JP2004238704A - 電解装置、及び電解処理方法 - Google Patents
電解装置、及び電解処理方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004238704A JP2004238704A JP2003031114A JP2003031114A JP2004238704A JP 2004238704 A JP2004238704 A JP 2004238704A JP 2003031114 A JP2003031114 A JP 2003031114A JP 2003031114 A JP2003031114 A JP 2003031114A JP 2004238704 A JP2004238704 A JP 2004238704A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid
- electrode
- treated
- hollow structure
- processing tank
- 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.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
Abstract
【課題】コンパクト性を維持し且つ発熱を抑えながら、電解効率の向上を図る。
【解決手段】縦型筒状の処理槽１０の内部に、処理槽１０の内壁との間に環状の流路１８を確保した状態で、周壁に多数の穿孔２３を形成した中空電極２１を配置し、その内部に棒状電極２２を同心状に配置する。処理槽１０の周壁１２に、処理槽１０の外部から中空電極２１の下端内部へ被処理液を導入するための導入口１３と、中空電極２１の上端側にて中空電極２１の各穿孔２３から処理槽１０内に流出した被処理液を処理槽１０外に導出する導出口１４とを設ける。
【選択図】 図１
【解決手段】縦型筒状の処理槽１０の内部に、処理槽１０の内壁との間に環状の流路１８を確保した状態で、周壁に多数の穿孔２３を形成した中空電極２１を配置し、その内部に棒状電極２２を同心状に配置する。処理槽１０の周壁１２に、処理槽１０の外部から中空電極２１の下端内部へ被処理液を導入するための導入口１３と、中空電極２１の上端側にて中空電極２１の各穿孔２３から処理槽１０内に流出した被処理液を処理槽１０外に導出する導出口１４とを設ける。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電解装置、及び前記電解装置を用いた電解処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来一般に知られている電解処理装置は、例えば図３に示すように、電解処理槽５５中へ、電源５３に接続された電極として陽極板５１と陰極板５２を設置し、そこへ被処理液６０を満たして電解するように構成されている。しかし、この電解処理装置５０では被処理液の電気伝導度が小さい場合、装置を大型化せざるを得ず不経済である。
【０００３】
そこで、例えば特許文献１に、電極を、中空電極と、この中空電極内に配置された棒状電極の組み合わせで構成し、さらに中空電極の電流挿入側の端部を拡開する技術が提案されている。この技術では、電流の導入側端部を拡開することで、電極の長さ方向の抵抗値累積による電流密度の偏在を補償し、また、中空電極と棒状電極との間で電気伝導度の不均一が生じるのを補償し、電流導入側の電流密度増大による局所的な温度上昇を抑制するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５３−１９１７７号公報（第２〜４図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の中空電極と棒状電極を組み合わせた装置では、被処理液に単調な流れしか与えることができず、流動性や攪拌性が少ないために、電解効率が低いという問題があった。また、電解効率の向上を図るために単純に被処理液の流量を増加させても、単に流速が速くなるだけで、必ずしも流動性や攪拌性が良くなるわけではなく、電解効率向上のための有効な対策とはならなかった。
【０００６】
そこで、投入する電流値を上げたり電極の面積を増やしたりする案が考えられるが、電流値を上げると電流密度の上昇による発熱の問題が新たに出てくるおそれがあり、また、電極面積を増加させると装置が大型化し、設置スペースやメンテナンスの問題が出てくるおそれがあった。
【０００７】
本発明は、上記事情を考慮し、電気伝導度の低い被処理液であっても、速い速度で電解処理することができ、しかも、コンパクト性を維持し且つ発熱を抑えながら、電解効率の向上を図ることのできる電解装置、それを用いた電解処理方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、処理槽内に配設された、第１、第２の電極へ電力を印加し、前記処理槽内の被処理液を電解処理する電解装置であって、
前記処理槽内に、前記第１、第２の電極、および第１、第２の流路が設けられ、
前記第１の電極は、複数の穿孔が設けられた中空構造体であって、前記処理槽の内壁と間隔を確保した状態で配設されたものであり、
前記第２の電極は、前記中空構造体の内部に配設されたものであり、
前記第１の流路は、前記被処理液を前記処理槽の外部から、前記中空構造体の内部へ導くものであり、
前記第２の流路は、前記中空構造体の内部から前記穿孔を通過してくる前記被処理液を、前記中空構造体の外壁と前記処理槽の内壁との間隔を介して、前記処理槽の外部へ導くものであることを特徴とする電解装置である。
【０００９】
この電解装置を用いて電解を行う場合、被処理液を、第１の流路を通じて第１の電極である中空構造体の内部に流入させながら、第１の電極と第２の電極との間に電力を印加する。すると、被処理液は第１と第２の電極の間を流れ、第１の電極の中空構造体に設けられた複数の穿孔から第１の電極の外へと徐々に流れ出してゆく。このため、第１の電極と第２の電極との間に、穿孔の位置および数に対応した被処理液の複数の流れが生まれる。つまり、１つの入口から流入して１つの出口から流出するような単調な流れではなく、複雑な流れができ、第１の電極である中空構造体内における被処理液の流動性が増して、流れが活発化し、撹拌効果が促進される。
【００１０】
それにより、電極と被処理液の接触機会が増すと共に、被処理液の電気伝導度が低いことに起因して第１の電極と第２の電極との間における電気伝導度の不均一が生じても、前記撹拌効果により、この不均一が流入してくる被処理液によって均一化されるようになり、電流密度の均一化が促進される。また、第１および第２の電極近傍の被処理液の温度が上昇しても、前記撹拌効果により発熱の拡散が促進され、電解が効率的に進行する。その結果、第１および第２の電極への印加電力を増加して、電流密度を更に上昇させ、被処理液の流量を更に増加させることができるようになり、電解時間の短縮化が可能となる。例えば、第１の電極の中空構造体上に被処理液中に含まれる金属を析出させる場合には、金属の析出効率をアップさせて処理時間の短縮を図ることができる。
【００１１】
また、被処理液は、第１の電極から流出する前は第１の電極である中空構造体の内面側で、第１の電極から流出した後は第１の電極の中空構造体の外面側で電解処理を受けることとなり、電解面積が大幅に増大する。従って、本発明に係る電解用電極を用いることで、被処理液の電気伝導度が低いものであっても、速い処理速度で電解処理でき、さらに電極の電流密度を上げたとしても、電極近傍の被処理水の液温を大きく上昇することもないので、短時間で被処理液を電解処理することができる。
【００１２】
また、電解効率のアップを実現するための構成は、第１の電極である中空構造体に複数の穿孔を設けるだけであるから、電極を大型化して電極面積の増大を図ったりする必要がなく、コンパクト化を維持しながら、電解処理の効率化を図ることができる。また、第１の電極である中空構造体の形状、および中空構造体に設ける穿孔の大きさ、場所、数、あるいは、設ける間隔、穿孔の総面積、形状等によって、被処理液の流れを制御できるので、被処理液の性状や各種条件に応じて電解処理の最適化を図ることも容易にできる。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１に記載の電解装置であって、
請求項１に記載の電解装置であって、
前記処理槽および前記中空構造体は、略筒状構造を有していることを特徴とする電解装置である。
【００１４】
この電極装置では、請求項１の発明の作用に加えて次の作用を得ることができる。即ち、前記処理槽および前記第１の電極である中空構造体を略筒状構造とすることで、第１の電極の電極面積を大きくとりながら、電解装置の総体としてはコンパクトなものとすることができる。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の電解装置であって、
前記複数の穿孔は、前記中空構造体の上下方向に間隔をおいて複数設けられると共に、左右方向に略等間隔に複数設けられたものであることを特徴とする電解装置である。
【００１６】
この電極装置では、請求項１または２の発明の作用に加えて次の作用を得ることができる。即ち、穿孔を、第１の電極である中空構造体の上下方向に間隔をおいて複数設けているので、第１の電極の内部を流れるに従って、被処理液を各穿孔から第１の電極の外部に徐々に流出させることができる。また、穿孔を、第１の電極である中空構造体の左右方向に略等間隔に複数設けているので、左右方向の各位置においてバランス良く被処理液の流れを作り出すことができる。従って、中空構造体の広い表面積を効率良く電解処理に供することができ、電解効率の向上が図れる。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の電解装置であって、
前記処理槽と、前記中空構造体とは、長さ方向に直立するよう配設され、
前記第１の流路は、前記被処理液を前記中空構造体の下部へ導入するように配設されたものであり、
前記第２の流路は、前記処理槽の内壁と、前記中空構造体との間隔を流れる前記被処理液を、前記処理槽の上部より前記処理槽の外部へ導出するように配設されたものであることを特徴とする電解装置である。
【００１８】
この電解装置では、請求項１〜３のいずれかに記載の電極装置を使用するので、請求項１〜３のいずれかの発明と同等の作用を得ることができる。また、電解処理の際、被処理液を第１の流路から導入し、第２の流路から導出するだけで、第１の電極である中空構造体の内部を通り、各穿孔から第１の電極の中空構造体外へ出ていく被処理液の流れを作り出すことができ、この流れで被処理液を流通させながら電極間に電力を印加することにより、被処理液を効率良く電解処理することができる。
【００１９】
さらに、この電解装置では、前記処理槽と前記中空構造体とが、長さ方向に直立しているので、重力による偏りの影響を受けずに、第１の電極である中空構造体内における被処理液の流れを均一化することができる。また、電解時にガスが発生する場合にも第１の電極である中空構造体内に気泡が残らないようにすることができる。従って、それらのことにより電解効率のアップに貢献することができる。また、第１の流路により、被処理液を中空構造体の下部へ導入し、第２の流路により、処理槽の内壁と、中空構造体との間隔を流れる被処理液を、処理槽の上部より処理槽の外部へ導出するように配設しているので、被処理液の流れ方向を下から上に向けることができ、被処理液の流量制御がやりやすくなる。また、金属等の析出物が処理槽内に沈降した際にも、沈降物によって第１の電極の中空構造体内が塞がれないようにすることができ、操業の安定化に貢献することができる。
【００２０】
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の電解装置であって、
前記第１の電極が陰極となり、
前記第２の電極が陽極となり、
前記被処理液に含まれる金属を、前記中空構造体上に析出させるものであることを特徴とする電解装置である。
【００２１】
この電解装置では、電解採取および／または電解除去を所望する金属が含有される液を、前記被処理液として電解を行うことにより、第１の電極である中空構造体上に当該金属を析出させて回収することができる。
【００２２】
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の電解装置を用い、
被処理液を電解することを特徴とする被処理液の電解処理方法である。
【００２３】
この電解処理方法では、請求項１〜５のいずれかに記載の電極装置を使用するので、請求項１〜５のいずれかの発明と同等の作用を得ることができる。
【００２４】
請求項７の発明は、請求項６に記載の被処理液の電解処理方法であって、
前記被処理液を電解することで、前記被処理液に含有されている金属を前記中空構造体上に析出させ、これを回収することを特徴とする被処理液の電解処理方法である。
【００２５】
この電解処理方法では、電解採取および／または電解除去を所望する金属を含有する液体を、前記被処理液として電解を行うことにより、第１の電極である中空構造体上に当該金属を析出させて回収することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態の一例を、図面に基づいて説明する。
図１（Ａ）は、本発明に係る電解装置の一例の構成を示す縦断面図であり、図１（Ｂ）は、当該電解装置のＡ−Ａ’横断面図であり、図１（Ｃ）は、当該電解装置のＢ−Ｂ’横断面図である。この電解装置１は、電解処理をするための処理槽１０と、処理槽１０内に配設された電解用の電極装置２０と、電極装置２０に接続される直流電源３０と、処理槽１０に対し被処理液を循環させる循環装置４０とからなる。
【００２７】
まず、図１（Ａ）において、処理槽１０は、底壁１１と周壁１２を有する縦型円筒状のもので、周壁１２の下部には、外部から被処理液を導入する導入口１３が設けられ、周壁１２の上部には、被処理液を外部に導出する導出口１４が設けられている。
【００２８】
処理槽１０内に配設された電極装置２０は、被処理液を内部に流通させる中空構造体を有する第１の電極である円筒中空状の電極２１（以下、中空電極２１と記載する。）と、この円筒状の中空電極２１の内部に同心状に配設された第２の電極である円柱型の棒状の電極２２（以下、棒状電極２２と記載する。）との、対により構成されている。本実施形態例では、円筒状の処理槽１０の内部に同心的に、中空電極２１と棒状電極２２とが鉛直に立設されており、棒状電極２２の外周面と中空電極２１の内周面との間に、ほぼ均一な隙間２８が確保されている。また、処理槽１０の周壁１２の内面と中空電極２１との間には、上下方向に延びる環状の流路１８が、第２の流路として確保されている。このような形で両電極２１、２２を支持するため、処理槽１０内の上下及び中空電極２１内の上下には電極支持部材１５Ａ、１５Ｂ、１６Ａ、１６Ｂが配置されている。但し、上側の中空電極２１内の電極支持部材１６Ａは液を透過する性質を有する。なお、処理槽１０は絶縁性材料である例えば樹脂で構成され、導電性材料で構成された中空電極２１と棒状電極２２は電気的に絶縁されている。また、電源３０は中空電極２１及び棒状電極２２の上端部に接続されている。
【００２９】
前記中空電極２１の周壁には、中空電極２１の内部を流通する被処理液を中空電極２１の外部へ流出させるため、複数の小径の穿孔２３が設けられている。穿孔２３は、中空電極２１の周方向に略等間隔に設けられると共に、中空電極２１の長さ方向に間隔をおいて適当数設けられている。図示例では、円周方向に等配した４箇所に、鉛直方向に孔位置が交互にほぼ等間隔で並ぶように穿孔２３が配置されている。なお、穿孔２３の大きさ、場所、数、孔の間隔、孔の総面積、形状等により、被処理液の流れを制御できるので、被処理液の性状や各種条件（電解による金属回収の場合は金属の種類、回収量、電解速度、装置の大きさ等）に応じて最適化が図られている。
【００３０】
ここで、第１の電極の内部から穿孔を介して外部へ流出してくる被処理水を処理槽の外部へ導くための、第２の流路の好ましい構成例について説明する。
穿孔２３の最上位位置は処理槽１０の導出口１４よりも下側に設定することが好ましい。これは、導出口１４よりも下に穿孔２３があれば、その穿孔２３が被処理液の流れに対して積極的に関与するからである。また、中空電極２１の上部には、穿孔２３を持たない部分２４を所定高さだけ設けることが好ましい。この部分２４は、被処理液が溜まることで流量調整機能を果たす。この穿孔２３を持たない部分２４を設けることで、被処理液が断面の大きいその開口端から外へ流出してしまい、穿孔２３を通る液流が減少することを回避できるためである。また、循環装置４０のポンプ４１の脈流により流量が一時的にばらついた際に、液量が増減することによって処理槽１０の内圧が変動する可能性も抑制することができる。
【００３１】
次に、被処理水を前記処理槽の外部から、第１の電極である中空構造体の内部へ導くための、第１の流路の好ましい構成例について説明する。
中空電極２１の下端周壁には、導入口１３から導入された被処理液を中空電極２１の下端内部に流入させるため、前記穿孔２３より大きめの流入口２５が円周方向に等配した４箇所に設けられている。また、流入口２５の上側位置には、中空電極２１と処理槽１０との間の環状流路１８を上下に仕切る隔壁機能を果たす電極支持部材１５Ｂが設けられており、この隔壁機能を果たす電極支持部材１５Ｂと処理槽１０の底壁１１との間には、処理槽１０に形成した導入口１３と中空電極２１に形成した流入口２５とを連通するための環状の密閉空間１９が確保されている。
【００３２】
第１の流路をこのように構成すると、導入口１３から被処理液を供給することで、被処理液を環状の密閉空間１９を介して中空電極２１の下端内部へ導入することができる。そして、被処理液を中空電極２１の下端内部へ導入することで、後述するような、中空電極２１の内部を通って各穿孔２３から処理槽１０内に流出し、導出口１４から処理槽１０外に導出される被処理液の流れを創出することができ好ましい。
【００３３】
処理槽１０外には、循環装置４０を構成するポンプ４１と、被処理液の貯蔵保温のためのタンク４２と、循環路を構成する配管４３、４４とを設けることで、被処理液の循環処理を実現している。ポンプ４１はタンク４２内の被処理液を処理槽１０の導入口１３へ供給し、処理槽１０の導出口１４から導出された被処理液はタンク４２に戻される。必要に応じて、循環装置４０の中に、被処理液の化学組成や性状等を検査する手段や、被処理液中の懸濁物を回収するストレーナまたはフィルタを設けてもよい。もちろん、本発明に係る電解装置は、前記循環処理を行わない場合においても適用可能である。
【００３４】
また、処理槽１０の上端には、中空電極２１の上端開放部を被うカバー５を設けることも好ましい構成である。このカバー５は、処理槽１０内への異物の混入を防止するためのものであるが、処理槽１０からガスが発生する場合には、このカバー５にガスベントなどを取り付けて、処理槽１０内の雰囲気制御を行うこともできる。
【００３５】
次に上記電解装置の作用及び電解処理方法について説明する。
本実施形態例では、メッキ廃液から残留金属を回収する場合、即ち、被処理液として金属を含有する溶液を使用し、第１の電極である中空電極２１を陰極とし、第２の電極である棒状電極２２を陽極として電解反応を生じさせることで、中空電極２１に金属を析出させる場合について説明する。
【００３６】
タンク３４には、予め金属成分を含有した溶液が貯えられている。金属成分を含有した溶液とは、溶液に通電することにより、金属が電極に析出する状態にある溶液（例としてメッキ廃液を想定）のことを言う。例えば、酸に溶解した金属を含有する硝酸や硫酸、または、シアン等に金属を溶解した硫酸ニッケル、シアン化金溶液などが例として挙げられる。なお、前記金属成分を含有した溶液の液性は、酸性、アルカリ性どちらでも良い。
【００３７】
運転に際しては、まず、タンク４２内にある溶液を、ポンプ４１により処理槽１０の導入口１３へ導入する。導入口１３より溶液を導入すると、溶液は、処理槽１０の内底部に仕切られた環状の密閉空間１９を通じて、中空電極２１の流入口２５より中空電極２１の下端内部へ流入する。そして、溶液は、ポンプ４１の吐出圧により、中空電極２１の内部を下方から上方へ押し出されるように流れ、中空電極２１の内部を流れながら、中空電極２１の周壁に形成した穿孔２３を通じて、中空電極２１の外側へ流出する。流出した溶液は、処理槽１０の導出口１４からオーバーフローして排出され、タンク４２に流入する。
【００３８】
このような溶液の循環が確認されたら、中空電極２１を陰極、棒状電極２２を陽極として、両電極２１、２２間に電力を印加し、所望の液流量となるようポンプ４１を制御し且つ通電電流等を制御する。そうすることで、中空電極２１の表面に金属を析出させることができる。従って、所定時間を経過した段階で、中空電極２１の表面より剥離等の手段により金属を採取することができる。
【００３９】
この電解装置１を用いて電解を行った場合、電極装置２０を構成する中空電極２１の周壁に多数の穿孔２３を設けているので、被処理液が中空電極２１の内部を流れながら、各穿孔２３から中空電極２１の外へと徐々に流れ出してゆき、第２の流路に従って、最終的に導出口１４から処理槽１０の外部へと導出される。この状態を図１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）を用いて説明する。まず、図１（Ａ）中に矢印で示すように被処理液の流れは、中空電極２１内を上昇しながら分離し、各穿孔２３を通過して環状の流路１８へ入る。このため、中空電極２１と棒状電極２２との間の、すき間２８には、穿孔２３に対応した被処理液の複数の流れ、つまり、１つの入口から流入して１つの出口から流出するような単調な流れではない複雑な流れが生まれ、中空電極２１内における被処理液の流動性が増して流れが活発化し、撹拌効果が促進される。
【００４０】
また、被処理液が、各穿孔２３から中空電極２１の外へと流れ出す際には、図１（Ｂ）（Ｃ）にて矢印で示すように、第２の流路の一部である環状の流路１８において、複雑な乱流を構成し十分に攪拌されると同時に、中空電極２１の外周壁とも十分に接する。これは、各々異なる位置に設けられた穿孔２３より流出してきた各被処理液の流れが、互いに衝突しながら被処理液全体としては、第２の流路に従って導出口１４に向かう流れを形づくるからである。
【００４１】
その結果、電極２１、２２と被処理液の接触機会が増すと共に、撹拌効果により、被処理液の電気伝導度が低いことに起因して中空電極２１と棒状電極２２との間における電気伝導度の不均一が生じても、この不均一が流入してくる被処理液によって電気伝導度が均一化されるようになって、電流密度の均一化が促進される。また、中空電極２１の近傍の被処理液の温度が上昇しても、撹拌効果によって発熱の拡散が促進されるので、電解が効率的に進行するようになる。その結果、印加電力を増加し電流密度を更に上昇させ、また、被処理液の流量を更に増加させることができるようになり、電解時間の短縮化が可能となる。例えば、中空電極２１上に被処理液中に含まれる金属を析出させる場合には、金属の析出効率をアップさせて処理時間の短縮を図ることができる。
【００４２】
また、被処理液は中空電極２１から流出する前は中空電極２１の内面側で、中空電極２１から外に流出した後は中空電極２１の外面側で、電解処理を受けることも判明した。この結果、電解面積が大幅に増大する。以上のことにより、被処理液の電気伝導度が低いものであっても、速い処理速度で電解処理でき、さらに電極２１、２２の電流密度を上げたとしても、電極２１、２２近傍の被処理水の液温を大きく上昇することもないので、短時間で被処理液を電解処理することができる。
【００４３】
再び、図１（Ａ）に戻り、本実施形態例の場合、前記の穿孔２３は、中空電極２１の周方向に略等間隔に複数設けているので、周方向の各位置においてバランス良く被処理液の流れを作り出すことができるし、中空電極２１の長さ方向に間隔をおいて複数設けているので、中空電極２１の内部を流れるに従って被処理液を各穿孔２３から中空電極２１の外部に徐々に流出させることができる。従って、中空電極２１の広い表面積を効率良く電解処理に供することができる。
【００４４】
また、中空電極２１及び棒状電極２２を処理槽１０内に鉛直に配置しているので、重力による偏りの影響を受けずに、中空電極２１内における被処理液の流れを均一化することができる。また、電解時にガスが発生する場合にも中空電極２１内に気泡が残らないようにすることができる。
【００４５】
また、処理槽１０の下部に設けた導入口１３と中空電極２１に設けた流入口２５とを、処理槽１０の内底部に確保した環状の密閉空間１９を介して連通させているので、中空電極２１の内部に被処理液をスムーズにバランス良く導入することができ、中空電極２１内の周方向の各位置における被処理液の流れを均一化することができる。
【００４６】
以上のことにより、電解効率のアップに寄与することができる。また、隔壁機能を果たす電極支持部材１５Ｂが処理槽１０内の被処理液の逆流（下降）を防止するため、金属等の沈降物が導入口１３へ混入するのを防止することもできる。また、被処理液の導入口１３を処理槽１０の下部に配置し、導出口１４を処理槽１０の上部に配置しているので、被処理液の流れ方向を下から上に向けることができ、被処理液の流量制御がやりやすくなる。また、金属等の析出物が処理槽１０内に沈降した際にも、沈降物によって導入口１３が塞がれないようにすることができ、操業の安定化に貢献することができる。
【００４７】
また、電極効率のアップを実現するための主要な構成が、中空電極２１の周壁に複数の穿孔２３を設けるだけであるから、電極２１、２２を大型化して電極面積の増大を図ったりする必要がなく、コンパクト化を維持しながら、電解処理の効率化を図ることができる。また、中空電極２１に設ける穿孔２３の大きさ、場所、数、あるいは、設ける間隔、穿孔の総面積、形状等によって、被処理液の流れを制御できるので、被処理液の性状や各種条件に応じて電解処理の最適化を図ることも容易にできる。
【００４８】
なお、前記実施形態では、第１の流路から中空電極２１の周壁の下端部に流入口２５を形成し、その流入口２５から中空電極２１の内部に被処理液を流入させる場合を示したが、図２に示す他の実施形態のように、中空電極２１の下端と処理槽１０の底壁１１との間に隙間をあけておき、中空電極２１の下端開口２１ａから被処理液が中空電極２１の内部に流入するようにしてもよい。
【００４９】
また、前記実施形態では、第１の電極である中空電極２１や、第２の電極である棒状電極２２の断面形状が、円形の場合を示したが、多角形や星形であってもよい。但し、中空電極２１と棒状電極２２との間隔を均一に保つ上では、両者の断面形状を相似形にするのが望ましい。さらに、被処理液の液性や電解装置を設置する周囲の要請によっては、第１、第２の電極を球形状や回転惰円体形状としてもよく、さらに加えて、第２の電極は螺旋状、メッシュ状としてもよい。そして、処理層１０の断面形状は、中空電極２１の形状等に合わせるのが好ましい。また、電極２１、２２の形状や材質などは、通電性や対薬品性等を考慮して適宜に選択するのがよいが、ステンレス、鉄、カーボン等が好適に用いられる。
【００５０】
また、前記実施形態では、中空電極２１及び棒状電極２２を鉛直に立設した場合を示したが、水平や傾斜した姿勢で設けることも可能である。
【００５１】
また、前記実施形態では、電解装置を金属析出に使用した場合を示したが、水処理や排水処理施設などにおいて懸濁物を回収したりする場合に利用することもできる。また、電極装置２０だけを取り出して、他の処理目的を有する処理槽内に併設し、第１、第２の流路となる部分を設けてもよい。
【００５２】
以下、本発明に係る電解装置を用いて、実際の被処理液を処理した実施例について説明する。
［実施例１］
（電解装置）図１に示す電解装置を用いた。第１の電極である中空電極は５０φ×４００ｌのステンレス製、第２の電極である棒状電極は、３０φ×４００ｌの鉄製である。中空電極の周壁には、図１に示すように、上下方向に間隔をおき、左右方向に略等間隔で１０φの穿孔を２０箇所設けた。
（被処理液）金を０．９８ｇ／ｌ含有する金メッキ液を被処理液とした。
（電解条件）図４に示す、電圧、電流を電極に印加し、一定時間毎に被処理液中の金濃度を測定した。
（電解結果）金の電解採取速度は、２Ａ・ｈｒ／ｇであった。
【００５３】
［実施例２］
（電解装置）実施例１と同様のものを用いた。
（被処理液）金を０．９１ｇ／ｌ含有する金フラッシュメッキ液を被処理液とした。
（電解条件）図５に示す、電圧、電流を電極に印加し、一定時間毎に被処理液中の金濃度を測定した。
（電解結果）金の電解採取速度は、６Ａ・ｈｒ／ｇであった。
【００５４】
［実施例３］
（電解装置）実施例１と同様のものを用いた。
（被処理液）金を０．６７ｇ／ｌ含有する金フラッシュメッキ液を被処理液とした。
（電解条件）図６に示す、電圧、電流を電極に印加し、一定時間毎に被処理液中の金濃度を測定した。
（電解結果）金の電解採取速度は、１０Ａ・ｈｒ／ｇであった。
【００５５】
［実施例４］
（電解装置）実施例１と同様のものを用いた。
（被処理液）パラジウムを０．１２ｇ／ｌ、銅を０．４５ｇ／ｌ含有するメッキ前処理液を被処理液とした。
（電解条件）図７に示す、電圧、電流を電極に印加し、一定時間毎に被処理液中のパラジウム濃度および銅濃度を測定した。
（電解結果）パラジウムの電解採取速度は、６Ａ・ｈｒ／ｇ、銅の電解採取速度は、２Ａ・ｈｒ／ｇであった。
【００５６】
［実施例５］
（電解装置）実施例１と同様のものを用いた。
（被処理液）パラジウムを０．０５８ｇ／ｌ、銅を０．２６ｇ／ｌ含有するメッキ前処理液を被処理液とした。
（電解条件）図８に示す、電圧、電流を電極に印加し、一定時間毎に被処理液中のパラジウム濃度および銅濃度を測定した。
（電解結果）パラジウムの電解採取速度は、１０９Ａ・ｈｒ／ｇ、銅の電解採取速度は、８Ａ・ｈｒ／ｇであった。
【００５７】
以上、実施例１〜５の被処理液、電解条件、電解結果の一覧表を図９に示す。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電極と被処理液の接触機会を増やすことができ、電流密度の均一化及び発熱拡散の促進により、電解効率をアップさせることができる。従って、例えば、中空構造体を有する電極上に被処理液中に含まれる金属を析出させる場合には、金属の析出効率をアップさせて処理時間の短縮を図ることができる。また、それを実現するための構成は、中空構造体を有する電極の周壁に複数の穿孔を設けるだけであるから、電極を大型化して電極面積の増大を図ったりする必要がなく、コンパクト化及び簡単な構造を維持しながら、電解処理の効率化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る電解装置を示す断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態の部分断面図である。
【図３】従来の電解装置の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施例１に係る電解条件、電解結果を示す表である。
【図５】本発明の実施例２に係る電解条件、電解結果を示す表である。
【図６】本発明の実施例３に係る電解条件、電解結果を示す表である。
【図７】本発明の実施例４に係る電解条件、電解結果を示す表である。
【図８】本発明の実施例５に係る電解条件、電解結果を示す表である。
【図９】本発明の実施例１〜５に係る電解条件、電解結果を示す一覧表である。
【符号の説明】
１ 電解装置
１０ 処理槽
１１ 底壁
１３ 導入口（第１の流路）
１４ 導出口（第２の流路）
１６ 電極支持部材（隔壁）
１８ 環状の流路（第２の流路）
１９ 環状の密閉空間（第１の流路）
２０ 電極装置
２１ 中空電極（第１の電極）
２２ 棒状電極（第２の電極）
２３ 穿孔
２５ 流入口
【発明の属する技術分野】
本発明は、電解装置、及び前記電解装置を用いた電解処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来一般に知られている電解処理装置は、例えば図３に示すように、電解処理槽５５中へ、電源５３に接続された電極として陽極板５１と陰極板５２を設置し、そこへ被処理液６０を満たして電解するように構成されている。しかし、この電解処理装置５０では被処理液の電気伝導度が小さい場合、装置を大型化せざるを得ず不経済である。
【０００３】
そこで、例えば特許文献１に、電極を、中空電極と、この中空電極内に配置された棒状電極の組み合わせで構成し、さらに中空電極の電流挿入側の端部を拡開する技術が提案されている。この技術では、電流の導入側端部を拡開することで、電極の長さ方向の抵抗値累積による電流密度の偏在を補償し、また、中空電極と棒状電極との間で電気伝導度の不均一が生じるのを補償し、電流導入側の電流密度増大による局所的な温度上昇を抑制するようにしている。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５３−１９１７７号公報（第２〜４図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の中空電極と棒状電極を組み合わせた装置では、被処理液に単調な流れしか与えることができず、流動性や攪拌性が少ないために、電解効率が低いという問題があった。また、電解効率の向上を図るために単純に被処理液の流量を増加させても、単に流速が速くなるだけで、必ずしも流動性や攪拌性が良くなるわけではなく、電解効率向上のための有効な対策とはならなかった。
【０００６】
そこで、投入する電流値を上げたり電極の面積を増やしたりする案が考えられるが、電流値を上げると電流密度の上昇による発熱の問題が新たに出てくるおそれがあり、また、電極面積を増加させると装置が大型化し、設置スペースやメンテナンスの問題が出てくるおそれがあった。
【０００７】
本発明は、上記事情を考慮し、電気伝導度の低い被処理液であっても、速い速度で電解処理することができ、しかも、コンパクト性を維持し且つ発熱を抑えながら、電解効率の向上を図ることのできる電解装置、それを用いた電解処理方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、処理槽内に配設された、第１、第２の電極へ電力を印加し、前記処理槽内の被処理液を電解処理する電解装置であって、
前記処理槽内に、前記第１、第２の電極、および第１、第２の流路が設けられ、
前記第１の電極は、複数の穿孔が設けられた中空構造体であって、前記処理槽の内壁と間隔を確保した状態で配設されたものであり、
前記第２の電極は、前記中空構造体の内部に配設されたものであり、
前記第１の流路は、前記被処理液を前記処理槽の外部から、前記中空構造体の内部へ導くものであり、
前記第２の流路は、前記中空構造体の内部から前記穿孔を通過してくる前記被処理液を、前記中空構造体の外壁と前記処理槽の内壁との間隔を介して、前記処理槽の外部へ導くものであることを特徴とする電解装置である。
【０００９】
この電解装置を用いて電解を行う場合、被処理液を、第１の流路を通じて第１の電極である中空構造体の内部に流入させながら、第１の電極と第２の電極との間に電力を印加する。すると、被処理液は第１と第２の電極の間を流れ、第１の電極の中空構造体に設けられた複数の穿孔から第１の電極の外へと徐々に流れ出してゆく。このため、第１の電極と第２の電極との間に、穿孔の位置および数に対応した被処理液の複数の流れが生まれる。つまり、１つの入口から流入して１つの出口から流出するような単調な流れではなく、複雑な流れができ、第１の電極である中空構造体内における被処理液の流動性が増して、流れが活発化し、撹拌効果が促進される。
【００１０】
それにより、電極と被処理液の接触機会が増すと共に、被処理液の電気伝導度が低いことに起因して第１の電極と第２の電極との間における電気伝導度の不均一が生じても、前記撹拌効果により、この不均一が流入してくる被処理液によって均一化されるようになり、電流密度の均一化が促進される。また、第１および第２の電極近傍の被処理液の温度が上昇しても、前記撹拌効果により発熱の拡散が促進され、電解が効率的に進行する。その結果、第１および第２の電極への印加電力を増加して、電流密度を更に上昇させ、被処理液の流量を更に増加させることができるようになり、電解時間の短縮化が可能となる。例えば、第１の電極の中空構造体上に被処理液中に含まれる金属を析出させる場合には、金属の析出効率をアップさせて処理時間の短縮を図ることができる。
【００１１】
また、被処理液は、第１の電極から流出する前は第１の電極である中空構造体の内面側で、第１の電極から流出した後は第１の電極の中空構造体の外面側で電解処理を受けることとなり、電解面積が大幅に増大する。従って、本発明に係る電解用電極を用いることで、被処理液の電気伝導度が低いものであっても、速い処理速度で電解処理でき、さらに電極の電流密度を上げたとしても、電極近傍の被処理水の液温を大きく上昇することもないので、短時間で被処理液を電解処理することができる。
【００１２】
また、電解効率のアップを実現するための構成は、第１の電極である中空構造体に複数の穿孔を設けるだけであるから、電極を大型化して電極面積の増大を図ったりする必要がなく、コンパクト化を維持しながら、電解処理の効率化を図ることができる。また、第１の電極である中空構造体の形状、および中空構造体に設ける穿孔の大きさ、場所、数、あるいは、設ける間隔、穿孔の総面積、形状等によって、被処理液の流れを制御できるので、被処理液の性状や各種条件に応じて電解処理の最適化を図ることも容易にできる。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１に記載の電解装置であって、
請求項１に記載の電解装置であって、
前記処理槽および前記中空構造体は、略筒状構造を有していることを特徴とする電解装置である。
【００１４】
この電極装置では、請求項１の発明の作用に加えて次の作用を得ることができる。即ち、前記処理槽および前記第１の電極である中空構造体を略筒状構造とすることで、第１の電極の電極面積を大きくとりながら、電解装置の総体としてはコンパクトなものとすることができる。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の電解装置であって、
前記複数の穿孔は、前記中空構造体の上下方向に間隔をおいて複数設けられると共に、左右方向に略等間隔に複数設けられたものであることを特徴とする電解装置である。
【００１６】
この電極装置では、請求項１または２の発明の作用に加えて次の作用を得ることができる。即ち、穿孔を、第１の電極である中空構造体の上下方向に間隔をおいて複数設けているので、第１の電極の内部を流れるに従って、被処理液を各穿孔から第１の電極の外部に徐々に流出させることができる。また、穿孔を、第１の電極である中空構造体の左右方向に略等間隔に複数設けているので、左右方向の各位置においてバランス良く被処理液の流れを作り出すことができる。従って、中空構造体の広い表面積を効率良く電解処理に供することができ、電解効率の向上が図れる。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の電解装置であって、
前記処理槽と、前記中空構造体とは、長さ方向に直立するよう配設され、
前記第１の流路は、前記被処理液を前記中空構造体の下部へ導入するように配設されたものであり、
前記第２の流路は、前記処理槽の内壁と、前記中空構造体との間隔を流れる前記被処理液を、前記処理槽の上部より前記処理槽の外部へ導出するように配設されたものであることを特徴とする電解装置である。
【００１８】
この電解装置では、請求項１〜３のいずれかに記載の電極装置を使用するので、請求項１〜３のいずれかの発明と同等の作用を得ることができる。また、電解処理の際、被処理液を第１の流路から導入し、第２の流路から導出するだけで、第１の電極である中空構造体の内部を通り、各穿孔から第１の電極の中空構造体外へ出ていく被処理液の流れを作り出すことができ、この流れで被処理液を流通させながら電極間に電力を印加することにより、被処理液を効率良く電解処理することができる。
【００１９】
さらに、この電解装置では、前記処理槽と前記中空構造体とが、長さ方向に直立しているので、重力による偏りの影響を受けずに、第１の電極である中空構造体内における被処理液の流れを均一化することができる。また、電解時にガスが発生する場合にも第１の電極である中空構造体内に気泡が残らないようにすることができる。従って、それらのことにより電解効率のアップに貢献することができる。また、第１の流路により、被処理液を中空構造体の下部へ導入し、第２の流路により、処理槽の内壁と、中空構造体との間隔を流れる被処理液を、処理槽の上部より処理槽の外部へ導出するように配設しているので、被処理液の流れ方向を下から上に向けることができ、被処理液の流量制御がやりやすくなる。また、金属等の析出物が処理槽内に沈降した際にも、沈降物によって第１の電極の中空構造体内が塞がれないようにすることができ、操業の安定化に貢献することができる。
【００２０】
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の電解装置であって、
前記第１の電極が陰極となり、
前記第２の電極が陽極となり、
前記被処理液に含まれる金属を、前記中空構造体上に析出させるものであることを特徴とする電解装置である。
【００２１】
この電解装置では、電解採取および／または電解除去を所望する金属が含有される液を、前記被処理液として電解を行うことにより、第１の電極である中空構造体上に当該金属を析出させて回収することができる。
【００２２】
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の電解装置を用い、
被処理液を電解することを特徴とする被処理液の電解処理方法である。
【００２３】
この電解処理方法では、請求項１〜５のいずれかに記載の電極装置を使用するので、請求項１〜５のいずれかの発明と同等の作用を得ることができる。
【００２４】
請求項７の発明は、請求項６に記載の被処理液の電解処理方法であって、
前記被処理液を電解することで、前記被処理液に含有されている金属を前記中空構造体上に析出させ、これを回収することを特徴とする被処理液の電解処理方法である。
【００２５】
この電解処理方法では、電解採取および／または電解除去を所望する金属を含有する液体を、前記被処理液として電解を行うことにより、第１の電極である中空構造体上に当該金属を析出させて回収することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態の一例を、図面に基づいて説明する。
図１（Ａ）は、本発明に係る電解装置の一例の構成を示す縦断面図であり、図１（Ｂ）は、当該電解装置のＡ−Ａ’横断面図であり、図１（Ｃ）は、当該電解装置のＢ−Ｂ’横断面図である。この電解装置１は、電解処理をするための処理槽１０と、処理槽１０内に配設された電解用の電極装置２０と、電極装置２０に接続される直流電源３０と、処理槽１０に対し被処理液を循環させる循環装置４０とからなる。
【００２７】
まず、図１（Ａ）において、処理槽１０は、底壁１１と周壁１２を有する縦型円筒状のもので、周壁１２の下部には、外部から被処理液を導入する導入口１３が設けられ、周壁１２の上部には、被処理液を外部に導出する導出口１４が設けられている。
【００２８】
処理槽１０内に配設された電極装置２０は、被処理液を内部に流通させる中空構造体を有する第１の電極である円筒中空状の電極２１（以下、中空電極２１と記載する。）と、この円筒状の中空電極２１の内部に同心状に配設された第２の電極である円柱型の棒状の電極２２（以下、棒状電極２２と記載する。）との、対により構成されている。本実施形態例では、円筒状の処理槽１０の内部に同心的に、中空電極２１と棒状電極２２とが鉛直に立設されており、棒状電極２２の外周面と中空電極２１の内周面との間に、ほぼ均一な隙間２８が確保されている。また、処理槽１０の周壁１２の内面と中空電極２１との間には、上下方向に延びる環状の流路１８が、第２の流路として確保されている。このような形で両電極２１、２２を支持するため、処理槽１０内の上下及び中空電極２１内の上下には電極支持部材１５Ａ、１５Ｂ、１６Ａ、１６Ｂが配置されている。但し、上側の中空電極２１内の電極支持部材１６Ａは液を透過する性質を有する。なお、処理槽１０は絶縁性材料である例えば樹脂で構成され、導電性材料で構成された中空電極２１と棒状電極２２は電気的に絶縁されている。また、電源３０は中空電極２１及び棒状電極２２の上端部に接続されている。
【００２９】
前記中空電極２１の周壁には、中空電極２１の内部を流通する被処理液を中空電極２１の外部へ流出させるため、複数の小径の穿孔２３が設けられている。穿孔２３は、中空電極２１の周方向に略等間隔に設けられると共に、中空電極２１の長さ方向に間隔をおいて適当数設けられている。図示例では、円周方向に等配した４箇所に、鉛直方向に孔位置が交互にほぼ等間隔で並ぶように穿孔２３が配置されている。なお、穿孔２３の大きさ、場所、数、孔の間隔、孔の総面積、形状等により、被処理液の流れを制御できるので、被処理液の性状や各種条件（電解による金属回収の場合は金属の種類、回収量、電解速度、装置の大きさ等）に応じて最適化が図られている。
【００３０】
ここで、第１の電極の内部から穿孔を介して外部へ流出してくる被処理水を処理槽の外部へ導くための、第２の流路の好ましい構成例について説明する。
穿孔２３の最上位位置は処理槽１０の導出口１４よりも下側に設定することが好ましい。これは、導出口１４よりも下に穿孔２３があれば、その穿孔２３が被処理液の流れに対して積極的に関与するからである。また、中空電極２１の上部には、穿孔２３を持たない部分２４を所定高さだけ設けることが好ましい。この部分２４は、被処理液が溜まることで流量調整機能を果たす。この穿孔２３を持たない部分２４を設けることで、被処理液が断面の大きいその開口端から外へ流出してしまい、穿孔２３を通る液流が減少することを回避できるためである。また、循環装置４０のポンプ４１の脈流により流量が一時的にばらついた際に、液量が増減することによって処理槽１０の内圧が変動する可能性も抑制することができる。
【００３１】
次に、被処理水を前記処理槽の外部から、第１の電極である中空構造体の内部へ導くための、第１の流路の好ましい構成例について説明する。
中空電極２１の下端周壁には、導入口１３から導入された被処理液を中空電極２１の下端内部に流入させるため、前記穿孔２３より大きめの流入口２５が円周方向に等配した４箇所に設けられている。また、流入口２５の上側位置には、中空電極２１と処理槽１０との間の環状流路１８を上下に仕切る隔壁機能を果たす電極支持部材１５Ｂが設けられており、この隔壁機能を果たす電極支持部材１５Ｂと処理槽１０の底壁１１との間には、処理槽１０に形成した導入口１３と中空電極２１に形成した流入口２５とを連通するための環状の密閉空間１９が確保されている。
【００３２】
第１の流路をこのように構成すると、導入口１３から被処理液を供給することで、被処理液を環状の密閉空間１９を介して中空電極２１の下端内部へ導入することができる。そして、被処理液を中空電極２１の下端内部へ導入することで、後述するような、中空電極２１の内部を通って各穿孔２３から処理槽１０内に流出し、導出口１４から処理槽１０外に導出される被処理液の流れを創出することができ好ましい。
【００３３】
処理槽１０外には、循環装置４０を構成するポンプ４１と、被処理液の貯蔵保温のためのタンク４２と、循環路を構成する配管４３、４４とを設けることで、被処理液の循環処理を実現している。ポンプ４１はタンク４２内の被処理液を処理槽１０の導入口１３へ供給し、処理槽１０の導出口１４から導出された被処理液はタンク４２に戻される。必要に応じて、循環装置４０の中に、被処理液の化学組成や性状等を検査する手段や、被処理液中の懸濁物を回収するストレーナまたはフィルタを設けてもよい。もちろん、本発明に係る電解装置は、前記循環処理を行わない場合においても適用可能である。
【００３４】
また、処理槽１０の上端には、中空電極２１の上端開放部を被うカバー５を設けることも好ましい構成である。このカバー５は、処理槽１０内への異物の混入を防止するためのものであるが、処理槽１０からガスが発生する場合には、このカバー５にガスベントなどを取り付けて、処理槽１０内の雰囲気制御を行うこともできる。
【００３５】
次に上記電解装置の作用及び電解処理方法について説明する。
本実施形態例では、メッキ廃液から残留金属を回収する場合、即ち、被処理液として金属を含有する溶液を使用し、第１の電極である中空電極２１を陰極とし、第２の電極である棒状電極２２を陽極として電解反応を生じさせることで、中空電極２１に金属を析出させる場合について説明する。
【００３６】
タンク３４には、予め金属成分を含有した溶液が貯えられている。金属成分を含有した溶液とは、溶液に通電することにより、金属が電極に析出する状態にある溶液（例としてメッキ廃液を想定）のことを言う。例えば、酸に溶解した金属を含有する硝酸や硫酸、または、シアン等に金属を溶解した硫酸ニッケル、シアン化金溶液などが例として挙げられる。なお、前記金属成分を含有した溶液の液性は、酸性、アルカリ性どちらでも良い。
【００３７】
運転に際しては、まず、タンク４２内にある溶液を、ポンプ４１により処理槽１０の導入口１３へ導入する。導入口１３より溶液を導入すると、溶液は、処理槽１０の内底部に仕切られた環状の密閉空間１９を通じて、中空電極２１の流入口２５より中空電極２１の下端内部へ流入する。そして、溶液は、ポンプ４１の吐出圧により、中空電極２１の内部を下方から上方へ押し出されるように流れ、中空電極２１の内部を流れながら、中空電極２１の周壁に形成した穿孔２３を通じて、中空電極２１の外側へ流出する。流出した溶液は、処理槽１０の導出口１４からオーバーフローして排出され、タンク４２に流入する。
【００３８】
このような溶液の循環が確認されたら、中空電極２１を陰極、棒状電極２２を陽極として、両電極２１、２２間に電力を印加し、所望の液流量となるようポンプ４１を制御し且つ通電電流等を制御する。そうすることで、中空電極２１の表面に金属を析出させることができる。従って、所定時間を経過した段階で、中空電極２１の表面より剥離等の手段により金属を採取することができる。
【００３９】
この電解装置１を用いて電解を行った場合、電極装置２０を構成する中空電極２１の周壁に多数の穿孔２３を設けているので、被処理液が中空電極２１の内部を流れながら、各穿孔２３から中空電極２１の外へと徐々に流れ出してゆき、第２の流路に従って、最終的に導出口１４から処理槽１０の外部へと導出される。この状態を図１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）を用いて説明する。まず、図１（Ａ）中に矢印で示すように被処理液の流れは、中空電極２１内を上昇しながら分離し、各穿孔２３を通過して環状の流路１８へ入る。このため、中空電極２１と棒状電極２２との間の、すき間２８には、穿孔２３に対応した被処理液の複数の流れ、つまり、１つの入口から流入して１つの出口から流出するような単調な流れではない複雑な流れが生まれ、中空電極２１内における被処理液の流動性が増して流れが活発化し、撹拌効果が促進される。
【００４０】
また、被処理液が、各穿孔２３から中空電極２１の外へと流れ出す際には、図１（Ｂ）（Ｃ）にて矢印で示すように、第２の流路の一部である環状の流路１８において、複雑な乱流を構成し十分に攪拌されると同時に、中空電極２１の外周壁とも十分に接する。これは、各々異なる位置に設けられた穿孔２３より流出してきた各被処理液の流れが、互いに衝突しながら被処理液全体としては、第２の流路に従って導出口１４に向かう流れを形づくるからである。
【００４１】
その結果、電極２１、２２と被処理液の接触機会が増すと共に、撹拌効果により、被処理液の電気伝導度が低いことに起因して中空電極２１と棒状電極２２との間における電気伝導度の不均一が生じても、この不均一が流入してくる被処理液によって電気伝導度が均一化されるようになって、電流密度の均一化が促進される。また、中空電極２１の近傍の被処理液の温度が上昇しても、撹拌効果によって発熱の拡散が促進されるので、電解が効率的に進行するようになる。その結果、印加電力を増加し電流密度を更に上昇させ、また、被処理液の流量を更に増加させることができるようになり、電解時間の短縮化が可能となる。例えば、中空電極２１上に被処理液中に含まれる金属を析出させる場合には、金属の析出効率をアップさせて処理時間の短縮を図ることができる。
【００４２】
また、被処理液は中空電極２１から流出する前は中空電極２１の内面側で、中空電極２１から外に流出した後は中空電極２１の外面側で、電解処理を受けることも判明した。この結果、電解面積が大幅に増大する。以上のことにより、被処理液の電気伝導度が低いものであっても、速い処理速度で電解処理でき、さらに電極２１、２２の電流密度を上げたとしても、電極２１、２２近傍の被処理水の液温を大きく上昇することもないので、短時間で被処理液を電解処理することができる。
【００４３】
再び、図１（Ａ）に戻り、本実施形態例の場合、前記の穿孔２３は、中空電極２１の周方向に略等間隔に複数設けているので、周方向の各位置においてバランス良く被処理液の流れを作り出すことができるし、中空電極２１の長さ方向に間隔をおいて複数設けているので、中空電極２１の内部を流れるに従って被処理液を各穿孔２３から中空電極２１の外部に徐々に流出させることができる。従って、中空電極２１の広い表面積を効率良く電解処理に供することができる。
【００４４】
また、中空電極２１及び棒状電極２２を処理槽１０内に鉛直に配置しているので、重力による偏りの影響を受けずに、中空電極２１内における被処理液の流れを均一化することができる。また、電解時にガスが発生する場合にも中空電極２１内に気泡が残らないようにすることができる。
【００４５】
また、処理槽１０の下部に設けた導入口１３と中空電極２１に設けた流入口２５とを、処理槽１０の内底部に確保した環状の密閉空間１９を介して連通させているので、中空電極２１の内部に被処理液をスムーズにバランス良く導入することができ、中空電極２１内の周方向の各位置における被処理液の流れを均一化することができる。
【００４６】
以上のことにより、電解効率のアップに寄与することができる。また、隔壁機能を果たす電極支持部材１５Ｂが処理槽１０内の被処理液の逆流（下降）を防止するため、金属等の沈降物が導入口１３へ混入するのを防止することもできる。また、被処理液の導入口１３を処理槽１０の下部に配置し、導出口１４を処理槽１０の上部に配置しているので、被処理液の流れ方向を下から上に向けることができ、被処理液の流量制御がやりやすくなる。また、金属等の析出物が処理槽１０内に沈降した際にも、沈降物によって導入口１３が塞がれないようにすることができ、操業の安定化に貢献することができる。
【００４７】
また、電極効率のアップを実現するための主要な構成が、中空電極２１の周壁に複数の穿孔２３を設けるだけであるから、電極２１、２２を大型化して電極面積の増大を図ったりする必要がなく、コンパクト化を維持しながら、電解処理の効率化を図ることができる。また、中空電極２１に設ける穿孔２３の大きさ、場所、数、あるいは、設ける間隔、穿孔の総面積、形状等によって、被処理液の流れを制御できるので、被処理液の性状や各種条件に応じて電解処理の最適化を図ることも容易にできる。
【００４８】
なお、前記実施形態では、第１の流路から中空電極２１の周壁の下端部に流入口２５を形成し、その流入口２５から中空電極２１の内部に被処理液を流入させる場合を示したが、図２に示す他の実施形態のように、中空電極２１の下端と処理槽１０の底壁１１との間に隙間をあけておき、中空電極２１の下端開口２１ａから被処理液が中空電極２１の内部に流入するようにしてもよい。
【００４９】
また、前記実施形態では、第１の電極である中空電極２１や、第２の電極である棒状電極２２の断面形状が、円形の場合を示したが、多角形や星形であってもよい。但し、中空電極２１と棒状電極２２との間隔を均一に保つ上では、両者の断面形状を相似形にするのが望ましい。さらに、被処理液の液性や電解装置を設置する周囲の要請によっては、第１、第２の電極を球形状や回転惰円体形状としてもよく、さらに加えて、第２の電極は螺旋状、メッシュ状としてもよい。そして、処理層１０の断面形状は、中空電極２１の形状等に合わせるのが好ましい。また、電極２１、２２の形状や材質などは、通電性や対薬品性等を考慮して適宜に選択するのがよいが、ステンレス、鉄、カーボン等が好適に用いられる。
【００５０】
また、前記実施形態では、中空電極２１及び棒状電極２２を鉛直に立設した場合を示したが、水平や傾斜した姿勢で設けることも可能である。
【００５１】
また、前記実施形態では、電解装置を金属析出に使用した場合を示したが、水処理や排水処理施設などにおいて懸濁物を回収したりする場合に利用することもできる。また、電極装置２０だけを取り出して、他の処理目的を有する処理槽内に併設し、第１、第２の流路となる部分を設けてもよい。
【００５２】
以下、本発明に係る電解装置を用いて、実際の被処理液を処理した実施例について説明する。
［実施例１］
（電解装置）図１に示す電解装置を用いた。第１の電極である中空電極は５０φ×４００ｌのステンレス製、第２の電極である棒状電極は、３０φ×４００ｌの鉄製である。中空電極の周壁には、図１に示すように、上下方向に間隔をおき、左右方向に略等間隔で１０φの穿孔を２０箇所設けた。
（被処理液）金を０．９８ｇ／ｌ含有する金メッキ液を被処理液とした。
（電解条件）図４に示す、電圧、電流を電極に印加し、一定時間毎に被処理液中の金濃度を測定した。
（電解結果）金の電解採取速度は、２Ａ・ｈｒ／ｇであった。
【００５３】
［実施例２］
（電解装置）実施例１と同様のものを用いた。
（被処理液）金を０．９１ｇ／ｌ含有する金フラッシュメッキ液を被処理液とした。
（電解条件）図５に示す、電圧、電流を電極に印加し、一定時間毎に被処理液中の金濃度を測定した。
（電解結果）金の電解採取速度は、６Ａ・ｈｒ／ｇであった。
【００５４】
［実施例３］
（電解装置）実施例１と同様のものを用いた。
（被処理液）金を０．６７ｇ／ｌ含有する金フラッシュメッキ液を被処理液とした。
（電解条件）図６に示す、電圧、電流を電極に印加し、一定時間毎に被処理液中の金濃度を測定した。
（電解結果）金の電解採取速度は、１０Ａ・ｈｒ／ｇであった。
【００５５】
［実施例４］
（電解装置）実施例１と同様のものを用いた。
（被処理液）パラジウムを０．１２ｇ／ｌ、銅を０．４５ｇ／ｌ含有するメッキ前処理液を被処理液とした。
（電解条件）図７に示す、電圧、電流を電極に印加し、一定時間毎に被処理液中のパラジウム濃度および銅濃度を測定した。
（電解結果）パラジウムの電解採取速度は、６Ａ・ｈｒ／ｇ、銅の電解採取速度は、２Ａ・ｈｒ／ｇであった。
【００５６】
［実施例５］
（電解装置）実施例１と同様のものを用いた。
（被処理液）パラジウムを０．０５８ｇ／ｌ、銅を０．２６ｇ／ｌ含有するメッキ前処理液を被処理液とした。
（電解条件）図８に示す、電圧、電流を電極に印加し、一定時間毎に被処理液中のパラジウム濃度および銅濃度を測定した。
（電解結果）パラジウムの電解採取速度は、１０９Ａ・ｈｒ／ｇ、銅の電解採取速度は、８Ａ・ｈｒ／ｇであった。
【００５７】
以上、実施例１〜５の被処理液、電解条件、電解結果の一覧表を図９に示す。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電極と被処理液の接触機会を増やすことができ、電流密度の均一化及び発熱拡散の促進により、電解効率をアップさせることができる。従って、例えば、中空構造体を有する電極上に被処理液中に含まれる金属を析出させる場合には、金属の析出効率をアップさせて処理時間の短縮を図ることができる。また、それを実現するための構成は、中空構造体を有する電極の周壁に複数の穿孔を設けるだけであるから、電極を大型化して電極面積の増大を図ったりする必要がなく、コンパクト化及び簡単な構造を維持しながら、電解処理の効率化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る電解装置を示す断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態の部分断面図である。
【図３】従来の電解装置の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施例１に係る電解条件、電解結果を示す表である。
【図５】本発明の実施例２に係る電解条件、電解結果を示す表である。
【図６】本発明の実施例３に係る電解条件、電解結果を示す表である。
【図７】本発明の実施例４に係る電解条件、電解結果を示す表である。
【図８】本発明の実施例５に係る電解条件、電解結果を示す表である。
【図９】本発明の実施例１〜５に係る電解条件、電解結果を示す一覧表である。
【符号の説明】
１ 電解装置
１０ 処理槽
１１ 底壁
１３ 導入口（第１の流路）
１４ 導出口（第２の流路）
１６ 電極支持部材（隔壁）
１８ 環状の流路（第２の流路）
１９ 環状の密閉空間（第１の流路）
２０ 電極装置
２１ 中空電極（第１の電極）
２２ 棒状電極（第２の電極）
２３ 穿孔
２５ 流入口
Claims (7)
- 処理槽内に配設された、第１、第２の電極へ電力を印加し、前記処理槽内の被処理液を電解処理する電解装置であって、
前記処理槽内に、前記第１、第２の電極、および第１、第２の流路が設けられ、
前記第１の電極は、複数の穿孔が設けられた中空構造体であって、前記処理槽の内壁と間隔を確保した状態で配設されたものであり、
前記第２の電極は、前記中空構造体の内部に配設されたものであり、
前記第１の流路は、前記被処理液を前記処理槽の外部から、前記中空構造体の内部へ導くものであり、
前記第２の流路は、前記中空構造体の内部から前記穿孔を通過してくる前記被処理液を、前記中空構造体の外壁と前記処理槽の内壁との間隔を介して、前記処理槽の外部へ導くものであることを特徴とする電解装置。 - 請求項１に記載の電解装置であって、
前記処理槽および前記中空構造体は、略筒状構造を有していることを特徴とする電解装置。 - 請求項１または２に記載の電解装置であって、
前記複数の穿孔は、前記中空構造体の上下方向に間隔をおいて複数設けられると共に、左右方向に略等間隔に複数設けられたものであることを特徴とする電解装置。 - 請求項１〜３のいずれかに記載の電解装置であって、
前記処理槽と、前記中空構造体とは、長さ方向に直立するよう配設され、
前記第１の流路は、前記被処理液を前記中空構造体の下部へ導入するように配設されたものであり、
前記第２の流路は、前記処理槽の内壁と、前記中空構造体との間隔を流れる前記被処理液を、前記処理槽の上部より前記処理槽の外部へ導出するように配設されたものであることを特徴とする電解装置。 - 請求項１〜４のいずれかに記載の電解装置であって、
前記第１の電極が陰極となり、
前記第２の電極が陽極となり、
前記被処理液に含まれる金属を、前記中空構造体上に析出させるものであることを特徴とする電解装置。 - 請求項１〜５のいずれかに記載の電解装置を用い、
被処理液を電解することを特徴とする被処理液の電解処理方法。 - 請求項６に記載の被処理液の電解処理方法であって、
前記被処理液を電解することで、前記被処理液に含有されている金属を前記中空構造体上に析出させ、これを回収することを特徴とする被処理液の電解処理方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003031114A JP4355790B2 (ja) | 2003-02-07 | 2003-02-07 | 電解装置、及び電解処理方法 |
| CNB2004100028200A CN1263895C (zh) | 2003-02-07 | 2004-01-17 | 电解装置和电解处理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003031114A JP4355790B2 (ja) | 2003-02-07 | 2003-02-07 | 電解装置、及び電解処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004238704A true JP2004238704A (ja) | 2004-08-26 |
| JP4355790B2 JP4355790B2 (ja) | 2009-11-04 |
Family
ID=32957806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003031114A Expired - Fee Related JP4355790B2 (ja) | 2003-02-07 | 2003-02-07 | 電解装置、及び電解処理方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4355790B2 (ja) |
| CN (1) | CN1263895C (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009149987A (ja) * | 2007-12-20 | 2009-07-09 | Air Products & Chemicals Inc | 分割電気化学セル及び安価高純度水素化物ガス製造方法 |
| JP2016510362A (ja) * | 2013-02-14 | 2016-04-07 | アライアンス・マグネシウム | ＨＣｌを生成する水素ガス拡散陽極の集成装置 |
| KR20220138617A (ko) * | 2021-04-06 | 2022-10-13 | 김희우 | 휴대형 유수식 전기분해장치 |
| KR20220138615A (ko) * | 2021-04-06 | 2022-10-13 | 김희우 | 삽입 전극 구조로 구비된 유수식 전기분해 장치 |
| KR20220138616A (ko) * | 2021-04-06 | 2022-10-13 | 김희우 | 수력 발전부가 구비된 자가발전식 전기분해 시스템 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101967652A (zh) * | 2010-11-11 | 2011-02-09 | 利尔化学股份有限公司 | 电解反应装置 |
| CN105887134A (zh) * | 2015-01-26 | 2016-08-24 | 先丰通讯股份有限公司 | 电化学反应方法及电化学槽 |
| CN104828913B (zh) * | 2015-05-25 | 2016-11-30 | 中大立信（北京）技术发展有限公司 | 一种采用中空电极板提高废水电氧化效率的方法 |
-
2003
- 2003-02-07 JP JP2003031114A patent/JP4355790B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2004
- 2004-01-17 CN CNB2004100028200A patent/CN1263895C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009149987A (ja) * | 2007-12-20 | 2009-07-09 | Air Products & Chemicals Inc | 分割電気化学セル及び安価高純度水素化物ガス製造方法 |
| US9738982B2 (en) | 2007-12-20 | 2017-08-22 | Versum Materials Us, Llc | Divided electrochemical cell and low cost high purity hydride gas production process |
| JP2016510362A (ja) * | 2013-02-14 | 2016-04-07 | アライアンス・マグネシウム | ＨＣｌを生成する水素ガス拡散陽極の集成装置 |
| KR20220138617A (ko) * | 2021-04-06 | 2022-10-13 | 김희우 | 휴대형 유수식 전기분해장치 |
| KR20220138615A (ko) * | 2021-04-06 | 2022-10-13 | 김희우 | 삽입 전극 구조로 구비된 유수식 전기분해 장치 |
| KR20220138616A (ko) * | 2021-04-06 | 2022-10-13 | 김희우 | 수력 발전부가 구비된 자가발전식 전기분해 시스템 |
| KR102504991B1 (ko) * | 2021-04-06 | 2023-02-28 | 김희우 | 수력 발전부가 구비된 자가발전식 전기분해 시스템 |
| KR102504993B1 (ko) | 2021-04-06 | 2023-02-28 | 김희우 | 삽입 전극 구조로 구비된 유수식 전기분해 장치 |
| KR102504992B1 (ko) * | 2021-04-06 | 2023-02-28 | 김희우 | 휴대형 유수식 전기분해장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4355790B2 (ja) | 2009-11-04 |
| CN1263895C (zh) | 2006-07-12 |
| CN1519395A (zh) | 2004-08-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI345801B (en) | Electrochemical processing cell | |
| JP5582369B2 (ja) | 接触比表面積を増大させた有価金属回収用電解槽 | |
| JPH0839074A (ja) | 電気分解により工業廃水を処理する方法および装置 | |
| US6899803B2 (en) | Method and device for the regulation of the concentration of metal ions in an electrolyte and use thereof | |
| JP5227404B2 (ja) | 銅電解槽を動作させる方法 | |
| CN104160067B (zh) | 操作电解槽的方法以及阴极框架 | |
| JP4932529B2 (ja) | 水処理方法 | |
| US8932439B2 (en) | Electrolytic both for recovering valuable metals, with increased contact specific surface area | |
| JPS5830393B2 (ja) | キンゾクデンカイセキシユツノホウホウトソウチ | |
| JP4355790B2 (ja) | 電解装置、及び電解処理方法 | |
| KR100874684B1 (ko) | 다공성 금속을 이용하여 높은 비율로 귀금속을 회수하는방법 및 장치 | |
| JP2002105684A (ja) | 電解方法及びこれに使用する電解槽 | |
| KR100972998B1 (ko) | 전해 재생 처리 장치 | |
| CN102108531A (zh) | 一种镍电镀液除杂的方法及其除杂设备 | |
| JP2009019250A (ja) | 金属製造方法および装置 | |
| JP4838705B2 (ja) | オゾン水生成器 | |
| JP5898346B2 (ja) | 陽極および電解槽の運転方法 | |
| KR20140035571A (ko) | 기판 도금 장치 | |
| JP2011255265A (ja) | 水処理装置および水処理方法 | |
| KR101410825B1 (ko) | 귀금속 전해 회수 장치 | |
| JP2006305487A (ja) | 電解窒素除去システム | |
| KR100426159B1 (ko) | 금속막의전착방법및이를위한장치 | |
| KR20160119504A (ko) | 수 처리용 전해-전착조 | |
| JP7146174B2 (ja) | 電解精製における電解液の排液方法 | |
| CN210458421U (zh) | 一种自动更换电解液的粗化电解再生系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20051212 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060828 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080916 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081117 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090226 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090428 |
|
| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20090512 |
|
| 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: 20090616 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20090702 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090702 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20090702 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090804 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120814 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 4355790 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120814 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130814 Year of fee payment: 4 |
|
| 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 |
|
| 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 |
|
| 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 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |