利用离子浓差极化现象的流体净化装置及净化系统制造方法及图纸

本发明专利技术是利用离子浓差极化现象的大容量流体净化装置及净化系统。本发明专利技术的一实施例涉及的净化装置(100)的特征在于包括：注入通道(120)，其一端具有用于注入待净化物质(B)的入口；净化通道(140)及排出通道(160)，所述净化通道(140)和排出通道(160)在所述注入通道(120)的另一侧通过夹设筛网部(150)而分开，所述净化通道(140)用于排出被净化的物质(F)，而所述排出通道(160)用于排出残余的待净化物质(B')；离子选择性膜(180)，其与筛网部(150)的至少一侧接触；以及缓冲部(200)，其布置在与筛网部(150)接触的离子选择性膜(180)的另一侧。并且，筛网部(150)的表面上形成有离子选择性涂覆层(155)，如果施加电场，则注入通道(120)的另一端和靠近筛网部150的位置产生离子浓差极化(ICP；Ion Concentration Polarization)现象，从而形成离子耗尽区(ion depletion zone)。

A fluid purification device and system based on polarization phenomenon of ion concentration difference

The invention relates to a large capacity fluid purification device and a purification system utilizing ion concentration polarization phenomenon. The purification device (100) according to one embodiment of the invention is characterized in that one end of the injection channel (120) is provided with an inlet for injecting the substance to be purified (b); the purification channel (140) and the discharge channel (160) are separated on the other side of the injection channel (120) by a screen part (150), and the purification channel (140) is used for discharging the substance to be purified The purified substance (f), and the discharge channel (160) is used to discharge the residual substance to be purified (B '); the ion selective membrane (180), which is in contact with at least one side of the screen part (150); and the buffer part (200), which is arranged on the other side of the ion selective membrane (180), which is in contact with the screen part (150). Moreover, an ion selective coating layer (155) is formed on the surface of the screen part (150). If an electric field is applied, the other end of the injection channel (120) and the position close to the screen part (150) generate the phenomenon of ion concentration polarization, thus forming an ion depletion zone.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用离子浓差极化现象的流体净化装置及净化系统
本专利技术涉及利用离子浓差极化现象的流体净化装置及净化系统。更具体地，涉及一种通过引入形成有离子选择性涂覆层的筛网部来改善单位时间的水处理容量的利用离子浓差极化现象的流体净化装置及净化系统。
技术介绍
净化中使用的代表性的技术有过滤(filtration)和反渗透(reverseosmosis)。过滤(Filtration)根据待交换物质的尺寸可分为0.1～1μm尺寸的微滤(micro-filtration)、0.01～0.1μm尺寸的超滤(ultra-filtration)、1～10nm尺寸的纳滤(nano-filtration)，每个过滤过程中使用的膜的尺寸和种类都不一样。反渗透(Reverse-osmosis)不是基于膜的物理特性的技术，而是基于离子的扩散特性的离子交换技术，能够交换大部分的单价离子(monovalention)。
技术实现思路
技术问题过滤(filtration)和反渗透(reverseosmosis)方法均主要用于宏系统(macro-system)，而不是微系统，特定单价离子的分离和浓度调整存在困难。此外，由于所使用的渗透膜的种类非常多，因此存在通用性较低，且单价高的问题，由于装置的尺寸大因此不适合作为便携式装置使用。另外，学术界报告了利用离子浓差极化(IonConcentrationPolarization，ICP)现象浓缩物质的现象。但是，就利用离子浓差极化现象的情况而言，水处理容量为每分钟数十nL～数μL，处理量非常少，由于微纳米流体装置的结构存在局限性，因此存在实际需要大容量水处理的产业现场中无法应用的问题。本专利技术为解决包括上述问题在内的各种技术为题而作，其目的在于提供具有每分钟数毫升以上水处理容量的净化装置及净化系统。另外，本专利技术的目的在于，提供具有高功率效率，小型化且可携带的净化装置及净化系统。但是，这些技术问题仅为举例，本专利技术的范围并非限于此。技术方案为了解决所述技术问题，根据本专利技术的一观点，提供一种利用离子浓差极化现象净化流体的净化装置，所述净化装置包括：注入通道，其一端具有用于注入待净化物质的入口；净化通道及排出通道，所述净化通道和排出通道在所述注入通道的另一侧通过夹设筛网部而分开，所述净化通道用于排出被净化的物质，而所述排出通道用于排出残余的所述待净化物质；离子选择性膜，其与所述筛网部的至少一侧接触；以及缓冲部，其布置在与所述筛网部接触的所述离子选择性膜的另一侧，所述筛网部的表面形成有离子选择性涂覆层，如果施加电场，则在所述注入通道的另一端和靠近所述筛网部的位置产生离子浓差极化(ICP；IonConcentrationPolarization)现象，从而形成离子耗尽区(iondepletionzone)。另外，根据为解决所述技术问题的本专利技术的一观点，本专利技术提供利用离子浓差极化现象净化流体的净化装置，所述净化装置包括：注入通道，其一端具有用于注入待净化物质的入口；净化通道及排出通道，所述净化通道和排出通道在所述注入通道的另一侧通过夹设筛网部而分开，所述净化通道用于排出被净化的物质，而所述排出通道用于排出残余的所述待净化物质；一对离子选择性膜，其分别与所述筛网部的两侧接触；以及一对缓冲部，其分别布置在与所述筛网部接触的所述离子选择性膜的另一侧，所述筛网部的表面形成有离子选择性涂覆层，如果施加电场，则在所述注入通道的另一端和靠近所述筛网部的位置产生离子浓差极化(ICP；IonConcentrationPolarization)现象，从而形成离子耗尽区(iondepletionzone)。另外，根据为解决所述技术问题的本专利技术的一观点，本专利技术提供利用离子浓差极化现象净化流体的净化装置，所述净化装置包括：注入通道，其一端具有用于注入待净化物质的入口；以及净化通道及排出通道，所述净化通道和排出通道在所述注入通道的另一侧通过夹设筛网部而分开，所述净化通道用于排出被净化的物质，而所述排出通道用于排出残余的所述待净化物质，所述筛网部的表面形成有离子选择性涂覆层，如果施加电场，则在所述注入通道的另一端和靠近所述筛网部的位置产生离子浓差极化(ICP；IonConcentrationPolarization)现象，从而形成离子耗尽区(iondepletionzone)。此外，根据本专利技术的一实施例，所述筛网部可以为沿着第一方向、垂直于所述第一方向的第二方向及第三方向形成有多个网格的形态，所述第三方向垂直或倾斜于所述第一方向和所述第二方向形成的面。此外，根据本专利技术的一实施例，所述被净化的物质可穿过朝所述筛网部的所述第一方向和所述第二方向形成的网格通孔并流入所述净化通道，没有穿过所述网格通孔的所述待净化物质可流入所述排出通道。此外，根据本专利技术的一实施例，朝向所述第三方向的网格尺寸可小于朝向所述第一方向及所述第二方向的网格尺寸。此外，根据本专利技术的一实施例，所述筛网部的表面上形成的所述离子选择性涂覆层的厚度可等于或大于朝向所述第三方向的网格尺寸。此外，根据本专利技术的一实施例，所述待净化物质的离子沿所述筛网部的所述离子选择性涂覆层移动，从而可产生离子浓差极化(ICP；IonConcentrationPolarization)现象。此外，根据本专利技术的一实施例，多个所述筛网部可相互面对地布置。此外，根据本专利技术的一实施例，所述离子选择性膜和所述离子选择性涂覆层可为全氟磺酸(Nafion)材质。另外，根据为解决所述技术问题的本专利技术的一观点，本专利技术提供包括多个所述净化装置的净化系统，并且相邻的所述净化装置共享所述缓冲部。另外，根据为解决所述技术问题的本专利技术的一观点，本专利技术提供包括多个所述净化装置的净化系统，多个所述净化装置并联布置，并且将各所述注入通道的一端整合为一个通道以注入所述待净化物质，将各所述净化通道的一端整合为一个通道以排出所述被净化的物质。有益效果根据如上所述的本专利技术的一实施例，本专利技术可具有每分钟数毫升以上的水处理容量且通过净化装置之间的并联串联布置能够更加有效地提高水处理容量的效果。此外，根据本专利技术的一实施例，本专利技术具有高功率效率且可实现小型化的效果。此外，根据本专利技术的一实施例，利用本专利技术的可携带式净化装置代替现有的大型透析装置，通过在净化腹膜肺透析液中使用，从而具有能够缓解对肾脏疾病患者的移动半径的制约的效果。当然，本专利技术的范围并非受限于这些效果。附图说明图1是显示利用离子浓差极化现象的微通道装置的示意图。图2是显示本专利技术的第一实施例涉及的净化装置的示意图。图3是显示本专利技术的一实施例涉及的筛网部的示意图。图4及图5是本专利技术的一实施例涉及的净化装置的照片。图6是显示本专利技术的第二实施例涉及的净化装置的示意图。图7是显示本专利技术的第三实施例涉及的净化装置的示意图。图8是比较本专利技术的一实验例涉及的筛网部上形成或没有形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种净化装置，该净化装置利用离子浓差极化现象净化流体，其特征在于包括：/n注入通道，其一端具有用于注入待净化物质的入口；/n净化通道及排出通道，所述净化通道和排出通道在所述注入通道的另一侧通过夹设筛网部而分开，所述净化通道用于排出被净化的物质，而所述排出通道用于排出残余的所述待净化物质；/n离子选择性膜，其与所述筛网部的至少一侧接触；以及/n缓冲部，其布置在与所述筛网部接触的所述离子选择性膜的另一侧，/n所述筛网部的表面形成有离子选择性涂覆层，/n如果施加电场，则在所述注入通道的另一端和靠近所述筛网部的位置产生离子浓差极化现象，从而形成离子耗尽区。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170407 KR 10-2017-00453011.一种净化装置，该净化装置利用离子浓差极化现象净化流体，其特征在于包括：
注入通道，其一端具有用于注入待净化物质的入口；
净化通道及排出通道，所述净化通道和排出通道在所述注入通道的另一侧通过夹设筛网部而分开，所述净化通道用于排出被净化的物质，而所述排出通道用于排出残余的所述待净化物质；
离子选择性膜，其与所述筛网部的至少一侧接触；以及
缓冲部，其布置在与所述筛网部接触的所述离子选择性膜的另一侧，
所述筛网部的表面形成有离子选择性涂覆层，
如果施加电场，则在所述注入通道的另一端和靠近所述筛网部的位置产生离子浓差极化现象，从而形成离子耗尽区。


2.一种净化装置，该净化装置利用离子浓差极化现象净化流体，其特征在于包括：
注入通道，其一端具有用于注入待净化物质的入口；
净化通道及排出通道，所述净化通道和排出通道在所述注入通道的另一侧通过夹设筛网部而分开，所述净化通道用于排出被净化的物质，而所述排出通道用于排出残余的所述待净化物质；
一对离子选择性膜，其分别与所述筛网部的两侧接触；以及
一对缓冲部，其分别布置在与所述筛网部接触的所述离子选择性膜的另一侧，
所述筛网部的表面形成有离子选择性涂覆层，
如果施加电场，则在所述注入通道的另一端和靠近所述筛网部的位置产生离子浓差极化现象，从而形成离子耗尽区。


3.一种净化装置，该净化装置利用离子浓差极化现象净化流体，其特征在于包括：
注入通道，其一端具有用于注入待净化物质的入口；以及
净化通道及排出通道，所述净化通道和排出通道在所述注入通道的另一侧通过夹设筛网部而分开，所述净化通道用于排出被净化的物质，而所述排出通道用于排出残余的所述待净化物质，
所述筛网部的表面形成有离子选择性涂覆层，
如果施加...

【专利技术属性】
技术研发人员：金成哉，金原奭，金基洪，成建镛，
申请(专利权)人：首尔大学校产学协力团，翰林大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：韩国;KR