.
  • Liquid passing type capacitors for removing ions in liquid using electrostatic force are known.
  • the desalting method using a flow-through capacitor is a desalting method that is excellent in energy efficiency because electrical energy supplied during ion adsorption can be stored in the capacitor, and electrical energy can be recovered during ion desorption. Further, the liquid passing type capacitor can be operated even at a low voltage. Furthermore, in a liquid-flowing type capacitor, since the polarity is switched between when ions are adsorbed and when they are desorbed, it is difficult for scale to be generated inside the apparatus. From these points, the liquid-pass capacitor is a desalting method with high equipment merit.
  • Patent Document 1 discloses a liquid-permeable capacitor in which at least one ion adsorption electrode is a porous metal foil.
  • Patent Document 2 includes a rechargeable electrode that includes a porous material and is configured to adsorb ions of opposite charges, and an ion exchange material that is in contact with the porous material of the rechargeable electrode.
  • An electrode assembly is disclosed. In this electrode assembly, the ion exchange material is charged the same as the rechargeable electrode, and the ion exchange material is permeable to ions of opposite charge and at least partially to ions of the same charge. It is disclosed that it is impermeable.
  • FIG. 9 is a partially exploded schematic view for explaining the cell structure of the liquid-permeable capacitor 110.
  • FIG. 10 is a schematic view of the XX ′ cross section of FIG. 9 when each cell of the liquid-passing capacitor 110 is assembled.
  • the liquid-flowing capacitor 110 includes two electrodes 101 and 102 for adsorbing ions in the liquid, and a separator 3 interposed between the electrodes 101 and 102.
  • a plurality of cells 120 are stacked.
  • Each electrode 101 includes a current collector 1a (1a ′) and a porous carbon sheet 1b (1b ′) laminated on the current collector 1a (1a ′).
  • Each electrode 102 includes a current collector 2a and a porous carbon sheet 2b laminated on the current collector 2a.
  • the electrodes 101 and 102 are counter electrodes.
  • the laminated body formed by accumulating the cell 120 several cells is fastened with the metal fastening bolts 5a and 5b, for example.
  • the fastening bolt 5a electrically connects the tab portions 1d provided on the current collector 1a so as not to face the porous carbon sheet 1b (1b ′).
  • the fastening bolt 5b electrically connects the tab portion 2d provided on the current collector 2a so as not to face the porous carbon sheet 2b in each cell 120.
  • the plurality of current collectors 1a or the plurality of 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.
  • the liquid to be processed is passed in the direction as indicated by the white arrow in FIG.
  • a voltage is applied between the electrode 101 and the electrode 102 by an external power supply (not shown) and a liquid is passed between the capacitors formed by the electrode 101 and the electrode 102, ions in the passed liquid are porous carbon. Adsorbed to the sheet 1b (1b ') and the porous carbon sheet 2b. Then, the processing liquid after the ions are adsorbed and removed by the capacitor reaches the liquid passage hole 8 provided in the center of each cell, and is discharged to the outside through the liquid passage hole 8.
  • the current collectors 1a having the same polarity and the current collectors 2a are connected to each other by the metal fastening bolts 5a and 5b. It was electrically connected by fastening. Only by fastening with such fastening bolts, if the liquid to be treated contains a high concentration of ions, or if the liquid to be treated is processed at a high flow rate, the conductivity is insufficient and the removal of ions is performed. The rate may decline. In particular, when a material having a high electrical conductivity anisotropy, such as a graphite (graphite) sheet, having a high electrical conductivity in the surface direction of the sheet and low in the vertical direction is used as a current collector. In some cases, the ion removal rate may be reduced due to lack of electrical conductivity in the vertical direction.
  • a material having a high electrical conductivity anisotropy such as a graphite (graphite) sheet, having a high electrical conductivity in the surface direction of the sheet and low in the vertical direction is used
  • One aspect of the present invention is a liquid-permeable capacitor formed by stacking a plurality of cells, and the cell includes a first electrode, a second electrode, a separator interposed between the first electrode and the second electrode.
  • a first current collector sheet made of a graphite sheet; a first porous carbon sheet laminated on the first current collector sheet; and a cation exchange membrane laminated on the first porous carbon sheet.
  • a second current collector sheet made of a graphite sheet, a second porous carbon sheet laminated on the second current collector sheet, and an anion laminated on the second porous carbon sheet
  • the cation exchange membrane and the anion exchange membrane are disposed so as to face each other with a separator interposed therebetween, and at least one of the first current collector sheet and the second current collector sheet is made of each porous carbon.
  • At least two tabs that do not face the sheet Tab portions of the above are flow-through capacitor that is electrically connected with placed conductive sheets to contact the surface of the tab portion.
  • another aspect of the present invention includes a liquid-permeable capacitor as described above, a DC power supply, and a container that stores the liquid-flowing capacitor, and the DC power supply has a positive polarity and a negative polarity that are mutually opposite.
  • the container is connected to the first electrode and the second electrode in a replaceable manner, and the container is processed from the liquid supply port for supplying a liquid containing an ionic substance to the liquid-flowing capacitor, and the liquid-passing capacitor. It is a deionized liquid manufacturing apparatus provided with the drainage port for discharging
  • another aspect is a method for producing a deionized liquid using the deionized liquid production apparatus as described above, wherein ions are supplied from a liquid supply port while applying a voltage to the first electrode and the second electrode by a DC power source.
  • the present invention it is possible to provide a liquid-passing capacitor, a deionized liquid manufacturing method, and a deionized liquid manufacturing apparatus that have a higher ability to remove ionic substances than conventional liquid-flowing capacitors.
  • FIG. 2A is a schematic top view of the liquid-permeable capacitor 100.
  • FIG. 2B is a schematic front view of the liquid-permeable capacitor 100.
  • FIG. 3A is a schematic diagram for explaining an example of an arrangement pattern of conductive sheets of a liquid-permeable capacitor.
  • FIG. 3B is a schematic diagram for explaining an example of an arrangement pattern of conductive sheets of a liquid-permeable capacitor.
  • FIG. 4 is a schematic explanatory diagram for explaining a configuration of a deionized liquid manufacturing apparatus 200 including the liquid-permeable capacitor 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic top view of the liquid-permeable capacitor 100.
  • FIG. 2B is a schematic front view of the liquid-permeable capacitor 100.
  • FIG. 3A is a schematic diagram for explaining an example of an arrangement pattern of conductive sheets of a liquid-permeable capacitor.
  • FIG. 3B is a schematic diagram for explaining an example of an arrangement pattern of conductive sheets of a
  • FIG. 5A is an explanatory diagram for explaining a first stage of the operation of the capacitor structure in the liquid-flowing capacitor 100.
  • FIG. 5B is an explanatory diagram for explaining a second stage of the action of the capacitor structure in the liquid-permeable capacitor 100.
  • FIG. 5C is an explanatory diagram for explaining a third stage of the action of the capacitor structure in the liquid-permeable capacitor 100.
  • 3 is a graph plotting changes in current and voltage with respect to time (seconds) during operation of the liquid-flowing capacitor of Example 1.
  • FIG. 6 is a graph plotting changes in electrical conductivity with respect to time (seconds) during operation of the liquid-pass capacitor of Example 1.
  • FIG. 10 is a schematic view of the vicinity of the XX ′ cross section of FIG.
  • FIG. 1 is a partially exploded perspective schematic view for explaining a main part of the configuration of the liquid-permeable capacitor 100 of the present embodiment
  • FIG. 2A is a schematic top view of the liquid-permeable capacitor 100
  • FIG. 2B is a schematic front view thereof. is there.
  • the liquid passing type capacitor 100 of the present embodiment has a capacitor structure formed by stacking a plurality of cells 10 as shown in FIG.
  • Each cell 10 includes a first electrode 1, a second electrode 2, and a separator 3 interposed between the first electrode 1 and the second electrode 2.
  • 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.
  • the first electrode 1 includes a first current collector sheet 1a or a first current collector sheet 1a ′ and a first porous carbon sheet 1b (1b ′) laminated on the first current collector sheet 1a (1a ′). And a cation exchange membrane 1c (1c ′) laminated on the first porous carbon sheet 1b (1b ′).
  • the second electrode 2 includes a second current collector sheet 2a, a second porous carbon sheet 2b laminated on the second current collector sheet 2a, and an anion exchange membrane 2c laminated on the second porous carbon sheet 2b. With.
  • the cation exchange membrane 1c (1c ′) and the anion exchange membrane 2c are arranged to face each other with the separator 3 interposed therebetween.
  • the first current collector sheet 1a and the first porous carbon sheet 1b, the second current collector sheet 2a and the second porous carbon sheet 2b, the cation exchange membrane 1c and the anion exchange membrane 2c are substantially in the center.
  • the liquid passage hole 8 for passing the liquid deionized by the cell 10 is provided.
  • the first current collector sheet 1a ′ and the first porous carbon sheet 1b ′ cation exchange membrane 1c ′ do not have the liquid passage hole 8 in order to regulate the liquid passage direction, and form the uppermost cell.
  • the first current collector sheet 1a, 1a ' has a tab portion 1d that does not face the first porous carbon sheet 1b, 1b', and the second current collector sheet 2a faces the second porous carbon sheet 2b.
  • the tab portion 2d is not provided.
  • the plurality of tab portions 1d and the plurality of tab portions 2d are fastened by conductive fastening bolts 5a and 5b, respectively. Such fastening bolts 5a and 5b are electrically connected by bringing the tab portions 1d or the tab portions 2d into contact with each other on the surface.
  • the fastening bolt 5a for fastening the plurality of tab portions 1d and the fastening bolt 5b for fastening the plurality of tab portions 2d are respectively connected to one electrode side and the other electrode side of the DC power supply, as will be described later. Then, the plurality of first current collector sheets 1a or the plurality of second current collector sheets 2a are made equipotential.
  • the plurality of tab portions 1d are one conductive sheet 6a arranged so as to contact the surface of each tab portion 1d. Electrically connected. Similarly, the plurality of tab portions 2d are electrically connected by one conductive sheet 6b arranged so as to be in contact with the surface of each tab portion 2d. Thus, by connecting the plurality of tab portions 1d or the plurality of tab portions 2d via the conductive sheet 6a or the conductive sheet 6b, the plurality of first current collector sheets 1a or the plurality of second current collector sheets 1a are connected to each other. The current collector sheets 2a are electrically connected in a direction parallel to the sheet surface.
  • the electrical conductivity is high in the surface direction of the sheet like a graphite sheet. Even when a sheet material having high anisotropy in electrical conductivity, such as low in the vertical direction, is used, sufficient conductivity can be obtained. Thereby, even when a high concentration ionic substance is contained in the liquid to be processed or when the liquid is processed at a high flow rate, a high ion removal rate can be maintained.
  • the tab of one current collector sheet is provided.
  • the number of parts is not particularly limited, and may be one place or three or more places.
  • position a conductive sheet so that a tab part may contact directly so that the tab parts of several collector sheet of the same polarity may mutually conduct.
  • FIGS. 3A and 3B An example of the arrangement pattern of the conductive sheet is shown in FIGS. 3A and 3B. As the arrangement pattern, even if the conductive sheet C is arranged so as to sew the tab portions D one by one as in the arrangement pattern shown in FIG. 3A, the plurality of tab portions D are stacked as shown in FIG. 3B.
  • the conductive sheet C may be arranged so as to sew the body.
  • any conductive sheet having high corrosion resistance can be used without particular limitation.
  • a conductive sheet include, for example, a titanium metal made of titanium or a titanium alloy, a metal foil made of gold, platinum, silver, or a composite material thereof, or a graphite sheet.
  • the titanium foil formed from the titanium-type metal from the point which is excellent in the balance of corrosion resistance, electroconductivity, and low cost is used preferably.
  • the thickness of the conductive sheet is preferably 20 to 200 ⁇ m, more preferably 30 to 100 ⁇ m, from the viewpoint that it is not necessary to secure an excessive space while maintaining high conductivity.
  • the fastening bolt it is preferable to use a fastening means of a bolt / nut structure using a conductive bolt and a nut such as a metal bolt.
  • a fastening means of a bolt / nut structure using a conductive bolt and a nut such as a metal bolt.
  • the liquid passing type capacitor is used for desalting the liquid to be treated, it is particularly preferable to use a metal bolt having high corrosion resistance such as a titanium bolt made of titanium or a titanium alloy.
  • the fastening means is not limited to the bolt structure, and means such as clamping with a clip-like structure may be used.
  • the current collector sheet or conductive sheet may be damaged by the fastening pressure.
  • a metal plate 4 having excellent corrosion resistance and conductivity such as a titanium plate as shown in FIG. 1 is interposed between the bolt head of the fastening bolt and the conductive sheet. It is preferable to disperse the pressure.
  • the thickness of the metal plate 4 is not particularly limited, but is preferably about 0.5 to 5 mm. In this case, the metal plate, the fastening bolt, the current collector sheet, and the conductive sheet are electrically connected, so that they are electrically connected.
  • One cell consists of two electrodes with a separator in between.
  • the number of cells approximately matches the number of separators.
  • the number of cells of the liquid-permeable capacitor of this embodiment is not particularly limited, but specifically, it is preferably about 3 to 100, and more preferably about 5 to 50.
  • a graphite sheet As the first current collector sheet and the second current collector sheet, a graphite sheet is used.
  • 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 graphite sheet is characterized in that the electrical conductivity is lower in the thickness direction than in the surface direction of the sheet.
  • the conductive sheet is disposed so as to contact the tab portion of the graphite sheet, and the plurality of tab portions are electrically connected to each other, thereby increasing the height in the surface direction of the graphite sheet.
  • the conductivity can be fully utilized.
  • the thickness of the graphite sheet is preferably 100 to 500 ⁇ m.
  • Examples of the first porous carbon sheet and the second porous carbon sheet include molded sheets obtained by binding porous carbon particles such as activated carbon particles with a binder.
  • the activated carbon particles include plant activated carbon particles such as wood, sawdust, charcoal, fruit shells such as 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, lemon blue, 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 by natural carbon; 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.
  • the central particle diameter of the activated carbon particles is preferably 1 to 100 ⁇ m, more preferably 2 to 50 ⁇ m, and particularly preferably 3 to 30 ⁇ m.
  • 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 Nikkiso Co., Ltd. Microtrac particle size distribution measuring device (MT3300).
  • MT3300 Microtrac particle size distribution measuring device
  • the specific surface area of the activated carbon particles is preferably 700 to 2500 m 2 / g, more preferably 1500 to 2000 m 2 / g.
  • the specific surface area can be measured, for example, by the following method.
  • 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. If the pore volume is too small, ions tend to be difficult to desorb when the polarity of the electrode is reversed and ions adsorbed on the surface of the activated carbon sheet are desorbed. Moreover, when the pore volume is too large, the performance per volume tends to decrease.
  • 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 average pore diameter of the activated carbon particles is preferably 1.5 to 2.4 nm, more preferably 1.6 to 2.2 nm. If the average pore diameter is too small, ions tend to be difficult to desorb when the polarity of the electrode is reversed and ions adsorbed on the surface of the activated carbon sheet are desorbed. Moreover, when the average pore diameter is too large, the performance per volume tends to decrease.
  • 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.
  • the amount of surface functional groups can be measured, for example, by the following method. After vacuum drying for 8 to 10 hours in a constant temperature dryer adjusted to 120 ° C., it is allowed to cool in a desiccator containing silica gel as a desiccant.
  • the activated carbon sheet is obtained by forming a mixture containing activated carbon particles and a binder into a sheet shape.
  • 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 sheet is preferably 50 to 99% by mass, more preferably 80 to 95% by mass. When the ratio of the activated carbon particles contained in the activated carbon sheet is too low, the performance tends to decrease.
  • binder examples include, for example, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, fluoroethylene-perfluoroalkoxyethylene copolymer, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, styrene-butadiene copolymer, polyethylene, polypropylene, polystyrene Ethylene-methacrylic acid copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polymethyl methacrylate, polyacrylonitrile, polyamide and the like.
  • polytetrafluoroethylene is preferable from the viewpoints of binding properties and stability.
  • the activated carbon sheet may further contain a conductive material.
  • a conductive material By blending the conductive material, excellent conductivity can be imparted to the activated carbon sheet.
  • 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, titanium boride, And highly conductive ceramics such as zirconium boride.
  • a carbon-based material is preferable because it is excellent in cost and workability.
  • the thickness of the activated carbon sheet is not particularly limited, but is preferably about 200 to 500 ⁇ m from the viewpoint that the electric resistance does not become too high.
  • the separator include, for example, a synthetic fiber resin net, a woven fabric, a paper-like aggregate, a nonwoven fabric in which synthetic fibers or recycled fibers are integrated.
  • resin nets and nonwoven fabrics, particularly resin nets are preferable from the viewpoint of excellent liquid permeability and economic efficiency.
  • Examples of the material of the separator include polyethylene terephthalate, polypropylene, polyamide, polytetrafluoroethylene, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, polyether ether ketone, and the like.
  • polyethylene terephthalate and polypropylene, particularly polyethylene terephthalate are preferable from the viewpoint of low cost and processability.
  • the thickness of the separator is preferably 50 to 250 ⁇ m, more preferably 70 to 150 ⁇ m.
  • the thickness of the separator is too thick, the ion trapping ability tends to decrease due to an increase in electrical resistance between cells during energization.
  • the ion trapping ability tends to decrease due to an increase in electrical resistance between cells during energization.
  • the aperture ratio of the separator is preferably 20 to 80%, more preferably 30 to 70%. If the opening rate of the separator is too small, the liquid flow resistance may be too large, and liquid flow may be difficult. Moreover, when too large, there exists a possibility that it may become unable to express the performance as a liquid-permeable type capacitor by carrying out an internal short circuit in an opening part.
  • the anion exchange membrane is not particularly limited, and specific examples include a membrane containing an anion exchange group such as a quaternary amino group and containing an ion exchange resin such as a styrene resin, an acrylic resin, or a fluorine resin. It is done.
  • the cation exchange membrane is not particularly limited, specifically, for example, 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. Can be mentioned.
  • FIG. 4 is a schematic explanatory diagram for explaining a configuration of a deionized liquid manufacturing apparatus 200 including the liquid-passing capacitor 100 according to the first embodiment.
  • the operation of the deionized liquid manufacturing apparatus 200 provided with the liquid flow type capacitor 100 will be described with reference to FIG.
  • the deionized liquid manufacturing apparatus 200 includes a liquid passing capacitor 100, a DC power supply 20, and a container 30 that houses the liquid passing capacitor 100.
  • the DC power supply 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 wires 20a and 20b so that the positive electrode side and the negative electrode side can be exchanged with each other.
  • the container 30 includes a liquid supply port 31 for supplying a liquid to be processed containing an ionic substance to the liquid flow type capacitor 100, and a liquid discharge port 32 for discharging the processing liquid processed by the liquid flow type capacitor 100. Is provided.
  • the container 30 also includes terminals 15a and 15b for energizing the fastening bolts 5a and 5b.
  • the liquid to be treated W1 such as water containing the ionic substance in the container 30 from the liquid supply port 31.
  • Supply liquid The liquid W1 to be treated is passed through the container 30 along the flow path indicated by the arrow in FIG.
  • the liquid to be treated W1 is discharged from the liquid discharge port 32 through the liquid passage hole 8 provided in the central portion of the liquid passage type capacitor 100.
  • a voltage is applied from the DC power supply 20 to the liquid-flowing capacitor 100 via the terminals 15a and 15b connected to the fastening bolts 5a and 5b, respectively.
  • deionized liquid is discharged
  • Ions contained in the liquid W1 to be treated are electrostatically adsorbed to the first porous carbon sheet 1b and the second porous carbon sheet 2b when passing between the first electrode 1 and the second electrode 2.
  • the valve V1 is opened and the valve V2 is closed to switch to the ion concentrate recovery path.
  • the concentrated ions can be recovered by reversing the polarity of the electrodes. In this way, the adsorption capacity of the first porous carbon sheet and the second porous carbon sheet can be regenerated.
  • the cycle for switching the electrodes is not particularly limited, but the adsorption process and the desorption process are performed so that the time of the adsorption process / the time of the desorption process is 1 to 5, and further 1.5 to 4.5. It is preferable to switch repeatedly.
  • the anion ( ⁇ ) and cation (+) in the liquid are not added even if the liquid to be treated W1 is passed through each cell 10.
  • the first electrode 1 and the second electrode 2 are not captured and pass between both electrodes.
  • FIG. 5B when a voltage is applied between both electrodes by connecting the negative electrode side of the DC power source to the first electrode 1 and the positive electrode side of the DC power source to the second electrode 2, the cations are on the surface of the first electrode 1.
  • the positive electrode side of the DC power source is connected to the first electrode 1 and the negative electrode side of the DC power source is connected to the second electrode 2, and a voltage opposite to that at the time of adsorption is applied between the two electrodes.
  • the cation adsorbed on the first electrode 1 and the anion adsorbed on the second electrode 2 are desorbed and released into the liquid to be passed.
  • the released cations cannot pass through the anion exchange membrane 2 c disposed on the surface of the second electrode 2, they are not adsorbed on the second electrode 2.
  • the released anion cannot pass through the cation exchange membrane 1c disposed on the surface of the first electrode 1, it is not adsorbed on the first electrode 1.
  • the high concentration ion contains in the liquid passed at this time. Therefore, by periodically discharging the liquid containing this high concentration of ions, the ions in the liquid can be efficiently removed.
  • liquid passing method for removing ions in the liquid using the liquid passing type capacitor 100 either a total filtration method for filtering the whole amount of the stock solution to be treated may be adopted, or a circulation 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.
  • the state of the ion removal capability can be monitored by plotting the relationship between the electric conductivity of the discharged liquid and the amount of liquid flowing from the start of liquid flow in a two-dimensional manner.
  • the ion removal rate can be calculated by measuring the electric conductivity of the liquid before and after the deionization process. .
  • the ion concentration in the liquid can also be measured by a method such as ion chromatography.
  • the type of the DC power supply 20 that supplies power to the deionized liquid manufacturing apparatus 200 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.
  • independent power supplies such as a solar cell, a wind power generator, a fuel cell, and a cogenerator.
  • 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.
  • the voltage of the DC power supply is not particularly limited, but when the liquid-flowing capacitor 100 of the present embodiment is used, it can be operated even at a low voltage of 1.5 to 2V.
  • the liquid-permeable type capacitor and deionized liquid production apparatus of the present invention described above are independent of other water treatment means such as known water purification means, even if used alone for deionization treatment of water containing ionic substances. You may use it in combination.
  • Specific examples of known water treatment means include, for example, water treatment means including various adsorbents such as nonwoven fabric filters, ceramic filters, activated carbon, mineral additives, ceramic filter media, hollow fiber membrane filter materials, ion adsorbent materials, and the like. Can be mentioned.
  • Example 1 As a porous carbon sheet, activated carbon particles (coconut shells having a center particle diameter of 6 ⁇ m, 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)
  • the activated carbon sheet A1 containing 10 parts by mass of a polytetrafluoroethylene binder was used with respect to 100 parts by mass of the activated carbon particles used as a raw material, GW-H manufactured by Kuraray Chemical Co., Ltd.
  • the activated carbon sheet A1 had a thickness of 250 ⁇ m and was cut into a length of 60 mm and a width of 60 mm.
  • a 250 ⁇ m thick graphite sheet (SIGRAFLEX S GRAFHITE FOIL manufactured by SGL Carbon Japan Co., Ltd.) formed by compression molding expanded graphite is 60 mm long, 60 mm wide, and the center of one side. Were cut into a shape having two tab portions of 50 mm in length and 20 mm in width. Furthermore, the tab part was provided with a hole with a diameter of 6.5 mm through which a bolt for fastening the laminated body can pass.
  • a polyester resin net (PETEX07-80 / 32 manufactured by Sefar AG) having a thickness of 90 ⁇ m, a wire diameter of 62 ⁇ m, an aperture of 80 ⁇ m, and an aperture ratio of 32% was cut into 68 mm length and 68 mm width. .
  • anion exchange membrane a 130 ⁇ m-thick Selemion AMV manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.
  • a cation exchange membrane a 130 ⁇ m-thick Selemion CMV manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. cut into a length of 64 mm and a width of 64 mm were used.
  • the above-mentioned activated carbon sheet, current collector sheet, separator, anion exchange membrane, and cation exchange membrane were laminated to form a laminate.
  • a laminated body having a 10-cell capacitor structure was formed.
  • a diameter of 9 mm for passing a deionized liquid to be treated is passed through the central portions of the current collector sheet, separator, anion exchange membrane, and cation exchange membrane, which form each layer except the uppermost layer.
  • the liquid passage hole was formed.
  • a plurality of tabs overlapping in each direction of the laminate are fastened with two titanium bolts (four in total) and nuts, respectively. Fixed.
  • a single band-shaped titanium foil having a width of 20 mm and a thickness of 100 ⁇ m is overlapped on the sheet surface as shown in FIG. 1 so as to be folded through the tab portions.
  • a titanium plate having a thickness of 2 mm and a width of 15 mm is disposed between the uppermost layer and the lowermost layer of the laminate and the bolt head, respectively. did.
  • the laminated body which is a liquid-permeable type capacitor was fastened and fixed.
  • the container had a substantially rectangular parallelepiped shape with an inner shape of 170 mm in length, 70 mm in width, and 50 mm in height, and was provided with a liquid supply path having a diameter of 9 mm and a drainage path having a diameter of 9 mm.
  • bolt of the liquid-permeable type capacitor accommodated in the container was distribute
  • a deionized liquid production apparatus was manufactured by enclosing a liquid-flowing type 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.
  • the electrical conductivity of the treated water discharged from the deionized liquid production device was measured for each predetermined amount of water flow, and the ion removal rate was calculated from the electrical conductivity of the saline solution of the raw water and the electrical conductivity of the treated water. .
  • the electrical conductivity ( ⁇ S / cm) of the water supplied to the deionized liquid production apparatus and the electrical conductivity ( ⁇ S / cm) of the water discharged from the deionized liquid production apparatus are measured, was used to calculate the ion removal rate.
  • Ion removal rate (%) (Electric conductivity of feed water ⁇ Electric conductivity of discharged water) / Electric conductivity of discharged water ⁇ 100
  • the adsorption amount at the 10th cycle in which the balance between adsorption and desorption was stable was treated as the adsorption amount of the cell.
  • the change in electrical conductivity plotted against time (seconds) is shown in the graph of FIG.
  • Example 2 to 4 The characteristics of the deionized liquid production apparatus were evaluated in the same manner as in Example 1 except that water was passed at a flow rate of 250 ml / min, 400 ml / min, or 1000 ml / min instead of water flow at a flow rate of 100 ml / min. The results are shown in Table 1.
  • Examples 5 to 8 Instead of forming a laminated body having a 10-cell capacitor structure, a laminated body having a 20-cell capacitor structure in which the respective layers are laminated in the same order is formed, and a liquid passing type capacitor and a deionized liquid manufacturing apparatus are produced. Evaluated the characteristics of the deionized liquid production apparatus in the same manner as in Examples 1 to 4. The results are shown in Table 1.
  • the liquid-passing capacitor and deionized liquid production apparatus of the present invention are used for various applications that require desalting treatment. Specifically, for example, it can be applied to a wide range of uses such as desalination treatment of tap water and industrial water, seawater desalination equipment, and groundwater beverage application water equipment.
  • the liquid-flowing capacitor and the deionized water production apparatus of the present invention have a high ion adsorption capacity and can be operated with a small amount of electric power. Therefore, for example, various water purifiers for treating water from household water supply, more specifically, the removal of washing water provided in local water purifiers, water purifiers, local washing devices provided in toilet seats, etc. It can be preferably used as a salt device.

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Description

通液型キャパシタ、脱イオン液製造装置、及び脱イオン液の製造方法
　本発明は、液中のイオンを吸着除去して脱塩するための通液型キャパシタ、脱イオン液製造装置、及び脱イオン液の製造方法に関する。
　液中のイオンを静電力を利用して除去するための通液型キャパシタが知られている。通液型キャパシタを用いた脱塩方法は、イオンの吸着時に供給した電気エネルギーをキャパシタに蓄電し、イオンの脱離時に電気エネルギーを回収できるためにエネルギー効率に優れた脱塩方法である。また、通液型キャパシタは、低い電圧でも運転が可能である。さらに、通液型キャパシタにおいては、イオンの吸着時と脱離時とで極性が転換されるために、装置内部にスケールが発生しにくい。これらの点から、通液型キャパシタは設備メリットの高い脱塩方法である。
　例えば、下記特許文献１は、少なくとも一方のイオン吸着用電極が、多孔性金属箔であることを特徴とする通液型キャパシタを開示する。また、下記特許文献２は、多孔質材料を含み、反対電荷のイオンを吸着するように構成された充電可能な電極と、充電可能な電極の多孔質材料と接触しているイオン交換材料とを含む電極アセンブリを開示する。そして、この電極アセンブリにおいては、イオン交換材料が充電可能な電極と同一に充電され、また、イオン交換材料は反対電荷のイオンに対して透過性でありかつ同一電荷のイオンに対して少なくとも部分的に不透過性であることを開示する。
特開２０１１－１６７６４３号公報 特表２０１０－５１３０１８号公報
　図９及び図１０を参照して、通液型キャパシタ１１０の構成を説明する。図９は通液型キャパシタ１１０のセル構造を説明するための部分分解模式図である。図１０は通液型キャパシタ１１０の各セルを組み立てたときの図９のＸ－Ｘ´断面の模式図である。図９及び図１０に示すように、通液型キャパシタ１１０は、液中のイオンを吸着するための２つの電極１０１，１０２と、電極１０１と電極１０２との間に介在するセパレータ３とを備えるセル１２０を複数セル重ねるようにして構成されている。各電極１０１はそれぞれ集電体１ａ（１ａ´）と、集電体１ａ（１ａ´）にそれぞれ積層された多孔質炭素シート１ｂ（１ｂ´）と、を備える。各電極１０２はそれぞれ集電体２ａと、集電体２ａにそれぞれ積層された多孔質炭素シート２ｂと、を備える。各電極１０１，１０２は、互いに対極である。そして、セル１２０を複数セル重ね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１２０において、多孔質炭素シート１ｂ（１ｂ´）と対向しないように集電体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１２０において、多孔質炭素シート２ｂと対向しないように集電体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、複数の集電体１ａ同士または複数の集電体２ａ同士はそれぞれ電気的に接続される。
　通液型キャパシタ１１０においては、例えば、被処理液が図９の白抜矢印で示されるような方向に通液される。図略の外部電源により電極１０１と電極１０２との間に電圧を印加しながら電極１０１と電極１０２とにより形成されるキャパシタ間に通液した場合、通液された液中のイオンが多孔質炭素シート１ｂ（１ｂ´），多孔質炭素シート２ｂに吸着される。そして、キャパシタによりイオンが吸着除去された後の処理液は各セルの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。
　上述のように、通液型キャパシタ１１０においては、同極の集電体１ａ同士及び集電体２ａ同士は、それらのタブ部１ｄ同士またはタブ部２ｄ同士を金属製の締結ボルト５ａ，５ｂで締結することにより電気的に接続されていた。このような締結ボルトによる締結だけでは、被処理液中に高濃度のイオンが含まれていたり、被処理液を高流量で処理したりする場合には、導電性が不足して、イオンの除去率が低下することがあった。特に、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材料を用いた場合には、垂直方向の導電性の不足によりイオンの除去率が低下する場合があった。
　本発明の一局面は、複数のセルが積層されて形成された通液型キャパシタであって、セルは、第１電極と第２電極と第１電極と第２電極とに介在するセパレータとを備え、第１電極は、黒鉛シートからなる第１集電体シートと、第１集電体シートに積層された第１多孔質炭素シートと、第１多孔質炭素シートに積層されたカチオン交換膜とを備え、第２電極は、黒鉛シートからなる第２集電体シートと、第２集電体シートに積層された第２多孔質炭素シートと、第２多孔質炭素シートに積層されたアニオン交換膜とを備え、カチオン交換膜とアニオン交換膜とはセパレータを介して対向するように配置されており、第１集電体シート及び第２集電体シートの少なくとも一方は、各多孔質炭素シート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る通液型キャパシタである。
　また、本発明の他の一局面は、上述したような通液型キャパシタと、直流電源と、通液型キャパシタを収容する容器と、を備え、直流電源は正極側及び負極側の極性を互いに交換可能に、第１電極及び第２電極に接続されており、容器は、通液型キャパシタにイオン性物質を含有する液体を供給するための給液口、及び通液型キャパシタから処理された液体を排出するための排液口を備える脱イオン液製造装置である。
　さらに、他の一局面は、上述したような脱イオン液製造装置を用いる脱イオン液の製造方法であって、直流電源により第１電極及び第２電極に電圧を印加しながら給液口からイオン性物質を含有する被処理液を供給することにより、各電極表面にイオン性物質に由来するイオンを吸着させ、排液口からイオン性物質が除去された処理液を排出する第１の工程と、各電極の正極と負極との極性を第１の工程とは逆にして電圧を印加しながら、給液口からイオン性物質を含有する被処理液を供給することにより、各電極表面に付着したイオンを脱離させ、排液口からイオンを含むイオン濃縮液を排出する第２の工程と、を備える脱イオン液の製造方法である。
　本発明の目的、特徴、局面、及び利点は、以下の詳細な説明及び添付する図面により、より明白となる。
　本発明によれば、従来の通液型キャパシタに比べて、イオン性物質の除去能力が高い、通液型キャパシタ、脱イオン液の製造方法、及び脱イオン液製造装置を提供することができる。
第１実施形態の通液型キャパシタ１００の構成の要部を説明するための部分分解斜視模式図である。 図２Ａは通液型キャパシタ１００の上面模式図である。 図２Ｂは通液型キャパシタ１００の正面模式図である。 図３Ａは通液型キャパシタの導電性シートの配置パターンの例を説明するための模式図である。 図３Ｂは通液型キャパシタの導電性シートの配置パターンの例を説明するための模式図である。 図４は第１実施形態の通液型キャパシタ１００を備えた脱イオン液製造装置２００の構成を説明するための模式説明図である。 図５Ａは通液型キャパシタ１００におけるキャパシタ構造の作用の第１段階を説明するための説明図である。 図５Ｂは通液型キャパシタ１００におけるキャパシタ構造の作用の第２段階を説明するための説明図である。 図５Ｃは通液型キャパシタ１００におけるキャパシタ構造の作用の第３段階を説明するための説明図である。 実施例１の通液型キャパシタの運転時の時間（秒）に対する電流及び電圧の変化をプロットしたグラフである。 実施例１の通液型キャパシタの運転時の時間（秒）に対する電気伝導度の変化をプロットしたグラフである。 実施例及び比較例の通液型キャパシタを運転したときの、水の流量割合に対する平均除去率をプロットしたグラフである。 従来の通液型キャパシタのセル構造を説明するための模式分解図である。 図１０は図９のＸ－Ｘ´断面付近の模式図である。
　本発明に係る実施形態の通液型キャパシタの構成について説明する。
　図１は、本実施形態の通液型キャパシタ１００の構成の要部を説明するための部分分解斜視模式図、図２Ａは通液型キャパシタ１００の上面模式図、図２Ｂはその正面模式図である。
　本実施形態の通液型キャパシタ１００は、図１に示すように、複数のセル１０が積層されて形成されたキャパシタ構造を有する。各セル１０は、第１電極１と、第２電極２と、第１電極１と第２電極２に介在するセパレータ３とを備える。なお、図１においては、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。
　第１電極１は、第１集電体シート１ａまたは第１集電体シート１ａ´と、第１集電体シート１ａ（１ａ´）に積層された第１多孔質炭素シート１ｂ（１ｂ´）と、第１多孔質炭素シート１ｂ（１ｂ´）に積層されたカチオン交換膜１ｃ（１ｃ´）と、を備える。第２電極２は、第２集電体シート２ａと、第２集電体シート２ａに積層された第２多孔質炭素シート２ｂと、第２多孔質炭素シート２ｂに積層されたアニオン交換膜２ｃとを備える。カチオン交換膜１ｃ（１ｃ´）とアニオン交換膜２ｃとはセパレータ３を介して対向するように配置されている。なお、第１集電体シート１ａ及び第１多孔質炭素シート１ｂ、第２集電体シート２ａ及び第２多孔質炭素シート２ｂ、カチオン交換膜１ｃ及びアニオン交換膜２ｃは略中央部にキャパシタ構造のセル１０により脱イオンされた液を通液するための通液孔８を有する。一方、第１集電体シート１ａ´及び第１多孔質炭素シート１ｂ´カチオン交換膜１ｃ´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。
　第１集電体シート１ａ，１ａ´は、第１多孔質炭素シート１ｂ，１ｂ´と対向しないタブ部１ｄを有し、第２集電体シート２ａは、第２多孔質炭素シート２ｂと対向しないタブ部２ｄを有する。複数のタブ部１ｄ同士、及び複数のタブ部２ｄ同士はそれぞれ、導電性の締結ボルト５ａ，５ｂで締結されている。このような締結ボルト５ａ，５ｂは、複数のタブ部１ｄ同士または複数のタブ部２ｄ同士をそれらを互いに表面で接触させることにより電気的に接続する。複数のタブ部１ｄ同士を締結する締結ボルト５ａ及び複数のタブ部２ｄ同士を締結する締結ボルト５ｂは、後述するように、直流電源の一方の電極側及び他方の電極側にそれぞれ接続される。そして、複数の第１集電体シート１ａ同士または複数の第２集電体シート２ａ同士を等電位にする。
　通液型キャパシタ１００においては、図１、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、複数のタブ部１ｄ同士は各タブ部１ｄの表面に接触するように配された１枚の導電性シート６ａで電気的に接続されている。同様に、複数のタブ部２ｄ同士は、各タブ部２ｄの表面に接触するように配された１枚の導電性シート６ｂで電気的に接続されている。このように、複数のタブ部１ｄ同士または複数のタブ部２ｄ同士を導電性シート６ａまたは導電性シート６ｂを介して接続することにより、複数の第１集電体シート１ａ同士または複数の第２集電体シート２ａ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、第１集電体シートまたは第２集電体シートとして、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、処理される液中に高濃度のイオン性物質が含まれていたり、液を高流量で処理したりする場合にも、高いイオン除去率を維持することができる。
　なお、図１、図２Ａ及び図２Ｂに示した集電体シートにおいては、１枚の集電体シートの一辺に２箇所のタブ部を設けているが、１枚の集電体シートのタブ部の数は特に限られず、１箇所のみであっても、３箇所以上であってもよい。また、導電性シートは同極の複数の集電体シートのタブ部同士を互いに導通させるように、タブ部に直接接触するように配置することが好ましい。図３Ａ及び図３Ｂに導電性シートの配置パターンの一例を示す。配置パターンとしては、図３Ａに示す配置パターンのように、タブ部Ｄの一層ずつを縫うように導電性シートＣを配置しても、図３Ｂに示すように、複数層のタブ部Ｄの積層体を縫うように導電性シートＣを配置してもよい。
　導電性シートとしては、耐腐食性の高い導電性のシートであれば特に限定なく用いられうる。このような導電性シートの具体例としては、例えば、チタンまたはチタン合金からなるチタン系金属，金，白金，銀，またはこれらの複合材料等からなる金属箔や、黒鉛シート等が挙げられる。これらの中では、耐腐食性と導電性と低コスト性とのバランスに優れる点からチタン系金属から形成されたチタン箔が好ましく用いられる。
　導電性シートの厚みとしては、２０～２００μｍ、さらには３０～１００μｍであることが高い導電性を維持しながら、過大なスペースを確保する必要がない点から好ましい。
　また、締結ボルトとしては、金属ボルト等の導電性ボルト及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、通液型キャパシタは被処理液の脱塩に用いられるために、チタンまたはチタン合金からなるチタン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。
　また、締結ボルトで締結するとき、その締結圧により集電体シートや導電性シート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導電性シートとの間には、図１に示すようなチタン板等の耐腐食性及び導電性に優れた金属板４を介在させて締結圧を分散させることが好ましい。このような金属板４の厚みは特に限定されないが０．５～５ｍｍ程度であることが好ましい。この場合、金属板と締結ボルトと集電体シートと導電性シートとが導通することにより、これらが電気的に接続される。
　なお、１つのセルはセパレータを挟んだ２つの電極から構成される。セル数はセパレータの数にほぼ一致する。本実施形態の通液型キャパシタのセル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程度であることが好ましい。
　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。
　第１集電体シート及び第２集電体シートとしては、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。一方、黒鉛シートは、電気伝導性がシートの面方向に比べて、厚み方向の方が低いという特徴を有する。このような電気伝導性の異方性を有する黒鉛シートを集電体として用いてタブ部を締結ボルト等により締結した場合、厚み方向の導電性が低く、シートの面方向で高くなる傾向がある。本実施形態の通液型キャパシタにおいては、導電性シートを黒鉛シートのタブ部に接触するように配置して、複数のタブ部同士を電気的に接続することにより、黒鉛シートの面方向の高導電性を充分に活かすことができる。黒鉛シートの厚みとしては１００～５００μｍであることが好ましい。
　第１多孔質炭素シート及び第２多孔質炭素シートとしては、例えば、活性炭粒子のような多孔質炭素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。
　活性炭粒子の具体例としては、例えば、木材，鋸屑，木炭，ヤシ殻やクルミ殻などの果実殻，果実種子，パルプ製造副生物，リグニン，廃糖蜜などの植物系活性炭粒子；泥炭，草炭，亜炭，褐炭，レキ青炭，無煙炭，コークス，コールタール，石炭ピッチ，石油蒸留残査，石油ピッチなどを炭化及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，アクリル樹脂などを炭化及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）などを炭化及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。
　活性炭粒子の中心粒子径としては１～１００μｍ、さらには２～５０μｍ、とくには３～３０μｍであることが好ましい。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、日機装（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小さすぎる場合には、使用するバインダ量が多くなり、活性炭の占める割合が少なくなるために、イオンの捕捉能力が低下する傾向がある。また、活性炭粒子の中心粒子径が大きすぎる場合には、得られる活性炭シートの表面均一性が悪くなり、イオンの捕捉能力が低下する傾向がある。
　また、活性炭粒子の比表面積は、７００～２５００ｍ2／ｇ、さらには１５００～２０００ｍ2／ｇであることが好ましい。比表面積が小さすぎる場合には、脱イオン能力が低くなるとともに、電極の極性を逆極性にして活性炭シートの表面に吸着したイオンを脱離させるときに、イオンが脱離しにくくなる傾向がある。また、比表面積が大きすぎる場合には体積あたりの性能が低下するだけでなく、使用するバインダ量が多くなり、活性炭の占める割合が少なくなるため、イオン捕捉能力が低下する傾向がある。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日本ベル（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。
　また、活性炭粒子の細孔容積は０．５～１．２ｍＬ／ｇ、さらには０．７～１．０ｍＬ／ｇであることが好ましい。細孔容積が小さすぎる場合には、電極の極性を逆にして活性炭シートの表面に吸着したイオンを脱離させるときにイオンが脱離しにくくなる傾向がある。また、細孔容積が大きすぎる場合には、体積あたりの性能が低下する傾向がある。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＝（ｐ／ｐ0＝０．９９における標準状態での窒素吸着体積）×２８／２２４００／０．８０８
　また、活性炭粒子の平均細孔径は１．５～２．４ｎｍ、さらには１．６～２．２ｎｍであることが好ましい。平均細孔径が小さすぎる場合には、電極の極性を逆にして活性炭シートの表面に吸着したイオンを脱離させるときにイオンが脱離しにくくなる傾向がある。また、平均細孔径が大きすぎる場合には、体積あたりの性能が低下する傾向がある。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=細孔容積×４０００／比表面積
　また、活性炭粒子の表面官能基量は０．１～０．８ｍｅｑ／ｇ、さらには０．２～０．５ｍｅｑ／ｇであることが好ましい。表面官能基量が少なすぎる場合には、活性炭粒子の表面電荷の影響からシート成形が困難になる傾向がある。また、表面官能基量が多すぎる場合には，性能の耐久性が低下する傾向がある。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＝（（空試験滴定量）－（試料滴定量））×０．１×ｆ（塩酸ファクタ）×５０／２０
　活性炭シート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られる。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。活性炭シート中に含まれる活性炭粒子の割合は、５０～９９質量％、さらには８０～９５質量％であることが好ましい。活性炭シート中に含まれる活性炭粒子の割合が低すぎる場合には性能が低下する傾向がある。
　バインダの具体例としては、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、ポリアミド等が挙げられる。これらの中ではポリテトラフルオロエチレンが結着性や安定性等の観点から好ましい。
　活性炭シート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、活性炭シート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、黒鉛等の炭素系材料；金，白金，銀などの貴金属；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，硼化ジルコニウム等の高導電性セラミックス；などが挙げられる。これらの中では、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。
　活性炭シートの厚みは特に限定されないが、２００～５００μｍ程度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。
　セパレータの具体例としては、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、樹脂ネットや不織布、特には樹脂ネットが、通液性及び経済性に優れている点から好ましい。
　セパレータの材質としては、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、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、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、特には、ポリエチレンテレフタレートが低コスト性や加工性に優れている点から好ましい。
　セパレータの厚みは５０～２５０μｍ、さらには７０～１５０μｍであることが好ましい。セパレータの厚みが厚すぎる場合には通電時にセル間の電気抵抗が高くなることによりイオンの捕捉能力が低下する傾向がある。また、薄すぎる場合には、通液抵抗が大きくなる傾向がある。
　また、セパレータの開孔率は２０～８０％、さらには３０～７０％であることが好ましい。セパレータの開孔率が小さすぎる場合には、通液抵抗が大きくなりすぎて通液が困難となることがある。また、大きすぎる場合には、開孔部で内部短絡して通液型キャパシタとしての性能を発現できなくなるおそれがある。
　アニオン交換膜も特に限定はされないが、具体的には、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，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、カチオン交換膜も特に限定されないが、具体的には、例えば、スルホン基，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，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。
　図４は第１実施形態の通液型キャパシタ１００を備えた脱イオン液製造装置２００の構成を説明するための模式説明図である。通液型キャパシタ１００を備えた脱イオン液製造装置２００の動作について図４を参照しながら説明する。脱イオン液製造装置２００は、通液型キャパシタ１００と、直流電源２０と、通液型キャパシタ１００を収容する容器３０とを備える。直流電源２０は正極側及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。容器３０は、通液型キャパシタ１００にイオン性物質を含有する被処理液を供給するための給液口３１、及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。
　脱イオン液製造装置２００によりイオン性物質を含有する被処理液の脱イオン処理をするためには、はじめに、給液口３１から容器３０内にイオン性物質を含有する水等の被処理液Ｗ１を給液する。被処理液Ｗ１は、容器３０内で、図４中に矢印で示された流路に沿って通液される。そして、被処理液Ｗ１は、通液型キャパシタ１００の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。被処理液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に電圧を印加する。そして、電圧を印加しながら、容器３０の排液口３２から脱イオン液を排出する。
　被処理液Ｗ１に含まれているイオンは第１電極１と第２電極２との間を通過するときに、第１多孔質炭素シート１ｂ及び第２多孔質炭素シート２ｂに静電的に吸着されて捕捉される。そして、第１多孔質炭素シート１ｂまたは第２多孔質炭素シート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、電極の極性を逆にすることにより、濃縮されたイオンを回収することができる。このようにして、第１多孔質炭素シート及び第２多孔質炭素シートの吸着能力を再生させることができる。
　電極を切り替えるサイクルは特に限定されないが、吸着の工程と脱離の工程とを、吸着の工程の時間／脱離の工程の時間が１～５、さらには１．５～４．５になるように繰り返し切り替えることが好ましい。
　通液型キャパシタ１００のセル１０の各キャパシタの作用について説明する。
　図５Ａに示すように、通液型キャパシタ１００に電圧が印加される前には、各セル１０に被処理液Ｗ１を通液しても液中のアニオン（－）及びカチオン（＋）は第１電極１及び第２電極２に捕捉されず、両電極間を素通りする。図５Ｂに示すように、第１電極１に直流電源の負極側、第２電極２に直流電源の正極側を接続することにより両極間に電圧を印加した場合、カチオンは第１電極１の表面に配されたカチオン交換膜１ｃを通過可能であるために第１電極１の第１多孔質炭素シート１ｂに吸着され、一方、アニオンは第２電極２の表面に配されたアニオン交換膜２ｃを通過可能であるために第２電極２の第２多孔質炭素シート２ｂに吸着される。そして、通液量が増加するにつれて、徐々に、第１電極１及び第２電極２のイオン吸着量が増加して、イオン補足能が徐々に低下していく。そして、図５Ｃに示すように、第１電極１に直流電源の正極側、第２電極２に直流電源の負極側を接続して両極間に吸着時とは逆の電圧を印加する。この場合、第１電極１に吸着されたカチオン及び第２電極２に吸着されたアニオンが脱離して、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２の表面に配されたアニオン交換膜２ｃを通過することができないために、第２電極２に吸着されない。同様に、放出されたアニオンは第１電極１の表面に配されたカチオン交換膜１ｃを通過することができないために、第１電極１に吸着されない。このように、第１電極１及び第２電極２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。従って、この高濃度のイオンを含有する液を定期的に排出することにより、液中のイオンを効率的に除去することができる。
　通液型キャパシタ１００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、被処理液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。
　なお、排出された液の電気伝導度と、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、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、脱イオン処理前と脱イオン処理後の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。
　脱イオン液製造装置２００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、コジェネレータなど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。直流電源の電圧は特に限定されないが、本実施形態の通液型キャパシタ１００を用いた場合には、１．５～２Ｖのような低い電圧でも運転可能である。
　以上説明した本発明の通液型キャパシタ及び脱イオン液製造装置は、単独で、イオン性物質を含有する水等の脱イオン処理に用いても、その他の公知の浄水手段等の水処理手段と組み合わせて用いてもよい。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、イオン吸着材などを含む水処理手段が挙げられる。
　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より何ら限定されるものではない。
　［実施例１］
　多孔質炭素シートとして、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、クラレケミカル（株）製ＧＷ－Ｈ） １００質量部に対して、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シートＡ１を用いた。活性炭シートＡ１は、厚み２５０μｍであり、縦６０ｍｍ，横６０ｍｍに裁断したものを用いた。
　集電体シートとして、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）を縦６０ｍｍ、横６０ｍｍで、さらに、一つの辺の中央に対して均等に、縦５０ｍｍ、横２０ｍｍのタブ部を２つ有する形状に裁断したものを用いた。さらに、タブ部には中央部に、積層体を締結するためのボルトを通過させる直径６．５ｍｍの孔を設けた。
　また、セパレータとして、厚み９０μｍ、線径６２μｍ、目開き８０μｍ、開孔率３２％のポリエステル製樹脂ネット（Sefar AG製のPETEX07-80/32）を縦６８ｍｍ、横６８ｍｍに裁断したものを用いた。
　さらに、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、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を縦６４ｍｍ、横６４ｍｍに裁断したものを用いた。
　上述した活性炭シート、集電体シート、セパレータ、アニオン交換膜、及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、集電体シート、活性炭シート、カチオン交換膜、セパレータ、アニオン交換膜、活性炭シート、集電体シート、活性炭シート、アニオン交換膜・・・カチオン交換膜、活性炭シート、集電体の順に積層し、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、各集電体シートのタブ部はセパレータ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、集電体シート、セパレータ、アニオン交換膜、及びカチオン交換膜のそれぞれの中央部には、脱イオンされた被処理液を通液するための直径９ｍｍの通液孔を形成していた。
　そして、図２Ａ及び図２Ｂに示したように、積層体の各方向で重なっている複数のタブ同士をそれぞれ２本のチタン製のボルト（合計で４本）及びナットで締結することにより積層体を固定した。このとき、同方向のタブ部間には、幅２０ｍｍ、厚み１００μｍの１枚の帯状のチタン箔を図１に示したようにシート面に重ねるようにして、タブ部を介して折りたたまれるように、配置した。また、ボルトの締結時に締結圧で集電体が破損されることを防ぐために、積層体の最上層及び最下層とボルトのヘッドとの間にはそれぞれ、厚み２ｍｍ、幅１５ｍｍのチタン板を配置した。このようにして、通液型キャパシタである積層体が締結固定された。
　そして、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、内形が、縦１７０ｍｍ、横７０ｍｍ、高さ５０ｍｍの略直方体の形状であり、直径９ｍｍの給液路及び直径９ｍｍの排液路を備えていた。また、容器の頂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、脱イオン液製造装置を製造した。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。
　そして、得られた脱イオン液製造装置に約１０００μＳ／ｃｍの食塩水を１００ｍｌ／分の流量で通水した。そして、各電極の端子に直流電源から電力を供給した。なお、電力供給は、電圧上限１．５Ｖ、電流上限２０Ａの定電流定電圧制御（CC-CV）で行った。なお、活性炭シートを再生させるために、端子に接続した直流電源の極性を定期的に逆にした。具体的には吸着時１８０秒－脱離時６０秒のサイクルを１サイクルとして極性を逆転させ、このサイクルを複数サイクル繰り返す運転を行った。時間（秒）に対してプロットした電流及び電圧の変化を図６のグラフに示す。
　所定の通水量ごとに、脱イオン液製造装置から排出された処理水の電気伝導度を測定し、原水の食塩水の電気伝導度と処理水の電気伝導度とからイオンの除去率を算出した。具体的には、脱イオン液製造装置に供給される水の電気伝導度（μS/cm）及び脱イオン液製造装置から排出される水の電気伝導度（μS/cm）を測定し、下記式によりイオン除去率を算出した。
イオン除去率（％）＝（供給水の電気伝導度－排出水の電気伝導度）／排出水の電気伝導度×１００
　なお、吸着時には排出される水の電気伝導度が低下し、脱離時には排出される水の電気伝導度が増加する。吸着量は１サイクル目で最大となり、サイクルを重ねる毎に徐々に低下する。吸着と脱離のバランスが安定した１０サイクル目の吸着量をセルの吸着量として扱った。時間（秒）に対してプロットした電気伝導度の変化を図７のグラフに示す。平均除去率を算出したところ、８４％であった。結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　［実施例２～４］
　１００ｍｌ／分の流量で通水する代わりに、２５０ｍｌ／分、４００ｍｌ／分、または１０００ｍｌ／分の流量で通水した以外は実施例１と同様にして脱イオン液製造装置の特性を評価した。結果を表１に示す。
　［実施例５～８］
　１０セルのキャパシタ構造を有する積層体を形成する代わりに、同様の順で各層を積層した２０セルのキャパシタ構造を有する積層体を形成し、通液型キャパシタ及び脱イオン液製造装置を作成した以外は、実施例１～４と同様にして脱イオン液製造装置の特性を評価した。結果を表１に示す。
　［比較例１～８］
　タブ部間にチタン箔を配置せずに通液型キャパシタ及び脱イオン液製造装置を作成した以外は、実施例１～８と同様にして脱イオン液製造装置の特性を評価した。結果を表１に示す。
　実施例１～４と比較例１～４との比較、及び実施例５～８と比較例５～８の結果をプロットした図８から、同じセル数の通液型キャパシタを同じ通水流量で運転した場合、タブ部にチタン箔を配した実施例は比較例よりも顕著にイオンの平均除去率が高くなっていることがわかる。また、特に、通水流量が４００ｍＬ／分以下の場合においては、通水量が増加すればするほど、チタン箔を配することによるイオンの平均除去率の向上が顕著になっていることがわかる。このような平均除去率の向上は、チタン箔を配することにより、集電体がシート面に対して平行方向に接続されて電気伝導度が向上したためであると考えられる。
　本発明の通液型キャパシタ及び脱イオン液製造装置は脱塩処理が求められる各種用途に用いられる。具体的には、例えば、水道水や工業用水の脱塩処理や、海水淡水化装置、地下水の飲料適用水装置等、幅広い用途に適用しうる。とくに、本発明の通液型キャパシタ及び脱イオン水製造装置はイオン吸着能力が高いために、少ない電力で運転可能である。従って、例えば、家庭用の水道からの水を処理する各種浄水装置、さらに具体的には、家庭用浄水器や軟水器、トイレの便座等に備えられる局部洗浄装置等に備えられる洗浄水の脱塩装置として好ましく用いられうる。
　１，１０１　第１電極
　１ａ，１ａ´　第１集電体シート
　１ｂ，１ｂ´　第１多孔質炭素シート
　１ｃ　カチオン交換膜
　１ｄ，２ｄ，Ｄ　タブ部
　２，１０２　第２電極
　２ａ　第２集電体シート
　２ｂ　第２多孔質炭素シート
　２ｃ　アニオン交換膜
　３　セパレータ
　４　金属板
　５ａ，５ｂ　締結ボルト
　６ａ，６ｂ，Ｃ　導電性シート
　８　通液孔
　１０，１２０　セル
　１５ａ，１５ｂ　端子
　２０　直流電源
　３０　容器
　３１　給液口
　３２　排液口
　１００，１１０　通液型キャパシタ
　２００　脱イオン液製造装置
　Ｗ１　被処理液
　Ｖ１，Ｖ２　バルブ

Claims (9)

  1. 　複数のセルが積層されて形成された通液型キャパシタであって、
    　前記セルは、第１電極と第２電極と前記第１電極と前記第２電極に介在するセパレータとを備え、
    　前記第１電極は、黒鉛シートからなる第１集電体シートと、該第１集電体シートに積層された第１多孔質炭素シートと、該第１多孔質炭素シートに積層されたカチオン交換膜とを備え、
    　前記第２電極は、黒鉛シートからなる第２集電体シートと、該２集電体シートに積層された第２多孔質炭素シートと、該第２多孔質炭素シートに積層されたアニオン交換膜とを備え、
    　前記カチオン交換膜と前記アニオン交換膜とは前記セパレータを介して対向するように配置されており、
    　前記第１集電体シート及び前記第２集電体シートの少なくとも一方は、前記各多孔質炭素シートと対向しないタブ部を有し、
    　少なくとも２つ以上の前記タブ部同士は、該タブ部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ることを特徴とする通液型キャパシタ。
  2. 　前記導電性シートはチタン箔またはチタン合金箔である請求項１に記載の通液型キャパシタ。
  3. 　複数の前記タブ部同士は、少なくとも１個の金属ボルトにより締結されている請求項１または２に記載の通液型キャパシタ。
  4. 　前記金属ボルトはチタンまたはチタン合金から形成されたボルトである請求項３に記載の通液型キャパシタ。
  5. 　前記金属ボルトはボルトヘッドを有し、前記ボルトヘッドと前記導電性シートの間にはチタンまたはチタン合金から形成された金属板が介在している請求項３または４に記載の通液型キャパシタ。
  6. 　請求項１～５の何れか１項に記載の通液型キャパシタと、直流電源と、前記通液型キャパシタを収容する容器と、を備え、
    　前記直流電源は正極側及び負極側の極性を互いに交換可能に、前記第１電極及び前記第２電極に接続されており、
    　前記容器は、前記通液型キャパシタにイオン性物質を含有する液体を供給するための給液口、及び前記通液型キャパシタから処理された液体を排出するための排液口を備えることを特徴とする脱イオン液製造装置。
  7. 　前記直流電源の電圧が１．５～２Ｖの範囲である請求項６に記載の脱イオン液製造装置。
  8. 　請求項６または７に記載の脱イオン液製造装置を用いる脱イオン液の製造方法であって、
    　前記直流電源により前記第１電極及び第２電極に電圧を印加しながら前記給液口からイオン性物質を含有する被処理液を供給することにより、各電極表面に前記イオン性物質に由来するイオンを吸着させ、前記排液口から前記イオン性物質が除去された処理液を排出する第１の工程と、
    　前記各電極の正極と負極との極性を前記第１の工程とは逆にして電圧を印加しながら、前記給液口からイオン性物質を含有する被処理液を供給することにより、各電極表面に付着した前記イオンを脱離させ、前記排液口から前記イオンを含むイオン濃縮液を排出する第２の工程と、を備えることを特徴とする脱イオン液の製造方法。
  9. 　前記第１の工程と前記第２の工程とを、前記第１の工程の時間／前記第２の工程の時間の比が１～５になるように交互に行う請求項８に記載の脱イオン液の製造方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016104759A1 (ja) * 2014-12-25 2016-06-30 株式会社カネカ 熱輸送構造体およびその製造方法
JP7015444B1 (ja) * 2020-07-30 2022-02-03 富田製薬株式会社 リン酸カルシウム粉末
CN115974240A (zh) * 2021-10-15 2023-04-18 江苏新宜中澳环境技术有限公司 膜电容去离子电极组件、外壳结构、模块及处理液体的方法
JP2023107055A (ja) * 2022-01-21 2023-08-02 曙ブレーキ工業株式会社 球状酸化亜鉛粒子
WO2025204800A1 (ja) * 2024-03-25 2025-10-02 株式会社クラレ パーフルオロアルキル化合物の除去方法、並びに、通液型キャパシタ

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102184220B1 (ko) * 2014-09-24 2020-11-27 한국전력공사 전기흡착식 수처리 셀 및 이를 포함하는 수처리 장치
CN104944647A (zh) * 2015-06-19 2015-09-30 北京共创富来水处理设备有限公司 基于直流电场作用下电容式污水和废水处理设备和方法
KR102247227B1 (ko) * 2018-01-25 2021-05-03 엘지전자 주식회사 수처리 장치용 필터 및 이를 포함하는 수처리 장치
KR102089763B1 (ko) * 2018-05-23 2020-03-17 두산중공업 주식회사 축전식 탈염전극 및 이를 포함하는 축전식 탈염장치
KR20210021836A (ko) * 2019-08-19 2021-03-02 엘지전자 주식회사 수처리 장치용 필터
KR102358988B1 (ko) 2021-04-30 2022-02-08 두산중공업 주식회사 회전형 전기흡착식 탈염장치

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09509880A (ja) * 1994-02-10 1997-10-07 アンデルマン，マーク ディ 通液型コンデンサ、クロマトグラフ装置および方法
JP2000091169A (ja) * 1998-09-08 2000-03-31 Kansai Coke & Chem Co Ltd 通液型コンデンサおよびそれを用いた液体の処理方法
JP2004024990A (ja) * 2002-06-24 2004-01-29 Tmh:Kk 液体のイオン性物質除去方法と液体処理装置
JP2004097915A (ja) * 2002-09-06 2004-04-02 Nomura Micro Sci Co Ltd 電気脱塩方法及び電気脱塩装置
WO2010150534A1 (ja) * 2009-06-23 2010-12-29 クラレケミカル株式会社 通液型キャパシタ、脱イオン水の製造方法、及び脱イオン水製造装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1133592C (zh) * 2001-06-25 2004-01-07 清华大学 多级电容去离子装置
JP2003217985A (ja) * 2002-01-23 2003-07-31 Meidensha Corp 積層型電気二重層キャパシタ
KR100915338B1 (ko) 2007-10-10 2009-09-03 (주) 시온텍 전기 흡탈착식 정화장치용 구조체
CN101337717B (zh) * 2008-09-28 2011-01-12 上海纳晶科技有限公司 一种高效率节能型隔膜电容去离子装置
US9469554B2 (en) * 2009-07-29 2016-10-18 General Electric Company Bipolar electrode and supercapacitor desalination device, and methods of manufacture
KR101022257B1 (ko) * 2009-10-07 2011-03-21 (주) 시온텍 이온선택성 축전식 탈염 복합전극 및 모듈의 제조 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09509880A (ja) * 1994-02-10 1997-10-07 アンデルマン，マーク ディ 通液型コンデンサ、クロマトグラフ装置および方法
JP2000091169A (ja) * 1998-09-08 2000-03-31 Kansai Coke & Chem Co Ltd 通液型コンデンサおよびそれを用いた液体の処理方法
JP2004024990A (ja) * 2002-06-24 2004-01-29 Tmh:Kk 液体のイオン性物質除去方法と液体処理装置
JP2004097915A (ja) * 2002-09-06 2004-04-02 Nomura Micro Sci Co Ltd 電気脱塩方法及び電気脱塩装置
WO2010150534A1 (ja) * 2009-06-23 2010-12-29 クラレケミカル株式会社 通液型キャパシタ、脱イオン水の製造方法、及び脱イオン水製造装置

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016104759A1 (ja) * 2014-12-25 2016-06-30 株式会社カネカ 熱輸送構造体およびその製造方法
JPWO2016104759A1 (ja) * 2014-12-25 2017-11-24 株式会社カネカ 熱輸送構造体およびその製造方法
US20170368795A1 (en) * 2014-12-25 2017-12-28 Kaneka Corporation Heat transport structure and manufacturing method thereof
US10710333B2 (en) 2014-12-25 2020-07-14 Kaneka Corporation Heat transport structure and manufacturing method thereof
JP7015444B1 (ja) * 2020-07-30 2022-02-03 富田製薬株式会社 リン酸カルシウム粉末
WO2022024817A1 (ja) * 2020-07-30 2022-02-03 富田製薬株式会社 リン酸カルシウム粉末
JP2022040203A (ja) * 2020-07-30 2022-03-10 富田製薬株式会社 リン酸カルシウム粉末
EP4190745A4 (en) * 2020-07-30 2024-10-02 Tomita Pharmaceutical Co., Ltd. CALCIUM PHOSPHATE POWDER
JP7780796B2 (ja) 2020-07-30 2025-12-05 富田製薬株式会社 リン酸カルシウム粉末
CN115974240A (zh) * 2021-10-15 2023-04-18 江苏新宜中澳环境技术有限公司 膜电容去离子电极组件、外壳结构、模块及处理液体的方法
JP2023107055A (ja) * 2022-01-21 2023-08-02 曙ブレーキ工業株式会社 球状酸化亜鉛粒子
WO2025204800A1 (ja) * 2024-03-25 2025-10-02 株式会社クラレ パーフルオロアルキル化合物の除去方法、並びに、通液型キャパシタ

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