JP2005219046A - Method and apparatus for controlling liquid quantity of solution - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、溶液中に存在するイオン等の帯電物質の濃度や存在比率等の液質を、電気的な制御のみにより溶液に対する直接的な制御を実現することにより、溶液の液質を比較的簡単な装置で高精度に制御できる溶液の液質制御方法および装置に関するものである。 The present invention realizes direct control over the solution only by electrical control of the liquid quality such as the concentration and the abundance ratio of charged substances such as ions existing in the solution, thereby relatively reducing the liquid quality of the solution. The present invention relates to a solution quality control method and apparatus which can be controlled with high accuracy by a simple apparatus.
従来から、さまざまな産業分野において各種の特性を有する溶液が用いられている。このような溶液は、pH,電気抵抗,濃度,密度,粘度,色,味覚等の各種の液質を、用途に応じて最も適切な特性となるように調整して使用される。このような液質の制御は、主としてイオン濃度を制御することにより行うことが可能であり、特にpH,電気抵抗等は主としてイオン濃度を制御することにより行われる。 Conventionally, solutions having various properties have been used in various industrial fields. Such a solution is used by adjusting various liquid qualities such as pH, electrical resistance, concentration, density, viscosity, color, taste, and the like so as to have the most appropriate characteristics depending on the application. Such liquid quality can be controlled mainly by controlling the ion concentration. In particular, pH, electrical resistance, and the like are mainly controlled by controlling the ion concentration.
上記のようなイオン濃度の制御方法として、例えば下記の特許文献1に示すように、制御対象の溶液のイオン濃度を検知して、そのイオン濃度が目標のレベルとなるように所定の薬品を補充することにより行うものが開示されている。
As a method for controlling the ion concentration as described above, for example, as shown in
また、下記の特許文献2に示すように、溶液を電気分解しながらイオン透過性膜を透過させることにより、酸性水とアルカリ性水に分離してpHセンサが設けられた塩水タンクに導入し、上記pHセンサの検出信号に基づいて酸性水とアルカリ性水の導入量を調節することにより塩水のpHを所望の値に制御するものが開示されている。
In addition, as shown in
さらに、下記の特許文献3に示すように、カソードの面積をアノードの面積よりも大きくすることにより、電気化学的手法により被処理水中の窒素化合物を分解除去するものが開示されている。
Furthermore, as shown in
さらに、下記の特許文献4および5に示すように、溶液中に存在させた2枚の電極に直流電流を印加して溶液中のイオンを除去・回収するものが開示されている。
しかしながら、上記特許文献1のような方法では、制御対象とする溶液のタンク以外に、補充用の薬品タンクおよびその薬品を補充するためのポンプおよび配管が、必要とする薬品の種類の数だけ必要となり、設備が大掛かりなものとなってしまう。また、上記特許文献2の方法でも、導入する酸性水とアルカリ性水をタンクに貯めておくのではなく電気分解で生成するに過ぎず、制御対象とする溶液のタンク(塩水タンク)以外に電気分解装置や配管が必要になり、設備が大掛かりなものとなってしまう。このため、上記いずれの方法でも、設備が複雑かつ大掛かりで、設備コストやメンテナンスコストがかかるという問題がある。しかも、上記特許文献2の方法では、イオン透過性膜を必要とすることから、その交換や再生等のメンテナンスが必要となり、設備維持のために多大なコストがかかっているのが実情である。
However, in the method as described in
また、特許文献1および特許文献2のいずれの方法でも、イオン濃度やpHが目標レベルとなるように調整用の液体を補充するものに過ぎず、制御対象の溶液自体を直接制御するのではない。このような調整用液体を補充する場合、調整用液体の特性ばらつきが制御精度に影響したり、補充過剰による調整精度のばらつきが生じやすかったりするという問題もあった。また、イオン濃度やpHを微調整しようとすると、少量の調整用液体を投入して制御することになるのであるが、少量の調整用液体の投入がタンク内で十分に混ざり、イオン濃度やpHの検出値に反映してから、再度少量の調整用液体を投入することを繰り返す必要があることから、微調整作業には時間と手間がかかるという問題があった。
Further, in any of the methods disclosed in
さらに、上記特許文献3に示す方法は、カソードの面積をアノードの面積よりも大きくすることにより、カソードで生じる還元反応を促進させて窒素化合物を分解・除去するものに過ぎず、溶液の液質が任意の目標値になるようにコントロールし、制御できるものではない。また、上記特許文献4および5に示す方法も、単に溶液中のイオン性物質を除去するだけのものに過ぎず、溶液の液質が任意の目標値になるようにコントロールし、制御できるものではない。
Furthermore, the method shown in
本発明は、上記のような事情に鑑みなされたもので、溶液中に存在するイオン等の帯電物質の濃度や存在比率等の液質を、電気的な制御のみにより溶液に対する直接的な制御を実現することにより、溶液の液質を比較的簡単な装置で高精度に制御できる溶液の液質制御方法および装置の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and the liquid quality such as the concentration and the existence ratio of charged substances such as ions existing in the solution can be directly controlled with respect to the solution only by electrical control. An object of the present invention is to provide a solution quality control method and apparatus capable of controlling the liquid quality of a solution with high accuracy with a relatively simple apparatus.
上記目的を達成するため、本発明の溶液の液質制御方法は、液質制御対象とする溶液中に直流電圧が印加されるとともに、静電吸着能力が異なる陽極と陰極が組になった電極を存在させ、上記両電極間の電位差および/または電流値を制御して、上記溶液に元々存在したプラス帯電物質とマイナス帯電物質のいずれかを選択的に多く吸着することにより、溶液の液質を目標値に制御することを要旨とする。 In order to achieve the above object, the liquid quality control method for a solution of the present invention is an electrode in which a direct current voltage is applied to a solution to be liquid quality controlled and an anode and a cathode having different electrostatic adsorption capabilities are combined. And controlling the potential difference and / or current value between the two electrodes, and selectively adsorbing either a positively charged substance or a negatively charged substance originally present in the solution, thereby providing a liquid quality of the solution. The gist is to control to the target value.
また、上記目的を達成するため、本発明の溶液の液質制御装置は、液質制御対象とする溶液を貯留する貯留槽と、上記溶液中に存在して直流電圧が印加されるとともに静電吸着能力が異なる陽極と陰極が組になった電極と、上記両電極間に印加する電位差および/または電流値を制御する制御手段とを備え、上記制御手段で両電極に印加する電位差および/または電流値を制御して、上記溶液に元々存在したプラス帯電物質とマイナス帯電物質のいずれかを選択的に多く吸着することにより、溶液の液質を目標値に制御することを要旨とする。 In order to achieve the above object, the liquid quality control device for a solution of the present invention includes a storage tank for storing a solution to be controlled for liquid quality, a static voltage that is present in the solution and is applied with a DC voltage. An electrode having a combination of an anode and a cathode having different adsorption capacities, and a control means for controlling a potential difference and / or a current value applied between the electrodes, and a potential difference applied to both electrodes by the control means and / or The gist is to control the liquid value of the solution to the target value by controlling the current value and selectively adsorbing either a positively charged substance or a negatively charged substance originally present in the solution.
本発明の溶液の液質制御方法および装置は、液質制御対象とする溶液中に静電吸着能力が異なる陽極と陰極が組になった電極を存在させて直流電圧を印加し、上記両電極間の電位差および/または電流値を制御して、上記溶液に元々存在したプラス帯電物質とマイナス帯電物質のいずれかを選択的に多く吸着することにより、溶液の液質を目標値に制御する。このため、溶液中に元々存在していた帯電物質の静電吸着能力が大きな側の電極への吸着量を増大させ、結果として制御対象とする溶液中に元々存在していたプラス帯電物質とマイナス帯電物質の存在比率すなわち濃度バランスを制御することが可能となる。例えば、陽極の静電吸着能力が陰極よりも大きくなるように設定すると、溶液中に元々存在していたマイナス帯電物質の吸着量がプラス帯電物質よりも多くなる。その結果、(溶液中に新たなマイナス帯電物質が生成したとしても)元々存在していたプラス帯電物質の存在比率が、元々存在していたマイナス帯電物質よりも高い状態に制御することが可能となる。反対に、陰極の静電吸着能力が陽極よりも大きくなるように設定すると、溶液中に元々存在していたプラス帯電物質の吸着量がマイナス帯電物質よりも多くなる。その結果、(溶液中に新たなプラス帯電物質が生成したとしても)元々存在していたマイナス帯電物質の存在比率が、元々存在していたプラス帯電物質よりも高い状態に制御することが可能となる。このように、溶液中に元々存在していたプラス帯電物質とマイナス帯電物質の濃度バランスを制御できるようになる。 The liquid quality control method and apparatus for a solution of the present invention apply a DC voltage by causing an electrode having a combination of an anode and a cathode having different electrostatic adsorption capacities to exist in a solution to be subjected to liquid quality control. By controlling the potential difference and / or current value between them and selectively adsorbing either a positively charged substance or a negatively charged substance originally present in the solution, the liquid quality of the solution is controlled to a target value. For this reason, the electrostatic adsorption capacity of the charged substance that was originally present in the solution increases the amount of adsorption to the electrode on the larger side, and as a result, the positively charged substance and the negative quantity that were originally present in the solution to be controlled are reduced. It is possible to control the abundance ratio of charged substances, that is, the concentration balance. For example, if the electrostatic adsorption capacity of the anode is set to be greater than that of the cathode, the amount of adsorption of the negatively charged substance originally present in the solution is larger than that of the positively charged substance. As a result, it is possible to control the existence ratio of the positively charged substance that was originally present (even if a new negatively charged substance is generated in the solution) to be higher than the negatively charged substance that was originally present. Become. On the contrary, when the electrostatic adsorption capacity of the cathode is set to be larger than that of the anode, the amount of adsorption of the positively charged substance originally present in the solution becomes larger than that of the negatively charged substance. As a result, even if a new positively charged substance is generated in the solution, the existence ratio of the negatively charged substance that was originally present can be controlled to be higher than that of the positively charged substance that originally existed. Become. In this way, the concentration balance between the positively charged substance and the negatively charged substance originally present in the solution can be controlled.
本発明の溶液の液質制御方法において、両電極に印加した直流電圧の極性を切り換えることにより、溶液中に元々存在していたプラス帯電物質を多く吸着するモードと、溶液中に元々存在していたマイナス帯電物質を多く吸着するモードとを切り換える場合、および、本発明の溶液の液質制御装置において、上記制御手段は、両電極に印加した直流電圧の極性を切り換えることにより、溶液中に元々存在していたプラス帯電物質を多く吸着するモードと、溶液中に元々存在していたマイナス帯電物質を多く吸着するモードとを切り換えるよう制御する場合には、
溶液中に元々存在していたプラス帯電物質を多く吸着するモードと、溶液中に元々存在していたマイナス帯電物質を多く吸着するモードとを切り換えることにより、上記溶液中に元々存在していたプラス帯電物質とマイナス帯電物質の吸着と放出を可逆的に制御し、溶液中の帯電物質の濃度や存在比率を目標値に制御して、溶液の液質を目標の特性に制御することができる。
In the liquid quality control method for a solution of the present invention, by switching the polarity of the DC voltage applied to both electrodes, a mode for adsorbing a lot of positively charged substances originally present in the solution and a mode originally present in the solution. In the liquid quality control device for a solution of the present invention, the control means is originally in the solution by switching the polarity of the DC voltage applied to both electrodes. When controlling to switch between the mode that adsorbs a lot of positively charged substances that existed and the mode that adsorbs a lot of negatively charged substances that were originally present in the solution,
By switching between the mode that adsorbs a lot of positively charged substances that were originally present in the solution and the mode that adsorbs a lot of negatively charged substances that were originally present in the solution, The adsorption and release of the charged substance and the negatively charged substance can be controlled reversibly, the concentration and the existence ratio of the charged substance in the solution can be controlled to the target value, and the liquid quality of the solution can be controlled to the target characteristic.
本発明の溶液の液質制御方法において、上記帯電物質の吸着および放出を、実質的に溶液の電気分解を生じない電位差で行なうよう制御する場合、および、本発明の溶液の液質制御装置において、上記電極は、溶液と通電する導電体からなり、上記制御手段は、上記帯電物質の吸着および放出が、実質的に溶液の電気分解を生じない範囲で行なわれるよう、上記電極に印加する電位を制御する場合には、
溶液を電気分解させてしまうと、それだけで帯電物質の濃度等の液質が変化するが、帯電物質の吸着および放出を実質的に溶液の電気分解を生じない範囲で行なうことにより、帯電物質の吸着および放出によってのみ液質の制御を行い、電極に印加する電位の制御だけを液質に反映させて他の要因を排除し、常に正確な液質制御を実現し、液質制御の精度を確保できる。
In the liquid quality control method for a solution of the present invention, when the adsorption and release of the charged substance are controlled to be performed with a potential difference that does not substantially cause electrolysis of the solution, and in the liquid quality control apparatus for a solution of the present invention The electrode is made of an electric conductor that is energized with the solution, and the control means applies a potential applied to the electrode so that adsorption and release of the charged substance do not substantially cause electrolysis of the solution. If you want to control
If the solution is electrolyzed, the liquid quality such as the concentration of the charged substance changes by itself. However, by performing the adsorption and release of the charged substance within a range that does not substantially cause the electrolysis of the solution, The liquid quality is controlled only by adsorption and release, and only the control of the potential applied to the electrode is reflected in the liquid quality, eliminating other factors, and realizing accurate liquid quality control at all times. It can be secured.
本発明の溶液の液質制御装置において、陽極の静電吸着能力が陰極よりも大きくなるよう設定された第1電極組と、陰極の静電吸着能力が陽極よりも大きくなるよう設定された第2電極組とを備えている場合には、
第1電極組と第2電極組のそれぞれで、静電吸着能力の大きな側の電極への帯電物質の吸着量を増大させ、結果として制御対象とする溶液中に元々存在していたプラス帯電物質と元々存在していたマイナス帯電物質の存在比率すなわち濃度バランスを任意の状態に制御することが可能となる。すなわち、陽極の静電吸着能力が陰極よりも大きい第1電極組では、元々存在していたマイナス帯電物質の吸着量を増やし、陰極の静電吸着能力が陽極よりも大きい第2電極組では、元々存在していたプラス帯電物質の吸着量を増やすことができる。その結果、元々溶液中に存在していたプラス帯電物質とマイナス帯電物質の濃度バランスを任意の状態に制御できるようになる。
In the solution liquid quality control device of the present invention, the first electrode set in which the electrostatic adsorption capacity of the anode is set to be greater than that of the cathode, and the first electrode set in which the electrostatic adsorption capacity of the cathode is set to be greater than that of the anode. If it has two electrode sets,
Each of the first electrode group and the second electrode group increases the amount of adsorption of the charged substance to the electrode having the larger electrostatic adsorption capability, and as a result, the positively charged substance originally present in the solution to be controlled. Thus, it is possible to control the abundance ratio of the negatively charged substance that was originally present, that is, the concentration balance, to an arbitrary state. That is, in the first electrode set in which the electrostatic adsorption capacity of the anode is larger than that of the cathode, the amount of negatively charged substance that was originally present is increased, and in the second electrode group in which the electrostatic adsorption capacity of the cathode is larger than that of the anode, It is possible to increase the amount of adsorption of the positively charged substance that originally existed. As a result, the concentration balance between the positively charged substance and the negatively charged substance originally present in the solution can be controlled to an arbitrary state.
本発明の溶液の液質制御装置において、上記貯留槽には、液質制御対象とする溶液を導入する導入路と、液質が制御された溶液を排出する排出路とを備え、目標液質の溶液を連続的に生成するように構成されている場合には、
制御対象の溶液を貯留槽に導入しながら、貯留槽において電極への帯電物質の吸着と放出を制御して液質の制御を行い、液質が制御された溶液は連続的に排出路から排出される。このように、連続的に溶液を流しながら溶液の液質制御を行えることから、極めて良好な処理効率での運転が可能である。
In the liquid quality control device for a solution according to the present invention, the storage tank includes an introduction path for introducing a solution to be liquid quality controlled, and a discharge path for discharging the solution whose liquid quality is controlled. When configured to continuously produce a solution of
While introducing the solution to be controlled into the storage tank, the liquid quality is controlled by controlling the adsorption and release of the charged substance to the electrode in the storage tank, and the liquid with the controlled liquid quality is continuously discharged from the discharge channel. Is done. As described above, since the liquid quality of the solution can be controlled while continuously flowing the solution, it is possible to operate with extremely good processing efficiency.
本発明の溶液の液質制御装置において、上記排出路もしくはその近傍において溶液中の帯電物質を検知する帯電物質検知手段を備え、上記制御手段は、帯電物質検知手段による溶液中の帯電物質の検知結果に応じて電極に印加する電位差および/または電流値を制御する場合には、
帯電物質検知手段による帯電物質の検知結果に応じて電極に印加する電位差および/または電流値を制御することにより、連続的に流れる溶液を常に目標の液質となるように制御することが可能となる。このように、目標とする液質への制御を連続的に行い、目標液質の溶液を連続的に生成することができるようになる。
The liquid quality control device for a solution according to the present invention includes a charged substance detection means for detecting a charged substance in the solution at or near the discharge path, and the control means detects the charged substance in the solution by the charged substance detection means. When controlling the potential difference and / or current value applied to the electrode according to the result,
By controlling the potential difference and / or current value applied to the electrodes according to the detection result of the charged substance by the charged substance detection means, it is possible to control the continuously flowing solution to always have the target liquid quality. Become. Thus, the control to the target liquid quality can be continuously performed, and the solution of the target liquid quality can be continuously generated.
本発明の溶液の液質制御装置において、上記導入路または排出路には、導入もしくは排出される溶液の流量を調節する流量調節弁が設けられ、上記制御手段は、帯電物質検知手段による溶液中の帯電物質の検知結果に応じて上記流量調節弁を制御する場合には、
連続的に溶液を流しながら帯電物質の吸着と放出を制御するときに、帯電物質検知手段による帯電物質の検知結果に応じて流量を適切に制御することにより、流量が制御精度に与える影響をなくし、常に目標液質の溶液を連続的に生成することができるようになる。
In the solution quality control apparatus of the present invention, the introduction path or the discharge path is provided with a flow rate adjusting valve for adjusting the flow rate of the solution introduced or discharged, and the control means is provided in the solution by the charged substance detection means. When controlling the flow control valve according to the detection result of the charged substance of
When controlling the adsorption and release of charged substances while continuously flowing the solution, the flow rate is appropriately controlled according to the detection result of the charged substance by the charged substance detection means, thereby eliminating the influence of the flow rate on the control accuracy. Thus, a solution having a target liquid quality can be continuously generated.
本発明の溶液の液質制御装置において、静電吸着能力が異なる電極は、比表面積が異なる電極である場合には、
比表面積が大きな電極には、比表面積が小さい電極よりも多くの帯電物質が吸着されることから、電極の材質を適宜選定することにより、電極の静電吸着能力を適宜設定して運転することが可能となる。
In the liquid quality control device for a solution of the present invention, when the electrodes having different electrostatic adsorption capacities are electrodes having different specific surface areas,
Since an electrode with a large specific surface area adsorbs more charged substances than an electrode with a small specific surface area, the electrode should be operated by setting the electrode's electrostatic adsorption capacity appropriately by appropriately selecting the electrode material. Is possible.
本発明の溶液の液質制御方法および装置において、上記静電吸着能力が異なる電極は、実質の表面積が異なる電極である場合には、実質の表面積が大きな電極には、実質の表面積が小さい電極よりも多くの帯電物質が吸着されることから、電極を適宜選定することにより、電極の静電吸着能力を適宜設定して運転することが可能となる。 In the liquid quality control method and apparatus of the present invention, when the electrodes having different electrostatic adsorption capacities are electrodes having different real surface areas, electrodes having a substantial real surface area are electrodes having a small substantial surface area. Since more charged substances are adsorbed, it is possible to operate by appropriately setting the electrostatic adsorption capacity of the electrode by appropriately selecting the electrode.
つぎに、本発明を実施するための最良の形態を説明する。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described.
図1は、本発明の前提となる溶液の液質制御装置を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing a solution quality control apparatus as a premise of the present invention.
上記液質制御装置は、液質制御対象とする溶液を貯留する貯留槽1と、上記貯留槽1に貯留された溶液中に存在して直流電圧が印加される電極6,7と、上記電極6,7に印加する電位差および/または電流値を制御する制御回路8とを備えている。
The liquid quality control device includes a
上記電極6,7は、電圧制御および電流制御が可能な直流電源4に接続されて、プラス電位が印加される陽極6と、マイナス電位が印加される陰極7とから構成されている。5は、上記電極6,7と直流電源を接続して各電極6,7に直流電圧を印加する状態と、両電極6,7間を短絡させる状態とを切り換えるスイッチである。
The
上記貯留槽1には、貯留槽1に溶液を導入する導入路2と、貯留槽で液質が調整された調整済みの溶液を排出する排出路3とが設けられている。上記排出路3には、貯留槽1から排出される調整済み溶液のイオン濃度を検知する帯電物質検知手段としてのイオン濃度計10が設けられている。また、上記導入路2には、貯留槽1に導入する溶液の流量を調節する流量調節弁11と、上記流量調節弁11で調節された流量で貯留槽1に導入される溶液の流量を検知する流量計9が設けられている。上記イオン濃度計10で検知されたイオン濃度および流量計で検知された流量は、制御回路8に送られる。
The
上記制御回路8は、上記スイッチ5の切り換え制御を行って、両電極6,7に印加する電位を制御することにより、溶液中の帯電物質であるイオンの電極6,7への吸着および電極6,7に吸着されたイオンの溶液中への放出を制御する。
The
すなわち、液質制御対象とする溶液中に存在させた電極6,7に印加する電位を制御することにより、溶液中のイオン等の帯電物質の電極6,7への吸着および電極6,7に吸着された帯電物質の溶液中への放出を制御する。このため、制御対象とする溶液中の帯電物質を減少させたいときには、図1(a)に示すように、スイッチ5を電極6,7に電圧を印加するよう切り換え制御して溶液中の帯電物質を電極6,7に吸着させ、反対に溶液中の帯電物質を増加させたいときには、図1(b)に示すように、スイッチ5を電極6,7を短絡させて電圧の印加を解除するよう制御して電極6,7に吸着された帯電物質を溶液中に放出させればよい。
That is, by controlling the potential applied to the
このとき、プラス電位が印加された陽極6には溶液中のマイナスイオンが吸着され、マイナス電位が印加された陰極7にはプラスイオンが吸着され、溶液中のイオンが減少する。また、陽極6と陰極7とを短絡させて上記吸着時に印加された直流電圧を解除することにより、陽極6に吸着されたマイナスイオンは溶液中に放出され、陰極7に吸着されたプラスイオンは溶液中に放出される。このように、上記溶液中に存在させた電極6,7へのイオンや帯電粒子等の吸着と放出の双方を制御することにより、溶液中の帯電物質の濃度や存在比率を目標値に制御し、溶液の液質を制御することができるのである。
At this time, negative ions in the solution are adsorbed on the
なお、上記両電極6,7に印加する電圧としては、特に限定するものではないが、0.5〜5V程度に設定するのが好ましい。
The voltage applied to the
ここで、図1では、貯留槽1の中に陽極6と陰極7がそれぞれ1枚ずつの例を模式的に表したいわゆるビーカーモデルを示したが、工業的には、図2に示すように、複数の集電極(両面電極)18a,18bを配設したセルとすることができる。
Here, FIG. 1 shows a so-called beaker model schematically showing an example in which the
このセルは、2枚の末端プレート16の間に、複数(この例では12)の両面電極18a,18bが積層状態に配置され、各両面電極18a,18b同士の間および両面電極18a,18bと末端プレート16の間には枠状スペーサ23が配置されている。17は積層状の枠状スペーサ23、末端プレート16、両面電極18a,18bを固定するボルトナットである。 In this cell, a plurality of (in this example, 12) double-sided electrodes 18a and 18b are disposed between two end plates 16 in a laminated state, and between the double-sided electrodes 18a and 18b and between the double-sided electrodes 18a and 18b, A frame spacer 23 is arranged between the end plates 16. Reference numeral 17 denotes a bolt and nut for fixing the laminated frame spacer 23, the end plate 16, and the double-sided electrodes 18a and 18b.
一方の両面電極18aは、セパレータ12の両面に陽極6が設けられた陽電極であり、他方の両面電極18bは、セパレータ12の両面に負極7が設けられた陰電極である。そして、陽電極18aと陰電極18bが交互に積層されることにより、隣り合う両面電極18a,18b間において陽極6と陰極7が対面するように配置されている。そして、上記両面電極18a,18b、枠状スペーサ23、末端プレート16により形成される内部空間が、溶液が貯留される貯留空間であり、セル全体が貯留槽として機能する。上記貯留空間は、両面電極18a,18bによって複数段(この例では13段)の空間に仕切られている。
One double-sided electrode 18 a is a positive electrode in which the
また、一方(図では上側)の末端プレート16に導入路2(図2には示していない)に連通する導入口14が形成され、他方の末端プレート16に排出路3(図2には示していない)に連通する排出口15が形成されている。また、この例では、各セパレータ12には、内部の貯留空間に導入された溶液が格段の空間をジグザグに流れるよう、千鳥状の配置で連通口13が形成されている。
Further, an inlet port 14 communicating with the introduction path 2 (not shown in FIG. 2) is formed in one end plate 16 (upper side in the drawing), and the discharge path 3 (shown in FIG. 2) is formed in the other end plate 16. A discharge port 15 communicating with (not) is formed. Further, in this example, each
そして、導入口14から導入された溶液は、陽極6と陰極7に挟まれる複数の空間を通りながら電極6,7へのイオン等の吸着と放出を受けて液質が制御され、調整済みの溶液が排出口15から排出されるのである。
Then, the solution introduced from the inlet 14 is subjected to adsorption and release of ions and the like to the
このように、制御対象とする溶液中に電極6,7を存在させ、その電極に印加する電位差および/または電流値を制御することにより、制御対象とする溶液中に存在する帯電物質の濃度や存在比率等の液質を、電気的な制御のみにより、溶液に対する直接的な制御を行うことができる。したがって、従来のように、調整用液を蓄えるタンクや調整用液をつくるための電気分解装置、それにともなう複雑な配管等を必要とせず、装置が大幅に簡素化小型化し、設備コストやメンテナンスコストの大幅な節減が可能となった。また、従来のようなイオン交換膜を必要としないことから、イオン交換膜のメンテナンスも不要となる。
As described above, the
しかも、従来のように、調整用液体を補充するのではなく、制御対象の溶液自体を直接制御することから、調整用液体の特性ばらつきが制御精度に影響したり、補充過剰による調整精度のばらつきが生じたりするという問題も完全に解消する。しかも、液質の微調整を行う場合でも、電極に印加する電位差や電流値を微調整して電極への帯電物質の吸着量や放出量ならびに吸着速度や放出速度を微調整することにより、容易に液質の微調整を行うことができ、従来の調整溶液を補充する方法に比べて、極めて短時間で高精度の液質制御を実現することができるのである。以上のように、本発明によれば、溶液の液質を比較的簡単な装置で高精度に制御することができるようになる。 Moreover, since the adjustment target liquid is not directly replenished as in the prior art, the control target solution itself is directly controlled, so that variations in the characteristics of the adjustment liquid affect the control accuracy, or variations in adjustment accuracy due to excessive replenishment. The problem of the occurrence of the problem is completely solved. In addition, even when finely adjusting the liquid quality, it is easy to make fine adjustments to the potential difference and current applied to the electrode to finely adjust the amount of adsorption and release of the charged substance to the electrode, and the adsorption rate and release rate. In addition, the liquid quality can be finely adjusted, and high-precision liquid quality control can be realized in an extremely short time compared with the conventional method of replenishing the adjustment solution. As described above, according to the present invention, the liquid quality of a solution can be controlled with high accuracy using a relatively simple device.
なお、以上の説明では、電極6,7に吸着したイオン等を溶液内に放出させるときに両電極6,7を短絡させるようにしたが、これに限定するものではなく、単にスイッチを切って電極6,7への直流電圧の印加を解除したり、あるいは、陽極6にマイナス電圧を印加するとともに陰極7にプラス電圧を印加して逆極性にする接続を行ったりしてもよい。
In the above description, the
また、上述した説明では、陽極6と陰極7に直流電圧を印加させた状態と短絡した状態を切り換え、両電極6、7間の電位差を制御してイオン等の吸着および放出を制御する例を示したが、両電極6、7間の通電のオンオフだけでなく、電位差を増減させるようにコントロールしたり、両電極6,7間に流れる電流値を増減させるようにコントロールしたりしてイオン等の吸着および放出を制御することもできる。また、上記電位差と電流値の双方を増減させるようにコントロールしてイオン等の吸着および放出を制御することも可能である。
In the above description, an example in which the direct current voltage is applied to the
そして、両電極6,7への直流電圧の印加と短絡を交互に行ったり、交互に極性を逆にしたり、あるいは、電位差や電流値を連続的にコントロールすることにより、プラスイオンおよびマイナスイオンの吸着と放出を可逆的に行うように制御することができる。このようにすることにより、上記溶液中に存在させた電極6,7へのイオン等の帯電物質の吸着と放出の双方を可逆的に制御し、溶液中のイオン等の濃度や存在比率を目標値に制御し、溶液の液質を目標の特性に制御することができる。
Then, by applying DC voltage to both
また、上記制御回路8は、イオン濃度検出手段としてのイオン濃度計10による溶液中の帯電物質の検知結果に応じて電極6,7に印加する電位差および/または電流値を制御するようになっている。すなわち、例えば、イオン濃度計10において調整済溶液のイオン濃度等が目標値よりも高くなったときに、スイッチ5を電極6,7に電圧を印加するよう切り換えて溶液中の帯電物質を電極6,7に吸着させ、反対にイオン濃度計10における調整済溶液のイオン濃度等が目標値よりも低くなったときには、スイッチ5を電極6,7を短絡させるよう切り換えて電極6,7に吸着された帯電物質を溶液中に放出させればよい。なお、イオン濃度検出手段としては、イオン濃度に対応する物理量を検出するものであれば、イオン濃度計10に限らず、各種のものを適用することができる。
The
そして、制御対象の溶液を導入路2から貯留槽1に導入しながら、貯留槽1において電極6,7への帯電物質の吸着と放出を制御して液質の制御を行い、液質が制御された調整済溶液は連続的に排出路3から排出される。このように、連続的に溶液を流しながら溶液の液質制御を行えることから、極めて良好な処理効率での運転が可能である。また、イオン濃度計10によるイオン等の検知結果に応じて電極6,7に印加する電位差および/または電流値を制御することにより、連続的に流れる溶液を常に目標の液質となるように制御することが可能となる。このように、目標とする液質への制御を連続的に行い、目標液質の溶液を連続的に生成することができるようになる。
And while introducing the solution to be controlled into the
また、上記制御回路8は、イオン濃度計10による溶液中のイオン濃度等の帯電物質の検知結果に応じて上記流量調節弁11を制御する。すなわち、連続的に溶液を流しながらイオンの吸着と放出を制御するときに、流量が大きすぎると、電極6,7へのイオンの吸着や放出による溶液の液質変化が十分に反映しない状態で溶液が排出路3から排出されてしまい、反対に流量が小さすぎると処理効率が低下する。したがって、連続的に溶液を流しながら帯電物質の吸着と放出を制御するときに、イオン濃度計10によるイオン濃度の検知結果に応じて流量を適切に制御することにより、流量が制御精度に与える影響をなくし、常に目標液質の溶液を連続的に生成することができるようになる。
The
また、上記制御回路8は、上記直流電源4の電圧の制御を行って、両電極6,7に印加する電位差を制御することにより、溶液中の帯電物質であるイオンの電極6,7への吸着および電極6,7に吸着されたイオンの溶液中への放出を制御する。すなわち、制御対象とする溶液中の帯電物質をより減少させたいときには、直流電源4の電圧を上昇させてより多くのイオン等を電極6,7に吸着させることができる。また、直流電源4の電圧を高くすることにより、電極6,7へのイオン等の吸着速度が早くなり、逆電圧をかけたときの電極6,7からの放出速度も速くなり、より鋭敏な液質制御を行うことができる。同様に、両電極6,7に印加する電流値を制御することにより、溶液中の帯電物質であるイオンの電極6,7への吸着量や吸着速度および電極6,7に吸着されたイオンの溶液中への放出量や放出速度を制御することができる。
Further, the
さらに、上記制御回路8は、イオン濃度計10において調整済溶液のイオン濃度等が目標値よりも高くなったときに、スイッチ5を電極6,7に電圧を印加するよう切り換えて溶液中の帯電物質を電極6,7に吸着させるのであるが、この場合において、あらかじめ設定された所定時間が経過しても目標値に達しないときには、流量調節弁11を流量が小さくなるように制御することができる。このような場合に流量を小さくすることにより、溶液が貯留槽1内に滞留する時間が長くなり、より多くのイオン等を電極6,7に吸着させて液質を目標値まで制御することができるようになる。反対に、目標値に達するまでの時間が、あらかじめ設定された所定時間以下であるときには、流量調節弁11を流量が大きくなるように制御する。このような場合に流量を大きくすることにより、溶液が貯留槽1内に滞留する時間が短くなり、短時間で液質を目標値まで制御することができて処理効率を向上させることができるようになる。
Further, the
また、上記制御回路8は、イオン濃度計10において調整済溶液のイオン濃度等が目標値よりも高くなったときに、スイッチ5を電極6,7に電圧を印加するよう切り換えて溶液中の帯電物質を電極6,7に吸着させるのであるが、この場合において、あらかじめ設定された所定時間が経過しても目標値に達しないときには、直流電源4の電圧を高くするように制御することもできる。このような場合に電圧を高くすることにより、より多くのイオン等を電極6,7に吸着させて液質を目標値まで制御することができるようになる。反対に、目標値に達するまでの時間が、あらかじめ設定された所定時間以下であるときには、直流電源4の電圧を低くするように制御する。このような場合に電圧を低くすることにより、電力消費を少なくし、エネルギー効率を向上させることができるようになる。
The
また、図1や図2に示した装置を2槽併設し、一方の吸着能力が低下したら他方の装置による吸着を行うよう、2槽の装置を切り換え制御するようにしてもよい。 Also, two apparatuses shown in FIGS. 1 and 2 may be provided side by side, and the apparatus of the two tanks may be switched and controlled so that adsorption by the other apparatus is performed when the adsorption capacity of one of the apparatuses decreases.
また、上記制御回路8は、上記帯電物質の吸着および放出が、実質的に溶液の電気分解を生じない範囲で行なわれるよう、上記電極6,7に印加する電位差を制御する。具体的には、溶液の種類に応じて適宜設定されるが、溶媒が水である場合には、2V以下が好ましく、より好適なのは1.5V以下である。溶液を電気分解させてしまうと、それだけで帯電物質の濃度等の液質が変化するが、帯電物質の吸着および放出を実質的に溶液の電気分解を生じない範囲で行なうことにより、帯電物質の吸着および放出によってのみ液質の制御を行い、電極6,7に印加する電位の制御だけを液質に反映させて他の要因を排除し、常に正確な液質制御を実現し、液質制御の精度を確保できる。このような電圧範囲で制御するのは、特に、上記電極6,7が、金属やカーボン等の溶液と通電する導電体からなる場合に有効である。また、溶液の電気分解が生じた場合、電極の消耗が加速されてメンテナンスコストがかかったり、スラッジの除去設備が必要になったりするという不都合も生じるからである。
The
上記電極6,7としては、ステンレス,チタン,ニッケル,銅,白金,金等各種の金属材料や、カーボン等の導電材料を用いることができる。上記電極6,7は、板状とするのが好ましく、厚みは、特に限定するものではないが、0.1〜5mm程度が好ましく、より好ましいのは0.5〜2mm程度である。陽極6と陰極7の間隔は、特に限定するものではないが、0.1〜5mm程度が好ましく、より好ましいのは0.5〜2mm程度である。なお、陽極6と陰極7の間隔は、溶液が通過してイオンの吸着や放出を妨げなければ、0.1mm以下とすることを妨げるものではない。
As the
上記電極6,7として金属を用いる場合、金属板にめっきや表面改質を施したものを用いることができる。例えば、ステンレス板の表層部に、フッ化処理の後低温浸炭処理を施すことにより、クロム炭化物が実質的に析出していない炭素の拡散浸透層を形成したものを用いることができる。また、チタン板に白金をめっきしたものを用いることもできる。これらは極めて耐食性に優れることから、好適に用いられる。
When a metal is used as the
また、上記電極6,7として、金属粉末の焼結体,板状活性炭,活性炭不織布,炭化ケイ素等の導電性セラミックス,カーボンエアロゲル(BET比表面積を500〜2500m2/gに調整した孔径2〜50nmのメソポア主体のカーボンシート)等の多孔質体を用いることができる。このような多孔質体を電極6,7として用いることにより、電極6,7の表面積を大幅に大きくし、イオン等の吸着量を著しく増大させることができる。
Further, as the
上記陽極6と陰極7は、同じ種類のものを使用することもできるし、制御対象とする溶液の種類や制御しようとする物性に応じて異なる種類のものを組み合わせて使用することもできる。
The
図2の装置において、両電極6,7間に流れる電流値と通電時間を積算した電流積算値を算出する電流積算手段(図示せず)を備え、上記制御手段8は、上記両電極6,7間の電位差および/または電流値を、上記算出された電流積算値に基づいて制御することにより、上記電極6,7への帯電物質の吸着量および放出量を制御するようにすることができる。
The apparatus shown in FIG. 2 includes current integrating means (not shown) for calculating a current integrated value obtained by integrating the current value flowing between the
このようにすることにより、電流積算値という計測が容易な数値に基づいて吸着量および放出量を制御できることから、溶液中の帯電物質の濃度や存在比率の制御が行いやすい。 By doing so, the amount of adsorption and the amount of release can be controlled based on a numerical value that is easy to measure, such as an integrated current value, so that it is easy to control the concentration and abundance ratio of the charged substance in the solution.
それ以外は、上記装置と同様であり同様の部分には同じ符号を付している。この実施例でも上記装置と同様の作用効果を奏する。 Other than that, it is the same as that of the said apparatus, and attaches | subjects the same code | symbol to the same part. This embodiment also has the same effect as the above apparatus.
図3は、本発明の第1の実施の形態の液質制御装置を示す。 FIG. 3 shows the liquid quality control apparatus according to the first embodiment of the present invention.
この例は、上記電極6a,7bは、陽極6aと陰極7bが組になっており、上記陽極6aと陰極7bの比表面積が異なるものを組み合わせ、両電極6a,7bの静電吸着能力が異なる電極6a,7bを組としたものである。その結果、比表面積の大きな側の電極(この例では陽極6aである)へのイオン等の帯電物質の吸着量が選択的に増大し、結果として制御対象とする溶液中に元々存在していたプラスイオンとマイナスイオンの存在比率すなわち濃度バランスを制御することが可能となる。
In this example, the
すなわち、図示したものは、陽極6aとして比表面積の大きな多孔質電極を使用し、陰極7bとして比表面積の小さい板状電極を使用している。このように、陽極6aの比表面積を陰極7bよりも大きくなるように設定すると、マイナスイオンの吸着量をプラスイオンよりも増やすことができる。その結果、溶液中に元々存在していたマイナスイオン等の陽極6aへの吸着量が増大し、結果として制御対象とする溶液中に元々存在していたプラスイオンとマイナスイオンの存在比率すなわち濃度バランスを制御することが可能となる。
That is, in the illustrated example, a porous electrode having a large specific surface area is used as the
例えば、制御対象となる溶液がNaCl水溶液である場合、プラスイオンとしてNa+、マイナスイオンとしてCl−が等しく存在する。この状態で、陽極6aにCl−の方を多く吸着すると、溶液全体として電気的な中性を保つために陰極7b側で水が電極反応を起こし、残ったNa+に対応するOH−が生成する。その結果、溶液全体としてはNa+とOH−が存在することとなり、アルカリ性の水酸化ナトリウム水溶液が生成することとなると考えられる。
For example, when the solution to be controlled is an aqueous NaCl solution, Na + as positive ions and Cl − as negative ions are present equally. In this state, when more Cl − is adsorbed on the
反対に、陰極7bに多孔質電極を用い、陽極6aに平板状電極を用いて、陰極7bの比表面積を陽極6aよりも大きくなるように設定すると、プラスイオンの吸着量をマイナスイオンよりも増やすことができる。その結果、溶液中に元々存在していたプラスイオン等の陰極7bへの吸着量が増大し、結果として制御対象とする溶液中に元々存在していたプラスイオンとマイナスイオンの存在比率すなわち濃度バランスを制御することが可能となる。
On the other hand, when a porous electrode is used for the
例えば、上述した例のように、制御対象となる溶液がNaCl水溶液である場合、プラスイオンとしてNa+、マイナスイオンとしてCl−が等しく存在する。この状態で、陰極7bにNa+の方を多く吸着すると、溶液全体として電気的な中性を保つために陽極6a側で水が電極反応を起こし、H+が生成する。その結果、溶液全体としてはH+とCl−が存在することとなり、酸性の塩化水素水溶液が生成することとなると考えられる。
For example, as in the example described above, when the solution to be controlled is an NaCl aqueous solution, Na + as positive ions and Cl − as negative ions are present equally. In this state, when a larger amount of Na + is adsorbed on the
このように、陽極6aの静電吸着能力が陰極7bよりも大きくなるように設定すると、溶液中に元々存在していたマイナスイオンの吸着量がプラスイオンよりも多くなる。その結果、溶液中に新たなマイナスイオンが生成したとしても、元々存在していたプラスイオンの存在比率が、元々存在していたマイナスイオンよりも高い状態に制御することが可能となる。反対に、陰極7bの静電吸着能力が陽極6aよりも大きくなるように設定すると、溶液中に元々存在していたプラスイオンの吸着量がマイナスイオンよりも多くなる。その結果、溶液中に新たなプラスイオンが生成したとしても、元々存在していたマイナスイオンの存在比率が、元々存在していたプラスイオンよりも高い状態に制御することが可能となる。このように、溶液中に元々存在していたプラスイオンとマイナスイオンの濃度バランスを制御し、液質を制御できるようになる。
Thus, when the electrostatic adsorption capacity of the
図3の装置において、両電極6a,7bに印加した直流電圧の極性を切り換えることにより、溶液中に元々存在していたプラスイオンを多く吸着するモードと、溶液中に元々存在していたマイナスイオンを多く吸着するモードとを切り換えるよう制御することもできる。このように、溶液中に元々存在していたプラスイオンを多く吸着するモードと、溶液中に元々存在していたマイナスイオンを多く吸着するモードとを切り換えることにより、上記溶液中に元々存在していたプラスイオンとマイナスイオンの吸着と放出を可逆的に制御し、溶液中の帯電物質の濃度や存在比率を目標値に制御して、溶液の液質を目標の特性に制御することができる。
In the apparatus of FIG. 3, by switching the polarity of the DC voltage applied to both
また、この例において、すなわち、上記陽極6aと陰極7bの実質の表面積が異なるものを組み合わせ、両電極6a,7bの静電吸着能力が異なる電極6a,7bを組としたものとすることもできる。その結果、実質の表面積の大きな側の電極(この例では陽極6aである)へのイオン等の帯電物質の吸着量が選択的に増大し、結果として制御対象とする溶液中に元々存在していたプラスイオンとマイナスイオンの存在比率すなわち濃度バランスを制御することが可能となる。このように、上記静電吸着能力が異なる電極は、実質の表面積が異なる電極とすることにより、実質の表面積が大きな電極には、実質の表面積が小さい電極よりも多くの帯電物質が吸着されることから、電極を適宜選定することにより、電極の静電吸着能力を適宜設定して運転することが可能となる。
In this example, that is, the
ここで、比表面積とは、電極を構成する物質1gあたりの真の表面積の総和をいう。ここでは、BET比表面積のことをいい、単位はm2/gである。これに対し、見かけの面積とは、板形状の電極の場合の最大投影面積をいう。表面の面積と裏面の面積の合算は、してもしなくてもよいが、ここでは表裏の合算をしない最大投影面積を扱うことにする。そして、実質の表面積とは、上記比表面積とから算出した表面積の総和をいい、下記の関係式が成り立つ。
T=S×V×G
T:実質の表面積(m2) S:比表面積(m2/g)
V:電極の体積(m3) G:電極の比重(g/m3)
Here, the specific surface area refers to the sum of the true surface areas per 1 g of the substance constituting the electrode. Here, it refers to the BET specific surface area, and the unit is m 2 / g. On the other hand, the apparent area refers to the maximum projected area in the case of a plate-shaped electrode. The sum of the area of the front surface and the area of the back surface may or may not be added, but here, the maximum projected area that does not add up the front and back is handled. And a real surface area means the sum total of the surface area computed from the said specific surface area, and the following relational expression is formed.
T = S × V × G
T: Real surface area (m 2 ) S: Specific surface area (m 2 / g)
V: Volume of electrode (m 3 ) G: Specific gravity of electrode (g / m 3 )
したがって、上記陽極6aと陰極7bの実質の表面積が異なる電極6a,7bの組み合わせとは、(1)見かけの面積が同じで陽極6aと陰極7bに比表面積が異なる材料を用いた場合、(2)陽極6aと陰極7bに比表面積が同じ材料を用いて見かけの面積が異なる場合、(3)陽極6aと陰極7bに比表面積が異なる材料を用いてさらに見かけの面積も異なる場合、等があげられる。すなわち、静電吸着能力が異なるとは、これらいずれの場合も含む趣旨である。
Therefore, the combination of the
それ以外は、上記各実施形態と同様であり同様の部分には同じ符号を付している。この実施例でも上記各実施形態と同様の作用効果を奏する。 Other than that, it is the same as that of each said embodiment, and attaches | subjects the same code | symbol to the same part. This example also has the same effects as the above embodiments.
図4は、本発明の第2実施形態の液質制御装置を示す。 FIG. 4 shows a liquid quality control apparatus according to the second embodiment of the present invention.
この例は、陰極7aよりも陽極6aの比表面積が大きくなるよう設定された第1電極組21aを備えた第1ユニット22aと、陽極6bよりも陰極7bの比表面積が大きくなるよう設定された第2電極組21bを備えた第2ユニット22bとが連結されて構成されている。
In this example, the
上記第1ユニット22aでは、陽極6aとして多孔質電極を使用し、陰極7aとして平板状電極を使用することにより、陰極7aよりも陽極6aの比表面積が大きくなるよう設定されている。一方、上記第2ユニット22bでは、陽極6bとして平板状電極を使用し、陰極7bとして多孔質電極を使用することにより、陽極6bよりも陰極7bの表面積が大きくなるよう設定されている。
In the
そして、第1ユニット22aの排出路3が、第2ユニット22bの導入路2に接続され、第1ユニット22aを通過した溶液が、第2ユニット22bを通過し、2段階で液質制御を行うようになっている。
The
このようにすることにより、第1ユニット22aでは、陽極6の比表面積を陰極7よりも大きくなるように設定し、マイナスイオンの吸着量をプラスイオンよりも増やすことができる結果、溶液に元々存在したプラスイオンの存在比率の高い状態に制御することが可能となる。一方、第2ユニット22bでは、陰極7の比表面積を陽極6よりも大きくなるように設定し、プラスイオンの吸着量をマイナスイオンよりも増やすことができる結果、溶液に元々存在したマイナスイオンの存在比率の高い状態に制御することが可能となるのである。
In this way, in the
このように、第1電極21aを有する第1ユニット22aと第2電極21bを有する第2ユニット22bのそれぞれで、比表面積の大きな側の電極への帯電物質の吸着量を増大させ、結果として制御対象とする溶液中に元々存在したプラスイオンとマイナスイオンの存在比率すなわち濃度バランスを任意の状態に制御して液質を制御することが可能となるのである。
In this way, in each of the
上記各実施例では、帯電物質が主としてイオンである場合を例にあげて説明したが、これに限定するものではなく、陽極6や陰極7に吸引されうる各種の帯電粒子を制御対象物質とすることができる。例えば、パイロジェンのようなゼータ電位を有する帯電性物質や、帯電した顔料,染料,高分子等を挙げることができる。
In each of the above embodiments, the case where the charged substance is mainly ions has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and various charged particles that can be attracted to the
それ以外は、上記各実施形態と同様であり同様の部分には同じ符号を付している。この実施例でも上記各実施形態と同様の作用効果を奏する。 Other than that, it is the same as that of each said embodiment, and attaches | subjects the same code | symbol to the same part. This example also has the same effects as the above embodiments.
上記図2に示した装置により、溶液としてKOH水溶液を使用して液質の制御を行った。この場合のイオン濃度を変化させて所定の目標値に制御することによって、下記の表1に示すように、KOH水溶液の比重,電気抵抗,pH,粘度,沸点,凝固点等の各種の物性を制御することができる。
化粧品の中間原料であるコラーゲン溶液(コラーゲン1.4%)を対象とし、図3に示す装置において通水を行わない状態で試験を行った。コラーゲン溶液は素肌と同じ弱酸性に調整するのが好ましいが、コラーゲンを溶かすためにクエン酸が添加されるために酸性になっている。これを弱酸性になるよう制御した。 The test was conducted in a state where water was not passed through the apparatus shown in FIG. 3 for a collagen solution (collagen 1.4%) which is an intermediate raw material for cosmetics. The collagen solution is preferably adjusted to the same weak acidity as the bare skin, but is acidic because citric acid is added to dissolve the collagen. This was controlled to be slightly acidic.
つぎの電極をコラーゲン溶液100mlに浸漬して1.2Vの直流電圧を印加した。
陽極 活性炭シート;比表面積500m2/g・みかけ面積84cm2;1枚
陰極 等方性黒鉛板;みかけ面積84cm2;1枚
The next electrode was immersed in 100 ml of collagen solution and a DC voltage of 1.2 V was applied.
Anode Activated carbon sheet; specific surface area 500 m 2 / g, apparent area 84 cm 2 ; 1 cathode, isotropic graphite plate; apparent area 84 cm 2 ; 1 sheet
その結果、下記に示すように、化粧品として好ましい弱酸性のpH範囲(pH5.5)に調整することができた。
電圧印加時間 pH
0分 3.9
16分 4.7
44分 5.5
As a result, as shown below, it was possible to adjust to a weakly acidic pH range (pH 5.5) preferable for cosmetics.
Voltage application time pH
0 min 3.9
16 minutes 4.7
44 minutes 5.5
この例において、処理前のpHが目標値よりアルカリ側にある場合には、陽極に等方性黒鉛板、陰極に活性炭シートを使用することで、目的とする弱酸性溶液を得られる。また、陽極に活性炭シートを使用して陰極に等方性黒鉛板を使用する場合と、陽極に等方性黒鉛板を使用して陰極に活性炭シートを使用する場合、いずれの場合でも、処理中に溶液のpHが目標値よりもアルカリ側になった場合には、両電極間の極性を切り替えることにより、目標値の弱アルカリ溶液を得ることができる。 In this example, when the pH before the treatment is on the alkali side from the target value, the intended weakly acidic solution can be obtained by using an isotropic graphite plate for the anode and an activated carbon sheet for the cathode. In addition, when using an activated carbon sheet for the anode and an isotropic graphite plate for the cathode, and when using an isotropic graphite plate for the anode and an activated carbon sheet for the cathode, in either case When the pH of the solution is more alkaline than the target value, a weak alkaline solution having the target value can be obtained by switching the polarity between both electrodes.
細胞を培養する際に用いる医療用培地(培養液)は、培養しようとする細胞の活動に最適なpHに調整されているが、細胞の活動によって発生する乳酸等の影響により、pHが変動し、最適な細胞の活動pH範囲から外れてしまう。このため、長期の培養を行う場合には細胞を培地から分離して新たな培地に移し変える必要があるため、その労力と培地の使用量の削減を目的としてpHの制御を行った。 The medical medium (culture solution) used for culturing cells is adjusted to the optimum pH for the activity of the cells to be cultured. However, the pH fluctuates due to the influence of lactic acid generated by the cell activity. Deviate from the optimal pH range for cellular activity. For this reason, when performing long-term culture, it is necessary to separate the cells from the medium and transfer them to a new medium. Therefore, the pH was controlled for the purpose of reducing the labor and the amount of the medium used.
図3に示す装置において通水を行わない状態で試験を行った。市販の培地(イントロゲン社;RPMI1640)に予め酢酸を添加して酸性に調整した溶液を準備して試験に供した。 The test was performed in the apparatus shown in FIG. A solution prepared by adding acetic acid in advance to a commercially available medium (Introgen Corp .; RPMI1640) to prepare an acid was prepared for the test.
つぎの電極を培地500mlに浸漬して1.2Vの直流電圧を印加した。
陽極 活性炭シート;比表面積500m2/g・みかけ面積84cm2;6枚
陰極 等方性黒鉛板;みかけ面積84cm2;6枚
The next electrode was immersed in 500 ml of medium and a DC voltage of 1.2 V was applied.
Anode Activated carbon sheet; specific surface area 500 m 2 / g, apparent area 84 cm 2 ; 6 cathodes isotropic graphite plate; apparent area 84 cm 2 ; 6 sheets
その結果、下記に示すように、培地として好ましい弱アルカリのpH範囲(pH7.2)に調整することができた。
電圧印加時間 pH
0分 6.8
5分 7.1
15分 7.2
As a result, as shown below, it was possible to adjust to the pH range (pH 7.2) of a weak alkali preferable as a medium.
Voltage application time pH
0 minutes 6.8
5 minutes 7.1
15 minutes 7.2
この例において、処理前のpHが目標値よりアルカリ側にある場合には、陽極に等方性黒鉛板、陰極に活性炭シートを使用することで、目的とする弱アルカリ溶液を得られる。また、陽極に活性炭シートを使用して陰極に等方性黒鉛板を使用する場合と、陽極に等方性黒鉛板を使用して陰極に活性炭シートを使用する場合、いずれの場合でも、処理中に溶液のpHが目標値よりもアルカリ側になった場合には、両電極間の極性を切り替えることにより、目標値の弱アルカリ溶液を得ることができる。 In this example, when the pH before the treatment is on the alkali side from the target value, the intended weak alkaline solution can be obtained by using an isotropic graphite plate for the anode and an activated carbon sheet for the cathode. In addition, when using an activated carbon sheet for the anode and an isotropic graphite plate for the cathode, and when using an isotropic graphite plate for the anode and an activated carbon sheet for the cathode, in either case When the pH of the solution is more alkaline than the target value, a weak alkaline solution having the target value can be obtained by switching the polarity between both electrodes.
水耕栽培溶液は、栽培環境に適正なpHが弱酸性であり、それを目標値としてpHの制御を行った。 The hydroponics solution has a weak acidity suitable for the cultivation environment, and the pH was controlled using this as a target value.
図2に示す装置において通水した状態で試験を行った。ベース溶液として、水耕栽培用液として、市販の溶液を水に溶解し、pHを6.3に調整した(大塚化学社製大塚ハウス1号を1500ppm、同社大塚ハウス2号を1000ppm)。
このベース溶液に水酸化ナトリウムを添加してpH10.3に調整したものを試験に供した。
The test was conducted in a state where water passed in the apparatus shown in FIG. As a base solution, as a hydroponics solution, a commercially available solution was dissolved in water and the pH was adjusted to 6.3 (Otsuka House No. 1 made by Otsuka Chemical Co., Ltd. 1500 ppm, Otsuka House No. 2 made 1000 ppm).
The base solution was adjusted to pH 10.3 by adding sodium hydroxide and subjected to the test.
500ml容量のセル内につぎの電極を積層し、溶液を50ml/分の流量で通水しながら1.2Vの直流電圧を印加した。
陽極 等方性黒鉛板;みかけ面積135cm2;6枚
陰極 活性炭シート;比表面積500m2/g・みかけ面積135cm2;6枚
The next electrode was stacked in a 500 ml capacity cell, and a DC voltage of 1.2 V was applied while passing the solution at a flow rate of 50 ml / min.
Anode Isotropic graphite plate; apparent area 135 cm 2 ; 6 cathodes activated carbon sheet; specific surface area 500 m 2 / g, apparent area 135 cm 2 ; 6 sheets
その結果、下記に示すように、栽培環境として好ましい弱酸性のpH範囲(pH6.3)に調整することができた。
入口pH 10.3
出口pH 6.3
As a result, as shown below, it was possible to adjust to a weakly acidic pH range (pH 6.3) preferable as a cultivation environment.
Inlet pH 10.3
Outlet pH 6.3
この例において、処理中に溶液のpHが目標値よりも酸側になった場合には、両電極間の極性を切り替えることにより、目標値の弱酸性溶液を得ることができる。 In this example, when the pH of the solution becomes more acidic than the target value during the treatment, a weakly acidic solution having the target value can be obtained by switching the polarity between both electrodes.
また、上記ベース溶液に塩酸を添加してpH3.6に調整したものを試験に供した。 Further, a solution prepared by adding hydrochloric acid to the above base solution to adjust the pH to 3.6 was used for the test.
500ml容量のセル内につぎの電極を積層し、溶液を50ml/分の流量で通水しながら1.2Vの直流電圧を印加した。
陽極 活性炭シート;比表面積500m2/g・みかけ面積135cm2;6枚
陰極 等方性黒鉛板;みかけ面積135cm2;6枚
The next electrode was stacked in a 500 ml capacity cell, and a DC voltage of 1.2 V was applied while passing the solution at a flow rate of 50 ml / min.
Anode Activated carbon sheet; specific surface area 500 m 2 / g, apparent area 135 cm 2 ; 6 cathodes isotropic graphite plate; apparent area 135 cm 2 ; 6 sheets
その結果、下記に示すように、栽培環境として好ましい弱酸性のpH範囲(pH6.3)に調整することができた。
入口pH 3.6
出口pH 6.3
As a result, as shown below, it was possible to adjust to a weakly acidic pH range (pH 6.3) preferable as a cultivation environment.
Inlet pH 3.6
Outlet pH 6.3
この例において、処理中に溶液のpHが目標値よりもアルカリ側になった場合には、両電極間の極性を切り替えることにより、目標値の弱酸性溶液を得ることができる。
In this example, when the pH of the solution becomes more alkaline than the target value during the treatment, a weakly acidic solution having the target value can be obtained by switching the polarity between the two electrodes.
電圧をパラメータとしてpHの制御を行った。1000ppmのNaCl溶液(pH7)を準備して試験に供した。 The pH was controlled using the voltage as a parameter. A 1000 ppm NaCl solution (pH 7) was prepared and used for the test.
図2に示す装置により、500ml容量のセル内に電極を積層し、溶液を25ml/分の流量で通水しながら0.5〜2Vの範囲で電圧を変化させながら直流電圧を印加した。 With the apparatus shown in FIG. 2, electrodes were stacked in a 500 ml capacity cell, and a DC voltage was applied while changing the voltage in the range of 0.5 to 2 V while passing the solution at a flow rate of 25 ml / min.
pH7の原水を、下記の電極でpH制御を行った。その結果を図5に示す。
陰極 活性炭シート;比表面積500m2/g・みかけ面積135cm2;6枚
陽極 等方性黒鉛板;みかけ面積135cm2;6枚
The pH of raw water of
Cathode activated carbon sheet; specific surface area 500 m 2 / g, apparent area 135 cm 2 ; 6 sheets anode Isotropic graphite plate; apparent area 135 cm 2 ; 6 sheets
pH7の原水を、下記の電極でpH制御を行った。その結果を図6に示す。
陽極 活性炭シート;比表面積500m2/g・みかけ面積135cm2;6枚
陰極 等方性黒鉛板;みかけ面積135cm2;6枚
The pH of raw water of
Anode Activated carbon sheet; specific surface area 500 m 2 / g, apparent area 135 cm 2 ; 6 cathodes isotropic graphite plate; apparent area 135 cm 2 ; 6 sheets
図5は、入口pH7の原水をpH調整したもの出口pHをプロットした図である。また、図6は、入口pH7の原水をpH調整したもの出口pHをプロットした図である。図からわかるように印加電圧を変化させることで出口pHが変化し、電圧を調節することによりpHを目標値に制御することができることがわかる。 FIG. 5 is a graph plotting the outlet pH of raw water having an inlet pH of 7 adjusted for pH. FIG. 6 is a graph plotting the outlet pH of raw water having an inlet pH of 7 adjusted for pH. As can be seen from the figure, the outlet pH changes by changing the applied voltage, and the pH can be controlled to the target value by adjusting the voltage.
このように、電圧を制御することによりpHを制御して目標値の溶液を得ることができることがわかる。 Thus, it can be seen that the pH can be controlled by controlling the voltage to obtain a solution having a target value.
流量をパラメータとしてpHの制御を行った。1000ppmのNaCl溶液(pH7)を準備して試験に供した。 The pH was controlled using the flow rate as a parameter. A 1000 ppm NaCl solution (pH 7) was prepared and used for the test.
図2に示す装置により、500ml容量のセル内に電極を積層し、溶液を25ml/分の流量で通水しながら1.2Vの範囲で電圧を変化させながら直流電圧を印加した。 With the apparatus shown in FIG. 2, electrodes were stacked in a 500 ml capacity cell, and a DC voltage was applied while changing the voltage in the range of 1.2 V while passing the solution at a flow rate of 25 ml / min.
下記の電極でpH制御を行った。
陽極 活性炭シート;比表面積500m2/g・みかけ面積135cm2;6枚
陰極 等方性黒鉛板;みかけ面積135cm2;6枚
The pH was controlled with the following electrodes.
Anode Activated carbon sheet; specific surface area 500 m 2 / g, apparent area 135 cm 2 ; 6 cathodes isotropic graphite plate; apparent area 135 cm 2 ; 6 sheets
その結果、下記に示すように、流量が小さいほどpHの制御幅が大きくなる結果が得られた。
流量ml/分 出口pH
25 10.5
50 10.0
100 9.5
180 9.0
350 8.5
As a result, as shown below, the result that the control width of pH became large, so that flow volume was small was obtained.
Flow rate ml / min Outlet pH
25 10.5
50 10.0
100 9.5
180 9.0
350 8.5
下記の電極でpH制御を行った。
陰極 活性炭シート;比表面積500m2/g・みかけ面積135cm2;6枚
陽極 等方性黒鉛板;みかけ面積135cm2;6枚
The pH was controlled with the following electrodes.
Cathode activated carbon sheet; specific surface area 500 m 2 / g, apparent area 135 cm 2 ; 6 sheets anode Isotropic graphite plate; apparent area 135 cm 2 ; 6 sheets
その結果、下記に示すように、流量が小さいほどpHの制御幅が大きくなる結果が得られた。
流量ml/分 出口pH
25 3.2
50 4.0
100 5.5
180 6.4
350 6.7
As a result, as shown below, the result that the control width of pH became large, so that flow volume was small was obtained.
Flow rate ml / min Outlet pH
25 3.2
50 4.0
100 5.5
180 6.4
350 6.7
これらの結果からわかるように、流量を変化させることで出口pHが変化し、流量を調節することによりpHを目標値に制御できることがわかる。 As can be seen from these results, it is understood that the outlet pH changes by changing the flow rate, and the pH can be controlled to the target value by adjusting the flow rate.
このように、流量を制御することによりpHを制御して目標値の溶液を得ることができることがわかる。 Thus, it can be seen that by controlling the flow rate, the pH can be controlled to obtain a target value solution.
流量をパラメータとしてpHの制御を行った。セル出口のpHの変化量はセルに流入した溶液中、吸着されたイオンの当量の和に比例し、吸着されるイオン量はセルの電極に流れた電流値に比例する。したがって、電極に流れる電流量をコントロールすることによってセル出口のpHを制御することが可能である。 The pH was controlled using the flow rate as a parameter. The amount of change in pH at the cell outlet is proportional to the sum of equivalents of ions adsorbed in the solution flowing into the cell, and the amount of ions adsorbed is proportional to the value of current flowing through the cell electrode. Therefore, it is possible to control the pH at the cell outlet by controlling the amount of current flowing through the electrode.
1000ppmのNaCl溶液(pH7)を準備して試験に供し、図2に示す装置を使用し、下記の電極でpH制御を行った。
陽極 活性炭シート;比表面積500m2/g・みかけ面積135cm2;6枚
陰極 等方性黒鉛板;みかけ面積135cm2;6枚
A 1000 ppm NaCl solution (pH 7) was prepared and used for the test, and the pH was controlled with the following electrodes using the apparatus shown in FIG.
Anode Activated carbon sheet; specific surface area 500 m 2 / g, apparent area 135 cm 2 ; 6 cathodes isotropic graphite plate; apparent area 135 cm 2 ; 6 sheets
図7は、上記試験の結果であり、電流値を一定にコントロールすることにより、出口pHを一定の値に制御できることがわかる。 FIG. 7 shows the result of the above test, and it can be seen that the outlet pH can be controlled to a constant value by controlling the current value to be constant.
この例において、pHが目標値からずれた場合には、電流値をコントロールしたり、両電極間の極性を切り換えることにより、目標値の溶液を得ることができる。 In this example, when the pH deviates from the target value, a solution having the target value can be obtained by controlling the current value or switching the polarity between both electrodes.
本発明は、例えば下記の表2に示すように、ゴミの分別、微小重量制御、塩分濃度の調整、浸透圧の微調整、味覚成分の微調整、溶液の電気抵抗の微調整、殺菌力の調整、インクの色調や鮮明度の調整、水耕栽培の培養水の調整、食品製造工程における乳酸や酵母の活性度の調整等が行えるほか、屈折率、水頭圧、色、密度、濃度の調整等、各種の技術分野に適用が可能である。
1 貯留槽
2 導入路
3 排出路
4 直流電源
5 スイッチ
6 電極(陽極)
6a 電極(陽極)
6b 電極(陽極)
7 電極(陰極)
7a 電極(陰極)
7b 電極(陰極)
8 制御回路
9 流量計
10 イオン濃度計
11 流量調節弁
12 セパレータ
13 連通口
14 導入口
15 排出口
16 末端プレート
17 ボルトナット
18a 両面電極(陽電極)
18b 両面電極(陰電極)
21a 第1電極組
21b 第2電極組
22a 第1ユニット
22b 第2ユニット
23 枠状スペーサ
DESCRIPTION OF
6a Electrode (Anode)
6b Electrode (Anode)
7 Electrode (cathode)
7a Electrode (cathode)
7b Electrode (cathode)
8
18b Double-sided electrode (negative electrode)
21a 1st electrode set 21b 2nd electrode set
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