JP2020097010A - 交流電解水蒸気製造方法並びに製造装置および金属粒子や金属イオンを除去する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】土壌や構造物に付着した金属粒子および金属イオンの洗浄に通常の水が用いられるが、効果は小さい。そこで、通常の水に機能性を付加した水蒸気の製造および効果的な洗浄方法が求められる。【解決手段】これを解決するために、本発明においては、交流電流による交流電解水蒸気製造方法並びに製造装置および金属粒子および金属イオンの除去方法を考案した。交流電解水蒸気は、通常の水に交流電流を流すことにより、Ｈプラスイオン、Ｈラジカル、Ｈマイナスイオン、Ｈ２および金属粒子、金属イオンを含有する。これらの原子、分子が土壌や構造物に付着する金属粒子および金属イオンに作用して、土壌や構造物からの金属粒子および金属イオンの洗浄を容易にし、さらに、蒸気化することにより、効果的な洗浄をおこなうことができる。【選択図】図１

Description

本発明は、交流電源を用いて、水中の電極間に電流を流すことにより、Ｈプラスイオン、Ｈラジカル、Ｈマイナスイオン、Ｈ_２および金属粒子、金属イオンを含有する交流電解水蒸気を製造することを特徴とする交流電解水蒸気製造方法および製造装置と土壌や構造物に付着した金属粒子および金属イオンを効果的に洗い流す方法に関するものである。

土壌や構造物に付着した無機物および有機物の洗浄には、通常の水の他に有機溶媒や酸、アルカリ水溶液、界面活性剤等が用いられる。

通常の水による洗浄は安価で安全に大量の洗浄ができる利点がある。

しかしながら、土壌や構造物、特に土壌はマイナスに帯電していることが多く、プラスに帯電した金属粒子および金属イオンと強く結合しており、通常の水による洗浄力では弱く、水に洗浄能力を付けるための機能的な性質を有した水が必要である。（非特許文献１、２）

通常の水に機能性を付与するために、交流電源を使用して生成した交流電解水溶液は、いろいろな特性を備えている。（非特許文献１）

通常の水は、ＨプラスイオンとＯＨマイナスイオンがイオン積に基づいて存在している。この水に電流を通じると、陰極表面ではＨプラスイオンが電子をもらってＨラジカルとなる。

Ｈラジカルは、さらに電子をもらうとＨマイナスイオンとなり、２個が結合した場合にＨ_２となる。

ＨラジカルおよびＨマイナスイオンは、電極より溶出した金属粒子の表面に結合し、交流電解水溶液中に長期に存在することができるために利用価値が高い。（非特許文献３）

上記のＨラジカルやＨマイナスイオン、及び水溶液中のＨ_２が土壌と結合した金属粒子や金属イオンを土壌から引き離し、洗浄を容易にする。

電源に交流を用いた場合には、上記反応をより効率的に行うことができ、多量のＨプラスイオン、Ｈラジカル、ＨマイナスイオンおよびＨ_２を作り出すことができる。（非特許文献３）

そこで、上記交流電解水を用いて、土壌や構造物に付着した金属粒子および金属イオンを除去する方法および装置について前回出願を行った。（特許文献１）

東日本大震災の農地汚染に挑む、最新農業技術土壌施肥ｖｏｌ．４、農山漁村文化協会、２０１２

森林土壌の調べ方とその性質、森林土壌研究会編、林野弘済会、１９９３

健康に良い還元水研究の進歩、白畑實隆、Ｔｒｅｎｄｓ ｉｎ Ｆｏｏｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ２３（２）、 １２４‐１３１、２０１２

特願２０１７−９４３１５

土壌や構造物等の洗浄に有機溶剤や界面活性剤を使用すれば、環境汚染の懸念があり、酸やアルカリ水溶液では、構造物等を棄損するおそれが生じる。

土壌に含まれる有機物や無機物の地表からの洗浄には、通常の水が用いられているが、土壌はマイナスに帯電していることが多く、電荷を帯びた有機物や無機物、特にプラスに帯電した金属粒子や金属イオンの洗い流しは困難である。

そこで、前回出願したように、通常の水に交流電流を流すことにより、Ｈプラスイオン、Ｈラジカル、Ｈマイナスイオン、Ｈ_２および金属粒子、金属イオンを含有する機能性を有した交流電解水を開発した。

しかしながら、土壌は大小粒子からなる多孔質構造となっており、また複雑な構造をした構造物には、この交流電解水のままでは、土壌や複雑な構造物に短期に浸透し、効果的な洗浄を行うことは困難である。

これを解決するために、電解槽の出水孔に蒸気発生装置を取り付けて、交流電解水蒸気として発生させた。

蒸気発生装置の調整により、蒸気の粒度および発生量を決定し、除染対象物の性質に合わせて、より効果的に除染を行うことが可能である。

土壌や構造物等の洗浄に、交流電解水蒸気を利用することで、土壌や構造物等に付着した金属粒子および金属イオンをより効率的に洗い流すことができる。

さらに、交流電解水蒸気により、多孔質の土壌や複雑な構造物の洗浄により効果的に働く。

交流電解水蒸気は廉価で大量に作成することができ、有機溶剤や界面活性剤のように、環境汚染の懸念もなく安全に土壌や構造物等に付着した金属粒子および金属イオンを洗い流すことができる。

本発明の一実施例を示す。交流電解水蒸気発生装置の構成図である。

貯水タンク６に供給する水として、井戸水、水道水、河川水、産業処理水等を使用し、ポンプ５で交流電解水発生容器２に送水する。尚、送水量はポンプの回転数やトルクにより調整する。

交流電源装置２として、１００ないし２３０Ｖの単相、二相または三相の交流電流を、好ましくは２００ボルト以上の三相の交流電源を用いて、交流電解水溶液を発生させる。

交流電解水溶液製造方法として、電極３は２本以上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３は、金属の導電性材料であり、同一でも異なっても良い。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、チタン、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。

交流電解水発生容器２は、数個を直列、または並列に配置することができる。

交流電気水発生容器２より排出される電解水は、例えば、レバー１ａにより出水孔１ｂを調整する交流電解水蒸気発生装置１で、交流電解水蒸気が生成される。尚、交流電解水発生容器２に直結するのも一考で、その時は、蛇口５のハンドル５ａで送水量（水圧）を調整する。

放射性セシウムに汚染された土壌に、交流電解水蒸気と水道水水蒸気によって洗浄前後の土壌の表層の放射性セシウムの放射線量を測定した。
土壌は、福島原発事故後に、郡山市内で採取した。測定はゲルマニウム半導体検出器を用いたガンマ線スぺクトロメトリーによる核種分析法により行った。

採取した土壌のセシウム１３４、セシウム１３７の放射線量は、それぞれ１８６０Ｂｑ／Ｋｇ、１８５５Ｂｑ／Ｋｇであった。

上記土壌を等量の水道水水蒸気と交流電解水蒸気とで洗浄した。水道水水蒸気による洗浄後のセシウム１３４、セシウム１３７の放射線量は、それぞれ、９４５Ｂｑ／Ｋｇ、１３２０Ｂｑ／Ｋｇであった。

交流電解水蒸気による洗浄後のセシウム１３４、セシウム１３７の放射線量は、それぞれ、６７０Ｂｑ／Ｋｇ、８８５Ｂｑ／Ｋｇであった。

よって、交流電解水蒸気による洗浄は、水道水水蒸気に比べて、セシウム１３４を７１．９％、セシウム１３７を６７．０％に減少させることができた。

上記結果より、土壌の放射性物質、特にセシウムの洗浄に、交流電解水蒸気は極めて有効であることが示された。尚、各部位の大きさや容量、材質等は必要によって決めればよく、水蒸気の大きさとして１００ミクロン以下が適当である。

１交流電解水蒸気発生装置
１ａレバー
１ｂ出水孔
２交流電解水発生容器
３電極
４交流電源装置
５蛇口
５ａハンドル
６ポンプ
７貯水タンク

Claims (4)

1. 交流電源を用いて、水中の電極間に電流を流すことにより、Ｈプラスイオン、Ｈラジカル、Ｈマイナスイオン、Ｈ_２および金属粒子、金属イオンを含有する交流電解水蒸気を製造することを特徴とする交流電解水蒸気製造方法。
2. 前記交流電源は、単相・二相・三相の内一つを選択し、電圧は１００−２３０Ｖを用いることを特徴とする請求項１に記載の交流電解水蒸気製造装置。
3. 前記交流電解水蒸気を用いて、物質、特に土壌や構造物に付着した金属粒子および金属イオンを除去する方法。
4. 前記交流電解水蒸気により除去する金属粒子および金属イオンは、放射性物質を含むことを特徴とする金属粒子および金属イオンを除去する方法。

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