JP2007301541A - 微酸性電解水生成法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明が解決しようとする課題は、装置の複雑化、制御の複雑化を伴わず、かつ、電解水に固形物を含む薬剤を添加することなく、次亜塩素酸が安定的に存在し得るｐＨ域を持った微酸性電解水を生成する方法及び装置を提供することである。
【解決手段】比較的高濃度の塩酸を電解直前に、生成した微酸性電解水で希釈調整した希塩酸を電解原液として電解する。このようにすることによって、微酸性電解水に含まれている、二次的に生成した塩酸を再度電解することで電解水中の塩酸を減少させることができ、さらに、電解電流を電解原液の電気伝導度によって制御している場合は、水に替えて微酸性電解水で希釈すると、微酸性電解水の電気伝導度が水より高い分塩酸の使用量が減ることによっても、生成する微酸性電解水のｐＨの上昇が見込めるのである。
【選択図】図１

Description

本発明は、塩酸を無隔膜電解槽で電解し、生成した電解液を水で希釈して微酸性電解水を生成する方法および装置に関するもので、生成した微酸性電解水で原料塩酸を希釈し電解原液とする方法および装置に関するものである。

塩酸を無隔膜電解槽で電解し、微酸性電解水を生成する方法は特許文献１に開示されている。

また、特許文献２には食塩溶液と塩酸を混合したものを無隔膜電解槽で電解し酸性の電解水を生成する方法が開示されており、残留塩素が１．０から２００ｐｐｍでｐＨが３から７の電解殺菌水が得られるという。

さらに特許文献３には、一定濃度の電解質溶液を電解して得られた酸性電解水に無機酸の緩衝液を添加してｐＨを３．５から５．５に調整する方法が開示されている。水素イオン濃度を調整し、酸性電解水中に存在する次亜塩素酸を安定させるのが目的という。
特開平１０−１２８３３６号公報 特開平５−２３７４７８ 号公報 特開平１０−３０９５８２号公報

食塩や塩酸など、塩素イオンを含んだ溶液を電気分解し、次亜塩素酸を含んだ電解水を生成する方法は多数開示されている。ところで、次亜塩素酸は単体の状態で存在するとき最も強い殺菌効果を示すことが知られているが、その存在比率は液のｐＨに依存した平衡関係にあり、アルカリ側では殺菌力のほとんど無い次亜塩素酸イオンとなり、ｐＨが４以下の酸性では、塩素ガスとなり短い時間で逸散する。従って、殺菌力の安定した次亜塩素酸として存在させるためにはｐＨを４から６．５程度に維持する必要がある。

ところで、特許文献１の技術は塩酸のみを電解しているために次のような反応が起きていると考えられる。

生成した塩素はすぐに水と反応し次式のように次亜塩素酸と塩酸を生じる。

従って、電解液や、電解液を希釈して使用する場合は希釈水に緩衝作用を持った成分が含まれていないと異常に低いｐＨとなり、単体の次亜塩素酸が安定に存在し得る領域を外れることになる。

特許文献２の方法は電解原液を塩酸のみでなく食塩を混合することによって、特許文献１の欠点を補うのが目的と考えられるが、塩素イオン源としてみると、塩酸よりも食塩の量を大幅に多くしないとｐＨの上昇効果は得られない。従って、生成した電解水には原料に由来するＮａが相当量含まれ、乾燥後は固形物として残留するのではなはだ利便性に欠ける。また薬液を２種類使用することが必要であるため、装置の複雑化や制御の複雑化は免れない。

一方、特許文献３の技術は、電解水生成の後工程に緩衝液の添加工程を設ける必要があり装置の複雑化や大型化を免れず、さらに添加工程にはｐＨなどを確認しながら緩衝液を添加する必要があるので、制御も相当複雑になることは明白である。従って、装置の大型化、高価格化が予想される。また、添加する緩衝液は固形物の溶液であるので、特許文献２の技術と同様、電解水を使用した後に固形物が析出する弊害を起こす危険性があるのである。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、装置の複雑化、制御の複雑化を伴わず、かつ、電解水に固形物を含む薬剤を添加することなく、次亜塩素酸が安定的に存在し得るｐＨ域を持った微酸性電解水を生成する方法及び装置を提供することである。

塩酸を電気分解した後、水で希釈し微酸性電解水を生成するとき生起する反応は上記の［化１］及び［化２］の通りである。希釈が済んだ段階では次亜塩素酸と同モル濃度の塩酸が含まれていることになる。そこで、生成した電解水の一部を再度電解槽に導き電解することによって最終的な塩酸量を減らすことが可能となるのである。塩酸の電解方法として、比較的高濃度の塩酸を電解直前に希釈水の一部で希釈しながら電解する方法は知られているが、その希釈に用いる水を生成した微酸性電解水に替えるわけである。このようにすることによって、例えば電解電流を電解原液の電気伝導度によって制御している場合は、水に替えて微酸性電解水で希釈すると、微酸性電解水の電気伝導度が水より高い分塩酸の使用量が減ることによって、生成する微酸性電解水ｐＨの上昇も見込めるのである。

そこで、課題を解決するための第一の態様として、食塩又は／および食塩以外の無機成分を含む塩酸を無隔膜電解槽で電解し、生成した電解液を水で希釈して微酸性電解水を生成する方法において、生成した微酸性電解水の一部を用いて希釈した塩酸を電解原液とすることとした。食塩又は／および食塩以外の無機成分を含む塩酸を使用するのは、塩酸自体に含まれている無機成分の中で、例えばアルカリ金属やアルカリ土類金属は電解によってアルカリ成分となり、塩酸の一部と反応し、ｐＨの上昇を助ける働きがあるからである。そのような塩酸は特に無機成分を添加して調整するのではなく、塩酸を希釈するときの希釈水に、例えば、硬水や海洋深層水などのように無機成分を含んだ水を使うことによって得られるのである。

次に、課題を解決するための第二の態様は、生成した微酸性電解水を用いた塩酸の希釈と希釈された塩酸の電解および微酸性電解水の生成がそれぞれに連続して行われることとした。これによって、ｐＨの安定した微酸性電解水を連続的に生成することが可能となるのである。微酸性電解水で塩酸を希釈しながら電解するためには、例えば、電解液を希釈水に合一させる工程の後工程に希釈用電解水の取り出し管路を連接し、その管路の他端を、塩酸供給流路に連接するとよい。

図１に示したように、塩酸がポンプで供給される構造である場合は塩酸供給ポンプの下流の、塩酸供給管路に、希釈用電解水取り出し管路を連接し、希釈用電解水取り出し管路上に配設したポンプによって希釈用電解水の供給流量を調節しながら電解を行うことができる。

一方、図２のように、電解槽の電解液排出管路の他端を、希釈水流路上に配置したエジェクターなどの吸引部に接合し、希釈水の流れを利用して電解液を希釈水中に引き込み希釈する方式の場合は、希釈用電解水取り出し管路上に配設した絞り弁などによって希釈用電解水の供給流量を調節しながら電解を行うことができるのである。

さらに、課題を解決するための第三の態様は、以上に述べた方法によって微酸性電解水を生成する装置とした。

本発明の効果は、装置の複雑化、制御の複雑化を伴わず、かつ、電解水に固形物を含む薬剤を添加することなく、次亜塩素酸が安定的に存在し得るｐＨ域を持った微酸性電解水を生成する方法および装置を提供したことである。

本発明に対する理解をさらに深めるために図１に基づいて、実施するための最良の形態を説明する。電解槽４の頂部に設けた電解液排出口１１に接合した電解液排出管路５の他端を希釈水流路１の途中に接合し、電解液を希釈水に混合希釈する。希釈流路と電解液排出管路の接合部の下流には混合装置２が配設されており、完全に混合される。混合装置の下流に、塩酸希釈用電解水の取り出し管路９が接合してあり、塩酸希釈用電解水の取り出し管路上には希釈用電解水ポンプ１０が配設してある。塩酸供給管路８は塩酸タンクの排出口に連接し、他端は電解槽の塩酸供給口１２に連接されている。塩酸供給管路上には塩酸ポンプ７が配設してあり、その下流に塩酸希釈用電解水の取り出し管路の他端が接合してある。

このように構成することにより、塩酸タンクから供給される塩酸を微酸性電解水の一部で希釈調製した希塩酸を電解し、希釈水で希釈して微酸性電解水を生成することができる。生成した微酸性電解水の一部は再度電解されるため、二次的に生成した塩酸の一部が電解され、その分ｐＨが上昇する。さらに塩酸希釈用の水として使用される微酸性電解水は通常の水より電気伝導度が高いため、その分塩酸の供給量が減少することによっても生成する微酸性電解水のｐＨを上げることになる。

図１に示した装置で、希釈水流量を１０００Ｌ／ｈとし、硬度２００ｐｐｍの硬水で希釈した２０％重量濃度の塩酸を使用し、塩酸希釈用電解水流量を４００ｍｌ／ｈ、電解電流を２５Ａで運転した結果、有効塩素濃度２１ｐｐｍ、ｐＨ６．１の微酸性電解水が１０００Ｌ／ｈで得られた。２０％塩酸の消費量は約９５ｍｌ／ｈであった。

塩酸を微酸性電解水の一部で希釈しながら微酸性電解水を生成する装置で、塩酸の供給および希釈用電解水の供給にポンプを使った場合のフロー図である。 塩酸を微酸性電解水の一部で希釈しながら微酸性電解水を生成する装置で、希釈水流路上にエジェクターを配設し、電解槽の電解液排出管路の他端を、希釈水流路上に配置したエジェクターなどの吸引部に接合し、希釈水の流れを利用して電解液を希釈水中に引き込み希釈する方式で、塩酸供給および希釈用電解水の供給の制御を、それぞれの管路上に配設した調節弁で行う方式のフロー図である。

符号の説明

１ 希釈水流路
２ 混合器
３ 微酸性電解水出口
４ 電解槽
５ 電解液排出管路
６ 塩酸タンク
７ 塩酸ポンプ
８ 塩酸供給管路
９ 塩酸希釈用電解水取り出し管路
１０ 希釈用電解水ポンプ
１１ 電解液排出口
１２ 塩酸供給口
１３ エジェクター
１４ 希釈用電解水流量調節弁
１５ 塩酸流量調節弁

Claims (3)

1. 食塩又は／および食塩以外の無機成分を含む塩酸を無隔膜電解槽で電解し、生成した電解液を水で希釈して微酸性電解水を生成する方法において、生成した微酸性電解水の一部を用いて希釈した塩酸を電解原液とすることを特徴とする、微酸性電解水生成法
2. 前記生成した微酸性電解水を用いた塩酸の希釈と希釈された塩酸の電解および微酸性電解水の生成がそれぞれに連続して行われることを特徴とする、請求項１記載の微酸性電解水生成法
3. 請求項１ないし請求項２記載の方法で微酸性電解水を生成する装置

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