[發明專利]流動電極電容去離子裝置用離子交換膜及包含它的流動電極電容去離子裝置

有效

• 申請號: 201310629311.X
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN104437675A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 崔榮祐;李美順;梁臺鉉;尹英基;樸奭熹;金東國;楊承澈
• 申請（專利權）人: 韓國能源研究技術研究所
• 主分類號: B01J39/18
• 分類號: B01J39/18;C02F1/42;C08J9/40;C08J9/42
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 丁香蘭;龐東成

技術領域

本發明涉及一種流動電極電容去離子裝置用離子交換膜及包含它的流動電極電容去離子裝置。?

背景技術

電容去離子(CDi:capacitive?deionization)技術利用了通過靜電引力讓離子被吸附到帶電電極表面的原理而使得鹽水等所含離子被吸附到電極表面并加以清除，其潛在力在針對水質污染及缺水的凈水及廢水處理、海水淡水化之類的水處理領域得到了肯定。?

具體地說，把過電位(overpotential)以內的電位施加到極化電極(polarized?electrode)時就會在陽極與陰極各自充填陽電荷與陰電荷，向帶電的電極之間供應鹽水之類的流入水，就會在帶電的電極與離子之間出現靜電引力而驅使陽離子被吸附在陰極、陰離子被吸附在陽極表面而得以實現去離子化。?

該電容去離子技術在去離子過程中的能量成本顯著地低于現有蒸發法或逆滲透壓法，其通過改變電極電位而調整離子的吸附與脫離，因此非常容易運行工序，由于在運行過程中不排放污染物質而具備了環保優點。?

尤其是，電極不使用固定相電極而使用作為流動相電極的流動電極的流動電極電容去離子(flow-electrod?capacitive?deionization，FCDi)不僅能夠實現連續制程，還不需要涂敷電極活性材料，而且，把吸附的離子另外儲存到容器時還能同時儲存能量，因此該技術不僅適用于去離子領域，還能適用于能量儲存領域，從而更加受到矚目。?

另一方面，不僅是使用固定相電極的電容去離子裝置，流動電極電容去離子裝置也為了在向各電極施加電位時防止存在于空隙內的離子中極性與上述各電極極性相同的離子(co-ion)被大量排放到流入水而導致去離子效率急劇降低的現象，通常會引進離子交換膜之類的電荷勢壘(charge?barrier)以提高離子清除效率[專利文獻0001]。?

如前所述地，流動電極電容去離子裝置包含電荷勢壘時能大幅提高去離子效率，但是會提高離子交換膜與電極的接觸電阻。因此，迫切需要開發出一種能夠盡量減少離子交換膜與電極之間的接觸電阻并且大幅提升流動電極電容去離子裝置性能的離子交換膜。?

現有技術文獻?

專利文獻?

(專利文獻0001)韓國公開專利公報第2012-0015964號?

發明內容

解決的技術課題?

本發明需要解決的技術課題是提供一種陽離子交換膜與陰離子交換膜及其其制備方法、包含上述陽離子交換膜及/或陰離子交換膜的流動電極電容去離子裝置，本發明由于離子導電性優異而被作為電荷勢壘適用于流動電極電容去離子裝置時能讓去離子效率比現有商用離子交換膜顯著地提升，還因為具有優異的耐水性及耐熱性而得以穩定地運行流動電極電容去離子裝置。?

【解決課題的技術方案】?

為了實現前述技術課題，本發明提供一種流動電極電容去離子(flow-electrode?capacitive?deionization，FCDi)裝置用陽離子交換膜，其包括：多孔性高分子基質；及高分子電解質，被含入上述多孔性高分子基質的氣孔。?

而且，本發明所提供的流動電極電容去離子裝置用陽離子交換膜，其特征在于，上述多孔性高分子基質是空隙體積為30～70%、氣孔尺寸為0.05～0.1μm、厚度為10-55μm的多孔性碳化氫系膜。?

而且，本發明所提供的流動電極電容去離子裝置用陽離子交換膜，其特征在于，上述高分子電解質是由含有含磺酸基單體、丙烯酰胺系交聯劑及引發劑的溶液浸漬上述多孔性高分子基質后交聯聚合而形成的。?

而且，本發明所提供的流動電極電容去離子裝置用陽離子交換膜，其特征在于，上述含磺酸基單體是含磺酸無水(anhydrous)液相單體或具備磺酸基的丙烯酸鹽系單體。?

而且，本發明所提供的流動電極電容去離子裝置用陽離子交換膜，其特征在于，?上述丙烯酰胺系交聯劑選自N,N’-乙烯基雙丙烯酰胺(Ethylenebisacrylamide)、N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺、N,N’-亞甲基雙甲基丙烯酰胺及N,N’-雙丙烯酰基哌嗪所形成的群中的1種以上。?

而且，本發明所提供的流動電極電容去離子裝置用陽離子交換膜，其特征在于，上述引發劑為光引發劑或熱引發劑，上述光引發劑是汽巴-嘉基(Ciba?Geigy)公司的Doracure系列或Irgacure系列，上述熱引發劑為N,N'-偶氮二異丁腈(AIBN)或過氧苯甲酰(BPO)。?