JP2002146576A - 無隔膜式電気分解方法及び装置 - Google Patents
無隔膜式電気分解方法及び装置Info
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- JP2002146576A JP2002146576A JP2000345565A JP2000345565A JP2002146576A JP 2002146576 A JP2002146576 A JP 2002146576A JP 2000345565 A JP2000345565 A JP 2000345565A JP 2000345565 A JP2000345565 A JP 2000345565A JP 2002146576 A JP2002146576 A JP 2002146576A
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- liquid passage
- electrolysis
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- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】長期間、効率的に電解を行うことができる無隔
膜式電気分解方法の提供。 【解決手段】陰極Ａと陽極Ｃとを上下に対向して配置
し、陰極Ａと陽極Ｃとの間に形成される通液路Ｗに電解
質溶液を連続的に供給しながら電気分解を行う電解質の
無隔膜式電気分解方法であって、供給路Ｌ１から高密度
の電解質溶液を、供給路Ｌ２から低密度の電解質溶液
を、それぞれ供給して通液路Ｗに各々層流となるように
流し、排出路Ｌ３から高密度の電解質溶液を、排出路Ｌ
４から低密度の電解質溶液を、それぞれ排出する無隔膜
式電気分解方法。
膜式電気分解方法の提供。 【解決手段】陰極Ａと陽極Ｃとを上下に対向して配置
し、陰極Ａと陽極Ｃとの間に形成される通液路Ｗに電解
質溶液を連続的に供給しながら電気分解を行う電解質の
無隔膜式電気分解方法であって、供給路Ｌ１から高密度
の電解質溶液を、供給路Ｌ２から低密度の電解質溶液
を、それぞれ供給して通液路Ｗに各々層流となるように
流し、排出路Ｌ３から高密度の電解質溶液を、排出路Ｌ
４から低密度の電解質溶液を、それぞれ排出する無隔膜
式電気分解方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は無隔膜式電気分解方
法及び装置に関する。
法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】塩化ナトリウムの電気分解をイオン交換
膜を隔膜とした電解槽で行うと、陽極室に塩素又は次亜
塩素酸が、陰極室に水素及び水酸化ナトリウムが生成す
る。一方、この電気分解において隔膜を用いない場合は
次亜塩素酸ナトリウムが生成する。従来、陽極室の生成
物と陰極室の生成物を分離して回収したい場合で、上記
のように各々の生成物が２次反応をするときは隔膜を用
いる必要があった。
膜を隔膜とした電解槽で行うと、陽極室に塩素又は次亜
塩素酸が、陰極室に水素及び水酸化ナトリウムが生成す
る。一方、この電気分解において隔膜を用いない場合は
次亜塩素酸ナトリウムが生成する。従来、陽極室の生成
物と陰極室の生成物を分離して回収したい場合で、上記
のように各々の生成物が２次反応をするときは隔膜を用
いる必要があった。
【０００３】隔膜を用いた電気分解においては、膜抵抗
による電圧降下、生成物への不純物の混入など隔膜に起
因する問題がある。また、膜の寿命を考慮し電解槽を膜
交換が可能な構造にする必要性があること、電解槽の装
置全体が複雑化することなどの問題がある。
による電圧降下、生成物への不純物の混入など隔膜に起
因する問題がある。また、膜の寿命を考慮し電解槽を膜
交換が可能な構造にする必要性があること、電解槽の装
置全体が複雑化することなどの問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、長期間、効
率的に電解を行うことができる無隔膜の電気分解方法及
びそのための装置を提供することを目的とする。
率的に電解を行うことができる無隔膜の電気分解方法及
びそのための装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、陰極と陽極と
を上下に対向して配置し、陰極と陽極との間に形成され
る通液路に電解質溶液を連続的に供給しながら電気分解
を行う電解質の無隔膜式電気分解方法であって、前記通
液路に密度の異なる２種以上の電解質溶液を各々層流と
なるように流し、かつ、前記通液路内で密度の異なる電
解質溶液が上下に層状に重なるようにせしめ、密度のよ
り大きい電解質溶液ほど下側に流すことを特徴とする無
隔膜式電気分解方法である。
を上下に対向して配置し、陰極と陽極との間に形成され
る通液路に電解質溶液を連続的に供給しながら電気分解
を行う電解質の無隔膜式電気分解方法であって、前記通
液路に密度の異なる２種以上の電解質溶液を各々層流と
なるように流し、かつ、前記通液路内で密度の異なる電
解質溶液が上下に層状に重なるようにせしめ、密度のよ
り大きい電解質溶液ほど下側に流すことを特徴とする無
隔膜式電気分解方法である。
【０００６】この方法によれば、密度の異なる２種以上
の電解質溶液を各々層流で流すため、隔膜を用いること
なく電気分解で得られる生成物どうしが混合して反応す
るのを防止できる。さらに各々の生成物を含有する電解
質溶液の密度の差を利用することにより、各々の生成物
を分離して回収できる。
の電解質溶液を各々層流で流すため、隔膜を用いること
なく電気分解で得られる生成物どうしが混合して反応す
るのを防止できる。さらに各々の生成物を含有する電解
質溶液の密度の差を利用することにより、各々の生成物
を分離して回収できる。
【０００７】また、本発明は、対向して配置される陰極
及び陽極と、陰極と陽極との間に形成されてなる通液路
とを備える電解質の無隔膜式電気分解装置であって、通
液路が２以上の電解質溶液の供給路と２以上の電解質溶
液の排出路とに連通され、前記２以上の電解質溶液の供
給路から、それぞれ密度の異なる電解質溶液が上下に層
状に重なり、かつ、密度のより大きな電解質溶液ほど下
側となって供給されるようにされていることを特徴とす
る無隔膜式電気分解装置である。このように構成する
と、通液路に、密度の異なる２種以上の電解質溶液を各
々層流となるように流すことができ、生成物を分離して
回収できる。
及び陽極と、陰極と陽極との間に形成されてなる通液路
とを備える電解質の無隔膜式電気分解装置であって、通
液路が２以上の電解質溶液の供給路と２以上の電解質溶
液の排出路とに連通され、前記２以上の電解質溶液の供
給路から、それぞれ密度の異なる電解質溶液が上下に層
状に重なり、かつ、密度のより大きな電解質溶液ほど下
側となって供給されるようにされていることを特徴とす
る無隔膜式電気分解装置である。このように構成する
と、通液路に、密度の異なる２種以上の電解質溶液を各
々層流となるように流すことができ、生成物を分離して
回収できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】密度の異なる２種以上の電解質溶
液の流れを各々層流とするためには、レイノルズ数を充
分に小さくする必要がある。その手段としては上記電解
質溶液の流速を低下させること、通液路の高さを小さく
すること、すなわち、陰極と陽極との電極間距離を短く
することが挙げられる。
液の流れを各々層流とするためには、レイノルズ数を充
分に小さくする必要がある。その手段としては上記電解
質溶液の流速を低下させること、通液路の高さを小さく
すること、すなわち、陰極と陽極との電極間距離を短く
することが挙げられる。
【０００９】具体的には通液路の高さを５ｍｍ以下、好
ましくは１ｍｍ以下、さらに好ましくは０．５ｍｍ以下
とすることが有効である。なお、通液路の高さを小さく
することは、電極間距離を短くすることであるから、液
間電気抵抗の低減も図れる。
ましくは１ｍｍ以下、さらに好ましくは０．５ｍｍ以下
とすることが有効である。なお、通液路の高さを小さく
することは、電極間距離を短くすることであるから、液
間電気抵抗の低減も図れる。
【００１０】密度の異なる２種以上の電解質溶液が、２
種の塩化アルカリ水溶液である場合は、密度のより大き
い電解質溶液としては密度が１．１〜１．２ｇ／ｃｍ3
であるものを、密度のより小さい電解質溶液として密度
が１．０〜１．１ｇ／ｃｍ3であるものを用い、かつ、
前記密度のより大きい電解質溶液と前記密度のより小さ
い電解質溶液の密度の差が０．０１〜０．２ｇ／ｃｍ3
であるものを用いるのが好ましい。この塩化アルカリ水
溶液としては、特には前記の密度の差が０．５〜１．５
ｇ／ｃｍ3であるものを用いるのが好ましい。
種の塩化アルカリ水溶液である場合は、密度のより大き
い電解質溶液としては密度が１．１〜１．２ｇ／ｃｍ3
であるものを、密度のより小さい電解質溶液として密度
が１．０〜１．１ｇ／ｃｍ3であるものを用い、かつ、
前記密度のより大きい電解質溶液と前記密度のより小さ
い電解質溶液の密度の差が０．０１〜０．２ｇ／ｃｍ3
であるものを用いるのが好ましい。この塩化アルカリ水
溶液としては、特には前記の密度の差が０．５〜１．５
ｇ／ｃｍ3であるものを用いるのが好ましい。
【００１１】密度の異なる２種以上の電解質溶液の供給
と排出は、重力による供給と内部圧力による排出でもよ
いが、上記電解質溶液の供給路と排出路にポンプを接続
して行うのが好ましい。これにより、通液路における上
記電解質溶液の流れを安定して層流にできる。
と排出は、重力による供給と内部圧力による排出でもよ
いが、上記電解質溶液の供給路と排出路にポンプを接続
して行うのが好ましい。これにより、通液路における上
記電解質溶液の流れを安定して層流にできる。
【００１２】ポンプは上記電解質溶液の供給路と排出路
の全てに設けてもよいし、一部に設けてもよい。ただ
し、電気分解して得られる生成物の中に気体があり、そ
の気体の電解質溶液に対する溶解度に温度依存性がある
場合は、気体の排出路にはポンプを用いない方がよい。
これは、減圧によって気体の排出路中に気泡が発生する
ためである。例えば、塩化ナトリウムの電気分解におい
ては陰極側の排出路から水素を含有する電解質溶液が排
出されるが、上記排出路にはポンプを設けない方が、電
解質溶液の流れが安定する。
の全てに設けてもよいし、一部に設けてもよい。ただ
し、電気分解して得られる生成物の中に気体があり、そ
の気体の電解質溶液に対する溶解度に温度依存性がある
場合は、気体の排出路にはポンプを用いない方がよい。
これは、減圧によって気体の排出路中に気泡が発生する
ためである。例えば、塩化ナトリウムの電気分解におい
ては陰極側の排出路から水素を含有する電解質溶液が排
出されるが、上記排出路にはポンプを設けない方が、電
解質溶液の流れが安定する。
【００１３】本発明においては、電解質は特に限定され
ず任意に選定できるが、特に塩化アルカリ（例えば塩化
ナトリウム、塩化カリウム）などの塩素化合物単独、又
は２種以上の混合物を用いる電気分解に適している。
ず任意に選定できるが、特に塩化アルカリ（例えば塩化
ナトリウム、塩化カリウム）などの塩素化合物単独、又
は２種以上の混合物を用いる電気分解に適している。
【００１４】
【実施例】以下、本発明を、塩化ナトリウムの無隔膜式
電気分解を例にして、図面を用いて説明する。図１は本
発明の無隔膜式電気分解装置の概略図である。陰極Ａと
陽極Ｃが対向して配置され、陰極Ａと陽極Ｃの間に通液
路Ｗが形成されている。通液路Ｗの高さは０．５ｍｍ、
長さは２．５ｃｍとし、陰極Ａ及び陽極Ｃとしてはチタ
ン合金からなり、０．５ｍｍ×２．５ｃｍであるものを
用いた。Ｌ１は密度の大きい電解質溶液の供給路、Ｌ２
は密度の小さい電解質溶液の供給路である。Ｌ３は電気
分解後の密度の大きい電解質溶液の排出路、Ｌ４は電気
分解後の密度の小さい電解質溶液の排出路である。
電気分解を例にして、図面を用いて説明する。図１は本
発明の無隔膜式電気分解装置の概略図である。陰極Ａと
陽極Ｃが対向して配置され、陰極Ａと陽極Ｃの間に通液
路Ｗが形成されている。通液路Ｗの高さは０．５ｍｍ、
長さは２．５ｃｍとし、陰極Ａ及び陽極Ｃとしてはチタ
ン合金からなり、０．５ｍｍ×２．５ｃｍであるものを
用いた。Ｌ１は密度の大きい電解質溶液の供給路、Ｌ２
は密度の小さい電解質溶液の供給路である。Ｌ３は電気
分解後の密度の大きい電解質溶液の排出路、Ｌ４は電気
分解後の密度の小さい電解質溶液の排出路である。
【００１５】供給路Ｌ１から２０％（質量％、以下同
じ）の塩化ナトリウム水溶液（密度：１．１５ｇ／ｃｍ
3）を、供給路Ｌ２から２％の塩化ナトリウム水溶液
（密度：１．０１ｇ／ｃｍ3）を各々定量ポンプを用い
て流速０．５ｃｍ3／分で供給し、上記水溶液を排出路
Ｌ３からは定量ポンプを用いて流速０．５ｃｍ3／分で
排出し、排出路Ｌ４からは成り行きで排出させるように
設定した。
じ）の塩化ナトリウム水溶液（密度：１．１５ｇ／ｃｍ
3）を、供給路Ｌ２から２％の塩化ナトリウム水溶液
（密度：１．０１ｇ／ｃｍ3）を各々定量ポンプを用い
て流速０．５ｃｍ3／分で供給し、上記水溶液を排出路
Ｌ３からは定量ポンプを用いて流速０．５ｃｍ3／分で
排出し、排出路Ｌ４からは成り行きで排出させるように
設定した。
【００１６】安定した流れが得られるようになった後、
電圧２．８Ｖを印加し電気分解を行った。排出路Ｌ３か
らは、組成が塩化ナトリウム１８％、次亜塩素酸５×１
０-3ｍｏｌ／リットル、塩酸５×１０-3ｍｏｌ／リット
ルであり、密度が１．１４ｇ／ｃｍ3である水溶液が得
られた。排出路Ｌ４からは組成が塩化ナトリウム４％、
水酸化ナトリウム１×１０-2ｍｏｌ／リットル、水素５
×１０-3ｍｏｌ／リットルの水溶液が得られた。電流密
度は８０ｍＡ／ｃｍ2であった。
電圧２．８Ｖを印加し電気分解を行った。排出路Ｌ３か
らは、組成が塩化ナトリウム１８％、次亜塩素酸５×１
０-3ｍｏｌ／リットル、塩酸５×１０-3ｍｏｌ／リット
ルであり、密度が１．１４ｇ／ｃｍ3である水溶液が得
られた。排出路Ｌ４からは組成が塩化ナトリウム４％、
水酸化ナトリウム１×１０-2ｍｏｌ／リットル、水素５
×１０-3ｍｏｌ／リットルの水溶液が得られた。電流密
度は８０ｍＡ／ｃｍ2であった。
【００１７】
【発明の効果】電気分解装置を無隔膜化することにより
長期間、効率的に電解質溶液の電気分解を行うことがで
きる。また、電解槽の装置全体の構造を従来より簡易な
ものにできる。
長期間、効率的に電解質溶液の電気分解を行うことがで
きる。また、電解槽の装置全体の構造を従来より簡易な
ものにできる。
【図１】本発明の無隔膜式電気分解装置の概略図。
Ａ：陰極 Ｃ：陽極 Ｗ：通液路 Ｌ１、Ｌ２：供給路 Ｌ３、Ｌ４：排出路
Claims (5)
- 【請求項１】陰極と陽極とを上下に対向して配置し、陰
極と陽極との間に形成される通液路に電解質溶液を連続
的に供給しながら電気分解を行う電解質の無隔膜式電気
分解方法であって、前記通液路に密度の異なる２種以上
の電解質溶液を各々層流となるように流し、かつ、前記
通液路内で密度の異なる電解質溶液が上下に層状に重な
るようにせしめ、密度のより大きい電解質溶液ほど下側
に流すことを特徴とする無隔膜式電気分解方法。 - 【請求項２】前記通液路の高さが５ｍｍ以下である請求
項１記載の無隔膜式電気分解方法。 - 【請求項３】電解質が塩化アルカリである請求項１又は
２記載の無隔膜式電気分解方法。 - 【請求項４】対向して配置される陰極及び陽極と、陰極
と陽極との間に形成されてなる通液路とを備える電解質
の無隔膜式電気分解装置であって、通液路が２以上の電
解質溶液の供給路と２以上の電解質溶液の排出路とに連
通され、前記２以上の電解質溶液の供給路から、それぞ
れ密度の異なる電解質溶液が上下に層状に重なり、か
つ、密度のより大きな電解質溶液ほど下側となって供給
されるようにされていることを特徴とする無隔膜式電気
分解装置。 - 【請求項５】上記通液路の高さが５ｍｍ以下である請求
項４記載の無隔膜式電気分解装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000345565A JP2002146576A (ja) | 2000-11-13 | 2000-11-13 | 無隔膜式電気分解方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000345565A JP2002146576A (ja) | 2000-11-13 | 2000-11-13 | 無隔膜式電気分解方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002146576A true JP2002146576A (ja) | 2002-05-22 |
Family
ID=18819576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000345565A Withdrawn JP2002146576A (ja) | 2000-11-13 | 2000-11-13 | 無隔膜式電気分解方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002146576A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007154217A (ja) * | 2005-11-30 | 2007-06-21 | Mitsui Chemicals Inc | 電気分解セル及びそれを用いた電気分解方法 |
| JP2008038216A (ja) * | 2006-08-08 | 2008-02-21 | Bunsei Jo | 水平放射式電解装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5956588A (ja) * | 1982-08-11 | 1984-04-02 | ナシヨナル・リサ−チ・デイベロツプメント・コ−ポレイシヨン | 化学反応方法 |
-
2000
- 2000-11-13 JP JP2000345565A patent/JP2002146576A/ja not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5956588A (ja) * | 1982-08-11 | 1984-04-02 | ナシヨナル・リサ−チ・デイベロツプメント・コ−ポレイシヨン | 化学反応方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007154217A (ja) * | 2005-11-30 | 2007-06-21 | Mitsui Chemicals Inc | 電気分解セル及びそれを用いた電気分解方法 |
| JP2008038216A (ja) * | 2006-08-08 | 2008-02-21 | Bunsei Jo | 水平放射式電解装置 |
| JP4568708B2 (ja) * | 2006-08-08 | 2010-10-27 | 文 星 徐 | 水平放射式電解装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070921 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20101116 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101124 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20101129 |