JP2011177659A - 電気分解方法、アルカリ水又は酸性水生成方法、並びにアルカリ水又は酸性水 - Google Patents

電気分解方法、アルカリ水又は酸性水生成方法、並びにアルカリ水又は酸性水 Download PDF

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Abstract

【課題】電解質を含有しない純粋を電気分解することによって、ｐＨ８以上のアルカリ水又はｐＨ５以下の酸性水を生成すること。
【解決手段】本発明では、陽極と陰極でイオン交換膜を挟んで構成した電解槽に電解質を含有しない純水だけを供給し、電解槽で純水の電気分解を行う電気分解方法、及びこの電気分解方法を用いてアルカリ水又は酸性水を生成する方法、並びに生成したアルカリ水又は酸性水に係る発明であり、電解槽での電気分解後にｐＨ８以上のアルカリ水又はｐＨ５以下の酸性水が生成される範囲の流量で純水を電解槽に供給することにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、陽極と陰極でイオン交換膜を挟んで構成した電解槽に電解質を含有しない純水だけを供給し、電解槽で純水の電気分解を行う電気分解方法、及び同電気分解方法を用いたアルカリ水又は酸性水生成方法、並びに同生成方法を用いて生成したアルカリ水又は酸性水に関するものである。
特許文献１では、段落番号００３８において、「陰極洗浄用電解水は、・・・中性で還元性である。」と記述されている。また、段落番号００４０において、「本発明の生成装置では、・・・中性の酸化性洗浄水と中性の還元性洗浄水を同時に得ることが出来る。」と記述されている。また、段落番号００４９において、「陽極室より中性の酸化性洗浄水を、陰極室より中性の還元性洗浄水を各々生成させた。」と記述されている。さらに、段落番号００６７において、「陽極室より、・・・中性の酸化性洗浄水と、陰極室より、・・・中性の還元性洗浄水とが同時に得られる。」と記述されている。
特許文献２では、段落番号００５３に「本発明の生成装置で得られる洗浄用電解水は、・・・中性の酸化性洗浄水と中性の還元性洗浄水とが同時に得られる。」と記載されている。
特許文献３では、段落番号００１９に、「・・・アノード極とカソード極に白金を用い、イオン交換膜としてデュポン社のナフィオン１１７を用いると、・・・ｐＨの変化は観測されないことになる。・・・」と記述されている。また、段落番号００２０に、「・・・アノード極とカソード極に白金を用い、イオン交換膜としてナフィオン１１７を用いたとしてもｐＨ変化が得られない。・・・」と記述されている。
特開２０００−１９９０９２号公報 特開２０００−１０７７６０８号公報 特開２００２−５９１６４６号公報
上記従来の技術をまとめると「アノード極とカソード極に白金を用い、陽イオン交換膜（デュポン社製のナフィオン１１７など）を用いて純水を電気分解すると得られる水は中性である」。
すなわち、イオン交換膜の使用により、純水の電気分解は容易となったが、電解水のｐＨ変化をさせることは従来技術では困難なものであった。
そこで、請求項１に係る本発明では、陽極と陰極でイオン交換膜を挟んで構成した電解槽に電解質を含有しない純水だけを供給し、電解槽で純水の電気分解を行う電気分解方法において、電解槽での電気分解後にｐＨ８以上のアルカリ水又はｐＨ５以下の酸性水が生成される範囲の流量で純水を電解槽に供給することにした。
また、請求項２に係る本発明では、陽極と陰極で陽イオン交換膜を挟んで構成した電解槽に電解質を含有しない純水だけを供給し、電解槽で純水の電気分解を行ってアルカリ水を生成するアルカリ水生成方法であって、電解槽での電気分解後にｐＨ８以上のアルカリ水が生成される範囲の流量で純水を電解槽に供給することにした。
また、請求項３に係る本発明では、陽極と陰極で陰イオン交換膜を挟んで構成した電解槽に電解質を含有しない純水だけを供給し、電解槽で純水の電気分解を行って酸性水を生成する酸性水生成方法であって、電解槽での電気分解後にｐＨ５以下の酸性水が生成される範囲の流量で純水を電解槽に供給することにした。
また、請求項４に係る本発明では、陽極と陰極で陽イオン交換膜を挟んで構成した電解槽に電解質を含有しない純水だけを供給し、電解槽で純水の電気分解を行うことで生成するアルカリ水であって、電解槽での電気分解後にｐＨ８以上のアルカリ水が生成される範囲の流量で純水を電解槽に供給して生成することにした。
また、請求項５に係る本発明では、陽極と陰極で陰イオン交換膜を挟んで構成した電解槽に電解質を含有しない純水だけを供給し、電解槽で純水の電気分解を行うことで生成する酸性水であって、電解槽での電気分解後にｐＨ５以下の酸性水が生成される範囲の流量で純水を電解槽に供給して生成することにした。
そして、本発明では、以下に記載する効果を奏する。
すなわち、本発明では、陽極と陰極でイオン交換膜を挟んで構成した電解槽に電解質を含有しない純水だけを供給し、電解槽で純水の電気分解を行うことで、従来困難と考えられてきたｐＨ８以上のアルカリ水又はｐＨ５以下の酸性水を連続して良好に生成することができる。
２槽式電解槽による純水の電気分解システムを示す模式図。 ３槽式電解槽による純水の電気分解システムを示す模式図。 ２槽式電解槽で純水を電気分解したときのｐＨの時間変化を示すグラフ。
本発明では、
１．陽イオン交換膜を白金陽極と白金陰極で挟んだ２槽式電解槽で純水を電気分解しｐＨ８以上のアルカリ水を取り出すこと、
２．陰イオン交換膜を白金陽極と白金陰極で挟んだ２槽式電解槽で純水を電気分解しｐＨ６未満の酸性水を取り出すこと、
３．イオン交換樹脂をイオン交換膜及び白金陽極と白金陰極で挟んだ３槽式電解槽で純水を電気分解し、陰極側取水口からｐＨ８以上のアルカリ水を取り出すこと、
４．イオン交換樹脂をイオン交換膜及び白金陽極と白金陰極で挟んだ３槽式電解槽で純水を電気分解し、陽極側取水口からｐＨ５以下の酸性水を取り出すこと、
を目的とする。
そこで、本発明では、
１．陽極と陰極でイオン交換膜を挟んで構成した電解槽に電解質を含有しない純水だけを供給し、電解槽で純水の電気分解を行う電気分解方法において、電解槽での電気分解後にｐＨ８以上のアルカリ水又はｐＨ５以下の酸性水が生成される範囲の流量で純水を電解槽に供給することにした。
２．陽極と陰極で陽イオン交換膜を挟んで構成した電解槽に電解質を含有しない純水だけを供給し、電解槽で純水の電気分解を行ってアルカリ水を生成するアルカリ水生成方法であって、電解槽での電気分解後にｐＨ８以上のアルカリ水が生成される範囲の流量で純水を電解槽に供給することにした。
３．陽極と陰極で陰イオン交換膜を挟んで構成した電解槽に電解質を含有しない純水だけを供給し、電解槽で純水の電気分解を行って酸性水を生成する酸性水生成方法であって、電解槽での電気分解後にｐＨ５以下の酸性水が生成される範囲の流量で純水を電解槽に供給することにした。
４．陽極と陰極で陽イオン交換膜を挟んで構成した電解槽に電解質を含有しない純水だけを供給し、電解槽で純水の電気分解を行うことで生成するアルカリ水であって、電解槽での電気分解後にｐＨ８以上のアルカリ水が生成される範囲の流量で純水を電解槽に供給して生成することにした。
５．陽極と陰極で陰イオン交換膜を挟んで構成した電解槽に電解質を含有しない純水だけを供給し、電解槽で純水の電気分解を行うことで生成する酸性水であって、電解槽での電気分解後にｐＨ５以下の酸性水が生成される範囲の流量で純水を電解槽に供給して生成することにした。
そして、具体的には、本発明では、
１．陽イオン交換膜を２枚の白金電極で挟んだ電解槽で、電極の有効断面積88ｃｍ２当たり、電流0.1Ａから0.4Ａで、かつ純水の供給流量が5ｃｃ/minから15ｃｃ/minで、純水を電気分解することにより、ｐＨ8以上のアルカリ水を取り出した。
２．陰イオン交換膜を２枚の白金電極で挟んだ電解槽で、電極の有効断面積88ｃｍ２当たり、電流0.1Ａから0.4Ａで、かつ純水の供給流量が5ｃｃ/minから15ｃｃ/minで、純水を電気分解することにより、ｐＨ５以下の酸性水を取り出した。
３．イオン交換樹脂をイオン交換膜及び白金陽極と白金陰極で挟んだ３槽式電解槽で電極の有効断面積88ｃｍ２当たり、電流0.1Ａから0.4Ａで、かつ純水の供給流量が5ｃｃ/minから15ｃｃ/minで、純水を電気分解することにより、陰極側取水口からｐＨ８以上のアルカリ水を取り出した。
４．イオン交換樹脂をイオン交換膜及び白金陽極と白金陰極で挟んだ３槽式電解槽で電極の有効断面積88ｃｍ２当たり、電流0.1Ａから0.4Ａで、かつ純水の供給流量が5ｃｃ/minから15ｃｃ/minで、純水を電気分解することにより、陽極側取水口からｐＨ５以下の酸性水を取り出した。
本発明では、純粋を電気分解するものであり、そのためのシステムとしては、図１に示す公知の２槽式電解槽による電気分解システムＡと図２に示す公知の３槽式電解槽による電気分解システムとがある。
ここで、図１中、１は陽極、２はイオン交換膜、３は陰極、4,5は給水タンク、6,7は給水ポンプ、8,9は取水タンク、10,11はｐＨセンサー、12,13は燃焼板である。
また、図２中、14は陽極、15はイオン交換膜、16はイオン交換樹脂、17はイオン交換膜、18は陰極、19,20,21は給水タンク、22,23,24は給水ポンプ、25,26,27は取水タンク、28,29,30はｐＨセンサー、31,32は燃焼板である。
図１に示す２槽式電解槽では、陽イオン交換膜を２枚の電極で両側から挟んで純水を電気分解する。電極は白金コートしたエキスパンドメッシュチタン電極が望ましい。ガスの放散を速やかにするため電極の穴径は、１ｍｍ程度が望ましい。電極の有効断面積88ｃｍ２当たり、電流は0.1Ａから0.4Ａで、かつ純水の供給流量が5ｃｃ/minから15ｃｃ/minで、純水を電気分解することが望ましい。また、図２に示す３槽式電解槽においても、陽極側で酸性水が得られ、陰極側でアルカリ水が得られる。２つのイオン交換膜で挟まれる中間室内のイオン交換樹脂の働きは、単に電解槽の電気抵抗を低下させるのみであり、他の性質にはほとんど影響がない。すなわちイオン交換膜の性質によって電解槽の働きが決まる。
実験例１
1枚の陽イオン交換膜を、有効直径106ｍｍで、有効面積88ｃｍ２の２枚の白金コートされたエキスパンドメッシュチタン電極で挟んだ電解槽に、導電率0.5から１μＳの純水を給水口から6.5 cc/min(1ch)と6.7cc/min(2ch)で供給し、取水口から出てきたアルカリ水が取水タンクに入る前にｐＨ値を測定した。白金コートチタン電極のエキスパンドメッシュのサイズは0.5ｍｍであった。
0.1Ａの定電流制御で電気分解を始めて、8分後に陽極側（２ｃｈ）の水はｐＨが5.03で、陰極側（１ｃｈ）の水はｐＨが10.0を超え、20分後にはｐＨ10.05になった。次に電流を0Ａにして２０分後、極性を反転して、電流を0.1Ａ流したら9分後に陽極側（１ｃｈ）の水はｐＨが5.07で、陰極側（２ｃｈ）の水はｐＨが10.0を超え、20分後にはｐＨ10.05になった。
実験例２
２枚の陽イオン交換膜を、有効直径106ｍｍで、有効面積88ｃｍ２の２枚の白金コートされたエキスパンドメッシュチタン電極で挟んだ電解槽に、導電率0.5から１μＳの純水を給水口から6.1 cc/min(1ch)と5.7 cc/min(2ch)で供給し、取水口から出てきたアルカリ水が取水タンクに入る前にｐＨ値を測定した。白金コートチタン電極のエキスパンドメッシュのサイズは1.5ｍｍであった。
0.1Ａの定電流制御で電気分解を始めて、26分後に陽極側(1ch)の水はｐＨが5.54で、陰極側(2ch)の水はｐＨが9.48になった。電流を0.15Ａに増加して、18分後に陽極側の水はｐＨが5.57で、陰極側の水はｐＨが9.79になった。電流を0.20Ａに増加して、20分後に陽極側の水はｐＨが5.63で、陰極側の水はｐＨが9.93になった。次に電流を0Ａにして45分後、極性を反転(１chと２chが交代)して、電流を0.1Ａ流したら61分後に陽極側(2ch)の水はｐＨが5.51で、陰極側(1ch)の水はｐＨが7.25になった。電流を0.15Ａに増加して、22分後に陽極側の水はｐＨが5.51で、陰極側の水はｐＨが9.58になった。電流を0.20Ａに増加して、20分後に陽極側の水はｐＨが5.50で、陰極側の水はｐＨが9.89になった。
実験例３
3枚の陽イオン交換膜を、有効直径106ｍｍで、有効面積88ｃｍ２の２枚の白金コートされたエキスパンドメッシュチタン電極で挟んだ電解槽に、導電率0.5から１μＳの純水を給水口から6.1cc/min(1ch)と5.7cc/min(2ch)で供給し、取水口から出てきたアルカリ水が取水タンクに入る前にｐＨ値を測定した。白金コートチタン電極のエキスパンドメッシュのサイズは1.5ｍｍであった。
0.1Ａの定電流制御で電気分解を始めて、26分後に陽極側(2ch)の水はｐＨが5.43で、陰極側(1ch)の水はｐＨが9.58になった。電流を0.15Ａに増加して、17分後に陽極側の水はｐＨが5.48で、陰極側の水はｐＨが9.95になった。電流を0.20Ａに増加して、20分後に陽極側の水はｐＨが5.49で、陰極側の水はｐＨが10.16になった。次に電流を0Ａにして26分後、極性を反転(1chと2chが交代)して、電流を0.1Ａ流したら50分後に陽極側(1ch)の水はｐＨが5.60で、陰極側(2ch)の水はｐＨが8.82になった。電流を0.15Ａに増加して、19分後に陽極側の水はｐＨが5.60で、陰極側の水はｐＨが9.61になった。電流を0.20Ａに増加して、21分後に陽極側の水はｐＨが5.59で、陰極側の水はｐＨが9.79になった。
実験例４
1枚の陽イオン交換膜を、有効直径106ｍｍの２つの白金コートチタン電極で挟んだ電解槽に、導電率0.5から１μＳの純水を給水口から6.5cc/min(1ch)と6.7cc/min(2ch)で供給し、取水口から出てきた水が取水タンクに入る前にｐＨ値を測定した。白金コートチタン電極のエキスパンドメッシュのサイズは1.0ｍｍであった。
0.1Ａの定電流制御で電気分解を開始すると、8分後に陽極側(1ch)の水はｐＨが5.12で、陰極側(2ch)の水はｐＨが10.0を超え、２０分後にはｐＨ10.59になった。次に電流を0Ａにして２０分後、極性を反転(1chと2chを交代)して、電流を0.1Ａ流したら20分後に陽極側(2ch)の水はｐＨが5.62で、陰極側(1ch)の水はｐＨが9.77になった。
実験例５
1枚の陽イオン交換膜を、有効直径106ｍｍの２つの白金コートチタン電極で挟んだ電解槽に、導電率0.5から１μＳの純水を給水口から5.8cc/min(1ch)と5.7cc/min(2ch)で供給し、取水口から出てきた水が取水タンクに入る前にｐＨ値を測定した。白金コートチタン電極のエキスパンドメッシュのサイズは1.0ｍｍであった。
0.1Ａの定電流制御で電気分解を開始すると、9分後に陽極側(1ch)の水はｐＨが5.20で、陰極側(2ch)の水はｐＨが10.0を超え、そのままｐＨ10.0以上を保持した。１５０分後に陽極側の水はｐＨが5.35で、陰極側の水はｐＨが10.0以下になろうとしたので、電流を0.15Ａに増加した。４３分後陽極側の水はｐＨが5.30で、陰極側の水はｐＨが10.0以下になろうとしたので、電流を0.2Ａに増加した。37分後陽極側の水はｐＨが5.30で、陰極側の水はｐＨが10.0以下になろうとしたので、電流を0.25Ａに増加した。36分後陽極側の水はｐＨが5.28で、陰極側の水はｐＨが10.0以下になろうとしたので、電流を0.30Ａに増加した。17分後陽極側の水はｐＨが5.26で、陰極側の水はｐＨが10.0以下になろうとしたので、電流を0.35Ａに増加した。２１分後陽極側の水はｐＨが5.24で、陰極側の水はｐＨが10.05となった。
実験例６
1枚の陽イオン交換膜を、有効直径106ｍｍの２つの白金コートチタン電極で挟んだ電解槽に、導電率0.5から１μＳの純水を給水口から供給し、取水口から出てきた水が取水タンクに入る前にｐＨ値を測定した。白金コートチタン電極のエキスパンドメッシュのサイズは1.0ｍｍであった。
純水の流量を6.5ｃｃ/minにして0.1Ａの定電流制御で電気分解を開始すると、２０分後に陽極側の水(流量6.7cc/min)はｐＨが5.52で、陰極側(流量6.5cc/min)の水はｐＨが10.03になった。引き続き２０分後に陽極側の水(流量6.7cc/min)はｐＨが5.52で、陰極側の水(流量12.3cc/min)はｐＨが9.83になった。さらに２０分後に陽極側の水(流量6.7cc/min)はｐＨが5.52で、陰極側の水(流量18.4cc/min)はｐＨが9.55になった。電流を0Ａにして15分後、極性を反転して、電流を0.1Ａ流したら１０分後に陽極側の水(流量6.5cc/min)はｐＨが5.33で、陰極側の水(流量5.7cc/min)はｐＨが9.62になった。次に18分後に陽極側の水(流量6.5cc/min)はｐＨが5.30で、陰極側の水(流量12.4cc/min)はｐＨが9.59になった。さらに18分後に陽極側の水(流量6.5cc/min)はｐＨが5.32で、陰極側の水(流量19.1cc/min)はｐＨが9.46になった。
このｐＨにおける純水の流量V(cc/min)とpH依存性を表式にするとｐＨ＝10-log(V/5)となる。これから単純に外挿して、純水の流量が５Ｌ/minであるとすると、ｐＨは７になることが推定される。このことは、これまでの常識と一致する。すなわち純水の流量が５Ｌ/minであるとｐＨ変化がなくなることである。同時に、本発明では、純水の流量が３桁小さくなったためにｐＨ１０のアルカリ水を得ることが出来たものと考えられる。
実験例７
1枚の陰イオン交換膜を、有効直径106ｍｍの２つの白金コートチタン電極で挟んだ電解槽に、導電率１μＳの純水を給水口から6.1cc/min(1ch)と5.7cc/min(2ch)で供給し、取水口から出てきた酸性水が取水タンクに入る前にｐＨ値を測定した。白金コートチタン電極のエキスパンドメッシュのサイズは1.5ｍｍであった。
0.1Ａの定電流制御で電気分解を開始すると、19分後に陽極側(2ch)の水(流量5.7cc/nin)はｐＨが3.81で、陰極側(1ch)の水(流量6.1cc/min)はｐＨが5.79になった。電流を0.15Ａにすると21分後に陽極側の水はｐＨが3.66で、陰極側の水はｐＨが5.93になった。電流を0.2Ａにすると20分後に陽極側の水はｐＨが3.61で、陰極側の水はｐＨが5.93になった。次に電流を0Ａにして18分後、極性を反転して、0.1Ａ流したら19分後に陽極側(1ch)の水(流量6.1cc/min)はｐＨが4.22で、陰極側(2ch)の水(流量5.7cc/min)はｐＨが5.67になった。電流を0.15Ａにしたら22分後に陽極側の水はｐＨが4.01で、陰極側の水はｐＨが5.93になった。電流を0.2Ａにしたら21分後に陽極側の水はｐＨが4.04で、陰極側の水はｐＨが5.98になった。
実験例８
２枚の陰イオン交換膜を、有効直径106ｍｍの２つの白金コートチタン電極で挟んだ電解槽に、導電率１μＳの純水を6.1cc/min(1ch)と5.7cc/min(2ch)で供給し、取水口から取水タンクに入ると中で酸性水のｐＨを測定した。白金コートチタン電極のエキスパンドメッシュのサイズは1.5ｍｍであった。
0.1Ａの定電流制御で電気分解を開始すると、23分後に陽極側(1ch)の水(流量6.1cc/min)はｐＨが3.52で、陰極側(2ch)の水(流量5.7cc/min)はｐＨが6.33になった。電流を0.15Ａにすると24分後に陽極側の水はｐＨが3.42で、陰極側の水はｐＨが6.03になった。電流を0.2Ａにすると21分後に陽極側の水はｐＨが3.40で、陰極側の水はｐＨが6.00になった。次に電流を0Ａにして24分後、極性を反転(1chと2chが交代)して、0.1Ａ流したら18分後に陽極側（2ch）の水(流量5.7cc/min)はｐＨが4.25で、陰極側(1ch)の水(流量6.1cc/min)はｐＨが5.74になった。0.15Ａにしたら11分後に陽極側の水はｐＨが3.73で、陰極側の水はｐＨが5.96になった。0.2Ａにしたら23分後に陽極側の水はｐＨが3.56で、陰極側の水はｐＨが6.07になった。
実験例９
３枚の陰イオン交換膜を、有効直径106ｍｍの２つの白金コートチタン電極で挟んだ電解槽に、導電率１μＳの純水を給水口から6.1cc/min(1ch)と5.7cc/min(2ch)で供給し、取水口から出てきた水が取水タンクに入る前にｐＨ値を測定した。白金コートチタン電極のエキスパンドメッシュのサイズは1.5ｍｍであった。
0.1Ａの定電流制御で電気分解を開始すると、15分後に陽極側(2ch)の水(流量5.7cc/min)はｐＨが3.09で、陰極側(1ch)の水(流量6.1cc/min)はｐＨが5.98になった。電流を0.15Ａにすると14分後に陽極側の水はｐＨが2.98で、陰極側の水はｐＨが6.18になった。電流を0.2Ａにすると18分後に陽極側の水はｐＨが2.87で、陰極側の水はｐＨが6.43になった。次に電流を0Ａにして２8分後、極性を反転（1chと2chが交代）して、電流を0.1Ａにしたら16分後に陽極側（1ch）の水(流量6.1cc/min)はｐＨが3.06で、陰極側(2ch)の水(流量5.7cc/min)はｐＨが5.55になった。電流を0.15Ａにすると13分後に陽極側の水はｐＨが3.05で、陰極側の水はｐＨが5.91になった。電流を0.2Ａにすると20分後に陽極側の水はｐＨが3.07で、陰極側の水はｐＨが6.12になった。
実験例１０
３枚の陰イオン交換膜を、有効直径106ｍｍの２つの白金コートチタン電極で挟んだ電解槽に、導電率１μＳの純水を給水口から6.1cc/min(1ch)と5.7cc/min(2ch)で供給し、取水口から出てきた水が取水タンクに入る前にｐＨ値を測定した。白金コートチタン電極のエキスパンドメッシュのサイズは1.5ｍｍであった。
0.1Ａの定電流制御で電気分解を開始すると、22分後に陽極側(1ch)の水(流量6.1cc/min)はｐＨが3.99で、陰極側(2ch)の水(流量5.7cc/min)はｐＨが6.07になった。電流を0.15Ａにすると24分後に陽極側の水はｐＨが3.68で、陰極側の水はｐＨが6.13になった。電流を0.2Ａにすると23分後に陽極側の水はｐＨが3.62で、陰極側の水はｐＨが6.17になった。次に電流を0Ａにして22分後、極性を反転(1chと2chが交代)して、電流を0.1Ａにしたら22分後に陽極側(2ch)の水(流量5.7cc/min)はｐＨが4.69で、陰極側(1ch)の水(流量6.1cc/min)はｐＨが5.83になった。電流を0.15Ａにすると20分後に陽極側の水はｐＨが3.91で、陰極側の水はｐＨが5.98になった。電流を0.2Ａにすると22分後に陽極側の水はｐＨが3.60で、陰極側の水はｐＨが6.02になった。
実験例１１
１枚の陽イオン交換膜(1ch)と１枚の陰イオン交換膜(2ch)を、有効直径106ｍｍの２つの白金コートチタン電極で挟んだ電解槽に、導電率１μＳの純水を給水口から5.8cc/min(1ch)と5.7cc/min(2ch)で供給し、取水口から出てきた水が取水タンクに入る前にｐＨ値を測定した。白金コートチタン電極のエキスパンドメッシュのサイズは1ｍｍであった。
0.1Ａの定電流制御で電気分解を開始すると、９分後に陽極側(1ch)の水(流量5.8cc/min)はｐＨが4.57で、陰極側(2ch)の水(流量5.7cc/min)はｐＨが5.25になった。電流を０Ａにして４分待ち、極性を反転して、電流を０．１Ａにすると、20分後に陽極側(2ch)の水(流量5.7cc/min)はｐＨが3.23で、陰極側(1ch)の水(流量5.8cc/min)はｐＨが9.69になった。
実験例１２
陰イオン交換樹脂を２枚の陰イオン交換膜で挟み、さらに有効直径106ｍｍの２つの白金コートチタン電極で挟んだ３槽式電解槽に、導電率１μＳの純水を給水口から5.8cc/min(1ch)と5.7cc/min(2ch)で供給し、取水口から出てきた水が取水タンクに入る前にｐＨ値を測定した。白金コートチタン電極のエキスパンドメッシュのサイズは0.5ｍｍであった。陰イオン交換樹脂として、住化ケムテックス株式会社のデュオライト ＵＰ５０００を５００ｃｃ用いた。陰イオン交換樹脂をいれた中間室への純水の供給速度は4.5cc/minとした。
0.1Ａの定電流制御で電気分解を開始すると、15分後に陽極側(1ch)の水(流量5.8cc/min)はｐＨが3.55で、陰極側(2ch)の水(流量5.7cc/min)はｐＨが6.58になった。電流を０Ａにして9分間待ち、極性を反転して、電流を０．１Ａにすると、15分後に陽極側(2ch)の水（流量5.7cc/min）はｐＨが4.03で、陰極側(1ch)の水(流量5.8cc/min)はｐＨが6.20になった。
実験例１3
陰イオン交換樹脂を１枚の陽イオン交換膜(1ch)と1枚の陰イオン交換膜(2ch)で挟み、さらに有効直径106ｍｍの２つの白金コートチタン電極で挟んだ電解槽に、導電率１μＳの純水を給水口から5.8cc/min(1ch)と5.7cc/min(2ch)で供給し、取水口から出てきた水が取水タンクに入る前にｐＨ値を測定した。白金コートチタン電極のエキスパンドメッシュのサイズは0.5ｍｍであった。陰イオン交換樹脂として、住化ケムテックス株式会社のデュオライト ＵＰ５０００を５００ｃｃ用いた。陰イオン交換樹脂をいれた中間室への純水の供給速度は4.8cc/minとした。
0.1Ａの定電流制御で電気分解を開始すると、20分後に陽極側(1ch)の水(流量5.8cc/min)はｐＨが5.32で、陰極側(2ch)の水(流量5.7cc/min)はｐＨが5.84になった。電流を０Ａにして7分間待ち、極性を反転して、電流を０．１Ａにすると、40分後に陽極側(2ch)の水(流量5.7cc/min)はｐＨが4.01で、陰極側(1ch)の水(流量5.8cc/min)はｐＨが9.44になった。
実験例１４
陰イオン交換樹脂を2枚の陽イオン交換膜で挟み、さらに有効直径106ｍｍの２つの白金コートチタン電極で挟んだ電解槽に、導電率１μＳの純水を給水口から5.8cc/min(1ch)と5.7cc/min(2ch)で供給し、取水口から出てきた水が取水タンクに入る前にｐＨ値を測定した。白金コートチタン電極のエキスパンドメッシュのサイズは0.5ｍｍであった。陰イオン交換樹脂として、住化ケムテックス株式会社のデュオライト ＵＰ５０００を５００ｃｃ用いた。陰イオン交換樹脂をいれた中間室への純水の供給速度は5.1cc/minとした。
0.1Ａの定電流制御で電気分解を開始すると、20分後に陽極側(1ch)の水(流量5.8cc/min)はｐＨが5.5で、陰極側(2ch)の水(流量5.7cc/min)はｐＨが9.48になった。電流を０Ａにして10分間待ち、極性を反転して、電流を0.1Aにすると、20分後に陽極側(2ch)の水(流量5.7cc/min)はｐＨが5.41で、陰極側(1ch)の水(流量5.8cc/min)はｐＨが9.31になった。
実験例１５
陽イオン交換樹脂を2枚の陽イオン交換膜で挟み、さらに有効直径106ｍｍの２つの白金コートチタン電極で挟んだ電解槽に、導電率１μＳの純水を給水口から5.8cc/min(1ch)と5.7cc/min(2ch)で供給し、取水口から出てきた水が取水タンクに入る前にｐＨ値を測定した。白金コートチタン電極のエキスパンドメッシュのサイズは0.5ｍｍであった。陽イオン交換樹脂として、住化ケムテックス株式会社のデュオライト Ｃ２５５ＬＦＨを５００ｃｃ用いた。陽イオン交換樹脂をいれた中間室への純水の供給速度は4.3cc/minとした。
0.1Ａの定電流制御で電気分解を開始すると、30分後に陽極側(1ch)の水(流量5.8cc/min)はｐＨが5.41で、陰極側(2ch)の水(流量5.7cc/min)はｐＨが8.86になった。電流を０Ａにして13分待ち、極性を反転して、電流を０．１Ａにすると、20分後に陽極側(2ch)の水(流量5.7cc/min)はｐＨが5.36で、陰極側(1ch)の水(流量5.8cc/min)はｐＨが6.74になった。
実験例１６
陽イオン交換樹脂を1枚の陰イオン交換膜(1ch)と1枚の陽イオン交換膜(2ch)で挟み、さらに有効直径106ｍｍの２つの白金コートチタン電極で挟んだ電解槽に、導電率１μＳの純水を給水口から5.8cc/min(1ch)と5.7cc/min(2ch)で供給し、取水口から出てきた水が取水タンクに入る前にｐＨ値を測定した。白金コートチタン電極のエキスパンドメッシュのサイズは0.5ｍｍであった。陽イオン交換樹脂として、住化ケムテックス株式会社のデュオライト Ｃ２５５ＬＦＨを５００ｃｃ用いた。陽イオン交換樹脂をいれた中間室への純水の供給速度は5.4cc/minとした。
0.1Ａの定電流制御で電気分解を開始すると、80分後に陽極側(1ch)の水(流量5.8cc/min)はｐＨが3.72で、陰極側(2ch)の水(流量5.7cc/min)はｐＨが8.40になった。電流を０Ａにして12分待ち、極性を反転して、電流を0.1Aにすると、24分後に陽極側(2ch)の水(流量5.7cc/min)はｐＨが5.54で、陰極側(1ch)の水(流量5.8cc/min)はｐＨが5.84になった。
実験例１７
陽イオン交換樹脂を2枚の陰イオン交換膜で挟み、さらに有効直径106ｍｍの２つの白金コートチタン電極で挟んだ電解槽に、導電率１μＳの純水を給水口から5.8cc/min(1ch)と5.7cc/min(2ch)で供給し、取水口から出てきた水が取水タンクに入る前にｐＨ値を測定した。白金コートチタン電極のエキスパンドメッシュのサイズは0.5ｍｍであった。陽イオン交換樹脂として、住化ケムテックス株式会社のデュオライト Ｃ２５５ＬＦＨを５００ｃｃ用いた。陽イオン交換樹脂をいれた中間室への純水の供給速度は5.4cc/minとした。
0.1Ａの定電流制御で電気分解を開始すると、20分後に陽極側(1ch)の水(流量5.8cc/min)はｐＨが3.79で、陰極側(2ch)の水(流量5.７cc/min)はｐＨが5.62になった。電流を０Ａにして5分待ち、極性を反転して、電流を0.1Aにすると、20分後に陽極側(2ch)の水(流量5.７cc/min)はｐＨが3.66で、陰極側(1ch)の水(流量5.8cc/min)はｐＨが5.75になった。
実験例１８
陽イオン交換樹脂を2枚の陰イオン交換膜で挟み、さらに有効直径106ｍｍの２つの白金コートチタン電極で挟んだ電解槽に、導電率１μＳの純水を給水口から5.8cc/min(1ch)と5.7cc/min(2ch)で供給し、取水口から出てきた水が取水タンクに入る前にｐＨ値を測定した。白金コートチタン電極のエキスパンドメッシュのサイズは1.0ｍｍであった。陽イオン交換樹脂として、住化ケムテックス株式会社のデュオライト Ｃ２５５ＬＦＨを５００ｃｃ用いた。陽イオン交換樹脂をいれた中間室への純水の供給速度は4.6cc/minとした。
0.1Ａの定電流制御で電気分解を開始すると、20分後に陽極側(1ch)の水(流量5.8cc/min)はｐＨが3.79で、陰極側(2ch)の水(流量5.７cc/min)はｐＨが6.58になった。電流を０Ａにして8分待ち、極性を反転して、電流を０．１Ａにすると、20分後に陽極側(2ch)の水(流量5.７cc/min)はｐＨが3.61で、陰極側(1ch)の水(流量5.8cc/min)はｐＨが6.38になった。
実験例１９
陽イオン交換樹脂を2枚の陰イオン交換膜で挟み、さらに有効直径106ｍｍの２つの白金コートチタン電極で挟んだ電解槽に、導電率１μＳの純水を給水口から5.8cc/min(1ch)と5.7cc/min(2ch)で供給し、取水口から出てきた水が取水タンクに入る前にｐＨ値を測定した。白金コートチタン電極のエキスパンドメッシュのサイズは1.5ｍｍであった。陽イオン交換樹脂として、住化ケムテックス株式会社のデュオライト Ｃ２５５ＬＦＨを５００ｃｃ用いた。陽イオン交換樹脂をいれた中間室への純水の供給速度は4.9cc/minとした。
0.1Ａの定電流制御で電気分解を開始すると、20分後に陽極側 (1ch)の水(流量5.8cc/min)はｐＨが3.67で、陰極側(２ch)の水(流量5.7cc/min)はｐＨが7.92になった。電流を０Ａにして10分待ち、極性を反転して、電流を０．１Ａにすると、20分後に陽極側(２ch)の水(流量5.7cc/min)はｐＨが3.65で、陰極側(1ch)の水(流量5.8cc/min)はｐＨが5.84になった。
実験例２０
陽イオン交換膜を、有効直径106ｍｍの２つの白金コートチタン電極で挟んだ電解槽に、導電率１μＳの純水を給水口から5.8cc/min(1ch)と5.7cc/min(2ch)で供給し、取水口から出てきた水が取水タンクに入る前にｐＨ値を測定した。白金コートチタン電極のエキスパンドメッシュのサイズは1.5ｍｍであった。
0.1Ａの定電流制御で電気分解を開始すると、19分後に陽極側(1ch)の水(流量5.8cc/min)はｐＨが5.28で、陰極側(2ch)の水(流量5.7cc/min)はｐＨが9.64になった。電流を0.15Ａにして２０分後、陽極側の水はｐＨが5.41で、陰極側の水はｐＨが10.06になった。電流を0.20Ａにして２０分後、陽極側の水はｐＨが5.42で、陰極側の水はｐＨが10.46になった。電流を０Ａにして10分待ち、極性を反転(1chと2chが交代)して、電流を０．１Ａにすると、20分後に陽極側(1ch)の水(流量5.8cc/min)はｐＨが7.03で、陰極側(2ch)の水(流量5.7cc/min)はｐＨが6.61になった。電流を０．15Ａにすると、20分後に陽極側の水はｐＨが5.50で、陰極側の水はｐＨが10.03になった。電流を０．20Ａにすると、20分後に陽極側の水はｐＨが5.40で、陰極側の水はｐＨが10.31になった。
実験例２１
5枚の陽イオン交換膜を、有効直径106ｍｍの２つの白金コートチタン電極で挟んだ電解槽に、導電率１μＳの純水を給水口から5.8cc/min(1ch)と5.7cc/min(2ch)で供給し、取水口から出てきた水が取水タンクに入る前にｐＨ値を測定した。白金コートチタン電極のエキスパンドメッシュのサイズは1.5ｍｍであった。
図３に示すように、ゆっくりと３５分かけて電流値を0.2Ａまで上げて電気分解をすると、陰極側(2ch)の水(流量5.7cc/min)のｐＨは１０となり、その後９００分にわたってｐＨ１０を保持した。陰極側(2ch)のｐＨが、およそ１００分ごとに１度の割合でpH10.0からpH10.4の間を振動した。陽極側(1ch)の水(流量5.8cc/min)のｐＨは９００分にわたって常に5.57であった。
比較実験例
ビニルの膜を有効直径106ｍｍの２つの白金コートチタン電極で挟んだ電解槽に、導電率１μＳの純水を給水口から5.8cc/min(1ch)と5.7cc/min(2ch)で供給し、取水口から出てきた水が取水タンクに入る前にｐＨ値を測定した。白金コートチタン電極のエキスパンドメッシュのサイズは1.5ｍｍであった。
電流を０Ａにして20分後に陽極側の水はｐＨが5.5で、陰極側の水はｐＨが5.5になった。５０分後、１００分後、１５０分後もｐＨ5.5であった。これは、大気中の二酸化炭素の溶解によるものと考えられる。
以上の各実験例及び比較実験例からわかるように、陽極と陰極でイオン交換膜を挟んで構成した電解槽に電解質を含有しない純水だけを供給し、電解槽で純水の電気分解を行う電気分解方法においては、所定の流量で純粋を電解槽に供給することで、電解槽での電気分解後にｐＨ８以上のアルカリ水又はｐＨ５以下の酸性水が生成されることがわかる。
したがって、陽極と陰極でイオン交換膜を挟んで構成した電解槽に電解質を含有しない純水だけを供給し、電解槽で純水の電気分解を行うことで、従来困難と考えられてきたｐＨ８以上のアルカリ水又はｐＨ５以下の酸性水を連続して良好に生成することができる。
また、生成されたアルカリ水又は酸性水のｐＨを測定しながら、ｐＨ８以上のアルカリ水又はｐＨ５以下の酸性水となるように電解槽への純粋の供給量を制御することで、純粋の電気分解によりｐＨ８以上のアルカリ水又はｐＨ５以下の酸性水を連続して良好に生成することができる。
Ａ ２槽式電解槽による電気分解システム
Ｂ ３槽式電解槽による電気分解システム
１ 陽極
２ イオン交換膜
３ 陰極
4,5 給水タンク
6,7 給水ポンプ
8,9 取水タンク
10,11 ｐＨセンサー
12,13 燃焼板
14 陽極
15 イオン交換膜
16 イオン交換樹脂
17 イオン交換膜
18 陰極
19,20,21 給水タンク
22,23,24 給水ポンプ
25,26,27 取水タンク
28,29,30 ｐＨセンサー
31,32 燃焼板

Claims (5)

  1. 陽極と陰極でイオン交換膜を挟んで構成した電解槽に電解質を含有しない純水だけを供給し、電解槽で純水の電気分解を行う電気分解方法において、
    電解槽での電気分解後にｐＨ８以上のアルカリ水又はｐＨ５以下の酸性水が生成される範囲の流量で純水を電解槽に供給することを特徴とする電気分解方法。
  2. 陽極と陰極で陽イオン交換膜を挟んで構成した電解槽に電解質を含有しない純水だけを供給し、電解槽で純水の電気分解を行ってアルカリ水を生成するアルカリ水生成方法であって、
    電解槽での電気分解後にｐＨ８以上のアルカリ水が生成される範囲の流量で純水を電解槽に供給することを特徴とするアルカリ水生成方法。
  3. 陽極と陰極で陰イオン交換膜を挟んで構成した電解槽に電解質を含有しない純水だけを供給し、電解槽で純水の電気分解を行って酸性水を生成する酸性水生成方法であって、
    電解槽での電気分解後にｐＨ５以下の酸性水が生成される範囲の流量で純水を電解槽に供給することを特徴とする酸性水生成方法。
  4. 陽極と陰極で陽イオン交換膜を挟んで構成した電解槽に電解質を含有しない純水だけを供給し、電解槽で純水の電気分解を行うことで生成するアルカリ水であって、
    電解槽での電気分解後にｐＨ８以上のアルカリ水が生成される範囲の流量で純水を電解槽に供給して生成したことを特徴とするアルカリ水。
  5. 陽極と陰極で陰イオン交換膜を挟んで構成した電解槽に電解質を含有しない純水だけを供給し、電解槽で純水の電気分解を行うことで生成する酸性水であって、
    電解槽での電気分解後にｐＨ５以下の酸性水が生成される範囲の流量で純水を電解槽に供給して生成したことを特徴とする酸性水。
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