JP3716042B2 - 酸性水の製造方法及び電解槽 - Google Patents
酸性水の製造方法及び電解槽 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3716042B2 JP3716042B2 JP12795096A JP12795096A JP3716042B2 JP 3716042 B2 JP3716042 B2 JP 3716042B2 JP 12795096 A JP12795096 A JP 12795096A JP 12795096 A JP12795096 A JP 12795096A JP 3716042 B2 JP3716042 B2 JP 3716042B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- anode
- exchange membrane
- chlorine
- acidic water
- chamber
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Classifications
-
- 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
- C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
- C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
- C02F1/4618—Devices therefor; Their operating or servicing for producing "ionised" acidic or basic water
-
- 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
- C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
- C02F1/467—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction
- C02F1/4672—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction by electrooxydation
- C02F1/4674—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction by electrooxydation with halogen or compound of halogens, e.g. chlorine, bromine
-
- 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
- C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
- C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
- C02F1/46109—Electrodes
- C02F2001/46133—Electrodes characterised by the material
- C02F2001/46138—Electrodes comprising a substrate and a coating
-
- 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
- C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
- C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
- C02F1/4618—Devices therefor; Their operating or servicing for producing "ionised" acidic or basic water
- C02F2001/46185—Devices therefor; Their operating or servicing for producing "ionised" acidic or basic water only anodic or acidic water, e.g. for oxidizing or sterilizing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
- C02F2201/46—Apparatus for electrochemical processes
- C02F2201/461—Electrolysis apparatus
- C02F2201/46105—Details relating to the electrolytic devices
- C02F2201/46115—Electrolytic cell with membranes or diaphragms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
- C02F2201/46—Apparatus for electrochemical processes
- C02F2201/461—Electrolysis apparatus
- C02F2201/46105—Details relating to the electrolytic devices
- C02F2201/4618—Supplying or removing reactants or electrolyte
- C02F2201/46185—Recycling the cathodic or anodic feed
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
- C02F2201/46—Apparatus for electrochemical processes
- C02F2201/461—Electrolysis apparatus
- C02F2201/46105—Details relating to the electrolytic devices
- C02F2201/46195—Cells containing solid electrolyte
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/04—Oxidation reduction potential [ORP]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/06—Controlling or monitoring parameters in water treatment pH
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Description
【産業上の利用分野】
本発明は、2室型電解槽を使用して効率良く高酸化還元電位及び低pHを有する酸性水を製造する方法及び電解槽に関し、より詳細には得られる酸性水中の残留塩素が少なくかつ供給する塩素イオンを効率良く陽極酸化し得られる各種殺菌及び洗浄等に有用な酸性水特に強酸性水を生成するための方法及び電解槽に関する。
【0002】
【従来技術とその問題点】
水道水を隔膜用電解槽で電解して得られる陰極液はいわゆるアルカリイオン水として薬効があると言われ、また味覚が向上することから広く使用されている。特に最近では水道水の水質低下による異臭の発生や味覚の悪化が生じ、この対策として前記電解槽に活性炭やマイクロフィルターを組み込んで不純物除去や脱臭も同時に行なうようにしたアルカリイオン水(アルカリ水)の製造装置が広く使用されている。
一方電子部品の製造や洗浄には、従来から該用途のために特別に調製された硫酸、フッ酸、過酸化水素、塩酸等が使用されてきたが、不純物の混入や該不純物除去のための精製が煩雑であることから、水電解による洗浄用酸性水の製造が提案されている。この電解は陽極室に微量の塩素イオンを添加し電解を行なうもので、酸性で酸化還元電位(ORP)の極めて高い電解液が得られる。この溶液は強い殺菌作用、消毒作用を有すると同時に使用後の液には通常の水道水並みの食塩又は塩素イオンが残るのみであるため、そのまま排水しても二次公害などの問題を起こさないことから、用途に応じて広く使用されている。しかしながら場合によっては微量ながら有機塩素化合物の発生の可能性もあり、人体には無害とは断定できない。
【0003】
この水電解では陽極室の電解質として例えば塩化アンモニウム(NH4 Cl)や食塩(NaCl)を使用すると、陽極反応は、
2Cl- → Cl2 + 2e-
となり、生成する塩素ガスが水と反応して、
Cl2 + H2 O → 2H+ + Cl- + ClO- + 2e-
の不均化反応となる。使用する隔膜の分離能が十分であると生成する塩化水素の水素イオンにより酸性となりかつ酸化性の強いpHが3以下でORP>1.2 Vの次亜塩素酸の溶液が生成するが、実際には従来の隔膜の分離能は十分ではなく、強力な酸性水を得る目的で食塩等の塩を陽極室側に添加して電解を行なっても陽極液のORPは高くなるものの、pHは十分に下がらないという問題点が起きる傾向がある。
この問題点を回避するためには前記隔膜の膜厚を厚くして電極間距離を広げて相互の液の拡散を抑え相互の反応生成物の混合を防止することが考えられる。しかし実際には水の電気伝導度が低いためこのような電解槽では電極間に大電流を流すことができず、実際の電流密度は1〜2A/dm2 となり、大量の酸性水を得るためには複数枚の電極を組み合わせなければならず、装置が大型化して配管を含めた構造も複雑になり、保守の手間も余計に掛かるという問題点を合わせ持っている。
【0004】
これらの問題点を解決するため本発明者らは隔膜として陽イオン交換膜を使用し該イオン交換膜を実質的な固体電解質となるようにその両側に電極を接触させて電解を行なう方法を提案している。この方法により電流密度を10倍以上即ち10A/dm2 以上としても槽電圧は数ボルトに維持され、従来の方法よりも遙かに低い電圧での電解を可能にしている。この方法を使用し陽極室側に塩酸や食塩等の塩素化合物を添加しながら電解を行なうことにより陽極室において酸性でORPの高い酸性水を製造する方法を提案した。
この方法によると陽極室で高ORPの酸性水、陰極室で低ORPのアルカリ水がそれぞれ得られ、両者とも洗浄用として有用である。しかしこの方法で酸性水を得る電解反応は前述した通り、塩素イオンの酸化による次亜塩素酸イオンの生成であるが、この塩素イオンの酸化の効率が必ずしも高くならず前記塩素化合物を大量に陽極液に添加しなければならないという欠点を有している。更に生成水素イオンは陽イオン交換膜を通して陰極室側に透過するため十分なpH低下を達成ためには余分に電解を行なうことが必要で、この余分な電解を行なっても必ずしも十分なpH低下が得られないこともある。
【0005】
前記塩素化合物の電解により得られるORPは次亜塩素酸イオンの濃度により規定されるが、その濃度は1〜5ppm で十分であり、それより高いと塩素ガスの発生が起こる。このときの塩素発生の電流効率を1%程度と仮定するとpHは4〜5であり、強酸性水の目安であるpH3以下を達成するためには塩素発生の電流効率を無視して余分な電解が必要となり、この際に塩素イオン濃度が高いと塩素ガスが発生し低ければ単なる無駄な水電解となってしまう。
これらの問題点を解決するためには、陽極液中の比較的低濃度の塩素イオンを陽極表面又はその近傍にのみ存在させることが望ましく、殆ど全ての塩素イオンが有効に次亜塩素酸イオン生成に使用され、余分な残留塩素が生成する酸性水中に存在することもなく、理想的な酸性水の製造方法といえる。しかしながら陽極液全体に溶解し拡散している塩素イオンを陽極近傍に偏在させることは実際的でなく、従来はその達成は不可能であると考えられていた。
【0006】
【発明の目的】
本発明は、この実施不可能と考えられていた塩素イオンの陽極近傍への偏在を可能にして従来技術の問題点を解決した酸性水の製造方法及び酸性水製造用電解槽を提供することを目的とする。
【0007】
【問題点を解決するための手段】
本発明方法は、陽イオン交換膜により陽極室及び陰極室に区画された水電解槽に原料水を供給しながら電解を行ない陽極室で酸性水を得る酸性水の製造方法において、陰極室に塩素化合物溶液を供給し該化合物の溶解により生成する塩素イオンの一部を前記陽イオン交換膜を介して陽極室に透過させ陽極に接触させて酸化することを特徴とする酸性水の製造方法であり、本発明に係わる電解槽は、塩素化合物溶液導入口を有する陰極室、酸性水取出口を有する陽極室、該陽極室及び陰極室を区画する陽イオン交換膜、該イオン交換膜の陽極室側に密着して設置された陽極、及び前記イオン交換膜の陰極室側に設置された陰極を含んで成ることを特徴とするアルカリ水製造用電解槽である。
【0008】
以下本発明を詳細に説明する。
陽イオン交換膜は実質上陰イオンを透過させないと考えられているが、実際は僅かではあるが、陰イオンを透過させる。例えば食塩電解で陽極室に200 g/リットル程度の食塩水が存在すると、陰極液中の塩素イオン濃度は零ではなくイオン交換膜の種類にも依るが、一般に100ppm以下、通常は40ppm 程度である。
本発明ではこの陽イオン交換膜の特殊な陰イオン透過能を利用して陽極室の陽極近傍にのみ塩素イオンを供給して該陽極表面又はその近傍にのみ塩素イオンを存在させて、該塩素イオンを陽極により酸化処理して次亜塩素酸等に変換することにより、前述した従来技術の欠点を解消しようとするものである。
本発明で得られる酸性水の有効塩素濃度は10ppm 程度で又はそれ以下で十分であり、これを考慮すると100ppm程度の塩素イオンが陽極近傍に存在すれば十分に目的とする酸性水が得られるが、できれば1000ppm とすることが望ましい。
【0009】
使用する陽イオン交換膜の種類や厚さ及び他の電解条件にも依るが、陽イオン交換膜で陽極室と陰極室に区画された電解槽の陰極室側に飽和食塩水を供給すると、陰極室側の高濃度塩素イオンの若干量が陽イオン交換膜を透過して該陽イオン交換膜の陽極室側表面に移行しその塩素イオン濃度がほぼ1〜10000 ppm となり、酸性水の電解製造に適した濃度となる。
陽イオン交換膜を通して陽極室に塩素イオンを供給するため陽イオン交換膜表面近傍に塩素イオンが偏在し、偏在する該塩素イオンが容易に陽極に接触して酸化され目的とする次亜塩素酸イオンが生成する。即ち陽極液中に微量存在する塩素イオンが効率良く酸化され、かつ微量の塩素イオンが継続して陰極室側から供給されるため、陽極室の陽極近傍にのみ存在する塩素イオンが高効率で次亜塩素酸イオンに酸化され、かつ塩素イオンが実質的に陽極液中に拡散しないため、得られる酸性水中の有効塩素量は不必要に高いレベルに達することもなくなる。更に塩素イオン濃度を低く維持したまま目的とする反応を選択的に実施できるため、ORPが高くpHが低い所望の酸性水を効率良く、つまり高電流効率で得ることができる。
【0010】
特に陽極を陽イオン交換膜に密着させておくと陽イオン交換膜を透過した塩素イオンが陽極液中に拡散する可能性が低くなり、陽極表面の塩素イオン濃度が所望値に維持される。
本発明では前述したように隔膜として陽イオン交換膜を使用する。陰極室中に存在する塩素イオンを陽極室へ移行させるという機能からは陰イオン交換膜の使用が望ましいようにも思えるが、陰イオン交換膜を使用すると移行する塩素イオン量が大きくなり過ぎ、従って陽極近傍の塩素イオン濃度が高くなり過ぎて不必要な塩素ガス発生反応が主反応となるため、本発明では陽イオン交換膜を使用する。
陽イオン交換膜の使用により陰極室側に存在する陽イオン例えばナトリウムイオンが容易に前記陽イオン交換膜を透過して陽極室に達するが、この陽イオンは電場に従って陰極室に戻るため特に問題は生じない。
【0011】
陰極室へ供給する塩素化合物溶液は食塩水特に飽和食塩水が望ましく、この他に塩化カリウム水溶液も使用できる。従来の酸性水製造では、陽極液に添加する食塩や塩酸の量を調節して該陽極液中の塩素イオン濃度の制御する必要があったが、本発明で陰極室に飽和食塩水を供給するようにすると、陰極室中の食塩濃度が一定になりかつ陽イオン交換膜の塩素イオン透過能がほぼ一定があり陽極室内の正確には陽極室内の陽極近傍での塩素イオン濃度がほぼ一定となるため、前記濃度制御が不要となる。
陰極室へ供給する塩素化合物溶液は、電解槽とは別に塩素化合物溶解槽を設け、この溶解槽に所定の塩素化合物を過剰に添加し飽和又はそれに近い高濃度溶液を生成し、この溶液を前記電解槽に循環し、更に使用後の陰極液を前記溶解槽に循環するよう構成することが望ましい。例えば塩素化合物として食塩を使用する場合には食塩を過剰に溶解槽に加え常に食塩の沈澱が前記溶解槽内に存在するようにしておけば、消費した分の食塩が補給される。又塩素化合物溶液として塩酸を使用する場合にも同様の補給は必要であり、前記溶解槽に比較的高濃度の塩酸を加えて消費分の補給を行なうようにする。このように本発明では消費する分の補給は必要であるものの、前述のように供給する塩素化合物溶液の濃度制御は不要になる。又前記溶解槽には液レベル計とpH計を設置すると、陰極液の液量とpHを一定範囲に維持することが可能になる。
【0012】
塩素化合物溶液として塩酸を使用する場合には、その濃度が高いとその取扱いが不便であり、又電解槽や配管を腐食させたりするため、10〜15%程度の希塩酸とすることが望ましい。
つまり取扱いの容易さから陰極液として陰極室へ供給される塩素化合物溶液は飽和食塩水であることが最も望ましく、この他に液性を弱酸性とすることが好ましい場合には塩酸を僅かに混合した食塩水を使用し、その他に希塩酸や塩化カリウム水溶液の使用等が可能である。
本発明で使用する陽極物質は陽イオン交換膜を透過してくる塩素イオンを酸化して次亜塩素酸イオンを生成するプロセスを効率良く進行させることのできる任意の物質から選択され、白金、酸化イリジウム等の白金族金属又はその酸化物あるいはこれらの複合酸化物から選択され、これらの陽極物質はチタン等の基体上に被覆され不溶性金属電極を構成することが好ましい。
【0013】
一方陰極は塩素イオンの酸化には関与しないため特に限定されず、カーボン、チタン、ニッケルやステンレス等の基体をそのまま又は表面粗化した陰極として使用でき、この基体表面に他の触媒物質を担持しても良い。この陰極は陽極と異なり、塩素イオンを電極表面に保持するという機能を有しないため、いわゆるゼロギャップ方式を採用して陽イオン交換膜に密着させる必要はないが、電解電圧を低減して経済的な運転を実現するためには前記ゼロギャップ方式を採用することが望ましい。
このような電解槽を使用し陰極室側に飽和食塩水等の塩素化合物溶液を、又陽極室側には市水や弱酸性水をそれぞれ供給しながら電解を行なうと、陰極室内に存在する塩素イオンが陽イオン交換膜を透過して陽極室に達し、陽極酸化されて次亜塩素酸が発生するとともに僅かに酸性となる。一方陰極室では水素発生が起こり水酸イオンが生成し(2H2 0+2e→H2 +2OH- )、この水酸イオンが液中の陽イオンと反応して水酸化物を生成し、陰極液がアルカリ性となる。
このアルカリの度合いが高くなると、陽極室への塩素イオンの移行や阻害され次亜塩素酸生成の電流効率が低下し陽極液の酸性度が低下することがあるため、前述した溶解槽に循環して中和することが望ましい。この操作を行なうと陰極液のアルカリ度が低く中性に近くなる。
【0014】
従来の市水電解による酸性水やアルカリ水の製造では、市水中に含まれるミネラル分例えばカルシウムやマグネシウムが陰極室中に水酸化物として沈澱し、これを除去するために逆方向通電を行なっていたが、前記溶解槽にpH計を設置して陰極液のpHを沈澱が生じにくい範囲に維持することにより、前記逆方向通電が不要になるか又は頻度を大幅に少なくすることができる。更にこれにより使用する塩素化合物溶液にミネラル分が含まれていても沈澱が生じなくなるため、ミネラル分を含有する水道水等の市水を本発明で使用することが可能になる。しなしながら長期間の運転を行なうと、徐々にミネラル分が系内に蓄積することも生ずるので、これらを除去するために、陰極液の出口に濾過器を設置したり、供給する塩素化合物溶液を製造するための水を予め脱イオン用のイオン交換塔を通したり、陰極液を定期的に交換したりすることも可能であり、かつ望ましい。
なお陰極室だけでなく陽極室側にも同様な溶解槽を設置し、陽極液を循環して液量やpHの制御を行なうようにしても良い。
【0015】
図1は、本発明に係わる酸性水製造用電解槽の一例を示す概略断面図である。電解槽本体1は陽イオン交換膜2により陽極室3と陰極室4に区画され、該イオン交換膜2の陽極室面にはメッシュ状陽極5が密着して設置され、一方前記イオン交換膜2の陰極室面には、額縁状のスペーサー6を介してメッシュ状陰極7が設置されている。
陰極室4側面の陰極液の液面部分には陰極液循環管8が設置され、該循環管8により陰極液が電解槽外の飽和食塩水で満たされた食塩溶解槽9に循環され、該溶解槽9で再飽和した後、循環ポンプ10により循環戻り管(塩素化合物溶液導入口)11を通して陰極室4底面に循環する。
12は陽極室3底面に設置された陽極液導入口、13は陽極室3天板に形成された陽極生成ガス取出口、14は陰極室4天板に形成された陰極生成ガス取出口、15は陽極室3側面の陽極液の液面部分に形成された酸性水取出口である。
【0016】
このような構成から成る電解槽本体1の食塩溶解槽9内の食塩水を循環ポンプ10により循環戻り管11を通して陰極室4に供給しかつ陽極液導入口12から市水又は希硝酸等の陽極液を供給しながら陽極5及び陰極7間に通電すると、陰極室4内の多量の塩素イオンのうちの微少量が陽イオン交換膜2を透過して陽極室3に移行する。移行した塩素イオンは陽極5表面で直ちに酸化されて次亜塩素酸イオンとなり、陽極液中には拡散しない。従って陽極液に供給される塩素イオンは効率良く次亜塩素酸イオンに変換され、ORP向上とpH低減に寄与し、所望の性質の酸性水として酸性水取出口15から取り出される。
【0017】
【実施例】
次に本発明に酸性水の製造方法の実施例を記載するが、該実施例は本発明を限定するものではない。
【0018】
【実施例1】
デュポン社製ナフィオン117 を陽イオン交換膜として使用して陽極室と陰極室に区画された2室型電解槽の前記陽イオン交換膜の陽極室側に、白金めっきを行なった厚さ1mm、直径2mmの穴を3mmピッチで穿設したチタン製穴開板から成る陽極を密着状態で設置し、前記陽イオン交換膜の陰極室側には額縁状のポリプロピレン製のスペーサーを介しチタン製エクスパンドメッシュから成る陰極を設置した。陽極及び陰極とも電解面積は75cm2 とした。
この電解槽の陰極室側に容量10リットルの食塩溶解槽を設け、精製食塩と水道水により未溶解の食塩が残るように作製した飽和食塩水を前記溶解槽に満たし、これを図1に示すように陰極室に接続し、陰極液を循環させるようにした。なお該食塩溶解槽には薬注ポンプと連動したpH計を取付けpHが6〜6.5 となるように塩酸を添加した。なお陽極室側には塩酸濃度を50ppm に調節した水道水を供給した。
電流10A(電流密度13A/dm2 )で電解を行なったところ、電解電圧は4.0 Vであり、陽極室でpHが2.5 でORPが1100mVの強酸性水が5リットル/分の割合で生成した。この強酸性水中の全塩化物濃度は塩素換算で60ppm であった。なお食塩溶解槽の水量はイオン交換膜からの透過があるため24時間後には僅かな増加の兆候が見られた。
【0019】
【比較例1】
実施例1と同じ電解槽を使用し、陽極室側に塩酸50ppm を含む希薄食塩水を、陰極室側に水道水を供給しながら、全塩化物濃度60ppm 、500ppm又は1000ppm 、電流10Aで電解を行なった。全塩化物濃度60ppm では得られた酸性水のpHは2.5 でORPが600 mVであり殆どORPの上昇は見られなかった。全塩化物濃度500ppmでは得られた酸性水のpHは2.5 でORPが850 mVであり、全塩化物濃度が1000ppm となってはじめて、pHが2.3 でORPが1000mVの酸性水が得られた。実施例1と比較例1を比較すると、実施例1では食塩の消費が抑制され、又得られた酸性水中の塩素濃度を大幅に低下させられることが判った。
【0020】
【実施例2】
陰極を陽イオン交換膜に密着させたこと、陰極液として食塩水の代わりに塩化カリウムを水道水に溶解した塩化カリウム水溶液を使用したこと、陽極室に水道水をそのまま1リットル/分で供給したこと、及び陽極液への塩酸添加を行なわなかったこと以外は実施例1と同一条件で電解を行なった。これにより電解電圧3.8 Vで、陽極室側からpHが2.8 でORPが1200mVである酸性水が約1リットル/分の割合で得られ、全塩化物濃度は320ppmであった。
【0021】
【比較例2】
陽極室側に全塩化物濃度1000ppm の希薄食塩水を1リットル/分で供給したこと以外は比較例1と同一条件で電解を行なったところ、得られた酸性水のpHは2.6 でORPが980 mVであった。実施例2に対して食塩消費量を3倍としても目的とする酸性水は得られなかった。
【0021】
【実施例3】
陰極液として10%塩酸を使用したこと以外は実施例2と同一条件で電解を行なったところ、陽極室でpHが2.4 でORPが1150mVの強酸性水が得られた。
陰極液の塩酸濃度を10%に維持するために25%塩酸を添加し陰極液の増加分を陽極液に加えかつ電流を7Aにして電解を行なったところ、陽極液のpHは3.2 となり陽極室側の塩素濃度が高くなったためか、陽極液としてpHが2.6 でORPが1100mVの酸性水が得られた。
【0022】
【発明の効果】
本発明方法は、陽イオン交換膜により陽極室及び陰極室に区画された水電解槽に原料水を供給しながら電解を行ない陽極室で酸性水を得る酸性水の製造方法において、陰極室に塩素化合物溶液を供給し該化合物の溶解により生成する塩素イオンの一部を前記陽イオン交換膜を介して陽極室に透過させ陽極に接触させて酸化することを特徴とする酸性水の製造方法である。
本発明方法では、塩素イオンの陽極酸化による酸性水の製造の際に陽極室への塩素イオン供給を、陰極室から陽イオン交換膜を透過させることにより行なっている。従って陰極室からの塩素イオンは陽イオン交換膜の陽極室側表面又はその近傍に偏在し、陽極液全体には拡散しない。従って前記塩素イオンは陽極表面で効率良く酸化され次亜塩素酸イオンを生成し、酸性水が調製されるとともに、余分な塩素イオンが生成する酸性水に残存せず、目的に対応した酸性水の製造が可能になる。又塩素イオンの酸化効率が上昇することから、消費電力が低減され、経済的な運転と塩素化合物の利用率向上が達成される。
【0023】
又陰極室から陽イオン交換膜を通して陽極室に透過する塩素イオンの量は陰極室に存在する塩素化合物の濃度に殆ど影響されないため、陰極室での塩素化合物濃度の制御が不要になり、従来より遙かに簡便に電解操作を実施できる。
更に本発明方法では、塩素化合物溶液を飽和食塩水とすると、陽イオン交換膜を透過して移行して陽イオン交換膜の陽極表面に存在する塩素イオン量が所望のpH及びORPを有する酸性水を生成するために好適な濃度となる。
【0024】
本発明装置は、塩素化合物溶液導入口を有する陰極室、酸性水取出口を有する陽極室、該陽極室及び陰極室を区画する陽イオン交換膜、該イオン交換膜の陽極室側に密着して設置された陽極、及び前記イオン交換膜の陰極室側に設置された陰極を含んで成ることを特徴とするアルカリ水製造用電解槽である。
本発明装置を使用しても前述した本発明方法と同様に酸性水を製造できるが、本発明装置では陽極を陽イオン交換膜に密着させているため、陽イオン交換膜を透過して陽極室へ移行する塩素イオンの陽極液中への拡散をより効果的に抑制するとともに、陽極液のオーム損を最小限に抑え省エネルギー化を達成できる。
又本発明装置では、塩素化合物溶液溶解槽に液レベル計とpH計を設置できる。陰極液が循環する前記溶解槽にpH計を設置することにより、陰極液のpH制御が容易になり、従来の酸性水製造用電解槽の陰極室で生じやすいミネラル分の沈澱を実質的に生じないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる酸性水製造用電解槽の一例を示す概略断面図。
【符号の説明】
1・・・電解槽本体 2・・・陽イオン交換膜 3・・・陽極室 4・・・陰極室 5・・・陽極 6・・・スペーサー 7・・・陰極 8・・・陰極液循環管 9・・・食塩溶解槽 10・・・循環ポンプ 11・・・循環戻り管 12・・・陽極液導入口 13・・・陽極生成ガス取出口 14・・・陰極生成ガス取出口 15・・・酸性水取出口
Claims (4)
- 陽イオン交換膜により陽極室及び陰極室に区画された水電解槽に原料水を供給しながら電解を行ない陽極室で酸性水を得る酸性水の製造方法において、陰極室に塩素化合物溶液を供給し該化合物の溶解により生成する塩素イオンの一部を前記陽イオン交換膜を介して陽極室に透過させ陽極に接触させて酸化することを特徴とする酸性水の製造方法。
- 塩素化合物溶液が飽和食塩水である請求項1に記載の酸性水の製造方法。
- 塩素化合物溶液導入口を有する陰極室、酸性水取出口を有する陽極室、該陽極室及び陰極室を区画する陽イオン交換膜、該イオン交換膜の陽極室側に密着して設置された陽極、及び前記イオン交換膜の陰極室側に設置された陰極を含んで成ることを特徴とする酸性水製造用電解槽。
- 液レベル計とpH計を有する塩素化合物溶液溶解槽を設置し、陰極液の液量とpHを一定範囲に維持しながら該陰極液を前記溶解槽と電解槽の間を循環させるようにした請求項3に記載の酸性水製造用電解槽。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12795096A JP3716042B2 (ja) | 1996-04-24 | 1996-04-24 | 酸性水の製造方法及び電解槽 |
US08/839,708 US5965009A (en) | 1996-04-24 | 1997-04-15 | Method of producing acid water and electrolytic cell therefor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12795096A JP3716042B2 (ja) | 1996-04-24 | 1996-04-24 | 酸性水の製造方法及び電解槽 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09290269A JPH09290269A (ja) | 1997-11-11 |
JP3716042B2 true JP3716042B2 (ja) | 2005-11-16 |
Family
ID=14972654
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12795096A Expired - Lifetime JP3716042B2 (ja) | 1996-04-24 | 1996-04-24 | 酸性水の製造方法及び電解槽 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5965009A (ja) |
JP (1) | JP3716042B2 (ja) |
Families Citing this family (40)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10314740A (ja) * | 1997-05-19 | 1998-12-02 | Permelec Electrode Ltd | 酸性水製造用電解槽 |
US6294073B1 (en) * | 1997-10-22 | 2001-09-25 | Chemicoat & Co., Ltd. | Manufacturing method and apparatus of alkaline ionized water |
US6200434B1 (en) * | 1998-02-27 | 2001-03-13 | Amano Corporation | Apparatus for producing electrolytic water |
JP3859358B2 (ja) * | 1998-05-26 | 2006-12-20 | クロリンエンジニアズ株式会社 | 電解水製造装置 |
JP4031877B2 (ja) * | 1998-11-04 | 2008-01-09 | ホシザキ電機株式会社 | 次亜塩素酸水溶液の生成装置 |
AU4517801A (en) * | 1999-12-02 | 2001-06-18 | Raul C. Cardenas | Method and device for electrochemically disinfecting fluids |
EP1994981A1 (en) * | 2000-12-27 | 2008-11-26 | Hydro Enterprises, Inc. | Method of producing activated water |
US20040050682A1 (en) * | 2000-12-27 | 2004-03-18 | George Paskalov | Activated water apparatus and methods and products |
US7163664B2 (en) * | 2000-12-27 | 2007-01-16 | Hydro Enterprises, Inc. | Methods and devices for dispensing a potable product liquid |
US7291314B2 (en) * | 2001-12-20 | 2007-11-06 | Hydro Enterprises, Inc. | Activated water apparatus and methods |
US7989673B2 (en) * | 2000-12-27 | 2011-08-02 | George Paskalov | High energy disinfection of waste |
JP2002210466A (ja) * | 2001-01-16 | 2002-07-30 | Asahi Pretec Corp | 排水量を削減した電解水生成方法及び装置 |
EP1238945A1 (en) * | 2001-03-07 | 2002-09-11 | Hoshizaki Denki Kabushiki Kaisha | Electrolyzed water production apparatus |
JP2003053345A (ja) * | 2001-08-22 | 2003-02-25 | Daika:Kk | 電解水生成装置 |
JP5140218B2 (ja) | 2001-09-14 | 2013-02-06 | 有限会社コヒーレントテクノロジー | 表面洗浄・表面処理に適した帯電アノード水の製造用電解槽及びその製造法、並びに使用方法 |
JP3530511B2 (ja) * | 2001-09-19 | 2004-05-24 | 三洋電機株式会社 | 窒素処理方法及び窒素処理システム |
CA2468856C (en) | 2001-12-05 | 2011-07-26 | Osao Sumita | Method and apparatus for producing negative and positive oxidative reductive potential (orp) water |
US6855233B2 (en) * | 2002-11-15 | 2005-02-15 | Kinji Sawada | Apparatus for production of strong alkali and acid electrolytic solution |
US9168318B2 (en) | 2003-12-30 | 2015-10-27 | Oculus Innovative Sciences, Inc. | Oxidative reductive potential water solution and methods of using the same |
KR101523091B1 (ko) | 2005-03-23 | 2015-05-26 | 오클루스 이노바티브 사이언시즈 인코포레이티드 | 산화 환원 전위 수용액을 사용한 피부 궤양의 치료 방법 |
BRPI0610901B1 (pt) | 2005-05-02 | 2019-04-16 | Oculus Innovative Sciences, Inc. | Uso de uma solução aquosa de potencial oxi-redutivo (orp). |
US8858765B2 (en) * | 2005-05-20 | 2014-10-14 | Ecolab Usa Inc. | Acidic electrolyzed water production system and generation control method |
CA2627083C (en) * | 2005-10-28 | 2014-04-29 | Akuatech S.R.L. | New highly stable aqueous solution, electrode with nanocoating for preparing the solution and method for making this electrode |
BRPI0706671A2 (pt) | 2006-01-20 | 2011-04-12 | Oculus Innovative Sciences Inc | métodos de tratamento ou prevenção de inflamação e hipersensibilidade com solução aquosa com potencial de oxirredução |
JP4653708B2 (ja) * | 2006-08-28 | 2011-03-16 | 本田技研工業株式会社 | 電解水の生成方法及びそれに用いる電解水生成装置 |
WO2008061546A1 (de) * | 2006-11-22 | 2008-05-29 | Biostel Schweiz Ag | Generatorzelle und elektrochemischer generator mit der generatorzelle |
SG186670A1 (en) | 2007-04-25 | 2013-01-30 | Akuatech S R L | Highly stable electrolytic water with reduced nmr half line width |
EP2334606A2 (en) * | 2008-07-29 | 2011-06-22 | Trustwater Ltd. | Electrochemical device |
US20100078331A1 (en) * | 2008-10-01 | 2010-04-01 | Scherson Daniel A | ELECTROLYTIC DEVICE FOR GENERATION OF pH-CONTROLLED HYPOHALOUS ACID AQUEOUS SOLUTIONS FOR DISINFECTANT APPLICATIONS |
ITBO20080688A1 (it) * | 2008-11-13 | 2010-05-14 | Gima Spa | Cella elettrochimica |
CA2765696C (en) | 2009-06-15 | 2018-03-06 | Oculus Innovative Sciences, Inc. | Solution containing hypochlorous acid and methods of using same |
EP2954901A1 (en) * | 2009-06-17 | 2015-12-16 | APR Nanotechnologies S.A. | Methods of treating outer eye disorders using high orp acid water and compositions thereof |
JP5340856B2 (ja) * | 2009-08-27 | 2013-11-13 | 三洋電機株式会社 | 空気除菌装置 |
US9445602B2 (en) * | 2010-11-16 | 2016-09-20 | Strategic Resource Optimization, Inc. | Electrolytic system and method for generating biocides having an electron deficient carrier fluid and chlorine dioxide |
US8394253B2 (en) * | 2010-11-16 | 2013-03-12 | Strategic Resource Optimization, Inc. | Electrolytic system and method for generating biocides having an electron deficient carrier fluid and chlorine dioxide |
TWI494278B (zh) * | 2011-08-24 | 2015-08-01 | Morinaga Milk Industry Co Ltd | 電解水製造裝置 |
CN102320684B (zh) * | 2011-08-25 | 2013-05-29 | 洪韫麒 | 一种连续生成高氧化还原性水的反应器 |
ITTO20120327A1 (it) * | 2012-04-13 | 2013-10-14 | Duedi S R L | Procedimento di produzione di una soluzione acquosa clorossidante stabilizzata e soluzione acquosa clorossidante stabilizzata cosi' prodotta |
CN108946670B (zh) * | 2017-05-23 | 2023-08-01 | 北京中睿水研环保科技有限公司 | 脱硫废水电解除氯离子制次氯酸钠设备 |
CN111560622A (zh) * | 2020-05-26 | 2020-08-21 | 芦建锋 | 一种制造稳定pH值的高浓度弱酸性次氯酸消毒液生成机 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0293088A (ja) * | 1988-09-29 | 1990-04-03 | Permelec Electrode Ltd | 水電解方法及び装置 |
US5167777A (en) * | 1990-10-30 | 1992-12-01 | Olin Corporation | Process and apparatus for the removal of oxyhalide species from aqueous solutions |
-
1996
- 1996-04-24 JP JP12795096A patent/JP3716042B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-04-15 US US08/839,708 patent/US5965009A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH09290269A (ja) | 1997-11-11 |
US5965009A (en) | 1999-10-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3716042B2 (ja) | 酸性水の製造方法及び電解槽 | |
JP3913923B2 (ja) | 水処理方法及び水処理用装置 | |
US6767447B2 (en) | Electrolytic cell for hydrogen peroxide production and process for producing hydrogen peroxide | |
TWI608129B (zh) | Electrolysis device and electrolytic ozone water production device | |
EP1505038B1 (en) | Electrochemical sterilizing and bacteriostatic method | |
KR100883894B1 (ko) | 미산성 차아염소산수 제조장치 및 미산성 차아염소산수제조방법 | |
JP4090665B2 (ja) | 電解水製造方法 | |
JP2000246249A (ja) | 電解水製造法 | |
EP1461291B1 (en) | Electrolytic device and method for disinfecting water in a water supply system by means of the generation of active chlorine | |
JP4394941B2 (ja) | 電解式オゾナイザ | |
JP2002275671A (ja) | 過酸化水素水の製造方法 | |
JP3677078B2 (ja) | 過酸化水素水の製造方法及び装置 | |
AU2020341933B2 (en) | Apparatus for producing acidic aqueous solution and method for producing acidic aqueous solution | |
JPH0428438B2 (ja) | ||
JP3725685B2 (ja) | 過酸化水素製造装置 | |
JPH05179475A (ja) | 次亜塩素酸塩の製造方法 | |
JP4038253B2 (ja) | 酸性水及びアルカリ水製造用電解槽 | |
JP2001246381A (ja) | アルカリイオン水の製造方法及び装置 | |
WO2001017908A1 (en) | Device for electrolysis | |
US11794147B2 (en) | Wastewater treatment method and wastewater treatment apparatus | |
JP5285393B2 (ja) | 電解装置 | |
JPH11221566A (ja) | 電解水の製造方法 | |
JPH09220573A (ja) | 2室型電解槽を使用する電解方法 | |
KR20090110785A (ko) | 고효율 무격막 전해셀을 이용한 이산화염소 산화수 제조장치 및 제조방법 | |
JPH09290265A (ja) | アルカリ水の製造方法及び電解槽 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050627 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050804 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050829 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080902 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090902 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090902 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100902 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100902 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110902 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120902 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130902 Year of fee payment: 8 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |