JP2003073876A - 電気化学的処理用電極、電気化学的処理方法及び電気化学的処理装置 - Google Patents
電気化学的処理用電極、電気化学的処理方法及び電気化学的処理装置Info
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- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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- C02F2101/36—Organic compounds containing halogen
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- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 分解に高い電位が必要とされる有害物質であ
っても分解することができる電気化学的処理用電極、電
気化学的処理方法及び電気化学的処理装置を提供する。 【解決手段】 導電性基体１の表面がドープダイヤモン
ド層２により覆われており、更にドープダイヤモンド層
２の表面の全部又は一部がノンドープダイヤモンド層３
により覆われている。ドープダイヤモンド層２は、ダイ
ヤモンドに５×１０１９ｃｍ−３以上の濃度で不純物原
子が導入されることにより構成されている。ノンドープ
ダイヤモンド層３の不純物含有量は極めて小さく、炭素
以外の元素の原子濃度は、５×１０１７ｃｍ−３以下で
ある。このような構成により、ドープダイヤモンド層２
の表面からノンドープダイヤモンド層３に注入された電
荷がノンドープダイヤモンド層３中で加速された上でノ
ンドープダイヤモンド層３の表面まで輸送され、電極表
面における被処理物質の化学反応を促進する。
っても分解することができる電気化学的処理用電極、電
気化学的処理方法及び電気化学的処理装置を提供する。 【解決手段】 導電性基体１の表面がドープダイヤモン
ド層２により覆われており、更にドープダイヤモンド層
２の表面の全部又は一部がノンドープダイヤモンド層３
により覆われている。ドープダイヤモンド層２は、ダイ
ヤモンドに５×１０１９ｃｍ−３以上の濃度で不純物原
子が導入されることにより構成されている。ノンドープ
ダイヤモンド層３の不純物含有量は極めて小さく、炭素
以外の元素の原子濃度は、５×１０１７ｃｍ−３以下で
ある。このような構成により、ドープダイヤモンド層２
の表面からノンドープダイヤモンド層３に注入された電
荷がノンドープダイヤモンド層３中で加速された上でノ
ンドープダイヤモンド層３の表面まで輸送され、電極表
面における被処理物質の化学反応を促進する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、環境汚染物質を含
む溶液及びガスを無害な低分子量の物質に分解する電気
化学的な処理に好適な電気化学的処理用電極、電気化学
的処理方法及び電気化学的処理装置に関し、特に、ダイ
オキシン等の電気分解が困難な物質の分解を可能にする
電気化学的処理用電極、電気化学的処理方法及び電気化
学的処理装置に関する。
む溶液及びガスを無害な低分子量の物質に分解する電気
化学的な処理に好適な電気化学的処理用電極、電気化学
的処理方法及び電気化学的処理装置に関し、特に、ダイ
オキシン等の電気分解が困難な物質の分解を可能にする
電気化学的処理用電極、電気化学的処理方法及び電気化
学的処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】産業廃棄物及び生活廃棄物に起因する大
気汚染並びに河川及び湖沼の水質悪化等により環境及び
人体への影響が憂慮され、その問題解決のための技術的
な対策が急務になっている。例えば、飲料水の処理、下
水処理及び排水処理において、その脱色、化学的酸素要
求量（ＣＯＤ：Chemical Oxygen Demand）の低減及び殺
菌を目的として塩素等の薬剤が水中に投入されている
が、塩素注入による新たな危険物質、例えば環境ホルモ
ン（外因性分泌攪乱物質）及び発ガン性物質等が発生す
るため、このような塩素注入は禁止される方向にある。
また、廃棄物の焼却処理では、燃焼条件によっては廃ガ
ス中に発ガン性物質（ダイオキシン類）が発生し、生態
系に影響を及ぼすため、その安全性が問題視され、これ
を解決するために新規な方法が検討されている。また、
廃水処理の方法の１つに電解法がある。この電解法は、
汚染が少ない電気エネルギを利用して、電極の表面での
化学反応を制御することにより、水素、酸素、オゾン又
は過酸化水素等を発生させ、これらの物質により被処理
物質を間接的に分解するか、被処理物を電極に吸着させ
て直接電気分解することが可能である。分解生成物は、
最終的には二酸化炭素、水、水素、酸素、窒素、アンモ
ニア又は塩化物イオン等の低分子量の安全な物質となる
ことが好ましいが、分解過程にある中間体がかえって危
険性を有する場合もあることが知られている。
気汚染並びに河川及び湖沼の水質悪化等により環境及び
人体への影響が憂慮され、その問題解決のための技術的
な対策が急務になっている。例えば、飲料水の処理、下
水処理及び排水処理において、その脱色、化学的酸素要
求量（ＣＯＤ：Chemical Oxygen Demand）の低減及び殺
菌を目的として塩素等の薬剤が水中に投入されている
が、塩素注入による新たな危険物質、例えば環境ホルモ
ン（外因性分泌攪乱物質）及び発ガン性物質等が発生す
るため、このような塩素注入は禁止される方向にある。
また、廃棄物の焼却処理では、燃焼条件によっては廃ガ
ス中に発ガン性物質（ダイオキシン類）が発生し、生態
系に影響を及ぼすため、その安全性が問題視され、これ
を解決するために新規な方法が検討されている。また、
廃水処理の方法の１つに電解法がある。この電解法は、
汚染が少ない電気エネルギを利用して、電極の表面での
化学反応を制御することにより、水素、酸素、オゾン又
は過酸化水素等を発生させ、これらの物質により被処理
物質を間接的に分解するか、被処理物を電極に吸着させ
て直接電気分解することが可能である。分解生成物は、
最終的には二酸化炭素、水、水素、酸素、窒素、アンモ
ニア又は塩化物イオン等の低分子量の安全な物質となる
ことが好ましいが、分解過程にある中間体がかえって危
険性を有する場合もあることが知られている。
【０００３】このような電解法に使用される電極とし
て、不純物をドープした導電性ダイヤモンド電極は、水
の電気分解に対しては不活性であり、酸化反応では酸素
以外にオゾン又は過酸化水素を生成することが知られて
いる（特開平９−２６８３９５号公報）。過酸化水素及
びオゾンは、より酸化力が高いＯＨラジカル等の発生原
料であり、それらの共存下では、ラジカルが容易に生成
することが知られている。従って、導電性ダイヤモンド
電極を使用した電気分解処理では、それまでの電極を使
用した場合と比較して、効率が向上することが期待でき
る。
て、不純物をドープした導電性ダイヤモンド電極は、水
の電気分解に対しては不活性であり、酸化反応では酸素
以外にオゾン又は過酸化水素を生成することが知られて
いる（特開平９−２６８３９５号公報）。過酸化水素及
びオゾンは、より酸化力が高いＯＨラジカル等の発生原
料であり、それらの共存下では、ラジカルが容易に生成
することが知られている。従って、導電性ダイヤモンド
電極を使用した電気分解処理では、それまでの電極を使
用した場合と比較して、効率が向上することが期待でき
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ダイオ
キシン等の有害物質の中には、水の酸化還元反応と比較
して、より高い電位でないと分解反応が促進されないも
のもあり、単に従来の導電性ダイヤモンド電極を使用し
ただけでは、そのような有害物質を効率的に分解するこ
とができないという問題点がある。
キシン等の有害物質の中には、水の酸化還元反応と比較
して、より高い電位でないと分解反応が促進されないも
のもあり、単に従来の導電性ダイヤモンド電極を使用し
ただけでは、そのような有害物質を効率的に分解するこ
とができないという問題点がある。
【０００５】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、分解に高い電位が必要とされる有害物質で
あっても分解することができる電気化学的処理用電極、
電気化学的処理方法及び電気化学的処理装置を提供する
ことを目的とする。
のであって、分解に高い電位が必要とされる有害物質で
あっても分解することができる電気化学的処理用電極、
電気化学的処理方法及び電気化学的処理装置を提供する
ことを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係る電気化学的
処理用電極は、基体と、この基体の表面に形成され不純
物が導入されたドープダイヤモンド層と、このドープダ
イヤモンド層の少なくとも一部を覆うノンドープダイヤ
モンド層と、を有することを特徴とする。
処理用電極は、基体と、この基体の表面に形成され不純
物が導入されたドープダイヤモンド層と、このドープダ
イヤモンド層の少なくとも一部を覆うノンドープダイヤ
モンド層と、を有することを特徴とする。
【０００７】本発明においては、ドープダイヤモンド層
の少なくとも一部がノンドープダイヤモンド層で覆われ
ているので、ドープダイヤモンド層の表面からノンドー
プダイヤモンド層に注入された電荷がノンドープダイヤ
モンド層中で加速された上でノンドープダイヤモンド層
の表面まで輸送され、電極表面における被処理物質の化
学反応を促進する。このため、水の酸化還元反応と比較
して、より高い電位でないと分解反応が促進されないよ
うな物質、例えばダイオキシンであっても、電気分解す
ることが可能である。なお、ドープダイヤモンド層の全
面がノンドープダイヤモンド層により覆われていてもよ
い。
の少なくとも一部がノンドープダイヤモンド層で覆われ
ているので、ドープダイヤモンド層の表面からノンドー
プダイヤモンド層に注入された電荷がノンドープダイヤ
モンド層中で加速された上でノンドープダイヤモンド層
の表面まで輸送され、電極表面における被処理物質の化
学反応を促進する。このため、水の酸化還元反応と比較
して、より高い電位でないと分解反応が促進されないよ
うな物質、例えばダイオキシンであっても、電気分解す
ることが可能である。なお、ドープダイヤモンド層の全
面がノンドープダイヤモンド層により覆われていてもよ
い。
【０００８】本発明に係る電気化学的処理方法は、基
体、この基体の表面に形成され不純物が導入されたドー
プダイヤモンド層、及びこのドープダイヤモンド層の少
なくとも一部を覆うノンドープダイヤモンド層を備えた
電極を陽極及び陰極の少なくともいずれかとして使用し
て前記電極に接触した被処理物質をそれよりも分子量が
低い物質に電気化学的に分解する工程を有することを特
徴とする。
体、この基体の表面に形成され不純物が導入されたドー
プダイヤモンド層、及びこのドープダイヤモンド層の少
なくとも一部を覆うノンドープダイヤモンド層を備えた
電極を陽極及び陰極の少なくともいずれかとして使用し
て前記電極に接触した被処理物質をそれよりも分子量が
低い物質に電気化学的に分解する工程を有することを特
徴とする。
【０００９】本発明に係る電気化学的処理装置は、基
体、この基体の表面に形成され不純物が導入されたドー
プダイヤモンド層、及びこのドープダイヤモンド層の少
なくとも一部を覆うノンドープダイヤモンド層、を備え
た電極を陽極及び陰極の少なくともいずれかとして有
し、前記電極に接触した被処理物質をそれよりも分子量
が低い物質に電気化学的に分解することを特徴とする。
体、この基体の表面に形成され不純物が導入されたドー
プダイヤモンド層、及びこのドープダイヤモンド層の少
なくとも一部を覆うノンドープダイヤモンド層、を備え
た電極を陽極及び陰極の少なくともいずれかとして有
し、前記電極に接触した被処理物質をそれよりも分子量
が低い物質に電気化学的に分解することを特徴とする。
【００１０】これらの電気化学的処理方法及び電気化学
的処理装置は、上述の本発明に係る電気化学的処理用電
極を使用しているので、ダイオキシン等の従来分解が困
難とされている有害物質を電気分解することができる。
的処理装置は、上述の本発明に係る電気化学的処理用電
極を使用しているので、ダイオキシン等の従来分解が困
難とされている有害物質を電気分解することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例に係る電気
化学的処理用電極、電気化学的処理方法及び電気化学的
処理装置について、添付の図面を参照して具体的に説明
する。図１は本発明の第１の実施例に係る電気化学的処
理用電極の構造を示す断面図である。
化学的処理用電極、電気化学的処理方法及び電気化学的
処理装置について、添付の図面を参照して具体的に説明
する。図１は本発明の第１の実施例に係る電気化学的処
理用電極の構造を示す断面図である。
【００１２】本実施例においては、導電性基体１の表面
がドープダイヤモンド層２により覆われており、更にド
ープダイヤモンド層２の表面の全部又は一部がノンドー
プダイヤモンド層３により覆われている。導電性基体１
は、例えばシリコン、モリブデン、プラチナ、タングス
テン、コバルト、ニッケル、チタン、タンタル又はニオ
ブ等の１種の金属製又はこれらから選択された２種以上
の金属からなる合金製である。ドープダイヤモンド層２
は、ダイヤモンドに５×１０１９ｃｍ−３以上の濃度で
リン、窒素、イオウ又はリチウム等の不純物原子が導入
されることにより構成されている。また、ノンドープダ
イヤモンド層３の不純物含有量は極めて小さく、炭素以
外の元素の原子濃度は、５×１０１７ｃｍ−３以下であ
る。
がドープダイヤモンド層２により覆われており、更にド
ープダイヤモンド層２の表面の全部又は一部がノンドー
プダイヤモンド層３により覆われている。導電性基体１
は、例えばシリコン、モリブデン、プラチナ、タングス
テン、コバルト、ニッケル、チタン、タンタル又はニオ
ブ等の１種の金属製又はこれらから選択された２種以上
の金属からなる合金製である。ドープダイヤモンド層２
は、ダイヤモンドに５×１０１９ｃｍ−３以上の濃度で
リン、窒素、イオウ又はリチウム等の不純物原子が導入
されることにより構成されている。また、ノンドープダ
イヤモンド層３の不純物含有量は極めて小さく、炭素以
外の元素の原子濃度は、５×１０１７ｃｍ−３以下であ
る。
【００１３】このように構成された電極においては、ノ
ンドープダイヤモンド層３がドープダイヤモンド層２上
に形成されているので、ノンドープダイヤモンド層３が
形成されていない場合と比較すると、溶媒が電気分解さ
れる電位が高くなる。前述のように、導電性ダイヤモン
ド電極は、そのダイヤモンド層の作用により、溶媒自体
を電気分解せずに高い電圧を印加して水中に含まれる不
純物を効率よく分解できるが、ダイオキシン等の一部の
有害物質の電気分解にはより高い電圧の印加が必要とさ
れ、従来の導電性ダイヤモンド電極ではこのような有害
物質の電気分解が困難であった。これに対し、本実施例
によれば、より高い電圧を印加しても溶媒自体が電気分
解しないので、ダイオキシン等の有害物質が効率よく電
気分解される。これは、ドープダイヤモンド層２の表面
からノンドープダイヤモンド層３に注入された電荷がノ
ンドープダイヤモンド層３中で加速された上でノンドー
プダイヤモンド層３の表面まで輸送され、電極表面にお
ける被処理物質の化学反応を促進するためである。
ンドープダイヤモンド層３がドープダイヤモンド層２上
に形成されているので、ノンドープダイヤモンド層３が
形成されていない場合と比較すると、溶媒が電気分解さ
れる電位が高くなる。前述のように、導電性ダイヤモン
ド電極は、そのダイヤモンド層の作用により、溶媒自体
を電気分解せずに高い電圧を印加して水中に含まれる不
純物を効率よく分解できるが、ダイオキシン等の一部の
有害物質の電気分解にはより高い電圧の印加が必要とさ
れ、従来の導電性ダイヤモンド電極ではこのような有害
物質の電気分解が困難であった。これに対し、本実施例
によれば、より高い電圧を印加しても溶媒自体が電気分
解しないので、ダイオキシン等の有害物質が効率よく電
気分解される。これは、ドープダイヤモンド層２の表面
からノンドープダイヤモンド層３に注入された電荷がノ
ンドープダイヤモンド層３中で加速された上でノンドー
プダイヤモンド層３の表面まで輸送され、電極表面にお
ける被処理物質の化学反応を促進するためである。
【００１４】なお、本実施例においては、溶媒の酸化還
元反応電位の調整は、ノンドープダイヤモンド層３の被
覆率、即ちドープダイヤモンド層２の表面積に対するノ
ンドープダイヤモンド層３により覆われた領域の面積の
割合、及び膜厚により調整することができる。従って、
被処理物質の種類に応じて最適な電極を適用することが
できる。
元反応電位の調整は、ノンドープダイヤモンド層３の被
覆率、即ちドープダイヤモンド層２の表面積に対するノ
ンドープダイヤモンド層３により覆われた領域の面積の
割合、及び膜厚により調整することができる。従って、
被処理物質の種類に応じて最適な電極を適用することが
できる。
【００１５】ノンドープダイヤモンド層３は、例えば公
知の気相合成技術（マイクロ波化学的気相成長（ＣＶ
Ｄ：Chemical Vapor Deposition）法及び熱フィラメン
トＣＶＤ法等）を採用し、メタン又は一酸化炭素等の炭
素含有ガスと水素ガスとの混合ガスを原料として容易に
形成することができる。このような方法における典型的
な成膜速度は、１時間当たり０．１乃至１μｍ程度であ
るため、その膜厚の制御は容易である。ドープダイヤモ
ンド層２を形成する際には、ノンドープダイヤモンド層
３を形成する方法における原料ガス中に適当な不純物を
添加すればよい。
知の気相合成技術（マイクロ波化学的気相成長（ＣＶ
Ｄ：Chemical Vapor Deposition）法及び熱フィラメン
トＣＶＤ法等）を採用し、メタン又は一酸化炭素等の炭
素含有ガスと水素ガスとの混合ガスを原料として容易に
形成することができる。このような方法における典型的
な成膜速度は、１時間当たり０．１乃至１μｍ程度であ
るため、その膜厚の制御は容易である。ドープダイヤモ
ンド層２を形成する際には、ノンドープダイヤモンド層
３を形成する方法における原料ガス中に適当な不純物を
添加すればよい。
【００１６】なお、電極自体の形状は特に限定されるも
のではなく、棒状、板状、網目状又は円筒状等であって
もよい。
のではなく、棒状、板状、網目状又は円筒状等であって
もよい。
【００１７】次に、本発明の第２の実施例に係る電気化
学的処理装置について説明する。図２は本発明の第２の
実施例に係る電気化学的処理装置の構造を示す図であっ
て、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。図２
（ａ）は図２（ｂ）中のＢ−Ｂ線に沿った断面図に相当
し、逆に図２（ｂ）は図２（ａ）中のＡ−Ａ線に沿った
断面図に相当する。
学的処理装置について説明する。図２は本発明の第２の
実施例に係る電気化学的処理装置の構造を示す図であっ
て、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。図２
（ａ）は図２（ｂ）中のＢ−Ｂ線に沿った断面図に相当
し、逆に図２（ｂ）は図２（ａ）中のＡ−Ａ線に沿った
断面図に相当する。
【００１８】第２の実施例においては、槽１１内に大き
さが相違する円筒状の電気化学的処理用電極１２及び１
３が同軸的に配置されている。また、電極１２と電極１
３との間には隔膜１４が配置され、槽１１内が２つの領
域に区画されている。電極１２及び１３は、第１の実施
例と同様の内部構造を有している。即ち、導電性基体が
ドープダイヤモンド層に覆われ、その一部又は全部がノ
ンドープダイヤモンド層に覆われている。隔膜１４の内
側の領域の上部には被処理物質の導入口１５が設けら
れ、下部には処理済み物質の排出口１６が設けられてい
る。また、隔壁１４の外側の領域の下部には、処理済み
物質の排出口１７が設けられている。
さが相違する円筒状の電気化学的処理用電極１２及び１
３が同軸的に配置されている。また、電極１２と電極１
３との間には隔膜１４が配置され、槽１１内が２つの領
域に区画されている。電極１２及び１３は、第１の実施
例と同様の内部構造を有している。即ち、導電性基体が
ドープダイヤモンド層に覆われ、その一部又は全部がノ
ンドープダイヤモンド層に覆われている。隔膜１４の内
側の領域の上部には被処理物質の導入口１５が設けら
れ、下部には処理済み物質の排出口１６が設けられてい
る。また、隔壁１４の外側の領域の下部には、処理済み
物質の排出口１７が設けられている。
【００１９】このように構成された第２の実施例におい
ては、例えば電極１２及び１３を、夫々陽極、陰極と
し、これらに従来のものよりも高い適当な電圧を印加し
ながら被処理物質を導入口１５から槽１１内に導入すれ
ば、溶媒を電気分解することなくダイオキシン等の有害
物質を電気分解することができる。
ては、例えば電極１２及び１３を、夫々陽極、陰極と
し、これらに従来のものよりも高い適当な電圧を印加し
ながら被処理物質を導入口１５から槽１１内に導入すれ
ば、溶媒を電気分解することなくダイオキシン等の有害
物質を電気分解することができる。
【００２０】次に、本発明の第３の実施例に係る電気化
学的処理装置について説明する。図３は本発明の第３の
実施例に係る電気化学的処理装置の構造を示す図であっ
て、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。図３
（ａ）は図３（ｂ）中のＤ−Ｄ線に沿った断面図に相当
し、逆に図３（ｂ）は図３（ａ）中のＣ−Ｃ線に沿った
断面図に相当する。なお、図３に示す第３の実施例にお
いて、図２に示す第２の実施例と同一の構成要素には、
同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
学的処理装置について説明する。図３は本発明の第３の
実施例に係る電気化学的処理装置の構造を示す図であっ
て、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図である。図３
（ａ）は図３（ｂ）中のＤ−Ｄ線に沿った断面図に相当
し、逆に図３（ｂ）は図３（ａ）中のＣ−Ｃ線に沿った
断面図に相当する。なお、図３に示す第３の実施例にお
いて、図２に示す第２の実施例と同一の構成要素には、
同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００２１】第３の実施例においては、円筒状の電極１
３の内側に、円柱状の電極２１が電極１３と同軸的に配
置されている。また、電極１３と電極２１との間には隔
膜２２が配置され、槽１１内が３つの領域に区画されて
いる。電極２１は、第１の実施例と同様の内部構造を有
している。即ち、導電性基体がドープダイヤモンド層に
覆われ、その一部又は全部がノンドープダイヤモンド層
に覆われている。隔膜１４及び２２により区画された領
域の下部には処理済み物質の排出口２３が設けられてお
り、排出口１６は隔膜２２の内側の領域に位置してい
る。
３の内側に、円柱状の電極２１が電極１３と同軸的に配
置されている。また、電極１３と電極２１との間には隔
膜２２が配置され、槽１１内が３つの領域に区画されて
いる。電極２１は、第１の実施例と同様の内部構造を有
している。即ち、導電性基体がドープダイヤモンド層に
覆われ、その一部又は全部がノンドープダイヤモンド層
に覆われている。隔膜１４及び２２により区画された領
域の下部には処理済み物質の排出口２３が設けられてお
り、排出口１６は隔膜２２の内側の領域に位置してい
る。
【００２２】このように構成された第３の実施例におい
ては、例えば電極１２及び２１を陽極とし、電極１３を
陰極とし、これらに従来のものよりも高い適当な電圧を
印加しながら被処理物質を導入口１５から槽１１内に導
入すれば、第２の実施例と同様に、溶媒を電気分解する
ことなくダイオキシン等の有害物質を電気分解すること
ができる。
ては、例えば電極１２及び２１を陽極とし、電極１３を
陰極とし、これらに従来のものよりも高い適当な電圧を
印加しながら被処理物質を導入口１５から槽１１内に導
入すれば、第２の実施例と同様に、溶媒を電気分解する
ことなくダイオキシン等の有害物質を電気分解すること
ができる。
【００２３】なお、導入口１６から槽１１内に導入され
る物質の状態は、液体でもよく気体でもよい。
る物質の状態は、液体でもよく気体でもよい。
【００２４】
【実施例】以下、本発明の実施例について、その特許請
求の範囲から外れる比較例と比較して具体的に説明す
る。
求の範囲から外れる比較例と比較して具体的に説明す
る。
【００２５】厚さが１ｍｍ、１辺の長さが１ｃｍの正方
形のチタンからなる導電性基体１の表面に、熱フィラメ
ントＣＶＤ法により２×１０２０ｃｍ−３のボロン原子
を含有するドープダイヤモンド層２を３μｍの厚さで形
成した。更に、マイクロ波ＣＶＤ法によりノンドープダ
イヤモンド層３を０．２μｍの厚さで形成することによ
り、実施例に係る電極を製造した（図１参照）。また、
比較例に係る電極として、ノンドープダイヤモンド層３
を形成しないものを製造した（図６参照）。そして、こ
れらの電極を陽極とし、白金電極からなる陰極との極間
距離を３ｍｍとし、参照電極として飽和カロメル電極を
組み込んで電解槽を組み立てた。これらの電解槽に１ｍ
ｏｌ／ｍｍ３のＮａ２ＳＯ４水溶液を入れ、サイクリッ
クボルタンメトリにより電極反応の特性を測定した。
形のチタンからなる導電性基体１の表面に、熱フィラメ
ントＣＶＤ法により２×１０２０ｃｍ−３のボロン原子
を含有するドープダイヤモンド層２を３μｍの厚さで形
成した。更に、マイクロ波ＣＶＤ法によりノンドープダ
イヤモンド層３を０．２μｍの厚さで形成することによ
り、実施例に係る電極を製造した（図１参照）。また、
比較例に係る電極として、ノンドープダイヤモンド層３
を形成しないものを製造した（図６参照）。そして、こ
れらの電極を陽極とし、白金電極からなる陰極との極間
距離を３ｍｍとし、参照電極として飽和カロメル電極を
組み込んで電解槽を組み立てた。これらの電解槽に１ｍ
ｏｌ／ｍｍ３のＮａ２ＳＯ４水溶液を入れ、サイクリッ
クボルタンメトリにより電極反応の特性を測定した。
【００２６】図４及び図５は、横軸に電極電位（飽和カ
ロメル電極（ＳＣＥ：saturated calomel electrode）
に対する電位）をとり、縦軸に電流密度をとって両者の
関係を示すグラフ図であって、夫々比較例、実施例にお
ける測定結果を示す。図４に示すように、ドープダイヤ
モンド層２のみが形成された電極（従来の導電性ダイヤ
モンド電極）では、約１．５Ｖから水の電気分解が開始
したのに対し、ノンドープダイヤモンド層３も形成され
た実施例では、図５に示すように、水の電気分解は約３
Ｖで開始した。従って、実施例の方が、電気分解により
高いエネルギが必要とされる物質を電気分解することが
できる。
ロメル電極（ＳＣＥ：saturated calomel electrode）
に対する電位）をとり、縦軸に電流密度をとって両者の
関係を示すグラフ図であって、夫々比較例、実施例にお
ける測定結果を示す。図４に示すように、ドープダイヤ
モンド層２のみが形成された電極（従来の導電性ダイヤ
モンド電極）では、約１．５Ｖから水の電気分解が開始
したのに対し、ノンドープダイヤモンド層３も形成され
た実施例では、図５に示すように、水の電気分解は約３
Ｖで開始した。従って、実施例の方が、電気分解により
高いエネルギが必要とされる物質を電気分解することが
できる。
【００２７】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
ドープダイヤモンド層の表面からノンドープダイヤモン
ド層に注入された電荷がノンドープダイヤモンド層中で
加速された上でノンドープダイヤモンド層の表面まで輸
送され、電極表面における被処理物質の化学反応を促進
するため、水の酸化還元反応と比較してより高い電位で
ないと分解反応が促進されないような物質、例えばダイ
オキシンであっても、電気分解することができ、電極表
面での不純物分解効果が飛躍的に向上する。
ドープダイヤモンド層の表面からノンドープダイヤモン
ド層に注入された電荷がノンドープダイヤモンド層中で
加速された上でノンドープダイヤモンド層の表面まで輸
送され、電極表面における被処理物質の化学反応を促進
するため、水の酸化還元反応と比較してより高い電位で
ないと分解反応が促進されないような物質、例えばダイ
オキシンであっても、電気分解することができ、電極表
面での不純物分解効果が飛躍的に向上する。
【図１】本発明の第１の実施例に係る電気化学的処理用
電極の構造を示す断面図である。
電極の構造を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施例に係る電気化学的処理装
置の構造を示す図であって、（ａ）は縦断面図、（ｂ）
は横断面図である。
置の構造を示す図であって、（ａ）は縦断面図、（ｂ）
は横断面図である。
【図３】本発明の第３の実施例に係る電気化学的処理装
置の構造を示す図であって、（ａ）は縦断面図、（ｂ）
は横断面図である。
置の構造を示す図であって、（ａ）は縦断面図、（ｂ）
は横断面図である。
【図４】比較例における結果を示すグラフ図である。
【図５】実施例における結果を示すグラフ図である。
【図６】比較例に係る電気化学的処理用電極の構造を示
す断面図である。
す断面図である。
１；導電性基体
２；ドープダイヤモンド層
３；ノンドープダイヤモンド層
１１；槽
１２、１３、２１；電極
１４、２２；隔膜
１５；導入口
１６、１７、２３；排出口
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
// Ｃ０７Ｄ 319/24 Ｃ０２Ｆ 1/46 １０１Ｃ
(72)発明者 増田 薫
兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号
株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内
Ｆターム(参考） 4D061 DA08 DB19 DC08 EA03 EB04
EB12 EB17 EB19 EB20 EB29
EB30 EB31 EB34
4G075 AA13 AA37 BA05 CA20 DA02
EA01 EB21 EC21 FB02 FB03
FB20 FC11
4H006 AA05 AC26
4K011 AA16 CA05 DA10
Claims (3)
- 【請求項１】 基体と、この基体の表面に形成され不純
物が導入されたドープダイヤモンド層と、このドープダ
イヤモンド層の少なくとも一部を覆うノンドープダイヤ
モンド層と、を有することを特徴とする電気化学的処理
用電極。 - 【請求項２】 基体、この基体の表面に形成され不純物
が導入されたドープダイヤモンド層、及びこのドープダ
イヤモンド層の少なくとも一部を覆うノンドープダイヤ
モンド層を備えた電極を陽極及び陰極の少なくともいず
れかとして使用して前記電極に接触した被処理物質をそ
れよりも分子量が低い物質に電気化学的に分解する工程
を有することを特徴とする電気化学的処理方法。 - 【請求項３】 基体、この基体の表面に形成され不純物
が導入されたドープダイヤモンド層、及びこのドープダ
イヤモンド層の少なくとも一部を覆うノンドープダイヤ
モンド層、を備えた電極を陽極及び陰極の少なくともい
ずれかとして有し、前記電極に接触した被処理物質をそ
れよりも分子量が低い物質に電気化学的に分解すること
を特徴とする電気化学的処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001262287A JP4190173B2 (ja) | 2001-08-30 | 2001-08-30 | 電気化学的処理方法及び電気化学的処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001262287A JP4190173B2 (ja) | 2001-08-30 | 2001-08-30 | 電気化学的処理方法及び電気化学的処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003073876A true JP2003073876A (ja) | 2003-03-12 |
| JP4190173B2 JP4190173B2 (ja) | 2008-12-03 |
Family
ID=19089205
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001262287A Expired - Fee Related JP4190173B2 (ja) | 2001-08-30 | 2001-08-30 | 電気化学的処理方法及び電気化学的処理装置 |
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|---|---|
| JP (1) | JP4190173B2 (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1303254C (zh) * | 2004-04-16 | 2007-03-07 | 清华大学 | 一种用于污水处理的电解槽 |
| CN100436650C (zh) * | 2003-11-11 | 2008-11-26 | 章浩龙 | 一种电解电极及其使用方法 |
| JP2009530631A (ja) * | 2006-03-17 | 2009-08-27 | エレメント シックス リミテッド | マイクロ電極アレイ |
| JP2010502427A (ja) * | 2006-09-05 | 2010-01-28 | エレメント シックス リミテッド | 固体電極 |
| WO2010035448A1 (ja) | 2008-09-24 | 2010-04-01 | 栗田工業株式会社 | ダイヤモンド電極及びダイヤモンド電極の製造方法 |
| WO2011082784A1 (de) * | 2009-12-15 | 2011-07-14 | Finatep Ag | Flüssigkeitsaufbereitungsgerät zur elektrochemischen behandlung von flüssigkeiten und verfahren hierzu |
| KR101214824B1 (ko) * | 2004-10-18 | 2012-12-24 | 인두스트리에 데 노라 에스.피.에이. | 전기화학적 산화를 위한 개선된 ｃｏｄ 저하방법 |
| JP2015160080A (ja) * | 2014-02-28 | 2015-09-07 | 荏原工業洗浄株式会社 | 導電性ダイヤモンド電極を用いた有機ハロゲン化合物の脱ハロゲン方法および装置 |
| CN107994233A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-05-04 | 深圳先进技术研究院 | 表面具有金刚石层的铝电极及其制备方法与锂二次电池 |
| US10041818B2 (en) | 2013-08-09 | 2018-08-07 | Thermo-O-Disc, Incorporated | Wireless temperature and/or humidity sensor assembly |
| JP2021532981A (ja) * | 2018-08-08 | 2021-12-02 | コモンウェルス サイエンティフィック アンド インダストリアル リサーチ オーガナイゼーション | 電気化学フロー反応器 |
-
2001
- 2001-08-30 JP JP2001262287A patent/JP4190173B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2010035448A1 (ja) | 2008-09-24 | 2010-04-01 | 栗田工業株式会社 | ダイヤモンド電極及びダイヤモンド電極の製造方法 |
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| JP4190173B2 (ja) | 2008-12-03 |
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