JP2011088149A - 電解水の生成方法および組成物 - Google Patents

Abstract

【解決課題】 無隔膜法電気分解により微酸性の電解水を生成する方法および原料として使用する組成物を提供すること。
【解決手段】本発明の電解水の生成方法は、塩酸と重炭酸ナトリウムとを含有する希塩酸を、カルシウム硬度を有する水で希釈しながら無電解隔膜法で電気分解する工程を含む。また、本発明は、希塩酸を重炭酸ナトリウム溶液で希釈する工程をさらに含み、前記重炭酸ナトリウム溶液の重炭酸ナトリウム濃度が０．１ppm以上７００ppm以下とされる。重炭酸ナトリウム濃度が、３００ppm以上７００ppm以下であることがより好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は希塩酸を電気分解し、水で希釈して微酸性電解水を調製する技術に関する。より詳しくは、電気分解して微酸性の電解水を生成する方法および原料として使用する組成物に関する。

近年の衛生医療分野は、人の移動の激化や、食品や食品材料流通のグローバル化あるいは抗生剤に頼る医療などに見られる社会的変化に伴って、耳慣れない病原体や薬剤耐性の微生物によって引き起こされる大規模感染や難治癒疾病に直面している。それらのニュースに日々接している国民の不安は募り、いきおい衛生対策に対する関心も高まっている。それに伴って、対策としての殺菌剤、殺菌機能付商品の市場は拡大を続けている。そのような中、１０数年前に殺菌剤の新顔として登場した、塩素イオンの電解により生成される所謂殺菌用電解水は、厚労省の規格制定などの後押しもあり、国民生活の中に定着しつつある。

殺菌用電解水の中の微酸性電解水（食品添加物名「微酸性次亜塩素酸水」）は希塩酸を無隔膜電解槽で電気分解して生成される（特許文献１）。したがって、塩類を殆んど含まず、周囲への影響もないため、通常の殺菌洗浄としての利用法の他、噴霧使用が可能で、環境殺菌、脱臭、安全な加湿など幅広い利用が始まっている。本発明はこの微酸性電解水の生成における便宜性をさらに高め、普及に拍車をかける目的で行われたものである。

特許第３７９８４８６号

前述のように多くの優れた性質を持った微酸性電解水は徐々に普及しているが、さらに普及を促進するためにはその生成方法において利便性を高めることが求められている。

微酸性電解水は希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することによって調製される。希塩酸に含まれる塩素イオンが下記式（１）のように電極酸化されて単体の塩素となり、その塩素が水と反応して下記式（２）のように次亜塩素酸(HOCl)が生成される。

この次亜塩素酸が殺菌成分である。ところが、上記式（２）から分かるように次亜塩素酸と同時に塩酸が発生する。このようにして発生した塩酸の一部はそのまま電解槽から排出されることがある。電解槽を出た後水により希釈されるが、希釈倍率が１０００倍以上と極めて高いために、通常は、希釈の効果と希釈水に含まれる硬度成分によって中和され、生成水は名前の通り微酸性領域のpＨを示すことになる。

しかし、希釈水の硬度が極めて低い場合は、硬度成分による中和作用が低いため、所定のpＨを下回ることもあり、その対策として電解条件を調整し、電解槽から排出される塩酸量を減少させる必要があった。又他の対策として、元々の希塩酸の濃度を低くしておくという方法もある。しかし、原料の塩酸の濃度が低くなれば、当然塩素イオン濃度が低下し、電解時の単体塩素の発生効率も低下してしまう。そこで、本発明者は、希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において、電解条件を調整する手間を要せず、かつ単体塩素の発生効率を低下させず、低硬度水を使用したときにも所定のpＨの微酸性電解水を生成する方法および組成物を提供することを課題とした。

多くの優れた性質を持った微酸性電解水の普及を促進するためにはその生成方法において利便性を高めることが必要であり、そのために、本発明者は電解条件を調整せず、かつ単体塩素の発生効率の低下も伴わず、低硬度水を使用したときにも所定のpＨの微酸性電解水を調製する方法を提供するための手段の研究を進めた。

そこでまず、化１式と化２式をそれぞれの辺どうし足し合わせ整理すると、化３式に示した電解反応全体を通した物質の収支式が得られることに着目した。

上記式（３）は、最初の塩酸が解離して生成した水素イオンが水素ガスとなって系外に出ることによりｐHが上昇することを示している。従って、電解液中の塩酸残量を少なくするための他の方法として考えられるのは、電解前の水素イオン濃度を下げておけばよいと考えた。さらに、原液の塩素イオン濃度を下げず、かつ原液の電気伝導度を下げない方法としては、水素イオンの一部を、他の陽イオンで置き換えておけばよいということに着想した。

そして、本発明者は、塩酸を希釈する水に重炭酸ナトリウムを溶解しておくことで、化４式に示すような反応によって、水素イオンの一部がナトリウムイオンによって置換され、その他の化学成分が塩酸のみを水で希釈したときと同じであることを確認して、これを、課題を解決するための第１の態様とした。

次に、重炭酸ナトリウムの添加量については、原水の硬度に応じて増減する必要があると考えられるが、日本国内の水道水について硬度の調査をした結果、公共水道として最も低硬度と考えられるのが１０ppm前後であった。そこで、希塩酸の塩酸濃度を２０％以下とするとき、硬度１０ppmの水で所定のｐH の微酸性電解水を調製することができる塩酸希釈水の重炭酸ナトリウム濃度が７００ppmであることを確認し、又、硬度４０ppmの水で所定のｐＨの微酸性電解水を調製することができる塩酸希釈水の重炭酸ナトリウム濃度が３００ppmであることも確認するに至り、希釈水の重炭酸ナトリム濃度を０．１ppm以上、７００ppm以下、より好ましくは３００ppm以上、７００ppm以下とすることを、課題を解決するための第２の態様とした。

さらに以上のような重炭酸ナトリウム溶液で予め希釈調製した希塩酸は、そのまま軟水を原料とする微酸性電解水の調製に利用できることに着想し、重炭酸ナトリム濃度が０．１ppm以上、７００ppm以下、より好ましくは３００ppm以上、７００ppm以下の重炭酸ナトリウム溶液で希釈調製した希塩酸を課題を解決するための第３の態様としたことにより、本発明を完成させた。

本発明によって、塩酸を希釈する水に重炭酸ナトリウムを溶解しておくことで、硬度の極端に低い原水を使って微酸性電解水を調製するときにも、電解条件の調整や希塩酸濃度を下げるなどの対策をしないでも所定ｐHの微酸性電解水を調製することができるようになった。

あるいはまた、本発明によれば、希釈水の重炭酸ナトリム濃度を０．１ppm以上、７００ppm以下、より好ましくは３００ppm以上、７００ppm以下とすることによって、硬度が１０ppm程度の原水でも適正なｐHの微酸性電解水を生成することができるようになった。さらには、重炭酸ナトリム濃度が０．１ppm以上、７００ppm以下、より好ましくは３００ppm以上、７００ppm以下の重炭酸ナトリウム溶液で希釈調製した希塩酸を提供することにより、軟水でも手軽に適正ｐHの微酸性電解水を精製することが可能になった。

実施例説明のための微酸性電解水生成装置フロー図

次に、本発明の理解を確実にするために実施例を元に本発明を実施するための最良の形態の一例を説明する。但し、実施例の記載内容は各実施例に限定されるもので、本特許の請求範囲とは直接の関係は無い。

３５％濃度の食品添加物塩酸を、７００ppmの重炭酸ナトリウム溶液で希釈し、９％の希塩酸を調製した。この希塩酸を使い、図１にフロー図を示した自作の電解装置を使って微酸性電解水を生成した。電解槽（２）は１０×２０ｃｍの平板電極で３セルの複極式とした。カルシウム硬度１０ppmの原水は定流量弁（３）によって３００L/hの一定流量に調整し、電解電圧は２．５Vの定電圧、電解電流は目標３０Aとした。希塩酸は、電流値が３０Aを切ったとき希塩酸供給ポンプ（１）で電解槽に供給し、３０Aを超えたときに供給を停止するように制御し生成した。その結果、有効塩素濃度１８ppm、ｐH５.６の微酸性電解水が３００L/hで生成された。

また別の実施例で本発明を実施するための別の最良の形態の一例を説明する。３５％濃度の食品添加物塩酸を、３００ppmの重炭酸ナトリウム溶液で希釈し、９％の希塩酸を調製した。この希塩酸を使い、実施例１と同じ装置を使って微酸性電解水を生成した。カルシウム硬度４０ppmの原水流量を３００L/hとし、電解電圧２．５V、電解電流３０Aで生成した結果、有効塩素濃度２０ppm、ｐH５.８の微酸性電解水が３００L/hで生成された。

さらに別の実施例で本発明を実施するための又別の最良の形態の一例を説明する。３５％濃度の食品添加物塩酸を、７００ppmの重炭酸ナトリウム溶液で希釈し、９％の希塩酸を調製した。この希塩酸を使い、実施例１と同じ装置を使って微酸性電解水を生成した。カルシウム硬度１１０ppmの原水流量を３００L/hとし、電解電圧２．２V、電解電流３０Aで生成した結果、有効塩素濃度２０ppm、ｐH６．０の微酸性電解水が３００L/hで生成された。

１ 希塩酸供給ポンプ
２ 電解槽
３ 定流量弁
４ 直流定電圧電源
５ 制御装置
６ 希塩酸タンク

Claims (6)

1. 塩酸と重炭酸ナトリウムとを含有する希塩酸を、無隔膜電解槽で電気分解する工程と、
   前記電気分解の生成物をカルシウム硬度を有する水で希釈する工程と
   を含む電解水の生成方法。
2. 濃塩酸を、重炭酸ナトリウム溶液で希釈する工程をさらに含み、前記重炭酸ナトリウム溶液の重炭酸ナトリウム濃度が０．１ppm以上７００ppm以下である、請求項１記載の電解水の生成方法。
3. 前記重炭酸ナトリウム濃度が、３００ppm以上７００ppm以下である、請求項２に記載の電解水の生成方法。
4. 前記カルシウム硬度を有する水は、水道水である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電解水の生成方法。
5. 無隔膜電解法による電解生成物をカルシウム硬度を有する水により希釈して、pH５．６〜pH６．０であり、かつ有効塩素濃度が１８ｐｐｍ〜２０ｐｐｍである電解水を生成するために使用される、塩酸および重炭酸ナトリウムを含有してなる組成物。
6. 前記カルシウム硬度を有する水は、水道水である、請求項５に記載の組成物。

Images