JP2009148678A - 強アルカリ性の電解生成水の生成方法および生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】有隔膜電解槽で生成されるアルカリ性の電解生成水よりｐＨの高い電解生成水を生成して、洗浄作用の高い電解生成水を得る。
【解決手段】第１の電解槽１０の陰極側電解室Ｒ2にて生成された強アルカリ性の電解生成水を第２の電解槽２０に電解するという、所謂、二段階の電解方式を採ることにより、第２の電解槽２０の陰極側電解室Ｒ4内にて、第２の電解槽２０で被電解水として採用したアルカリ性の電解生成水より高いｐＨの電解生成水を生成させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、強アルカリ性の電解生成水の生成方法、および、当該生成方法を実施する生成装置に関する。

電解水生成装置の一形式として、有隔膜電解槽を備える有隔膜電解式の電解水生成装置がある。当該形式の電解水生成装置においては、食塩等無機塩の希薄水溶液を被電解水とするもので、当該被電解水を有隔膜電解槽にて電解して、陽極側電解室にて酸性の電解生成水を生成し、陰極側電解室にてアルカリ性の電解生成水を生成するものである（特許文献１を参照）。

当該形式の電解水生成装置においては、例えば、０．１ｗｔ％の希薄食塩水を被電解水として有隔膜電解することにより、陽極側電解室ではｐＨが２．７前後で有効塩素濃度が２０ｍｇ／ｋｇ前後の殺菌作用を有する酸性の電解生成水が生成され、陰極側電解室ではｐＨが１１．３前後で洗浄作用を有するアルカリ性の電解生成水が生成される。

一方、特殊な形式の電解水生成装置としては、２台の無隔膜電解槽を直列的に接続した複数電解槽式の電解水生成装置がある（特許文献２を参照）。

当該形式の電解水生成装置においては、各電解槽は無隔膜電解槽ではあるが、各電解槽の下流側に設けた分離板の作用で、各電解槽で生成された電解生成水を、陽極側近傍の電解生成水と陰極側近傍の電解生成水とに分離して取り出せるようになっており、第１の電解槽にて生成された生成された陰極側近傍の電解生成水または陽極側近傍の電解生成水を被電解水として第２の電解槽に供給して、同被電解水を無隔膜電解して、第２の電解槽にて生成された電解生成水を弱アルカリ性の電解生成水と弱酸性の電解生成水とに分離して取り出し、または、分離された両電解生成水を合体させて弱アルカリ性または弱酸性の電解生成水とするものである。

当該形式の複数電解槽式電解水生成装置は、最終的には、弱酸性の電解生成水および／または弱アルカリ性の電解生成水を生成することにより、使用量が少ないものと想定しているアルカリ性の電解生成水を弱酸性の電解生成水または弱アルカリ性の電解生成水に変換して、アルカリ性の電解生成水の不経済な廃棄を防止すべく意図している。
特開２００６−３４６５３７号公報 特開２００１−９４５３号公報

ところで、有隔膜電解式の電解水生成装置においては、生成される酸性の電解生成水は、ｐＨが２．７前後の強酸性の電解生成水であって強い殺菌作用を有することから、広い分野で殺菌処理用として大量に使用される。一方、酸性の電解生成水と同期的に生成されるアルカリ性の電解生成水は、ｐＨが１１．３前後のアルカリ性の電解生成水であって、強い洗浄作用を有することから、近年、広い分野で洗浄処理用として大量に使用されつつある。

このように洗浄処理用に有効なアルカリ性の電解生成水は、汚染物質であるタンパク質や油脂類を溶解して洗浄効果を発揮することから、ｐＨが高いほど洗浄作用が強くなり、洗浄処理用に使用されるアルカリ性の電解生成水には、当該形式の電解水生成装置で通常生成されるアルカリ性の電解生成水よりもｐＨがより高いアルカリ性の電解生成水の生成が要請される場合がある。

当該形式の電解水生成装置において、このような要請に対処するには、有隔膜電解での電解強度を高いすることが考えられる。しかしながら、通常の電解強度より高い電解強度で有隔膜電解する場合には、陰極側電解室では、通常生成されるアルカリ性の電解生成水より高いｐＨの電解生成水が生成されるが、これに対応して、陽極側電解室では、通常生成される酸性の電解生成酸性水より低いｐＨの電解生成水が生成されることになる。通常生成される酸性の電解生成水より低いｐＨの電解生成水は、有効塩素濃度が一層高くなるために、当該電解生成水自体、および、当該電解生成水から発生する塩素ガスに起因して、装置および周囲の機械器具等に対する腐食性を一層高くするという不都合がある。

また、有隔膜電解において、電解強度を高くした場合には、両電解室間の濃度差が大きいため、両電解室間の電解生成水が隔膜を通して混合する現象が発生して、生成されるアルカリ性の電解生成水は理論上のｐＨには達することが難しいという問題がある。

従って、本発明の目的は、これらの問題に対処することにあり、本発明では、これらの問題の発生することがない強アルカリ性の電解生成水を生成する方法、および、当該生成方法を実施することができる生成装置を提供するものである。

本発明は、強アルカリ性の電解生成水の生成方法、および、当該生成方法をを実施するための生成装置に関する。本発明に係る生成方法は、無機塩の希薄水溶液を被電解水として第１の有隔膜電解を行い、次いで、前記第１の有隔膜電解にて陰極側電解室に生成されたアルカリ性の電解生成水を被電解水として第２の有隔膜電解を行い、前記第２の有隔膜電解によって陰極側電解室にて強アルカリ性の電解生成アルカリ性水を生成させることを特徴とするものである。

本発明に係る強アルカリ性の電解生成水の生成方法においては、前記第２の有隔膜電解での電解強度を前記第１の有隔膜電解での電解強度より低くするようにすることができる。また、本発明に係る強アルカリ性の電解生成水の生成方法においては、前記第２の有隔膜電解よって陽極側電解室に生成される電解生成水を、前記第１の有隔膜電解によって陽極側電解室に生成された電解生成水と合体させるようにすることができる。

一方、本発明に係る生成装置は、本発明に係る強アルカリ性の電解生成水の生成方法を実施するための装置であって、当該生成装置は、無機塩の希薄水溶液を被電解水として有隔膜電解する第１の有隔膜電解槽と、前記第１の有隔膜電解槽の陰極側電解室にて生成されたアルカリ性の電解生成水を被電解水として有隔膜電解する第２の有隔膜電解槽と、前記第１の有隔膜電解槽の陰極側電解室と前記第２の有隔膜電解槽の陽極側電解室および陰極側電解室の両電解室を接続する導出管路を備えていることを特徴とするものである。

本発明に係る生成装置においては、前記第２の有隔膜電解槽での電解強度を前記第１の有隔膜電解槽での電解強度より低くするようにすることができる。また、当該生成装置においては、前記第１の有隔膜電解槽の陽極側電解室にて生成された電解生成水を導出する導出管路と、前記第２の有隔膜電解槽の陽極側電解室にて生成された電解生成水を導出する導出管路とを連結する構成とすることができる。

本発明に係る強アルカリ性の電解生成水の生成方法においては、第１の有隔膜電解にて生成されるアルカリ性の電解生成水を第２の有隔膜電解における被電解水とするもので、当該アルカリ性の電解生成水の有隔膜電解を二段に行って、電解強度を効率的に利用しているものである。また、当該生成方法における第２の有隔膜電解では、陽極側電解室と陰極側電解室間には濃度差がないために、理論的な電解が可能である。

これにより、第２の有隔膜電解における陰極側電解室においては、一段での有隔膜電解にて陰極側電解室にて生成されるアルカリ性の電解生成水に比較して、より高いｐＨのアルカリ性の電解生成水を生成することができる。本発明に係る強アルカリ性の電解生成水の生成方法は、本発明に係る強アルカリ性の電解生成水の生成装置によって実施することができる。

本発明に係る強アルカリ性の電解生成水の生成方法においては、第１の有隔膜電解における陽極側電解室では強酸性の電解生成水が生成され、当該電解生成水は殺菌作用を有することから、各種分野での殺菌処理用として使用することができるとともに、不要である場合にはこれを排水することができる。但し、当該電解生成水を排水する場合には、中和処理することが好ましい。

本発明に係る強アルカリ性の電解生成水の生成方法においては、第２の有隔膜電解の電解強度を第１の有隔膜電解の電解強度と同等とすることができ、この場合には、第２の有隔膜電解における陽極側電解室では、中性または弱酸性の電解生成水が生成される。当該電解生成水は、殺菌作用が強酸性の電解生成水に比較して低いが、限られた分野での殺菌処理用として使用することができるとともに、当該電解生成水を何らの処理のもすることなく排水することができる。

また、本発明に係る強アルカリ性の電解生成水の生成方法においては、第２の有隔膜電解の電解強度を第１の有隔膜電解の電解強度より低くすることができる。この場合には、第２の有隔膜電解における陽極側電解室では、弱アルカリ性の電解生成水が生成される。当該電解生成水については、そのまま排水することができる。また、当該電解生成水を、第１の有隔膜電解にて生成された強酸性の電解生成水と合体して、当該電解生成酸性水を弱酸性の電解生成水に中和して排水することができる。

本発明は、強アルカリ性の電解生成水の生成方法、および、当該生成方法を実施するための生成装置に関する。図１には、当該生成装置の一実施形態を概略的に示している。当該生成装置は、複数電解槽式の電解水生成装置であって、有隔膜電解式の第１の電解槽１０と、有隔膜電解式の第２の電解槽２０を備えている。第１の電解槽１０および第２の電解槽２０は、それ自体は公知の有隔膜電解槽である。

第１の電解槽１０においては、槽本体１１内が隔膜１２にて一対の区画室に区画されていて、各区画室にはそれぞれ電極１３ａ，１３ｂが配設されて一対の電解室Ｒ1，Ｒ2に形成されている。第１の電解槽１０においては、各電解室Ｒ1，Ｒ2の上流側に、被電解水の供給管路１４の分岐管路部がそれぞれ接続されており、各電解室Ｒ1，Ｒ2の下流側には、各電解室Ｒ1，Ｒ2にて生成された各電解生成水が導出される導出管路１５ａ，１５ｂがそれぞれ接続されている。本実施形態においては、被電解水として希薄食塩水が採用され、また、電解室Ｒ1が陽極側電解室に、電解室Ｒ2が陰極側電解室に設定されている。

第２の電解槽２０は、基本的には、第１の電解槽１０と同一構成のものであり、槽本体２１内が隔膜２２にて一対の区画室に区画されていて、各区画室にはそれぞれ電極２３ａ，２３ｂが配設されて一対の電解室Ｒ3，Ｒ4に形成されている。第２の電解槽２０においては、各電解室Ｒ3，Ｒ4の上流側に、被電解水の供給管路２４の分岐管路部がそれぞれ接続されており、各電解室Ｒ3，Ｒ4の下流側には、各電解室Ｒ3，Ｒ4にて生成された各電解生成水が導出される導出管路２５ａ，２５ｂがそれぞれ接続されている。本実施形態においては、被電解水として第１の電解槽１０の陰極側電解室Ｒ2にて生成される電解生成水が採用され、また、電解室Ｒ3が陽極側電解室に、電解室Ｒ4が陰極側電解室に設定されている。

第１の電解槽１０と第２の電解槽２０は互いに直列的に接続されているが、第１の電解槽１０が有する導出管路１５ｂの分岐管路部が、第２の電解槽２０における各電解室Ｒ3，Ｒ4の上流側にそれぞれ接続されていて、第１の電解槽１０の導出管路１５ａは第２の電解槽２０には接続されてはいない。導出管路１５ａは、第２の電解槽２０が有する導出管路２５ａと接続している。なお、導出管路１５ａの導出管路２５ａとの接続部位の上流側の部位には、第１流路切替弁１６ａを介して導出管路１６ｂが接続されている。また、導出管路２５ａの導出管路１５ａとの接続部位の上流側の部位には、第２流路切替弁２６ａを介して導出管路２６ｂが接続されている。

当該電解水生成装置においては、電解運転時、希薄食塩水である被電解水が第１の電解槽１０の各電解室Ｒ1，Ｒ2に継続して供給され、各電解室Ｒ1，Ｒ2内に供給された被電解水は、各電解室Ｒ1，Ｒ2内にて、設定された電解条件の下で有隔膜電解される。

第１の電解槽１０においては、陽極側電解室Ｒ1内では強酸性の電解生成水が生成され、陰極側電解室Ｒ2内では強アルカリ性の電解生成水が生成される。陽極側電解室Ｒ1内で生成された強酸性の電解生成水は、導出管路１５ａを通り、第１流路切替弁１６ａの切替動作によって導出管路１６ｂを経て吐出されて殺菌処理用として使用される。また、当該電解生成水が不要の場合には、第１流路切替弁１６ａの切替動作によって、導出管路２５ａを経て排水されれる。

当該電解運転時、第１の電解槽１０と同期的に運転される第２の電解槽２０においては、第１の電解槽１０における陰極側電解室Ｒ2内にて生成された強アルカリ性の電解生成水を被電解水とするもので、被電解水は導出管路１５ｂを通って各電解室Ｒ3，Ｒ4内に供給される。各電解室Ｒ3，Ｒ4内に供給された被電解水は、各電解室Ｒ3，Ｒ4内において、設定された電解条件の下で有隔膜電解されて、陰極側電解室Ｒ4では強アルカリ性の電解生成水が生成され、陽極側電解室Ｒ3では、電解強度に応じて弱酸性、中性、弱アルカリ性の電解生成水が選択的に生成される。

第２の電解槽２０の陰極側電解室Ｒ4にて生成される強アルカリ性の電解生成水は、第１の電解槽１０の陰極側電解室Ｒ2にて生成された強アルカリ性の電解生成水を電解する二段の電解に付されたものであることから、第１の電解槽１０の陰極側電解室Ｒ2にて生成された強アルカリ性の電解生成水に比較して、ｐＨがさらに高い強アルカリ性の電解生成水となる。当該強アルカリ性の電解生成水は、導出管路２５ｂを通って吐出されて、高い洗浄作用を要求される洗浄処理用として使用される。

第２の電解槽２０の電解運転において、電解強度（例えば電解電流値）を第１の電解槽１０における電解強度と同等の電解強度とした場合には、第２の有隔膜電解２０の陽極側電解室Ｒ3では、中性または弱酸性の電解生成水が生成される。当該電解生成水は、殺菌作用が強酸性の電解生成水に比較して低いが、限られた分野での殺菌処理用として使用することができるとともに、当該電解生成水を何らの処理のもすることなく排水することができることから、陽極側電解室Ｒ3にて生成された電解生成水は、第２流路切替弁２６ａの切替動作によって、導出管路２５ａと通して導出管路２５ｂに導出してそのまま排水するから、殺菌処理用として使用する。

また、第２の電解槽２０の電解運転において、電解強度（例えば電解電流値）を第１の電解槽１０における電解強度より低い電解強度とした場合には、第２の有隔膜電解２０の陽極側電解室Ｒ3では、弱アルカリ性の電解生成水が生成される。当該電解生成水については、導出管路２６ｂを通してそのまま排水することができる。また、当該電解生成水を、第２流路切替弁２６ａの切替動作によって、導出管路２５ａと通して導出して、第１の電解槽１０の陽極側電解室Ｒ1から導出される強酸性の電解生成水と合体させて、当該強酸性の電解生成水を弱酸性の電解生成水に中和してこれを排水することができる。

このように、本発明に係る強アルカリ性の電解生成水の生成方法においては、第１の電解槽１０の陰極側電解室Ｒ2にて生成された強アルカリ性の電解生成水を第２の電解槽２０に電解するという、所謂、二段階の電解方式を採っている。このため、電解強度を有効に利用して、アルカリ性の電解生成水のｐＨをより一層高めることができる。また、第２の電解槽２０における電解では、陽極側電解室Ｒ3と陰極側電解室Ｒ4間には濃度差がないために、理論的な電解が可能であって、陰極側電解室Ｒ4で生成されるアルカリ性の電解生成水のｐＨを効率よく高めることができる。

本発明に係る強アルカリ性の電解生成水の生成実験を、図１に示す電解水生成装置を使用して試みた。当該生成実験では、各電解槽１０，２０の各電極１３ａ，１３ｂ、２３ａ，２３ｂとして白金電極を採用するとともに、第１の電解槽１０における被電解水として、０．０１ｗｔ％の希薄食塩水を採用した。また、第１の電解槽１０においては、被電解水の供給流量を４．０Ｌ／ｍｉｎ（陽極側電解室Ｒ1…２．０Ｌ／ｍｉｎ、陰極側電解室Ｒ2…２．０Ｌ／ｍｉｎ）とし、電解条件を、電解電圧１２Ｖ、電解電流８Ａとした。また、第２の電解槽２０における被電解水については、第１の電解槽１０の陰極側電解室Ｒ2にて生成される強アルカリ性の電解生成水とした。また、第２の電解槽２０においては、被電解水の供給流量を２．０Ｌ／ｍｉｎ（陽極側電解室Ｒ3…１．０Ｌ／ｍｉｎ、陰極側電解室Ｒ4…１．０Ｌ／ｍｉｎ）とし、電解条件を、電解電圧１２Ｖ、電解電流４Ａとした。各電解室にて生成された電解生成水の特性（ｐＨ、有効塩素濃度）を表１に示す。

本発明に係る強アルカリ性の電解生成水の生成装置の一実施形態を示す概略構成図である。

符号の説明

１０…第１の電解槽、１１…槽本体、１２…隔膜、１３ａ，１３ｂ…電極、１４…供給管路、１５ａ，１５ｂ…導出管路、１６ａ…流路切替弁、１６ｂ…導出管路、２０…第２の電解槽、２１…槽本体、２２…隔膜、２３ａ，２３ｂ…電極、２５ａ，２５ｂ…導出管路、２６ａ…流路切替弁、２６ｂ…導出管路。

Claims (6)

1. 強アルカリ性の電解生成水を生成する生成方法であり、当該生成方法は、無機塩の希薄水溶液を被電解水として第１の有隔膜電解を行い、次いで、前記第１の有隔膜電解にて陰極側電解室に生成されたアルカリ性の電解生成水を被電解水として第２の有隔膜電解を行い、前記第２の有隔膜電解によって陰極側電解室にて強アルカリ性の電解生成水を生成させることを特徴とする強アルカリ性の電解生成水の生成方法。
2. 請求項１に記載の強アルカリ性の電解生成水の生成方法において、前記第２の有隔膜電解での電解強度を前記第１の有隔膜電解での電解強度より低くすることを特徴とする強アルカリ性の電解生成水の生成方法。
3. 請求項１または２に記載の強アルカリ性の電解生成水の生成方法において、前記第２の有隔膜電解よって陽極側電解室に生成される電解生成水を、前記第１の有隔膜電解によって陽極側電解室に生成された電解生成水と合体させることを特徴とする強アルカリ性の電解生成水の生成方法。
4. 請求項１に記載の強アルカリ性の電解生成水の生成方法を実施するための生成装置であり、当該生成装置は、無機塩の希薄水溶液を被電解水として有隔膜電解する第１の有隔膜電解槽と、前記第１の有隔膜電解槽の陰極側電解室にて生成されたアルカリ性の電解生成水を被電解水として有隔膜電解する第２の有隔膜電解槽と、前記第１の有隔膜電解槽の陰極側電解室と前記第２の有隔膜電解槽の陽極側電解室および陰極側電解室の両電解室を接続する導出管路を備えていることを特徴とする強アルカリ性の電解生成水の生成装置。
5. 請求項４に記載の強アルカリ性の電解生成水の生成装置において、前記第２の有隔膜電解槽での電解強度を前記第１の有隔膜電解槽での電解強度より低くすることを特徴とする強アルカリ性の電解生成水の生成装置。
6. 請求項４または５に記載の強アルカリ性の電解生成水の生成装置において、前記第１の有隔膜電解槽の陽極側電解室にて生成される電解生成水を導出する導出管路と、前記第２の有隔膜電解槽の陽極側電解室にて生成される電解生成水を導出する導出管路を互いに接続したことを特徴とする強アルカリ性の電解生成水の生成装置。

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