JP2012219332A - 塩素ガスと水素ガスの製造方法 - Google Patents
塩素ガスと水素ガスの製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012219332A JP2012219332A JP2011086613A JP2011086613A JP2012219332A JP 2012219332 A JP2012219332 A JP 2012219332A JP 2011086613 A JP2011086613 A JP 2011086613A JP 2011086613 A JP2011086613 A JP 2011086613A JP 2012219332 A JP2012219332 A JP 2012219332A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- hydrogen gas
- hydrogen
- chlorine gas
- chlorine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 63
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 59
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 26
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 22
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims abstract description 17
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 9
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 24
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 claims description 14
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 claims description 8
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims description 7
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 abstract description 22
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 5
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 abstract description 3
- 235000005911 diet Nutrition 0.000 abstract 2
- 230000000378 dietary effect Effects 0.000 abstract 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 abstract 1
- QWPPOHNGKGFGJK-UHFFFAOYSA-N hypochlorous acid Chemical compound ClO QWPPOHNGKGFGJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000003014 ion exchange membrane Substances 0.000 description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 8
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 7
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- -1 hydrogen ions Chemical class 0.000 description 5
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N Sodium cation Chemical compound [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 206010037660 Pyrexia Diseases 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- DKAGJZJALZXOOV-UHFFFAOYSA-N hydrate;hydrochloride Chemical compound O.Cl DKAGJZJALZXOOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006864 oxidative decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N sodium hypochlorite Chemical compound [Na+].Cl[O-] SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N sodium oxide Chemical compound [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001948 sodium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 1
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 1
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/24—Halogens or compounds thereof
- C25B1/26—Chlorine; Compounds thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/76—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation with halogens or compounds of halogens
- C02F1/763—Devices for the addition of such compounds in gaseous form
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/02—Hydrogen or oxygen
- C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B15/00—Operating or servicing cells
- C25B15/08—Supplying or removing reactants or electrolytes; Regeneration of electrolytes
- C25B15/083—Separating products
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/17—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
- C25B9/19—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
Abstract
【課題】水素ガスと塩素ガスとの生成効率が従来よりも高い塩素ガスと水素ガスの製造方法を提供しようとするもの。
【解決手段】食塩を含有する水を無隔膜で電気分解し、発生する塩素ガス１と水素ガス２とを比重差により分離して回収するようにした。この塩素ガスと水素ガスの製造方法では、食塩を含有する水を無隔膜で電気分解することにより、陽極からの塩素ガス（Cl2）と陰極からの水素ガス（H2）が液相から気相に移行した際に混合することになるが、この塩素ガスと水素ガスとの揮発混合気を比重差（塩素ガス2.49＞水素ガス0.069）により分離して回収するようにしており、無隔膜の電気分解を利用しても塩素ガスと水素ガスとを分離して回収することができる。
【選択図】図１
Description
この発明は、塩素ガスと水素ガスの製造方法、及びこれを利用した排水処理方法に関するものである。
従来、食塩水を電気分解して、苛性ソーダ、塩素、水素を製造（電解ソーダ工業）する方法には、イオン交換膜法、隔膜法、水銀法があり、次のように説明されている。（非特許文献１）
すなわち、わが国ではすべてイオン交換膜法となっており、イオン交換膜法の食塩電解の原理を説明すると、陽極側と陰極側を、特殊な樹脂であるイオン交換膜で仕切ったものがイオン交換膜法である。このイオン交換膜は、陰イオン（マイナスイオン）を遮断し、陽イオン（プラスイオン）のみを通過させる特殊な性質を持っている。
イオン交換膜法食塩電解では、陽極のある陽極室には食塩水を、陰極のある陰極室には水を注入して、これに電気を流すことにより電気分解し、塩素、苛性ソーダ、水素を生成させる。
陽極室は、食塩水の溶液で満たされているので、ナトリウムイオンNa＋と塩化物イオンCl−が存在する。電気を通すとイオンの移動が起きが、ナトリウムイオンNa＋はプラスのイオンであるから、陽極室よりイオン交換膜を通過して陰極室に入る。一方の塩化物イオンCl−はマイナスのイオンであるから、陽極室にとどまって、陽極でマイナスの電子を放出して塩素ガス（Cl2）になる。
一方陰極室では、注入された水が一部水素イオンH＋と水酸化物イオンOH−に分かれており、水素イオンが陰極で電子を得て水素ガス（H2）となる。残された水酸化物イオンOH−は、陽極室に引かれるが、イオン交換膜で遮断されて陰極室にとどまり、陽極側から移動してきたナトリウムイオンNa＋と結合して、か性ソーダ（水酸化ナトリウムNaOH）となる。
しかし、水素ガスと塩素ガスとの生成効率があまり高くないという問題があった。
インターネット：電解ソーダ工業の製造原理＜http://www.jsia.gr.jp/explanation_03.html＞
すなわち、わが国ではすべてイオン交換膜法となっており、イオン交換膜法の食塩電解の原理を説明すると、陽極側と陰極側を、特殊な樹脂であるイオン交換膜で仕切ったものがイオン交換膜法である。このイオン交換膜は、陰イオン（マイナスイオン）を遮断し、陽イオン（プラスイオン）のみを通過させる特殊な性質を持っている。
イオン交換膜法食塩電解では、陽極のある陽極室には食塩水を、陰極のある陰極室には水を注入して、これに電気を流すことにより電気分解し、塩素、苛性ソーダ、水素を生成させる。
陽極室は、食塩水の溶液で満たされているので、ナトリウムイオンNa＋と塩化物イオンCl−が存在する。電気を通すとイオンの移動が起きが、ナトリウムイオンNa＋はプラスのイオンであるから、陽極室よりイオン交換膜を通過して陰極室に入る。一方の塩化物イオンCl−はマイナスのイオンであるから、陽極室にとどまって、陽極でマイナスの電子を放出して塩素ガス（Cl2）になる。
一方陰極室では、注入された水が一部水素イオンH＋と水酸化物イオンOH−に分かれており、水素イオンが陰極で電子を得て水素ガス（H2）となる。残された水酸化物イオンOH−は、陽極室に引かれるが、イオン交換膜で遮断されて陰極室にとどまり、陽極側から移動してきたナトリウムイオンNa＋と結合して、か性ソーダ（水酸化ナトリウムNaOH）となる。
しかし、水素ガスと塩素ガスとの生成効率があまり高くないという問題があった。
インターネット：電解ソーダ工業の製造原理＜http://www.jsia.gr.jp/explanation_03.html＞
そこでこの発明は、水素ガスと塩素ガスとの生成効率が従来よりも高い塩素ガスと水素ガスの製造方法を提供しようとするものである。
前記課題を解決するためこの発明では次のような技術的手段を講じている。
(１)この発明の塩素ガスと水素ガスの製造方法は、食塩を含有する水を無隔膜で電気分解し、発生する塩素ガスと水素ガスとを比重差により分離して回収するようにしたことを特徴とする。
この塩素ガスと水素ガスの製造方法では、食塩を含有する水を無隔膜で電気分解することにより、陽極からの塩素ガス（Cl2）と陰極からの水素ガス（H2）が液相から気相に移行した際に混合することになるが、この塩素ガスと水素ガスとの揮発混合気を比重差（塩素ガス2.49＞水素ガス0.069）により分離して回収するようにしており、無隔膜の電気分解を利用しても塩素ガスと水素ガスとを分離して回収することができる。
(１)この発明の塩素ガスと水素ガスの製造方法は、食塩を含有する水を無隔膜で電気分解し、発生する塩素ガスと水素ガスとを比重差により分離して回収するようにしたことを特徴とする。
この塩素ガスと水素ガスの製造方法では、食塩を含有する水を無隔膜で電気分解することにより、陽極からの塩素ガス（Cl2）と陰極からの水素ガス（H2）が液相から気相に移行した際に混合することになるが、この塩素ガスと水素ガスとの揮発混合気を比重差（塩素ガス2.49＞水素ガス0.069）により分離して回収するようにしており、無隔膜の電気分解を利用しても塩素ガスと水素ガスとを分離して回収することができる。
比重差により分離する具体的な態様として、例えば２系統の分岐流路の高低差を利用することができ、上側の流路に比重の小さい水素ガスが移行していき、下側の流路に比重の大きい塩素ガスが移行していくことになる。
そして、無隔膜方式の電気分解では有隔膜方式よりも電流の通過効率が高いので（隔膜は電流の流れを阻害する）、水素ガスと塩素ガスとのより効率的な発生を図ることができる。すなわち、無隔膜の電気分解により電流の通過効率を高くした状態で、塩素ガスと水素ガスのそれぞれを分離して回収することができる。
ここで、揮発ガスに不活性ガス（窒素ガス、アルゴンガス、炭酸ガスなど）を添加すると、不測の爆発事故を抑制することができる。
そして、無隔膜方式の電気分解では有隔膜方式よりも電流の通過効率が高いので（隔膜は電流の流れを阻害する）、水素ガスと塩素ガスとのより効率的な発生を図ることができる。すなわち、無隔膜の電気分解により電流の通過効率を高くした状態で、塩素ガスと水素ガスのそれぞれを分離して回収することができる。
ここで、揮発ガスに不活性ガス（窒素ガス、アルゴンガス、炭酸ガスなど）を添加すると、不測の爆発事故を抑制することができる。
(２) 前記水素ガスと塩素ガスを反応させて塩化水素ガスを生成させるようにしてもよい。
このように構成すると、塩化水素ガス（HCｌ）が生成する際に反応生成熱が発生することとなり（次記の化学式参照）、この生成熱をエネルギー利用することができる。例えば、前記生成熱により水を加熱して蒸気を発生させ、この蒸気を加圧して発電に利用することができる。
1/2Cl2（gas）+1/2H2（gas）→HCｌ（gas）+92.3ｋJ/モル
ここで、水素ガスと塩素ガスの反応を開始させるために、例えば紫外線UVを照射することができる。
このように構成すると、塩化水素ガス（HCｌ）が生成する際に反応生成熱が発生することとなり（次記の化学式参照）、この生成熱をエネルギー利用することができる。例えば、前記生成熱により水を加熱して蒸気を発生させ、この蒸気を加圧して発電に利用することができる。
1/2Cl2（gas）+1/2H2（gas）→HCｌ（gas）+92.3ｋJ/モル
ここで、水素ガスと塩素ガスの反応を開始させるために、例えば紫外線UVを照射することができる。
（３）生成した前記塩化水素ガスを水に溶解させて塩酸を生成させ、前記塩酸の一部を電気分解で使用するようにしてもよい。
このように構成すると、塩化水素ガスを水にフィードバックして成る塩酸を、無隔膜の電気分解における塩素イオン（Cl−）の供給源として循環利用することができる。
このように構成すると、塩化水素ガスを水にフィードバックして成る塩酸を、無隔膜の電気分解における塩素イオン（Cl−）の供給源として循環利用することができる。
(４) 前記塩素ガスを水又は水酸化ナトリウムに溶解させるようにしてもよい。
このように構成すると、次亜塩素酸（HOCｌ）含有水を製造することができる。一方、水素ガスはボンベに圧入したり、水素吸蔵合金に吸収させたりして貯蔵することができる。
このように構成すると、次亜塩素酸（HOCｌ）含有水を製造することができる。一方、水素ガスはボンベに圧入したり、水素吸蔵合金に吸収させたりして貯蔵することができる。
（５）この排水処理方法は、前記水として排水を浄化するようにした。
このように構成すると、電気分解により発生した塩素（Cl2）と水との反応により生成した次亜塩素酸（HOCｌ）によって、排水中の汚れ成分を酸化分解して浄化していくことができる。
このように構成すると、電気分解により発生した塩素（Cl2）と水との反応により生成した次亜塩素酸（HOCｌ）によって、排水中の汚れ成分を酸化分解して浄化していくことができる。
この発明は上述のような構成であり、次の効果を有する。
無隔膜の電気分解により電流の通過効率を高くした状態で塩素ガスと水素ガスのそれぞれを分離して回収することができるので、水素ガスと塩素ガスとの生成効率が従来よりも高い塩素ガスと水素ガスの製造方法を提供することができる。
無隔膜の電気分解により電流の通過効率を高くした状態で塩素ガスと水素ガスのそれぞれを分離して回収することができるので、水素ガスと塩素ガスとの生成効率が従来よりも高い塩素ガスと水素ガスの製造方法を提供することができる。
以下、この発明の実施の形態を説明する。
（実施形態１）
図１に示すように、この実施形態の塩素ガス１（Cl2）と水素ガス２（H2）の製造方法は、食塩を含有する水を無隔膜で電気分解し、発生する塩素ガスと水素ガスとを比重差により分離して回収するようにしている。
具体的には、食塩水電解槽では、棒状の陽極の外周を円筒状の陰極が取り囲むように配置している。そして、前記食塩水電解槽の上方に、ガス比重差分離塔を配置するようにしている。
（実施形態１）
図１に示すように、この実施形態の塩素ガス１（Cl2）と水素ガス２（H2）の製造方法は、食塩を含有する水を無隔膜で電気分解し、発生する塩素ガスと水素ガスとを比重差により分離して回収するようにしている。
具体的には、食塩水電解槽では、棒状の陽極の外周を円筒状の陰極が取り囲むように配置している。そして、前記食塩水電解槽の上方に、ガス比重差分離塔を配置するようにしている。
比重差により分離する具体的な態様として、ガス比重差分離塔では２系統の分岐流路の高低差を利用しており、上側の流路３に比重の小さい水素ガス（比重0.069）が移行していき、下側の流路４に比重の大きい塩素ガス（比重2.49）が移行していくことになる。なお、ブロアーにより塩素ガスと水素ガスの誘引作用を及ぼすこともできる。
そして、前記塩素ガスは、水酸化ナトリウム（NaOH）に溶解させるようにしており、次亜塩素酸（HOCｌ）含有水（NaClO水）を製造することができる。一方、水素ガスは高圧ポンプPを使用し水素ガスボンベに圧入して貯蔵するようにしている。
そして、前記塩素ガスは、水酸化ナトリウム（NaOH）に溶解させるようにしており、次亜塩素酸（HOCｌ）含有水（NaClO水）を製造することができる。一方、水素ガスは高圧ポンプPを使用し水素ガスボンベに圧入して貯蔵するようにしている。
前記水として排水を浄化するようにし、塩素ガス（Cl2）と水素ガス（H2）の製造方法と共に排水処理方法としても機能するようにしており、電気分解により発生した塩素（Cl2）と水との反応により生成した次亜塩素酸（HOCｌ）によって、排水中の汚れ成分を酸化分解して浄化していくことができるという利点を有する。
ここで、揮発ガスに不活性ガス（窒素ガス、アルゴンガス、炭酸ガスなど）を添加すると、不測の爆発事故を抑制することができる（図示せず）。
ここで、揮発ガスに不活性ガス（窒素ガス、アルゴンガス、炭酸ガスなど）を添加すると、不測の爆発事故を抑制することができる（図示せず）。
次に、この実施形態の塩素ガスと水素ガスの製造方法の使用状態を説明する。
この塩素ガス１（Cl2）と水素ガス２（H2）の製造方法では、食塩を含有する水を無隔膜で電気分解することにより、陽極からの塩素ガスと陰極からの水素ガス（H2）が液相から気相に移行した際に混合することになるが、この塩素ガスと水素ガスとの揮発混合気を比重差（塩素ガス2.49＞水素ガス0.069）により分離して回収するようにしており、無隔膜の電気分解を利用しても塩素ガスと水素ガスとを分離して回収することができ、水素ガスと塩素ガスとの生成効率が従来よりも高いという利点を有する。
この塩素ガス１（Cl2）と水素ガス２（H2）の製造方法では、食塩を含有する水を無隔膜で電気分解することにより、陽極からの塩素ガスと陰極からの水素ガス（H2）が液相から気相に移行した際に混合することになるが、この塩素ガスと水素ガスとの揮発混合気を比重差（塩素ガス2.49＞水素ガス0.069）により分離して回収するようにしており、無隔膜の電気分解を利用しても塩素ガスと水素ガスとを分離して回収することができ、水素ガスと塩素ガスとの生成効率が従来よりも高いという利点を有する。
そして、無隔膜方式の電気分解では有隔膜方式よりも電流の通過効率が高いので（隔膜は電流の流れを阻害する）、水素ガスと塩素ガスとのより効率的な発生を図ることができる。すなわち、無隔膜の電気分解により電流の通過効率を高くした状態で、塩素ガスと水素ガスのそれぞれを分離して回収することができるという利点を有する。
（実施形態２）
次に、実施形態２を実施形態１との相違点を中心に説明する。
図２に示すように、この実施形態の塩素ガス１と水素ガス２の製造方法は、反応槽で前記水素ガス（H2）と塩素ガス（Cl2）を反応させて塩化水素ガス（HCｌ）を生成させるようにしている。水素ガスと塩素ガスの反応を開始させるために、紫外線UVを照射するようにしている。このようにしたことにより、塩化水素ガスが生成する際に反応生成熱が発生することとなり（次記の化学式参照）、この生成熱をエネルギー利用することができる。
1/2Cl2（gas）+1/2H2（gas）→HCｌ（gas）+92.3ｋJ/モル
具体的には、冷却槽において、高温となった塩化水素ガスの熱を冷却水（水道水）に伝熱し、これにより昇温した冷却水を返送して温水として利用するようにしている。
次に、実施形態２を実施形態１との相違点を中心に説明する。
図２に示すように、この実施形態の塩素ガス１と水素ガス２の製造方法は、反応槽で前記水素ガス（H2）と塩素ガス（Cl2）を反応させて塩化水素ガス（HCｌ）を生成させるようにしている。水素ガスと塩素ガスの反応を開始させるために、紫外線UVを照射するようにしている。このようにしたことにより、塩化水素ガスが生成する際に反応生成熱が発生することとなり（次記の化学式参照）、この生成熱をエネルギー利用することができる。
1/2Cl2（gas）+1/2H2（gas）→HCｌ（gas）+92.3ｋJ/モル
具体的には、冷却槽において、高温となった塩化水素ガスの熱を冷却水（水道水）に伝熱し、これにより昇温した冷却水を返送して温水として利用するようにしている。
次いで、塩酸水生成槽において、生成した前記塩化水素ガスを水に溶解させて塩酸を生成させ、前記塩酸の一部を電気分解で使用するようにしている。このようにしたことにより、塩化水素ガスを水にフィードバックし溶解して成る塩酸を、無隔膜の電気分解における塩素イオン（Cl−）の供給源として循環利用することができるという利点を有する。
前記水として排水を浄化するようにし、塩素ガス（Cl2）と水素ガス（H2）の製造方法と共に排水処理方法としても機能するようにしており、電気分解により発生した塩素（Cl2）と水との反応により生成した次亜塩素酸（HOCｌ）によって、排水中の汚れ成分を酸化分解して浄化していくことができるという利点を有する。
前記水として排水を浄化するようにし、塩素ガス（Cl2）と水素ガス（H2）の製造方法と共に排水処理方法としても機能するようにしており、電気分解により発生した塩素（Cl2）と水との反応により生成した次亜塩素酸（HOCｌ）によって、排水中の汚れ成分を酸化分解して浄化していくことができるという利点を有する。
（実施形態３）
前記塩化水素ガスの反応生成熱により水を加熱して蒸気を発生させ、この蒸気を加圧して発電に利用するようにしている（図示せず）。
前記塩化水素ガスの反応生成熱により水を加熱して蒸気を発生させ、この蒸気を加圧して発電に利用するようにしている（図示せず）。
水素ガスと塩素ガスとの生成効率が従来よりも高いことによって、例えばエネルギー効率に優れる排水処理その他の用途に適用することができる。
１ 塩素ガス
２ 水素ガス
２ 水素ガス
Claims (5)
- 食塩を含有する水を無隔膜で電気分解し、発生する塩素ガス１と水素ガス２とを比重差により分離して回収するようにしたことを特徴とする塩素ガスと水素ガスの製造方法。
- 前記水素ガス２と塩素ガス１を反応させて塩化水素ガスを生成させるようにした請求項１記載の塩素ガスと水素ガスの製造方法。
- 生成した前記塩化水素ガスを水に溶解させて塩酸を生成させ、前記塩酸の一部を電気分解で使用するようにした請求項２記載の塩素ガスと水素ガスの製造方法。
- 前記塩素ガス１を水又は水酸化ナトリウムに溶解させるようにした請求項１乃至３の記載の塩素ガスと水素ガスの製造方法。
- 請求項１乃至４のいずれかに記載の水として排水を浄化するようにした排水処理方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011086613A JP5557394B2 (ja) | 2011-04-08 | 2011-04-08 | 排水処理方法 |
| KR1020120034821A KR101336052B1 (ko) | 2011-04-08 | 2012-04-04 | 염소가스와 수소가스의 제조방법 |
| TW101112067A TWI506166B (zh) | 2011-04-08 | 2012-04-05 | Drainage treatment method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011086613A JP5557394B2 (ja) | 2011-04-08 | 2011-04-08 | 排水処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2012219332A true JP2012219332A (ja) | 2012-11-12 |
| JP5557394B2 JP5557394B2 (ja) | 2014-07-23 |
Family
ID=47271180
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2011086613A Expired - Fee Related JP5557394B2 (ja) | 2011-04-08 | 2011-04-08 | 排水処理方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5557394B2 (ja) |
| KR (1) | KR101336052B1 (ja) |
| TW (1) | TWI506166B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110904466A (zh) * | 2019-11-12 | 2020-03-24 | 江苏乾宝生物科技有限公司 | 一种电解法次氯酸钠发生器系统及运行方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150021799A (ko) * | 2013-08-21 | 2015-03-03 | 한국지질자원연구원 | 난용성 희유 금속 침출을 위한 일체형 전해 침출 장치 |
| KR101663413B1 (ko) | 2015-03-09 | 2016-10-10 | 한성크린텍주식회사 | 전기분해를 이용한 수소가스 제조장치 및 방법 |
| TWI659157B (zh) * | 2016-04-29 | 2019-05-11 | 游俊義 | 電解海水氫氣回收與發電系統 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5120094A (ja) * | 1974-08-12 | 1976-02-17 | Asahi Denka Kogyo Kk | Enkasuisogasunoseiho |
| JPS5448384A (en) * | 1977-09-22 | 1979-04-16 | Nippon Steel Corp | Separating method of mixed gas into each composition gas |
| JPH04110759U (ja) * | 1991-03-01 | 1992-09-25 | 三菱重工業株式会社 | 海水の電解槽 |
| JPH05105408A (ja) * | 1991-10-17 | 1993-04-27 | Tsurumi Soda Kk | 塩酸の合成装置及びその方法 |
| JP2002219326A (ja) * | 2001-01-30 | 2002-08-06 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガス分離装置 |
| JP2004204328A (ja) * | 2002-12-26 | 2004-07-22 | Takatoshi Nakajima | 次亜塩素酸水の製造方法及び利用方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR820000613B1 (ko) * | 1979-02-13 | 1982-04-16 | 무라모도 마고도 | 식염 전해방법 |
| IT1263806B (it) * | 1993-01-22 | 1996-09-03 | Solvay | Elettrolizzatore per la produzione di un gas |
| KR20030065856A (ko) * | 2002-02-01 | 2003-08-09 | 주식회사 동우워터텍 | 염소-수산화나트륨 생산을 위한 전기분해조 |
| CN1488570A (zh) * | 2003-08-21 | 2004-04-14 | 上海氯碱化工股份有限公司 | 一种超净高纯盐酸的工业化生产装置与方法 |
| KR20070001040A (ko) * | 2006-12-11 | 2007-01-03 | 박병인 | 무격막 전기분해장치 |
| DE102008015901A1 (de) * | 2008-03-27 | 2009-10-01 | Bayer Technology Services Gmbh | Elektrolysezelle zur Chlorwasserstoffelektrolyse |
| TWI427189B (zh) * | 2009-07-14 | 2014-02-21 | Wei Fang | Method and apparatus for producing high concentration hypochlorochloride sterilized water |
-
2011
- 2011-04-08 JP JP2011086613A patent/JP5557394B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2012
- 2012-04-04 KR KR1020120034821A patent/KR101336052B1/ko active IP Right Grant
- 2012-04-05 TW TW101112067A patent/TWI506166B/zh not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5120094A (ja) * | 1974-08-12 | 1976-02-17 | Asahi Denka Kogyo Kk | Enkasuisogasunoseiho |
| JPS5448384A (en) * | 1977-09-22 | 1979-04-16 | Nippon Steel Corp | Separating method of mixed gas into each composition gas |
| JPH04110759U (ja) * | 1991-03-01 | 1992-09-25 | 三菱重工業株式会社 | 海水の電解槽 |
| JPH05105408A (ja) * | 1991-10-17 | 1993-04-27 | Tsurumi Soda Kk | 塩酸の合成装置及びその方法 |
| JP2002219326A (ja) * | 2001-01-30 | 2002-08-06 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガス分離装置 |
| JP2004204328A (ja) * | 2002-12-26 | 2004-07-22 | Takatoshi Nakajima | 次亜塩素酸水の製造方法及び利用方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110904466A (zh) * | 2019-11-12 | 2020-03-24 | 江苏乾宝生物科技有限公司 | 一种电解法次氯酸钠发生器系统及运行方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TWI506166B (zh) | 2015-11-01 |
| KR101336052B1 (ko) | 2013-12-04 |
| KR20120115112A (ko) | 2012-10-17 |
| JP5557394B2 (ja) | 2014-07-23 |
| TW201247938A (en) | 2012-12-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101118795B1 (ko) | 소독부산물 저감형 고효율 차아염소산나트륨 발생장치 | |
| KR101436138B1 (ko) | 해수전해 및 연료전지 복합시스템 | |
| MX2010011560A (es) | Metodo para hacer hidroxido de litio de alta pureza y acido clorhidrico. | |
| KR101373389B1 (ko) | 고농도 차아염소산나트륨 발생장치 | |
| JP5557394B2 (ja) | 排水処理方法 | |
| KR102207458B1 (ko) | 수소 생산가능한 담수시스템 | |
| KR102328974B1 (ko) | 수소 생산가능한 담수시스템 | |
| KR101269948B1 (ko) | 질소 폐수 처리장치 및 그 방법 | |
| KR100634889B1 (ko) | 차아염소산나트륨 발생장치 | |
| US8178059B2 (en) | Systems and methods for supplying chlorine to and recovering chlorine from a polysilicon plant | |
| Tu et al. | Reclaimed seawater discharge–Desalination brine treatment and resource recovery system | |
| JP2013096001A (ja) | 次亜塩素酸塩の製造方法 | |
| KR101373486B1 (ko) | 고염도 폐수의 전기화학적 처리 및 재활용 방법 | |
| KR101436139B1 (ko) | 차아염소산용액 생성용 염수의 전기분해장치 | |
| WO2013016708A1 (en) | Electrochemical desalination cell | |
| KR20140076540A (ko) | 해수전해 및 연료전지 복합시스템 | |
| CN112281180A (zh) | 一种双极膜电解浓海水制氯的方法 | |
| JP4936454B2 (ja) | 水素製造装置および水素製造方法 | |
| TWI448435B (zh) | Drainage treatment method | |
| KR101373522B1 (ko) | 고염도 폐수의 전기화학적 처리장치 | |
| JP2014015649A (ja) | 苛性ソーダの製造方法 | |
| CN111304683A (zh) | 一种脱除电解循环淡盐水中氯酸盐的方法 | |
| JP2016014179A (ja) | 電解液を連続的に電解する電解処理方法及び電解処理装置 | |
| KR20240061997A (ko) | 이산화탄소를 용해한 해수와 전기투석을 이용한 수소 생산 시스템 및 방법 | |
| KR101347905B1 (ko) | 전해염소 발생 장치 및 그 발생 시스템 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130718 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20131120 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20131128 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140124 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140218 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140421 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140530 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140602 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5557394 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |