CN109423661A - 高浓度微酸性电解水生成方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明所欲解决的问题是涉及在以电解槽电解氧化氯离子溶液、以水稀释电解氧化液来生成杀菌用水的方法中使用的电解槽，提供即使是能力较大温度上升也较少、运转成本低且经济性较好的电解槽。本发明人为解决上述问题，(1)将电极板设为复极式或单极式来实现高浓度的次氯酸浓度。(2)为消除成为电解电流斑、电极板的偏磨损原因的电解液的浓度斑在电解槽下部设置混合功能。(3)设为能够更换电极板的电解槽，即使在寿命结束时也仅进行电极板的更换来实现电解槽再生的电解槽。通过以上方案，提供运转成本较低、经济性较好的电解水生成方法及装置。

Description

高浓度微酸性电解水生成方法及装置

技术领域

本发明涉及电解氧化氯离子溶液并生成杀菌用水的电解槽。涉及使电解氧化反应效率较好地持续并减少对电极的热影响的构造的电解槽的电解方法、电解的效率化、经济性、电解槽的构造。

背景技术

电解氧化氯离子溶液并生成杀菌用水的技术多数已为人知。有以隔膜式电解槽电解食盐溶液来从阳极室取出盐酸酸性的杀菌水的方式，以无隔膜电解槽电解食盐生成次氯酸钠溶液的方式、以无隔膜电解槽电解稀盐酸来生成次氯酸水的装置等。在这些技术中，作为必须的要素的电解槽基本上会有如下的问题。

在为了应对杀菌水的大量使用而制作大型装置的情况下，将电解槽也设成一小时能够调整1000L以上的大型电解槽，由此，电解槽内部产生的电解反应热的释出效率变差而内部的温度上升，使得电极寿命的缩短、电解效率的降低等问题产生，在制作能力较大的电解槽时，显然电解电流会变大，体积也会变大。即发热量增加，散热效果也恶化，因而会重复促进内部的温度上升。为应对这些问题，多位本发明人以往发明了在电解槽的周围设有冷却功能的电解槽(专利文献1)。

专利文献1：日本特许第4599487号公报。

本发明所欲解决的问题是，在以电解槽电解氧化氯离子溶液、以水稀释电极氧化液而生成杀菌用水的方法中，针对以往大概以10~20mg/L生成作为杀菌成份的次氯酸浓度，希望能够以更高浓度的有效氯浓度的30~50mg/L大量生成杀菌用水。

生成更大量的高浓度的杀菌用水的情况下，现状的电解槽具有耐久性、修理时的费用价格高等问题。

高价的电解槽框体不能再使用而由于电解槽寿命结束来更换时，包括电极板在内，收纳电极板的框体也要更换，框体构造需要复杂的加工，在更换时有预先制作高价的框体的必要。

在以电解槽生成电解液时，虽为了进行氯离子溶液与原水的水质、电解电流的控制而必须混合水，但混合、稀释后的氯离子溶液由于使杀菌料生成能力大型化而有使用大量氯离子溶液的必要，氯离子溶液与其稀释水的混合不充分导致浓度斑产生，诱发在电极板进行多次电解的部位或少数的部位的电极板的电解斑(电力斑)，缩短电解槽的寿命。

发明内容

本发明是用于解决如上述的问题而作出的，其目的是以高浓度调制大量的杀菌料，提供经济性的电解槽。

本发明人为了解决问题，确立了如下电解法：将电极板设为铂族皮膜构造的复极式或单极式的电极板，复极式提高外加电压、降低同电流值，单极式降低外加电压、提高同电流值，能够配合所要求的生成能力选择适当的电解方法。

优选的是，希望对杀菌料的生成量为每一小时1500L的电解槽采用复极式电解槽，对其以上的生成量的电解槽采用单极式电解槽。

优选的是，希望在杀菌料每一小时的生成量为1500L的使用的复极式电解槽以电解电压9V~15V、电解电流15A~20A电解氯离子溶液。

优选的是，希望在杀菌料每一小时的生成量为1500L的使用的复极式电解槽电解的氯离子溶液量在每一小时为400mg~600mg。

优选的是，希望在杀菌料每一小时的生成量为5000L的使用的单极式电解槽以电解电压3V~5V、电解电流200A~350A电解氯离子溶液。

优选的是，希望在杀菌料每一小时的生成量为5000L的使用的单极式电解槽电解的氯离子溶液量在每一小时为1300mg~2000mg。

在由于电解槽寿命结束产生有更换电极板必要的情况下，使收纳电极板的框体为能够再使用的框体构造。将收纳电极板的长方体的框体的上部成为凸缘化，形成电极板能够从其上部出入的构造，即使电极板寿命结束时也可从框体将使用过的电极板取出，安装新的电极板而能够进行框体的再使用。电极板的间隔由设置在框体内侧的沟槽来确保。

优选的是，框体上部的能够开口的凸缘的固定螺纹件使用钛等耐酸材质。

优选的是，将框体上部的能够开口的凸缘密封的垫圈是使用氟橡胶(VITON)等的含氟橡胶。

为消除电解液的浓度斑，在氯离子溶液与稀释水的电解槽入口部设置混合功能，促进氯离子溶液与将其稀释的水的搅拌，减少浓度斑。

优选的是，在混合槽内部填充树脂制的除雾器，基于碰撞作用的流速的减少及流体分子与缆线表面碰撞而由于线的濡湿性与毛细管现象而在瞬间使其停止，但在相邻的缆线间表面张力作用，进一步具有彼此拉扯的搅拌功能。

优选的是，希望填充于混合槽内的除雾器是使用线径从0.25mm至0.5mm的空间率为95~98%的特氟隆、聚乙烯、聚丙烯。

发明效果

根据本发明，有关以电解槽电解氧化氯离子溶液、以水稀释电极氧化液生成杀菌用水的方法中使用的电解槽，较低地抑制电解电流值，减少温度上升，能够生成高浓度的电解水，也能够借助电解槽的长寿命化获得削减运转成本的效果。

此外，在上部设置能够实现电极板的更换的凸缘，在下部具有如下效果：防止所供应的氯离子溶液与稀释水的混合不足(浓度斑)，减少电解电流的上升、下降，能够维持高的电解效率。

根据这样的构造获得以下的优点。复极式即使以电解电压为一单元1.5V~2.5V为参考值来高电压化，也能以低的电流生成高浓度的电解水。

例如6单元复极式电解槽的电极板的配置将一片附带端子棒的阴极板配置在电极组的端部，将一片成对的附带端子棒阳极板配置在相反侧的端部，以无端子棒电极板的单侧为阴极、其相反侧为阳极，分别将阴阳配置成面对。所需的阴阳极板成为7片的配置。此时，施加电压成为9V~15V，在两侧的附带端子棒的阴电极板连接直流负极，在附带端子棒的阳极电极板连接直流正极，施加电压。成对的单极式的电极板将端子棒安装于所有的电极板，例如12单元的单电极式电解槽的情况下将附带端子棒的阴极板7片、附带端子棒的阳极板6片交替配置。电解电压是以一单元0.2~0.4V为参考值来低电压化，能够以高电流生成高浓度的电解水。12单元单极式电解槽的情况下，施加电压为2.4~4.8V来施加于所有的电极板。能够根据杀菌水的生成量、原水的水质、所要求的浓度选择复极式或单极式。

接着将收纳电极组的长方体的框体的上部凸缘化，能够使电极板由其上部出入，由此即使电极板寿命结束时也可从框体将使用过的电极板取出，能够安装新的电极板，框体能够再使用。

电解液虽是从电解槽下部供应氯离子溶液与稀释水这两种，但为使它们混合，在其部位设置填充树脂制除雾器的混合功能，由此以0.1~0.2MPa的压力从混合功能下部适量供应上述两种液体，通过除雾器，由此混合来消除浓度斑，借助在其上部开口的细孔供应至阴极电极板与阳极电极板之间，也消除通过各细孔的液量的差异。

该电解槽使用的氯离子溶液可根据目的使用盐酸、盐酸中含氯化钠0.5%的溶液、氯化钠、氯化钾、氯化钙等。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的次氯酸水的复极式电解槽的构造图的图。

图2是表示图1的a-a’剖面的构造的图。

图3是表示图1的b-b’剖面的构造的图。

图4是表示图1的箭头方向c的构造的图。

图5是表示本发明的实施方式的朝向次氯酸水的单极式电解槽的阴极的电力供应部构造的图。

图6是表示本发明的实施方式的朝向次氯酸水的单极式电解槽的阳极的电力供应部构造的图。

图7是表示本发明的实施方式的从上方观察朝向次氯酸水的单极式电解槽的阴极、阳极的电力供应部的构造的图。

图8是表示本发明的实施方式的与朝向次氯酸水的单极式电解槽的阴极的电力供应部构造的外侧的圆筒容器的水封部的图。

图9是表示本发明的实施方式的次氯酸水的配管结构的图。

具体实施方式

本发明的优选方式是如下构造：将平行配置平板电极地构成的电极组收纳于长方体的框体，将框体的长边方向配置成上下方向，在从下表面供应氯离子溶液的部位设置在内部设置有混合用除雾器的混合槽，从框体的上表面排出电解生成物。电解物的排出口是在内部的长方体框体的上表面的凸缘直接穿孔的细孔。

以此电解槽电解的氯离子溶液优选为盐酸溶液、或盐酸中含氯化钠0.5%的溶液、或氯化钠溶液或其混合物。电极的实际的尺寸及电压、电流值根据电解能力考虑耐久性来适当决定。

接着，为进一步详细说明本发明而表示实施例，但并非意图将本发明的范围限于此例，而是以加深本发明的理解为目的。

针对本发明的实施方式，一边参照附图一边详细地说明。并且，对于图中相同或相当部分标注相同的附图标记。

参照图1至图9针对本实施方式的次氯酸水生成装置说明。

在图1~图4表示实施例1的附图。电极以铂及铂族金属的氧化物皮膜包覆钛基板，尺寸为厚度2mm、宽50mm、长500mm，将其以7片、3mm间隔配置来构成电极组。以复极式电解槽为例，说明电解槽的组装、构成方法。在拥有下部设置有混合用除雾器(21)的混合槽的长方体的框体(3)，将阳极侧附带端子台的电极板(1)从上部开口部插入来安装，同样将阴极侧附带端子台的电极板(2)插入来安装。在同样插入中间电极板(4)的内部长方体框体设有槽(31)，其槽宽形成电极间尺寸。安装后，以螺栓(5)固定上部凸缘(6)来封闭。在上部凸缘(6)具有直接穿孔成为电解物的排出口的细孔(7)。

将以收纳有电极组的厚度10mm的硬质氯乙烯板构成的内部长方体框体(3)插入并收纳于以直径100mm的硬质氯乙烯管制作的圆筒形框体(8)，以夹具(11)与密封用O型圈(12)固定圆筒形框体下部凸缘(9)与内部长方体框体(3)的下部凸缘(10)。从圆筒形框体(8)的外侧将供电用的端子棒(13)安装于附带阳极侧端子的电极板(1)。同样也在附带阴极侧端子的电极板(2)安装供电用的端子棒(14)，分别安装密封件(15)以防止圆筒形框体(8)与电极棒(13)(14)的漏水，以螺帽(16)固定。以此构造形成仅两端的电极板供电的复极式电解槽。

在长方体框体下部设置电解质供应开口(17)与稀释用水供应开口(18)、及电解物入口开口细孔(19)与稀释水入口开口细孔(20)。在其上部设置填充混合用除雾器的混合槽(21)，在其上部拥有对电极组供应电解质与稀释水的细孔(22)，供应混合液。

以电解槽组电解后的电解质被从上述细孔(7)排出，从稀释水入口(23)流入的稀释水通过长方体框体(3)与圆筒框体(8)间的间隙(24)，在上部与电解液混合，从流出口(25)排出。

制作利用此复极式电解槽的电解装置进行性能的确认。在图9表示其配管结构图。从原水配管(26)，将每小时1500L的原水从稀释水入口(23)吸入，使其流至电解槽的内部长方体框体(3)与外部圆筒形框体(8)的间隙(24)。从原水的供应配管的途中将原水的一部分借助定量泵(27)，每小时抽出750mL，借助稀释水配管(41)供应至长方体框体(3)下部的混合槽(21)。从氯离子水槽(28)借助氯离子水泵(29)使得9%盐酸经由防止逆流的止回阀(43)，借助氯离子水供应配管(42)以每小时150mL供应至长方体框体(3)下部的混合槽(21)，与借助稀释水泵(27)所供应的原水混合供应至电极组。从直流电源(未图示)供应24V、10A的电力到电极组，将所供应的盐酸溶液连续地电解，从长方体上表面排出电解物，在流至此的稀释水混合稀释，从电解水出口配管(30)排出杀菌用水。借助该装置每一小时连续获得1500L的有效氯浓度45mg/L、pH5.8的杀菌用水。

在图5~图8表示实施例2的附图。电极以铂及铂族金属的氧化物皮膜包覆钛基板，尺寸为厚度3mm、阴极电极板宽60mm、长600mm，以将其以7片与同样的阳极电极板6片交替地以3mm间隔配置构成电极组的单极式电解槽为例，说明电解槽的组装、构成方法。下部以和上述混合功能相同的构造，在拥有设置混合用除雾器的混合槽的长方体的框体(3)，将阴极侧的附带端子棒(34)的电极板(32)从上部开口部插入来安装，同样将阳极侧的附带端子棒(35)的电极板(32)插入来安装。以将其重复阴极7片、阳极6片的共计13片的电极板构成12单元的电极组。在内部长方体框体设有槽(31)，其槽宽形成电极间尺寸。安装后，以螺栓(5)固定上部凸缘(6)来封闭。在上部凸缘具有直接穿孔成为电解物的排出口的细孔(7)。

为供电至安装于各电极板(32)(33)的电极棒(34)(35)，将电极棒(34)(35)插入末端棒(36)(37)的孔(38)，以固定螺栓(39)固定。

将以收纳电极组的厚度10mm的硬质氯乙烯板构成的内部长方体框体(3)插入并收纳于以直径125mm的硬质氯乙烯管制作的圆筒形框体(8)，以夹具(11)与密封用O型圈(12)固定圆筒形框体下部凸缘(9)与内部长方体框体(3)的下部凸缘(10)。从圆筒形框体(8)的外侧将电极棒(13)(14)旋入末端棒(36)(37)的单侧的内螺纹(40)。安装密封件(15)以防止电极棒(13)(14)的漏水，以螺帽(16)固定。借助该构造供电至电极棒(13)(14)，由此形成经由终端棒(36)(37)供电至所有电极板的单极式电解槽。

在长方体框体下部具有与上述同样的电解质供应开口(17)与稀释用水供应开口(18)、及电解物入口开口细孔(19)与稀释水入口开口细孔(20)，在其上部设置填充混合用除雾器的混合槽(21)，在其上部拥有对电极组供应电解质与稀释水的细孔(22)，供应混合液。

以电解槽组电解后的电解质被从上述细孔(7)排出，从稀释水入口(23)流入的稀释水通过长方体框体(3)与圆筒框体(8)间的间隙(24)，在上部与电解液混合，从流出口(25)排出。

制作利用此单极式电解槽的电解装置进行性能的确认。在图9表示其配管结构图。从原水配管(26)，将每小时5000L的原水从稀释水入口(23)吸入，使其流至电解槽的内部长方体框体(3)与外部圆筒形框体(8)的间隙(24)。从原水的供应配管的途中将原水的一部分借助定量泵(27)每小时抽出2500mL，借助稀释水配管(41)供应至长方体框体(3)下部的混合槽(21)。从氯离子水槽(28)使得9%盐酸借助氯离子水泵(29)经由防止逆流的止回阀(43)，借助氯离子水供应配管(42)以每小时500mL供应至长方体框体(3)下部的混合槽(21)，和借助稀释水泵(27)所供应的原水混合，供应至电极组。从直流电源(未图示)供应4V、320A的电力到电极组，将所供应的盐酸溶液连续地电解，从长方体上表面排出电解物，在流至此的稀释水混合稀释，从电解水出口配管(30)排出杀菌用水。借助该装置每一小时连续获得5000L的有效氯浓度42mg/L、pH6.1的杀菌用水。

此次公开的实施方式所有的方面皆为例示，应被认为是非限制性的。本发明的范围并非上述的说明而是依权利要求书所表示，意图包含与权利要求书等同的含义及范围内的所有变更。

附图标记说明

1：附带端子的阳电极

2：附带端子的阴电极

3：收纳有电极组的长方体

4：电极组

5：长方体上盖安装螺栓

6：长方体上盖

7：电解质出口细孔

8：收纳长方体的圆筒框体

9：圆筒形框体下部凸缘

10：长方体下部凸缘

11：夹具

12：密封用O型圈

13：阳极电极棒

14：阴极电极棒

15：密封件

16：螺帽

17：电解质入口接头

18：稀释水入口接头

19：电解质入口孔

20：稀释水入口孔

21：混合槽

22：电解质入口细孔

23：稀释水入口

24：圆筒框体与长方体框体的间隙

25：杀菌料出口

26：原水配管

27：稀释水泵

28：氯离子水槽

29：氯离子水泵

30：杀菌料出口配管

31：槽

32：阴极板

33：阳极板

34：阴极棒

35：阳极棒

36：阴极终端棒

37：阳极终端棒

38：设置于终端棒的电极棒插入用孔

39：电极棒固定螺栓

40：设置于终端棒单侧的内螺纹

41：稀释水配管

42：氯离子水配管

43：止回阀。

Claims (3)

1.一种电解水生成方法，其特征在于，

在以无隔膜电解槽电解氧化氯离子溶液、以水稀释电解氧化液来生成杀菌用水的电解槽中，利用复极式电极板或单极式电极板，根据电解水生成要求使电解电压、电解电流为可变的，复极式电极板仅施加于两侧的电极板，单极式电极板施加于所有的电极板，生成次氯酸浓度为30mg/L以上且不足80mg/L的高浓度微酸性电解水。

2.一种电解水生成装置，其特征在于，

为了将作为电解原液的氯离子溶液（盐酸或盐酸中含氯化钠0.5%以下的水溶液、氯化钠、氯化钾、氯化钙）与稀释水的混合充分进行成无浓度斑的稀释电解原液来向电解槽供应，在电解槽下部设置混合功能。

3.如权利要求2所述的电解水生成装置，其特征在于，

将包覆电极的长方体的框体上部设为凸缘构造，能够从上部凸缘部更换电极板，且形成能够从外框体的外侧直接供应氯离子溶液、稀释水的供应配管的构造的框体构造。