JP2015218393A - 二酸化ハロゲンを含む水溶液製造方法及び水蒸気発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】二酸化ハロゲン塩水溶液好ましくは亜塩素酸塩から、均一な二酸化ハロゲン水溶液好ましくは亜塩素酸を迅速に製造でき、より小さな出力のポンプで前記水溶液を水蒸気にして使用できる方法の提供。【解決手段】二酸化ハロゲン塩好ましくは亜塩素酸塩を含む水溶液を、貯蔵タンク１からポンプ２で電極５，６を備える容器３に流入し、電極間に交流電源装置４から電流を流し、二酸化ハロゲン塩を二酸化ハロゲンに変換し、二酸化ハロゲンを含む水溶液をノズル７から流出させる製造方法。前記供給水溶液が二酸化ハロゲン塩を、少なくとも１ｐｐｍの濃度で含み、製造された水溶液が二酸化ハロゲンを、０．５〜５，０００ｐｐｍ、好ましくは１〜５００ｐｐｍの濃度で含む。水蒸気発生により圧力を上げる為に容器内に２又は３つの電極を設け、１００〜２３０Ｖの単相又は三相の交流電流を供給し、二酸化ハロゲン含有水溶液を生成させる。【選択図】図１

Description

本発明は、二酸化ハロゲン塩、好ましくは亜塩素酸ナトリウムを含有する水溶液から、交流電流により二酸化ハロゲン、好ましくは二酸化塩素を含む水溶液製造方法及び水蒸気発生装置に関するものである。

二酸化塩素は、産業用、家庭用、およびサービスへの使用、また商品及び消費者製品用に最も有効な消臭、殺菌、漂白剤の１つである。この分子の強力な潜在的酸化能力は、消毒、殺菌及び漂白を含む多種多様な用途に理想的である。百万分の一（１ｐｐｍ）以下の、低濃度の水溶液中の二酸化塩素は、バクテリア類、ウイルス類、カビ類、菌類、及び胞子類を含む多種多様な微生物を死滅させることができる。数百ｐｐｍまでのより高濃度の二酸化塩素は、紙及びパルプ産業、廃水処理、産業用水処理、果物・野菜類の消毒、亜硫酸塩の製油業、繊維業、及び医療廃棄物処理を含む様々な用途で、多数の化合物をさらに強力に消毒、漂白及び消臭する。

二酸化塩素は、次亜塩素酸塩及び塩素のような一般的に使用される他の薬剤と比較して、低濃度で消臭、殺菌および漂白効果を発揮できる。さらに、トリハロメタン等の発ガン性物質を発生せず、安全性に優れたものである。

二酸化塩素を製造する一般的な方法は、亜塩素酸塩を二酸化塩素に変換するものである。この主な方法には、亜塩素酸塩に酸を添加して二酸化塩素を発生させる方法と、電気分解により二酸化塩素を発生させ方法がある。亜塩素酸ナトリウムから二酸化塩素を発生させるための代表的なプロセスは、酸の添加、好ましくは塩酸の添加によるものである（化学式１）（特許文献１および２）。
５ＮａＣｌＯ_２＋４ＨＣｌ→４ＣｌＯ_２＋５ＮａＣｌ＋２Ｈ_２Ｏ （１）
電気分解法は、二酸化ハロゲン塩、主に亜塩素酸ナトリウムを水に溶解させた溶液に、直流電流を流し、二酸化ハロゲン、主に二酸化塩素を発生させるものである（特許文献３）。

特開２００９−２４９２７４ 特開２０１１−１７３７５８ 特表２００４−５３１６４７

特許文献１及び２の二酸化塩素発生方法は、二酸化ハロゲン塩、特に亜塩素酸ナトリウムにハロゲン酸、特に塩酸を混合し、二酸化塩素を生成する。しかしながら、目的の濃度の二酸化塩素溶液を得るためには、二酸化ハロゲン塩とハロゲン酸との反応が遅いために一定時間を要する。一方、電流による二酸化塩素の発生技術は、特許文献３に示すように直流によるものがある。しかし、直流電流では、二酸化塩素の発生が遅く、しかも発生量が陽極に偏ってしまう。
これを解決するために、本発明においては、交流電流による二酸化ハロゲン、特に二酸化塩素を含む水溶液製造方法および水蒸気発生装置を考案した。交流による二酸化発生装置では、均一で、一定濃度の二酸化塩素を早急に生成することができる。

特許文献３の直流電流では、水溶液中の分子運動が弱く生成した二酸化塩素水溶液を水蒸気としてノズルから噴射するためには、大きな出力のポンプが必要である。それに対して、本発明の交流電源によれば、水溶液中の分子運動を激しくし、熱運動により、より大きな圧を本発明の容器に生じさせることができ、ポンプの出力は小さくても、水蒸気を得ることができる。

二酸化ハロゲンを含む水溶液製造方法としては、二酸化ハロゲン塩を含む供給水溶液を提供する工程と、供給水溶液を電極を備える容器に流入させる工程と、電極間に電流を流すことにより、前記供給水溶液を二酸化ハロゲンに変換する工程と、二酸化ハロゲンを含む水溶液を前記容器から流出させることによって、二酸化ハロゲンを含む水性流出液を製造する。前記二酸化ハロゲン塩は、好ましくは亜塩素酸ナトリウムであり、前記製造された二酸化ハロゲンが二酸化塩素であることを特徴とする。前記供給水溶液が二酸化ハロゲン塩を、少なくとも１ｐｐｍの濃度で含み、製造された水溶液が二酸化ハロゲン、特に二酸化塩素を、０．５ｐｐｍ〜５，０００ｐｐｍ、好ましくは１ｐｐｍ〜５００ｐｐｍの濃度で含むことを特徴とする。水蒸気発生装置としては、容器内に２または３つの電極を設け、１００ないし２３０Ｖの単相または三相の交流電流を供給すると共に、前記容器内に二酸化ハロゲン塩を含む水溶液を流入させ、二酸化ハロゲンを含む水溶液を発生させることを特徴とする。

本発明の二酸化ハロゲンを含む水溶液製造方法により、二酸化ハロゲン、特に二酸化塩素を簡便に、しかも均一で一定濃度の二酸化塩素水溶液を生成することができ、抗菌剤、抗ウイルス剤、防カビ剤、漂白剤、及び消臭剤として簡便に、かつ効果的に適用することができる。

本発明の水蒸気発生装置の交流電源により、水溶液中の分子運動を活発化し、熱運動により、より大きな圧を容器内に生じさせることができ、ポンプの出力は小さくても、霧状の二酸化塩素水を得ることができ、空気中や多孔質の物品、壁等の消毒、消臭および水に濡れてははらない物品等の消毒、消臭および漂白に使用できる。

本発明の一実施例を示す。水蒸気発生装置の構成図である。

発明を実施するための形態について説明する。二酸化ハロゲン塩を含む供給水溶液を提供する工程においては、供給水溶液は二酸化ハロゲン塩を含み、最も好ましいのは亜塩素酸ナトリウムを含む水溶液である。

供給水溶液中に含まれる二酸化ハロゲン塩の濃度は、二酸化ハロゲン塩を二酸化ハロゲン生成物に変換する二酸化ハロゲン発生容器の変換効率、および二酸化ハロゲンによる必要な漂白、消臭および消毒に基づいて選択することができる。供給水溶液に含まれる二酸化ハロゲン塩の濃度は、一般に１ｐｐｍ〜１０，０００ｐｐｍであり、好ましくは、１ｐｐｍ〜５，０００ｐｐｍである。

供給水溶液の形成には、井戸水、水道水、軟水、産業処理水、及び廃水を含むいかなる水源を使用することもできる。しかし、本発明の多くの用途に関して、本質的に活性の二酸化塩素だけを含む流出溶液を形成するために、蒸留水又は脱イオン水が最も好ましい。蒸留水及び脱イオン水は、塩化ナトリウムなどの種々の他のいかなる塩も含まないので、相当量の他の混合酸化体は形成されない。

二酸化ハロゲン塩の一つである亜塩素酸ナトリウムは水溶液中では次の式（２）に示すように解離している。
ＮａＣｌＯ_２→Ｎａ^＋＋ＣｌＯ_２ ⁻ （２）

二酸化ハロゲン塩を含む供給水溶液を、電極を備える二酸化ハロゲン発生容器に流入させる工程においては、１００ないし２３０Ｖの電源のポンプを用いる。

電極間に電流を流すことにより、前記経路内の前記供給水溶液を二酸化ハロゲンに変換する工程においては、前記２式のように解離している二酸化ハロゲン塩に電極より電子の受け渡しをすることにより二酸化ハロゲン生成物が得られる。得られる二酸化ハロゲンの水溶液中の濃度は、０．５ｐｐｍ〜５，０００ｐｐｍ、好ましくは１ｐｐｍ〜５００ｐｐｍである。

二酸化ハロゲンを含む水溶液を前記二酸化ハロゲン発生容器から流出させる工程においては、前記ポンプの圧力と、交流電流により発生した二酸化ハロゲン発生容器内の分子の熱運動により、水蒸気発生ノズルより水蒸気を発生させることができる。

本発明の水蒸気発生装置の一実施例として、二酸化ハロゲン塩水溶液貯蔵タンク１に含まれる亜塩素酸ナトリウム水溶液を、ポンプ２で二酸化塩素発生容器３に２００ｍｌ／分で流入させた。亜塩素酸ナトリウム水溶液は１０００ｐｐｍとし、交流電圧装置４の電圧は、１００Ｖとした。二酸化塩素発生容器３は、経路間隙が約１０ｍｍの一対の対向電極を有していた。電極５・６は、ステンレス製電極、平面状電極の寸法は、長さ７５ｍｍ、幅２５ｍｍとした。水蒸気発生ノズル７から発生した水蒸気には５ｐｐｍの二酸化塩素を含んでいた。

電極５・６は、２ないし３つの電極を備えて良い。一般に、それ自体と他の電極との間の供給水溶液を通る電気を効果的に導くことができるいずれの形状にもすることができ、平面状電極、棒状電極、及び多孔質電極を挙げることができるが、これらに限定されない。電極５・６は、電極間にほぼ均一な間隙を与えるように、形状設定し配置することができる。一方、電極５・６を、異なる形状、異なる寸法にすることもでき、互いに不均等な間隔をあけて配置することもできる。

電極５・６は、通常は金属の導電性材料であるが、炭素のような非金属の導電性材料も使用することができる。電極５・６の材料は、同一でも異なっても良い。腐食を最小限に抑えるために、好ましくは耐薬品性金属が使用される。好ましい電極用金属は、ステンレス鋼、白金、パラジウム、イリジウム、ルテニウムと同様に、鉄、ニッケル、クロム、並びにこれらの合金及び酸化物である。より好ましいのは、チタン、タンタル、アルミニウム、ジルコニウム、タングステン、又はこれらの合金のようなバルブ金属（ｖａｌｖｅ ｍｅｔａｌ）製の電極であり、これらは、好ましくは白金、イリジウム、及びルテニウムから選択されるＶＩＩＩ族金属、並びにこれらの酸化物及び合金でコーティング又は積層される。

好ましい電流供給は、一般的な１００〜２３０ボルトの交流電流を有する家庭用又は産業用の単相または三相の電源である。

二酸化塩素を含有する流出液を水蒸気発生ノズル７より二酸化塩素発生容器３から取り出し、消臭、消毒および漂白水溶液として使用する。二酸化塩素を含有する流出液は、液体または霧状として、物品又は対象物（例えば台所又は浴室、トイレ等）であることもでき、また、人の居室や動物舎等にも適応できる。

１ 二酸化ハロゲン塩水溶液貯蔵タンク
２ ポンプ
３ 二酸化ハロゲン発生容器
４ 交流電源装置
５ 電極
６ 電極
７ 水蒸気発生ノズル

Claims (5)

1. 二酸化ハロゲン塩を含む供給水溶液を提供する工程と、供給水溶液を電極を備える容器に流入させる工程と、電極間に電流を流すことにより、前記経路内の前記供給水溶液から二酸化ハロゲンを生成する工程と、二酸化ハロゲンを含む水溶液を前記容器から流出させる工程とを含むことを特徴とする二酸化ハロゲン含有水溶液を製造する方法。
2. 前記二酸化ハロゲン塩は、好ましくは亜塩素酸ナトリウムであり、前記生成された二酸化ハロゲンが、好ましくは二酸化塩素であることを特徴とする請求項１に記載の二酸化ハロゲン含有水溶液を製造する方法。
3. 前記供給水溶液が二酸化ハロゲン塩を、少なくとも１ｐｐｍの濃度で含むことを特徴とする請求項１または２記載の二酸化ハロゲン含有水溶液を製造する方法。
4. 生成された前記二酸化ハロゲンが二酸化ハロゲン含有水溶液中に、０．５ｐｐｍ〜５，０００ｐｐｍ、好ましくは１ｐｐｍ〜５００ｐｐｍの濃度で含まれることを特徴とする請求項１、２または３記載の二酸化ハロゲン含有水溶液を製造する方法。
5. 前記容器内に、二酸化ハロゲン塩を含む水溶液を流入させ、２または３つの電極に１００ないし２３０Ｖの単相または三相の交流電流を供給することにより二酸化ハロゲン含有水溶液を生成させることを特徴とする水蒸気発生装置。

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