JP2022505099A - 酸化剤水溶液の合成のための電気化学システム - Google Patents

Abstract

酸化剤水溶液の合成のための電気化学装置
本発明は、化学技術の分野に関し、特には、アルカリ金属塩化物水溶液を電解して、塩素、塩素化合物、酸素、オゾン、さらにはヒドロペルオキシド化合物を得るための装置に関するものであり、次亜塩素酸塩やヒドロペルオキシド系酸化剤の水溶液による水の浄化・殺菌だけでなく、医療・医薬・食品産業における殺菌にも使用することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、化学技術の分野に関し、特にアルカリ金属塩化物の水溶液を電気分解して、塩素、塩素化合物、酸素、オゾン、およびヒドロペルオキシド化合物を得るための装置に関するもので、次亜塩素酸塩やヒドロペルオキシドの酸化剤の水溶液による水の浄化や殺菌だけでなく、医療、製薬、食品産業における殺菌にも使用することができる。

次亜塩素酸化合物とヒドロペルオキシド化合物の溶液は、塩化物を水に溶解した溶液（通常は塩化ナトリウム水溶液）をアノード酸化した生成物を水に溶解することによる、アルカリ金属塩化物水溶液を電解において、膜法や隔膜法で得られる。従来の塩化ナトリウム水溶液の電解プロセスは、出発塩化ナトリウム水溶液を、硬度形成物質、重金属、有機化合物の夾雑物から浄化するものであり、これらは、出発岩塩に例外なく含まれており、従来の処理方法を用いて、例えば食品産業で使用することを目的とした塩から除去することが極めて困難であった。電気化学合成には、主装置である電気分解装置に加えて、様々な補助装置が使用され、全体として「技術的電気化学システム」と呼ばれる。外部分離容器を備えた膜または隔膜電気分解装置、熱交換器、液体および気体の圧力および体積流量の制御装置で構成される実際の電気化学反応器に加えて、ほとんどの技術的電気化学システムは、塩溶液を製造し、塩溶液を硬度形成物質、多価金属イオン、有機混合物から浄化するための追加手段、水を硬度形成物質から浄化するためのイオン交換または逆浸透システム、電気化学合成生成物、特に苛性ソーダおよび次亜塩素酸塩溶液の収集容器を備えている。

技術的電気化学システムにおいて、塩化ナトリウム溶液から電気分解生成物を得る方法が知られており、特許ＲＵ２５０９８２９Ｃ２に記載されている。

この方法は、技術的電気化学システムの補助により実施され、技術的電気化学システムは、膜電気分解装置に加えて、塩溶解容器を備え、塩溶解容器の機能は、塩の貯蔵と実際の濃縮塩溶液の製造のプロセスを組み合わせたものであり、同時に、カソード液を塩溶液へと定量的に導入することにより、可溶性化合物を不溶性の水酸化物に変換することにより、塩溶液を硬度形成物質と多価金属から浄化する。この容器では、過酸化水素水を定量的に導入することにより、有機混合物から塩溶液を浄化する。クレームされた方法を実施する技術的電気化学システムは、同様に、多価陽イオンの残留量を除去するための活性炭フィルタとイオン交換樹脂を有するフィルタを含み、これらのフィルタは、電気分解装置への塩溶液の供給ラインに直列に配置される。イオン交換フィルタの下流では、苛性の高い塩溶液がアノードのコーティングに有害な影響を与えるのを防ぎ、水酸化物イオンの酸化のための非生産的な電力消費と、膜を介した１価のナトリウム陽イオンのカソード室への大量移動を抑えるために、塩溶液を電気分解装置に供給する供給ラインに塩酸が定量的に供給されている。

特許ＲＵ２５０９８２９Ｃ２に基づく技術的解決手段の欠点の１つは、イオン交換フィルタの再処理、塩溶液中の有機化合物の酸化、および電気分解装置のアノード室に入る塩溶液のｐＨの修正のために、様々な追加試薬を使用する必要があること、並びにカーボンフィルタ床の定期的に交換する必要があることである。この点で、この電気化学システムは、頻繁にメンテナンスを行い、常にモニタリングし、その運転パラメータを修正する必要がある。

特許ＵＳ７８９７０２３Ｂ２に基づくプロトタイプとして選択された装置は、技術的必須要素と、達成すべき結果に最も近い。この装置は、電気化学システムであって、管状セラミック限外濾過隔膜を有する隔膜電気分解装置を備え、カソード液およびアノード液循環回路を有し、電解ガスを分離するための対応する分離容器を有し、カソード液およびアノード液を冷却するための熱交換装置を有し、圧力下で浄化された塩溶液をアノード室に供給するための塩溶解容器を有する定量ポンプから構成される装置、電気化学的アノード反応の湿ったガス状生成物を水流に溶解して酸化剤溶液を得るための装置、アノード室内の過圧を安定させるための装置、酸化剤溶液の収集容器、カソード液をカソード回路の分離容器から合成される酸化剤溶液に定量的に導入するための手段を備えている。

この装置の欠点の１つは、重金属イオンを含む多価イオンが最終製品、すなわち次亜塩素酸塩及びヒドロペルオキシドの酸化剤の水溶液中に存在することである。これらのイオンは、初期の塩溶液を製造するために、また、電気化学的アノード反応のガス状生成物を真水の水流に溶解させて酸化剤溶液を得るために使用される飲料水又は天然の真水に共通して存在し、そのガス状生成物は、一重項酸素、オゾン、過酸化水素が溶解した水分の微小液滴をその中に含んでいる。多価金属イオン、特に重金属イオンは、活性塩素と活性酸素の化合物（次亜塩素酸と過酸化水素）の化学分解のための触媒として知られている。
そのため、この装置で製造された酸化剤溶液は、触媒活性を持つイオンの作用下で、自然に分解される結果として、数日以内に、その生物活性を失う。この技術的解決手段のさらなる欠点は、電気化学反応器の電極室を、様々な種類の酸化有機化合物から定期的に浄化する必要があることであり、この有機化合物は、最初の塩溶液を製造するために使用される岩塩や、イオン交換樹脂を用いた軟水化のための装置から下流の水に少量含まれていることがある。電気化学反応器の浄化プロセスの合間には，電気化学反応器内の堆積物の形成により経時的に悪化する運転条件に運転パラメータを適合させることによって，電気化学システムの設定された運転パラメータを定期的に変更する必要がある。これらの運転には、軟水化装置、塩溶液製造装置、調整装置など、酸化剤溶液を合成するための集積された技術的電気化学システムの構成部品であるすべての周辺装置に、運転担当者が注意を向け、時間を費やすことが必要である。

本発明の目的は、水を硬度形成物質や多価金属イオンから浄化することにより、最終製品である酸化剤溶液の殺生特性を保持する時間を延長するとともに、その運転パラメータを塩溶液を有機混合物から浄化するために修正する必要がなく、また追加の化学薬品の消費を完全に回避して、メンテナンス作業の間、電気化学システムを連続的または反復的な短期間運転の時間を延長することである。

本発明の技術的成果は、既知の技術的解決手段とは異なり、真水の水流をガス状の酸化剤と混合するための装置へと水が入る入口にフィルタが配置されており、そのフィルタの上流に、カソード回路の分離容器から水流にカソード液を定量的に導入する手段が真水供給ラインに設置され、収集容器から塩溶液装置の容器に酸化剤溶液を定量的に導入する手段を用いて、塩溶液をアノード室に供給する装置で塩が溶解され、その出口に、塩溶液を圧力下で電気分解装置のアノード室に供給するための定量ポンプの入口に接続されたフィルタが配置されていることで達成される。

図１は、アルカリ金属の塩化物、好ましくは塩化ナトリウムから酸化剤溶液を合成するための電気化学システムの基本的な水圧回路図である。

電気化学システムは、隔膜電気分解装置を含み、隔膜電気分解装置は、同軸に配置された電極、アノード（２）、カソード（３）、および隔膜（４）を備える電気化学反応器（１）である。酸化剤のアノード合成のプロセスエンジニアリング図は、反応器（１）のアノード室（５）から成り、その入口は逆止弁（６）を介して高圧定量ポンプ（７）の出口に接続され、その入口は次にフィルタ（８）に接続されており、フィルタ（８）は、塩を溶解する容器（９）に接続されており、容器（９）で初期の塩溶液が生成され、浄化される。アノード室（５）の出口は、電気化学的アノード反応物のガス状生成物をアノード液から分離するための分離容器（１０）に接続されている。分離容器（１０）の下部にある出口は、電気化学反応器（１）のアノード室（５）の入口に接続されており、これにより、アノード液のアノード回路が閉じられる。分離容器（１０）の上部にある出口は、逆止弁（１１）を介して、電気化学的アノード反応のガス状生成物を真水に溶解させるための装置（１２）に接続されている。装置（１２）の出口は、上流側の圧力調整器（１３）に接続されており、電気化学システムの運転中、酸化剤溶液の水流に、調整された所定の水圧抵抗を蓄積することにより、電気化学反応器（１）のアノード回路の圧力がカソード回路の圧力を常に上回るようにする。装置（１２）の出口と上流側の圧力調整器（１３）を結ぶ水圧ラインには、酸化剤溶液「χ_ｓ」の導電容量のために、測定センサが配置されている。上流側圧力調整器（１３）の出口は、酸化剤溶液の収集容器（１４）の入口に接続されており、この容器には、許容される最大酸化剤溶液レベル（１５）と最小酸化剤溶液レベル（１６）の測定センサが設けられている。

酸化剤溶液の収集容器（１４）の出口の１つは、塩溶液を製造、浄化するための容器（９）の入口に接続され、塩溶液を製造、浄化するための容器（９）は、酸化剤溶液の収集容器（１４）よりも低い位置にある。容器（１４）の他方の出口は、定量ポンプ（１７）の入口に接続されており、後者は、酸化剤溶液を使用対象に供給する目的を意図したものであり、例えば、飲料水の浄化のために水道本管に酸化剤を導入する地点に供給するためのものである。

水は、フィルタ（１９）の出口から、逆止弁（１８）および電気化学反応器（１）のアノード回路の熱交換システムを介して、電気化学的アノード反応のガス状生成物を溶解するための装置（１２）に到着する。電気化学反応器（１）のアノード回路の熱交換システムの出口と、逆止弁（１８）の入口とを結ぶ水圧ラインには、水「χ_ｗ」の導電容量のための測定センサが配置されている。カソード循環回路の熱交換器（２０）を通って流れた水は、カソードの分離循環容器（２１）からのカソード液の添加とともに、フィルタ（１９）の入口に供給される。カソード循環回路の熱交換器（２０）からの出口で、水流には、定量ポンプ（２２）を用いてカソード液が導入される。水の出口とフィルタ（１９）の入口を結ぶ水圧ラインには、出口水の導電容量「χ_ｉ」の測定センサが、カソード液の分離／循環容器（２１）からのカソード液の導入点の上流に配置されている。カソード液を冷却するための熱交換装置（２０）とは別に、またカソード液の分離／循環容器（２１）とは別に、カソード液のカソード回路は、電気化学反応器（１）のカソード室（２３）と、循環ポンプ（２４）と、システムの起動時にカソード液の分離／循環容器（２１）を充填し、システムの運転時に純水を供給するためのバルブ（２５）とを備える。カソード液の分離／循環容器（２１）には、システムの運転中に形成されるカソード液の流出ラインが設けられている。酸化剤溶液を合成するための電気化学システムには、加圧水供給ネットワークから、粗いフィルタ（プレフィルタ）（２６）、電磁弁（２７）、下流側圧力調整器（２８）を介して、水が供給される。

酸化剤溶液を合成するための電気化学システムは、以下のように機能する。

電気化学システムの初期起動時（システム内に水や溶液がない状態）には、容器（９）は、所定量の酸化剤溶液の合成に必要とされる量の岩塩が充填されており、最大消費比率は酸化剤溶液１リットルあたり０．８ｇの塩である。例えば、活性物質（次亜塩素酸化合物、ヒドロペルオキシド化合物）の濃度が５００ｍｇ／ｌの酸化剤溶液を２５，０００リットル製造するためには、容器（９）は、２０ｋｇの塩を充填する必要がある。容器（９）には、軟水である純水を入れ、塩を完全に水で覆う必要がある。この作業は、システムの初回起動時に一度行われる。機械式フィルタ（２６）の入口に水を供給するポートは、真水（飲料水）のための圧力ラインに接続されている。通常は閉じている電磁弁（２７）には、別のスイッチで電力が供給される。システムを通過する水の所定の体積流量およびアノード回路内の所定の圧力は、マノメーターＭおよび外部流量計（図面には示されていない）の測定値に応じて、下流側圧力調整器（２８）および上流側圧力調整器（１３）によって調整される。

バルブ（２５）を使用して、分離容器（２１）の流出ラインから水のジェットが出るまで、カソード液（２１）の分離容器を水で満たし、次に、バルブを、毎分２０～３０滴の速度（カソード液（２１）の分離容器の流出ラインからの液滴の衝突速度に基づいて決定される）でカソード液（２１）の分離循環容器に水が供給される位置に持っていくことを確実にする。計量ポンプ（７）をオンにし、電気化学反応器（１）のアノード室（５）に容器（９）から塩溶液を充填する。充填プロセスの終了は、酸化剤溶液「χ_ｓ」の導電容量についての測定センサの値が、水の導電容量「χ_ｗ」についての測定センサの値の約２倍に増加したことに基づいて確立される。システムの電気機器（ポンプ、電気化学反応器の電源）のオープンループ制御は、自動制御ブロック（図面には示されていない）に切り替えられ、この自動制御ブロックは、収集容器（１４）内の酸化剤溶液のレベルの測定センサと、調整されて軟水化した水「χ_ｗ」、酸化剤溶液「χ_ｓ」および出口水「χ_ｉ」の導電容量の測定センサに接続される。収集容器（１４）内の酸化剤溶液のレベルが測定センサ（１６）よりも低い場合、または測定センサ（１６）と（１７）の間にある場合には、電気化学反応器の電源（図面には示されていない）、カソード液循環ポンプ（２４）、カソード液を真水の水流に定量的に導入するためのポンプ（２２）、および塩溶液を電気化学反応器（１）のアノード室（５）に供給するための定量ポンプ（７）のスイッチがオンにされる。電気化学システムの電気機器を制御する自動制御ブロックは、水の導電率「χ_ｗ」および「χ_ｉ」に対する測定センサからの信号に基づいて、フィルタ（１９）の下流にある水の導電容量を維持することにより、定量ポンプ（２２）による出口真水へのカソード液の供給速度の閉ループ制御を確実にし、ここで水の導電容量は、導電容量「χ_Ｗ」に対する測定センサにより、比率χ_ｗ＝（１．０...１．５）χ_ｉで決定される測定範囲の所定の値に維持される。自動制御ブロックは、同様に、酸化剤溶液の導電容量「χｓ」を比率χ_ｓ＝（１．５...２．５）χ_ｗによって決定される測定範囲の所定の値に維持することによって、導電容量「χ_ｗ」および「χ_ｓ」の測定センサからの信号に基づいて、電気化学反応器（１）のアノード室（５）への計量ポンプ（７）による塩溶液の供給速度の閉ループ制御を確実にする。

プラントの運転中、電気化学反応器（１）で次の反応が起こる。

電気化学反応器（１）での主な反応は、アノード室（５）での分子状塩素の遊離と、カソード室（２３）での水酸化ナトリウムの形成である。

同時に、二酸化塩素は、分子塩素の溶解時（Ｃｌ_２＋Ｈ_２Ｏ⇔ＨＯＣｌ＋ＨＣｌ）にアノードの近くに形成される塩酸と塩溶液から直接アノード室でより低い電流効率で合成される。

反応器のアノード室では、オゾンは水の直接の分解と遊離酸素の酸化によって形成される。

活性酸素化合物形成反応は、低い電流効率で進行する。

二酸化塩素、オゾン、一重項酸素、および過酸化水素の形成についての電流効率は、最初の塩化ナトリウム水溶液のミネラル含有量が低下するにつれて上昇し、１平方メートルあたり５０００～７０００アンペアのアノード密度（５０００～７０００А／ｍ^２）で、８０～１５０ｇ／ｌの範囲の初期溶液の塩濃度で２０～３０％に達する。初期溶液の塩含有量が２５０～３００ｇ／ｌに増加すると、二酸化塩素、オゾン、一重項酸素、および過酸化水素形成反応の電流効率は、アノード密度５０００～７０００А／ｍ^２で１～２％に低下し、アノード密度２０００～３０００А／ｍ^２で０．１～０．２％に低下する。

塩化ナトリウム溶液のアノード酸化によるガス状生成物の水中への溶解は、一般に、次の式で表される反応で進行する。

次亜塩素酸は、その溶液中の含有量が、塩酸の生成の結果としてｐＨが低下することにより制限され、基本的な抗菌剤であることが知られている。ｐＨは、アルカリ金属水酸化物溶液、すなわち、例えば水酸化ナトリウムを導入することによって変更することができる。しかしながら、これは、望ましくない生成物（塩化ナトリウム）および反応性が低い生成物（次亜塩素酸ナトリウム）の形成をもたらす。弱酸（次亜塩素酸）と強塩基（水酸化ナトリウム）の塩としての次亜塩素酸ナトリウムは、次亜塩素酸よりも２５０～３５０倍低い抗菌活性を有する。

同時の次亜塩素酸の濃度上昇と硬度形成物質や鉄を含む多価金属イオンの除去に伴い、酸化剤溶液のｐＨが同時に上昇した場合、遊離ヒドロキシル基を含むカソード液を水流に導入することにより、次亜塩素酸ナトリウムの形成を回避することができる。

カソード液は、水和物形成反応において非常に高い化学吸着活性を持つことが知られている。カソード液の高い反応性は、特に、カソード液中に存在する大量の遊離水酸基と溶存水素によって説明することができる。

水中に存在するカソード液と電解質の相互作用により、水に不溶性の化合物が形成される。

形成された水酸化物とフロック、有機化合物の吸着分子を有する水酸化物の粒子凝集体、マイクロコロイド粒子と水素気泡がフィルタ（１９）に堆積し、多価金属カチオンから浄化された軟水であって、溶存水素及び遊離ヒドロキシル基の濃度が低い軟水が、酸化剤を溶解するためのデバイス（１２）に流れ込み、次の反応に従って酸化剤溶液中の次亜塩素酸の濃度の増加をもたらす。
Ｃｌ_２＋Ｈ_２Ｏ＋ＯＨ^－⇔２ＨＯＣｌ

電気化学システムの容器（１４）に集められた量に応じて、酸化剤溶液は、その主な目的は別として、容器（９）に塩を溶解するための薬剤として同様に少量使用され、これにより、岩塩中に元来存在し、家庭用や多数の工業用途のための塩を製造する従来の方法では除去が困難な、有機混合物が酸化分解される。酸化および凝固した異物である有機化合物は、容器（９）の出口にあるフィルタ（８）によって保持される。酸化剤溶液で塩を溶解することにより、塩溶解容器内の薬剤の微生物学的な純度を確保することが可能になる。結果として、導入された塩の全量を溶解するプロセスが終了するまで、定期的にメンテナンスする必要がなくなる。電気化学反応器のアノード室に供給する前に、重金属イオンを含む多価金属イオンを塩溶液から除去する必要はない。圧力勾配と電界の影響下で塩溶液の一部としてアノード室に入るすべての金属カチオンは、カソード室への液体フィルタ水流に伴い、セラミック隔膜の多孔質ＵＶメディアによって、除去される。カソード室では、多価金属カチオンが水酸化物に変換され、カソード液分離循環容器（２１）からの流出ラインを介してシステムから除去される。

この電気化学システムは、特許ＵＳ７８９７０２３Ｂ２に基づいて構築され、イオン交換器（軟水化装置）と塩を溶解して塩溶液を生成するための容器が追加された装置のプロトタイプと比較してテストされた。より正確な比較分析を可能にするために、イオン交換式軟水化装置からの水を塩溶液の製造だけでなく、電気化学反応器のアノード室のガス状生成物の溶解にも使用した。イオン交換式の軟水化装置は、飲料水の圧力ラインに接続した。米国特許に基づく装置には、同様に酸化剤溶液の収集容器を追加した。この２つの比較対象システムには、特許ＥＰ０８４２１２２Ｂ１に基づく４つの電気化学モジュール要素（セル）から構成される電気化学リアクターが含まれている。初期の塩溶液は２５０ｇ／ｌの塩化ナトリウムを含み、初期溶液中の硬度形成物質の含有量は０．３ｍｇ－ｅｑ／ｌであり、（１特許ＵＳ７８９７０２３Ｂ２に基づく電気化学システムでは０．３５６６ｍｇ－ｅｑ／ｌに相当し、新たな技術的解決手段に基づくシステムの容器（９）では４．５ｍｇ－ｅｑ／ｌに相当する。その差の理由は、イオン交換式軟水化装置の下流にある水の硬度形成物質の含有量が低いことと、従来の本管の飲料水（その初期塩溶液が、新しい技術的解決手段に基づく電気化学システムで元々生成された）の硬度形成物質の含有量が著しくより高いことである。プロトタイプの装置の電気化学反応器の電流強度は、５ボルトの電圧で４０アンペアだった。新しい技術的解決手段に基づく電気化学システムの電気化学反応器にも同じ値を設定した。したがって、各比較システムで５２ｇ／ｈの酸化剤が生成された。プロトタイプシステムで１００ｌ／ｈの速度で製造された酸化剤溶液は、酸化剤濃度５００ｍｇ／ｌ、ｐＨ２．８、総ミネラル量０．８６ｇ／ｌであった。酸化剤溶液中の硬度形成物質の含有量は０．２ｍｇ－ｅｑ／ｌであった。酸化剤溶液の合成中に生じるカソード液を定量的に導入すると、出口の溶液のｐＨは６．０に上昇し、同時に溶液のミネラル含有量も１．５ｇ／ｌに増加した。新しい技術的解決手段に基づく装置で１００ｌ／ｈの速度で製造された酸化剤溶液は、酸化剤濃度５００ｍｇ／ｌでｐＨ３．０、総ミネラル量０．６６ｇ／ｌであった。最初の水にカソード液を定量的に導入すると、酸化剤溶液のｐＨが上昇し、同時にミネラル含有量が０．８２ｇ／ｌに増加した。酸化剤溶液の硬度は０．８ｍｇ－ｅｑ／ｌの領域であったが、２時間の運転の過程に渡り０．６ｍｇ－ｅｑ／ｌまで低下した。これらの調査結果を評価は、フィルタ（１９）の上流にカソード液を導入することで、塩化ナトリウム溶液のアノード酸化によるガス状生成物を溶解するための水の硬度が実質的に低下し、塩溶液を製造するための容器（９）に硬度形成物質の含有量が低減された酸化剤溶液を導入することで、酸化剤溶液中の硬度形成物質の含有量を実質的に低減できることを示す。

２つのシステムは、それぞれ１０時間の連続運転を１０日間行った。酸化剤溶液のサンプルは、比較対象となる電気化学システムの２日目の運転終了時（２０時間運転）と１０日後（１００時間運転）の２回採取した。プロトタイプシステムの溶液は、システムの運転の２０時間後に以下の値を示した。ｐＨ６．４、酸化剤濃度４８０ｍｇ／ｌ、ミネラル含有量１．４ｇ／ｌ。１０日後、採取したサンプル（溶液の量１リットル）の酸化剤濃度は４６０ｍｇ／ｌに低下した。プロトタイプの酸化剤溶液中の硬度形成物質の含有量は０．９ｍｇ－ｅｑ／ｌであり、すなわち、イオン交換フィルタの性能が低下した。新しい技術的解決手段に基づくシステムからの溶液は、システムの運転２０時間後に以下の値を示した。ｐＨ５．９、酸化剤濃度５１０ｍｇ／ｌ、総ミネラル含有量０．８３ｇ／ｌ。１０日後、採取したサンプル（溶液サンプル）の酸化剤濃度は変化なかった。プロトタイプの酸化剤溶液中の硬度形成物質の含有量は０．６ｍｇ－ｅｑ／ｌであり、すなわち、フィルタの上流の初期水にカソード液を導入することで、水を硬度形成物質から浄化することができた。このため、酸化剤はより長く溶液中に留まった。

プロトタイプシステムの溶液は、システムの運転１００時間後に以下の値を示した。ｐＨ６．３、酸化剤濃度４７０ｍｇ／ｌ、総ミネラル量１．４ｇ／ｌ。１０日後、採取したサンプル（溶液量１リットル）の酸化剤濃度は４４０ｍｇ／ｌに低下した。プロトタイプの酸化剤溶液中の硬度形成物質の含有量は３．８ｍｇ－ｅｑ／ｌであり、これは、イオン交換フィルタの性能が著しい低下と、明らかに関連していた。新たな技術的解決手段に基づくシステムからの溶液は、１００時間の運転後に以下の値を示した。ｐＨ５．９、酸化剤濃度５００ｍｇ／ｌ、総ミネラル含有量０．８３ｇ／ｌ。１０日間の運転後、採取したサンプル（溶液サンプル）の酸化剤濃度に変化はなかった。新たな技術的解決手段に基づくシステムの酸化剤溶液中の硬度形成物質の含有量は０．６ｍｇ－ｅｑ／ｌであり、すなわち、フィルタの上流の初期水にカソード液を導入することで、長時間にわたって水を硬度形成物質から効果的に浄化することができた。その結果，酸化剤はより長い間、溶液中に留まった。塩の溶解と塩溶液の製造のための容器を調べたところ、プロトタイプシステムの容器には微生物のバイオフィルムがあった。新たな技術的解決手段に基づくシステムの容器（９）には、バイオフィルムがまったく存在しなかった。この事実は、非常に重要であり、なぜなら、バイオフィルムの活動中に形成された有機物質は、電極や隔膜（メンブレン）上に除去困難な不純物が形成されるため、電気化学反応器のアノード室で酸化されるとき塩化ナトリウムの電気分解に悪影響を及ぼす可能性があるからである。

１ 反応器
２ アノード
３ カソード
４ 隔膜
５ アノード室
６ 逆止弁
７ 高圧定量ポンプ
８ フィルタ
９ 塩
１０ 分離容器
１１ 逆止弁
１２ 装置
１３ 上流側圧力調整器
１４ 酸化剤溶液
１５ 最大レベル
１６ 最小レベル
１７ 定量ポンプ
１８ 逆止弁
１９ フィルタ流入水
２０ 熱交換器
２１ カソード液
２２ 定量ポンプ
２３ カソード室
２４ 循環ポンプ
２５ 弁
２６ 粗いフィルタ（プレフィルタ）
２７ 電磁弁
２８ 下流側圧力調整器

Claims (1)

1. 水と塩化ナトリウム溶液から酸化剤溶液を合成するための電気化学システムであって、
   管状セラミック限外濾過隔膜（４）を有する隔膜電気分解装置（４）、
   電解ガスを分離するための対応する分離容器（１０、２１）を有し、カソード液およびアノード液を冷却するための熱交換装置（２０）を有する循環回路、
   塩水溶液を圧力下で隔膜電気分解装置（４）のアノード室（５）に供給するための装置であって、
   前記装置は、塩を溶解するための容器（９）を有する定量ポンプ（７）、及び電気化学的アノード反応の湿ったガス状生成物を真水の水流に溶解して酸化剤溶液を得るための装置を有する装置、
   アノード室（５）内の過圧を安定させるための装置、
   酸化剤溶液のための収集容器（１４）、及び
   カソード回路の分離容器（２１）から合成される酸化剤溶液にカソード液を定量的に供給するための手段
   を備え、
   フィルタ（１９）が、前記電気化学的アノード反応の湿ったガス状生成物を溶解するための装置に真水を供給する供給ラインに配置され、
   そのフィルタの上流に、カソード回路の分離容器（２１）からフィルタ（１９）に流れる水流へとカソード液を定量的に導入するための手段が、真水供給ラインに設置され、
   塩の溶解が、酸化剤溶液のための収集容器（１４）から塩溶解容器（９）に酸化剤溶液を定量的に供給する手段を用いて、塩水溶液をアノード室（５）に供給する装置の容器（９）内で、酸化剤溶液中で進行し、
   その出口には、塩溶液を圧力下で電気分解装置のアノード室（５）に供給するための定量ポンプ（７）の入口に接続されたフィルタ（８）が配置されていることを特徴とする、電気化学システム。

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