多孔性炭素電極を用いたキャパシター型イオン除去装置の特性および電極の創成

通液式コンデンサ型除去装置を試作し、これを除去特性に及ぼす電極活性炭の性状、電圧と電流値、流速などの最適な運転条件に関する情報を取得した。水野電気分解を出来るだけ抑制するために、印加電圧を2V以下で最大の除去性能が発揮できる条件を探索した。除去操作において、電極活性炭のミクロ孔が重要な役割を果たしていることが分かった。また、電極に逆電圧を印加すると、脱離速度が向上して電極の再利用が容易になること、および電極は反復利用にも十分に対応が可能であることが実証された。活性炭電極表面の化学的な性質(アロイ化を含む)が除去特性に及ぼす影響については、次のような結果が得られた。含酸素官能基は除去性能を向上させるが、過大な官能基量は除去能力の低下を招くと共に、個々の活性炭には最適な官能基量があるように思われた。この現象については、表面官能基と水分子のクラスター形成による有効吸着表面の低下や官能基による立体障害が考えられる。一方、活性炭のゼータ電位と官能基量の間には対応があることから、表面荷電特性と孔隙構造の関連を検討する必要があると思われた。また、15種類の電解質の除去特性を、水和イオン半径、溶解度、モル電気伝導率などの因子との関係を整理した。なお、処理液量の向上については、2組の装置を並列に構成して吸着・脱離を交互に連続操作することで達成されることを実証した。電極の耐久性については、50サイクル程度の操作では著しい性能の低下や性状の変化は認められなかった。装置の実用化への対応とし、処理量の増大を図るために、装置のユニット化および新規電極として活性炭繊維布を採用して通水性を改善などについてさらに進めたい。

通液式コンデンサ型除去装置を試作し、これを除去特性に及ぼす電極活性炭の性状、電圧と電流値、流速などの最適な運転条件に関する情報を取得した。水野電気分解を出来るだけ抑制するために、印加電圧を2V以下で最大の除去性能が発揮できる条件を探索した。除去操作において、電極活性炭のミクロ孔が重要な役割を果たしていることが分かった。また、電極に逆電圧を印加すると、脱離速度が向上して電極の再利用が容易になること、および電極は反復利用にも十分に対応が可能であることが実証された。活性炭電極表面の化学的な性質(アロイ化を含む)が除去特性に及ぼす影響については、次のような結果が得られた。含酸素官能基は除去性能を向上させるが、過大な官能基量は除去能力の低下を招くと共に、個々の活性炭には最適な官能基量があるように思われた。この現象については、表面官能基と水分子のクラスター形成による有効吸着表面の低下や官能基による立体障害が考えられる。一方、活性炭のゼータ電位と官能基量の間には対応があることから、表面荷電特性と孔隙構造の関連を検討する必要があると思われた。また、15種類の電解質の除去特性を、水和イオン半径、溶解度、モル電気伝導率などの因子との関係を整理した。なお、処理液量の向上については、2組の装置を並列に構成して吸着・脱離を交互に連続操作することで達成されることを実証した。電極の耐久性については、50サイクル程度の操作では著しい性能の低下や性状の変化は認められなかった。装置の実用化への対応とし、処理量の増大を図るために、装置のユニット化および新規電極として活性炭繊維布を採用して通水性を改善などについてさらに進めたい。