JP3287649B2 - 食塩水の電気分解方法 - Google Patents

食塩水の電気分解方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は食塩水の電気分解方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】食塩水の電気分解方法の一例として特公
平4−42077号公報、特開平4−330987号公
報に示されているように、隔膜にて区画された各画室に
電極を配設してアノード室とカソード室とを形成して、
これら両室にて食塩水を電気分解することによりアノー
ド室にて酸性水を生成するとともに、カソード室にてア
ルカリ性水を生成する食塩水の電気分解方法がある。こ
れらの生成水のうち、酸性水は殺菌作用を有し、またア
ルカリ性水は魚介類に対する色合いの悪変防止作用およ
びドリツプの発生防止作用、野菜類の色合いの悪変防止
作用を有することから、これらの各生成水は例えば生鮮
食物用処理液として使用される。
【0003】しかして、上記した食塩水の電気分解方法
においては、電気分解を連続して行うと電極にカルシウ
ム等の塩または水酸化物等のスケールが析出し、電流値
を漸次低下させるとともに電極を劣化させるという問題
がある。また、かかるスケールは隔膜にも析出し、隔膜
をも劣化されるという問題がある。これに対処する手段
として、上記した後者の公報に示された電気分解方法に
おいては、前記両電極に印加する直流電圧の極性を所定
時間毎に交互に逆転させて前記各画室にて食塩水を電気
分解することにより、各電極、隔膜におけるスケールの
析出を防止する方法が採られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した後
者の電気分解方法においては、各電極および隔膜におけ
るスケールの析出は防止し得るものの、印加電圧の極性
の逆転時アノード室側に残存している酸性水中の水素イ
オンがカソード側に切り替わった電極に吸収される。こ
のため、各電極は還元されて劣化しまたは損傷する。ま
た、チタン板を基材とする被覆電極においては、チタン
板に到達した水素はチタンと反応して水素化チタンを形
成し、チタン板上の被覆部材がいっきょに剥離する原因
となる。
【0005】特に、食塩水の電気分解の効率上、アノー
ド側電極としては白金−酸化イリジウム被覆電極を採用
し、かつカソード側電極として白金の単一成分からなる
白金被覆電極を採用することが好ましいが、これらの電
極を採用して上記した印加電圧の極性の逆転を図ると、
白金−酸化イリジウム被覆電極においては、酸化イリジ
ウムがカソード側では還元されてイリジウム金属となり
易く、この状態でアノード側に切り替わるとイリジウム
金属が溶出して電極被覆が破壊されるという大きな問題
が生じる。また、白金被覆電極においては電極被覆の破
壊は生じないが、アノード側電極として使用された場合
には、酸性水の生成効率が低いという問題が生じる。
【0006】従って、本発明の目的は、食塩水の電気分
解方法においてこのような電極の劣化、損傷の発生を防
止することにあり、さらにはこれらの発生を防止するに
当たって食塩水の電気分解の効率を高い効率に維持する
ことにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、隔膜にて区画
された画室にそれぞれ配設した両電極間に直流電圧を印
加して、前記各画室のうちアノード室にて酸性水を生成
するとともにカソード室にてアルカリ性水を生成する食
塩水の電気分解方法において、前記食塩水の電気分解の
途中に同電気分解に要した時間に比較して極めて短時間
の間、前記両電極に印加する直流電圧の極性を逆転させ
ることを特徴とするものである。
【0008】本発明の電気分解方法において、前記アノ
ード室側の電極として白金−酸化イリジウム被覆電極を
採用し、かつ前記カソード室側の電極として白金被覆電
極を採用すること、および/または前記両電極に印加す
る直流電圧の極性を逆転させるに際して同両電極の印加
電圧を短時間、電気分解時の電圧より低い電圧に低下さ
せることが好ましい。
【0009】
【発明の作用・効果】本発明の電気分解方法において
は、食塩水の電気分解時にはアノード室にて酸性水が生
成されるとともにカソード室にてアルカリ性水が生成
し、この間に電極および隔膜上にスケールが付着する。
このようなスケールは、両電極に対する印加電圧の極性
を逆転させることにより除去することができる。
【0010】しかして、印加電圧の極性の逆転時アノー
ド室側に残存している酸性水中の水素イオンがカソード
側に切り替わった電極に吸収されて、各電極は還元され
て劣化しまたは損傷するおそれがあるが、本発明におい
ては電気分解途中での印加電圧の極性の逆転時間は極め
て短時間であって、電気分解は実質的には同一の画室で
なされることになる。従って、印加電圧の極性の逆転時
アノード室側に残存している酸性水中の水素イオンがカ
ソード側に切り替わった電極に吸収されることが極めて
少なく、各電極の還元に起因する劣化または損傷を抑制
することができる。
【0011】また、本発明の電気分解方法において、電
極に印加する直流電圧の極性を逆転させるに際して同両
電極の印加電圧を短時間の間、電気分解時の電圧より低
い電圧に低下させるようにすれば、設定された所定の電
圧が印加されている電気分解時にアノード室で発生して
存在している水素イオンは、同電極とは反発して同電極
に侵入することはない。この低電圧の印加されている間
には電気分解は停止されていて、アノード室にて残存し
ている水素イオンは供給される食塩水と共にアノード室
から流出される。その後、各電極に対する印加電圧の極
性を逆転すればアノード室およびカソード室が互いに変
更されるが、極性の逆転後のカソード室(極性の逆転以
前のアノード室)には原水(電気分解以前の水)以上の
高濃度の水素イオンはもはや残存していないため、電極
の劣化、損傷の発生を防止することができる。例えば、
水道水においては通常pHが5.6〜8.0であり、水
素イオン濃度は10-5.6〜10-8mol/lであって、印加
電圧の極性の逆転後カソード室中の水素イオン濃度は1
万分の1から10万分の1となる。
【0012】また、本発明の電気分解方法において、前
記アノード室側の電極として白金−酸化イリジウム被覆
電極を採用し、かつ前記カソード室側の電極として白金
被覆電極を採用することにより、電気分解の効率を高い
効率に維持することができるが、これらの電極の極性逆
転に起因する劣化および損傷を抑制することができる。
【0013】
【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
るに、図1には本発明の電気分解方法を実施するための
電気分解装置の概略が示されている。当該電気分解装置
(以下電解装置ということがある)は生鮮食物用処理液
を製造する装置として利用されるもので、電解槽10
と、被電解液の供給管路20と、電解液の流出管路30
と、電気系路40とにより構成されている。
【0014】電解槽10は公知のもので、槽本体11に
は隔膜12が配設されていて、槽本体11内を2つの画
室R1,R2に区画している。各画室R1,R2には各電極
13,14が配設されている。第1電極13としてはチ
タン基材の表面を白金−酸化イリジウムで被覆してなる
白金−酸化イリジウム被覆電極が採用され、また第2電
極14としてはチタン基材を白金の単一で被覆してなる
白金被覆電極が採用されている。供給管路20は希薄食
塩水の供給源に接続された主管路21と、同管路21か
ら分岐する第1,第2副管路22,23からなり、第1
副管路22が第1画室R1に接続され、かつ第2副管路
23が第2画室R2に接続されている。
【0015】流出管路30は第1,第2主管路31,3
2と、第1,第2電磁弁33,34と、第1,第2副管
路35a,35bと、第3,第4副管路36a,36b
とからなる。第1主管路31は電解槽10の第1画室R
1と第1電磁弁33の流入ポートに接続され、かつ第2
主管路32は電解槽10の第2画室R2と第2電磁弁3
4の流入ポートに接続されている。第1,第2副管路3
5a,35bは第1電磁弁33の各流出ポートに接続さ
れているとともに、第3,第4副管路36a,36bは
第2電磁弁34の各流出ポートに接続され、かつ第2,
第4副管路35b,36bは第1,第3副管路35a,
36aに接続されている。
【0016】電気系路40は各電極13,14に電圧を
印加するもので、直流電源41と一対の切り替えスイッ
チ42,43を備えている。両スイッチ42,43は互
いに連動して切り替え作動するので、各電極13,14
に対する印加電圧の極性を正逆に逆転すべく機能する。
なお、各電極13,14の切り替え作動は制御装置44
にて両電磁弁33,34の切り替え作動と連動してなさ
れるとともに、各電極13,14に対する印加電圧の制
御も制御装置44にてなされる。
【0017】かかる構成の電気分解装置においては、第
1電極13を陽極としかつ第2電極14を陰極として4
0〜50Vの直流電圧を印加して、第1画室R1をアノ
ード室としかつ第2画室R2をカソード室とするととも
に、これら両画室R1,R2に0.05〜0.15wt%の
希薄食塩水を供給する。これにより、各画室R1,R2に
おいては食塩水は下記の通り反応して、第1主管路31
に接続する第1副管路35aからは次亜塩素酸を含む酸
性水が流出し、かつ第2主管路32に接続する第3副管
路36aから水酸化ナトルウムを含むアルカリ性水が流
出する。
【0018】
【化1】
【0019】かかる電解を数10分〜数時間継続した後
両電極13,14に対する印加電圧の極性を逆転し、こ
の逆転状態を数10秒〜数10分間保持した後極性を正
転して第1画室R1をアノード室R1にかつ第2画室R2
をカソード室に復帰して電解を続行する。この極性の逆
転に連動して両電磁弁33,34が切り替え作動し、第
4副管路36bを介して第2主管路32に接続する第1
副管路35aから酸性水が流出し、第2副管路35bを
介して第1主管路31に接続する第2副管路36aから
アルカリ性水が流出する。また、極性の逆転状態を正転
した場合にはこれに連動して両電磁弁33,34が切り
替え作動し、各管路の接続状態を復帰させる。
【0020】本発明に係る電解方法においては、両電極
13,14に設定された所定の直流電圧を印加して所定
時間電解を行い、次いで印加電圧の極性を逆転してこの
逆転状態を極めて短時間維持して、その後この逆転状態
を正転して所定の電解を続行するものであり、このため
設定された長時間の電解と設定された短時間の極性逆転
状態とを1単位をとし、これを1または複数回繰り返し
行うことを特徴とするものである。従って、第1電極1
3における印加電圧のタイムチャートは図2の通りとな
り、第2電極14における印加電圧のタイムチャートは
これとは逆の関係になる。また、図3に示すタイムチャ
ートは図2に示すタイムチャートの変形例であり、印加
電圧の極性の逆転に際して電解時の印加電圧を極めて低
電圧にするものである。
【0021】このような電解方法においては、両電極1
3,14に印加される直流電圧の極性を所定時間毎に逆
転しているため、両電極13,14および隔膜12には
スケールの析出は認められない。
【0022】また、電圧の極性の逆転時においては、ア
ノード室R1にて残存してるH+がHに変換されると、H
は強力な還元剤として機能するため電極の被膜を還元し
て同被膜を還元溶解して消耗させ、また被膜を通して基
材に侵入し、基材を劣化させる。例えば、チタンを基材
とした白金−イリジウム酸化被膜を有する電極である第
1電極13においては、下記のごとく反応する。
【0023】
【化2】
【0024】このような反応現象は印加電圧の逆転によ
り発生するが、本発明において図2に示す実施例を採用
した場合には、電気分解途中での印加電圧の極性の逆転
状態を維持する時間は極めて短時間であって、電気分解
は実質的には設定された同一の画室でなされることにな
る。従って、印加電圧の極性の逆転時アノード室側に残
存している酸性水中の水素イオンがカソード側に切り替
わった電極に吸収されることが極めて少ないため、各電
極13,14の還元に起因する劣化または損傷を抑制す
ることができる。
【0025】また、本発明において図3に示す実施例を
採用した場合には、印加電圧の極性の逆転に際して電気
分解における印加電圧を低電圧にするものであるため、
アノード室R1に残存するH+は当該電極と反発してH+
の電極内への侵入を阻止する。このため、アノード室に
残存するH+は印加電圧の極性の逆転に際して、供給さ
れる食塩水とともに電解槽10から流出してアノード室
R1内は中性の食塩水となり、その後の極性の逆転によ
り上記した反応が発生する頻度は1万分の1から10万
分の1となり、電極の劣化および損傷の発生が防止され
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電解方法を実施するのに適した電解装
置の一例を示す概略構成図である。
【図2】アノード側電極における印加電圧のタイムチャ
ートの一例である。
【図3】同タイムチャートの他の一例である。
【符号の説明】
10…電解槽、11…槽本体、12…隔膜、13,14
…電極、20…供給管路、30…流出管路、33,34
…電磁弁、40…電気系路、41…直流電源、42,4
3…切り替えスイッチ。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】隔膜にて区画された画室にそれぞれ配設し
    た両電極間に直流電圧を印加して、前記各画室のうちア
    ノード室にて酸性水を生成するとともにカソード室にて
    アルカリ性水を生成する食塩水の電気分解方法におい
    て、前記食塩水の電気分解の途中に同電気分解に要した
    時間に比較して極めて短時間の間、前記両電極に印加す
    る直流電圧の極性を逆転させることを特徴とする食塩水
    の電気分解方法。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の電気分解方法において、
    前記アノード室側の電極として白金−酸化イリジウム被
    覆電極を採用し、かつ前記カソード室側の電極として白
    金被覆電極を採用することを特徴とする食塩水の電気分
    解方法。
  3. 【請求項3】請求項1または2に記載の電気分解方法に
    おいて、前記両電極に印加する直流電圧の極性を逆転さ
    せるに際して同両電極の印加電圧を短時間、電気分解時
    の電圧より低い電圧に低下させるを特徴とする食塩水の
    電気分解方法。
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