JP3420820B2 - 電解酸性水製造方法及び製造装置 - Google Patents
電解酸性水製造方法及び製造装置Info
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- JP3420820B2 JP3420820B2 JP03303094A JP3303094A JP3420820B2 JP 3420820 B2 JP3420820 B2 JP 3420820B2 JP 03303094 A JP03303094 A JP 03303094A JP 3303094 A JP3303094 A JP 3303094A JP 3420820 B2 JP3420820 B2 JP 3420820B2
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- cathode
- water
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Classifications
-
- 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
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
- C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
- C02F1/4618—Devices therefor; Their operating or servicing for producing "ionised" acidic or basic water
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電解により次亜塩素酸
等の酸性成分を含む酸性水を製造する方法及び装置に関
し、より詳細には高分子固体電解質等のイオン交換膜に
電解物質を密着させて成る電極構造体を使用する電解酸
性水の製造方法及び装置に関する。
等の酸性成分を含む酸性水を製造する方法及び装置に関
し、より詳細には高分子固体電解質等のイオン交換膜に
電解物質を密着させて成る電極構造体を使用する電解酸
性水の製造方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来技術とその問題点】水の電解により得られる電解
酸性水には殺菌効果があり、医療分野、食品工業及び農
業分野等での利用が期待されている。前記酸性水は、一
般に水道水のような電解質濃度の低い水を、陽極、隔膜
及び陰極から成る電解槽に供給し直流電流を印加するこ
とにより陽極で電解的に製造される。該酸性水は水電解
により生ずる酸素及びオゾンの他に前記水道水に含まれ
る塩素イオンの酸化により生ずる塩素ガスが含まれ、こ
れらは水と反応して酸化能の高い化学種に変換される。
強酸性水と呼ばれる陽極生成水は酸化還元電位（ＯＲ
Ｐ）が1100ｍＶ、ｐＨが2.7 にも達している。前記電解
に使用する水道水等の電解質濃度が低い場合には電解電
圧が上昇し生成する酸性水の酸化能も低くなるため、前
記水道水等に電解質（食塩や塩化カリ）を添加した後、
電解を行うようにしている。
酸性水には殺菌効果があり、医療分野、食品工業及び農
業分野等での利用が期待されている。前記酸性水は、一
般に水道水のような電解質濃度の低い水を、陽極、隔膜
及び陰極から成る電解槽に供給し直流電流を印加するこ
とにより陽極で電解的に製造される。該酸性水は水電解
により生ずる酸素及びオゾンの他に前記水道水に含まれ
る塩素イオンの酸化により生ずる塩素ガスが含まれ、こ
れらは水と反応して酸化能の高い化学種に変換される。
強酸性水と呼ばれる陽極生成水は酸化還元電位（ＯＲ
Ｐ）が1100ｍＶ、ｐＨが2.7 にも達している。前記電解
に使用する水道水等の電解質濃度が低い場合には電解電
圧が上昇し生成する酸性水の酸化能も低くなるため、前
記水道水等に電解質（食塩や塩化カリ）を添加した後、
電解を行うようにしている。
【０００３】このような酸性水製造用電解装置が市販さ
れているが、該電解装置は基本的には従来のアルカリイ
オン水製造と同一の手法を用いており、隔膜と該隔膜か
ら離間した陽極及び陰極を使用して電解を行っている。
従ってこの電解では前記水道水等の中のカルシウムイオ
ンやマグネシウムイオンがｐＨの増大により徐々に隔膜
や陰極上に水酸化物として析出し、電解不能になること
がある。更に前記電解質の添加は一般に1000〜3000ｐｐ
ｍ程度の食塩を添加して行っているが、該添加量でも濃
度が不足し電気抵抗が大きいため大電流を流せずかつ槽
電圧が高くなりやすい等の問題があり、最終的には電極
寿命の短縮化を招いている。
れているが、該電解装置は基本的には従来のアルカリイ
オン水製造と同一の手法を用いており、隔膜と該隔膜か
ら離間した陽極及び陰極を使用して電解を行っている。
従ってこの電解では前記水道水等の中のカルシウムイオ
ンやマグネシウムイオンがｐＨの増大により徐々に隔膜
や陰極上に水酸化物として析出し、電解不能になること
がある。更に前記電解質の添加は一般に1000〜3000ｐｐ
ｍ程度の食塩を添加して行っているが、該添加量でも濃
度が不足し電気抵抗が大きいため大電流を流せずかつ槽
電圧が高くなりやすい等の問題があり、最終的には電極
寿命の短縮化を招いている。
【０００４】
【発明の目的】本発明は、高電流密度及び低電力原単位
で酸性水を電解製造する方法及び装置を提供することを
目的とする。
で酸性水を電解製造する方法及び装置を提供することを
目的とする。
【０００５】
【問題点を解決するための手段】本発明は、イオン交換
膜を隔膜としその両面に陽極及び陰極を密着させ、陽極
室側に10〜10000 ｐｐｍの塩素イオンを含有する電解液
を供給しながら電解し陽極室で酸性水を得ることを特徴
とする電解酸性水の製造方法、及びこの製造方法に使用
可能な電解酸性水製造装置である。
膜を隔膜としその両面に陽極及び陰極を密着させ、陽極
室側に10〜10000 ｐｐｍの塩素イオンを含有する電解液
を供給しながら電解し陽極室で酸性水を得ることを特徴
とする電解酸性水の製造方法、及びこの製造方法に使用
可能な電解酸性水製造装置である。
【０００６】以下本発明を詳細に説明する。本発明で
は、使用する電解槽の隔膜をイオン交換膜としかつ該イ
オン交換膜の両面のそれぞれに陽極及び陰極を密着させ
て位置させることにより、陽極及び陰極と隔膜間の電気
抵抗を最小として電力原単位の減少を意図するものであ
る。電解系をこのように構成することにより、従来の隔
膜を使用し該隔膜から離間して陽極及び陰極を設置する
場合よりは勿論、隔膜を設置せず陽極と陰極を離間して
設置して水電解を行う場合よりも電解電圧を低下させる
ことができる。
は、使用する電解槽の隔膜をイオン交換膜としかつ該イ
オン交換膜の両面のそれぞれに陽極及び陰極を密着させ
て位置させることにより、陽極及び陰極と隔膜間の電気
抵抗を最小として電力原単位の減少を意図するものであ
る。電解系をこのように構成することにより、従来の隔
膜を使用し該隔膜から離間して陽極及び陰極を設置する
場合よりは勿論、隔膜を設置せず陽極と陰極を離間して
設置して水電解を行う場合よりも電解電圧を低下させる
ことができる。
【０００７】前記電力原単位減少のための陽極及び陰極
の隔膜への密着は、棒状、板状、パンチングプレート状
あるいはエキスパンドメッシュ状等の電極を、フッ素系
イオン交換膜等の隔膜表面に加圧状態で密着させるゼロ
ギャップ型あるいは陽極物質と陰極物質を前記隔膜の両
面に付着させ電極を構成する高分子固体電解質（ＳＰ
Ｅ）型とすることにより行われる。このように構成する
ことにより電力原単位の減少だけでなく電極あるいは電
極物質の消耗も抑制され電極の長寿命化も達成できる。
の隔膜への密着は、棒状、板状、パンチングプレート状
あるいはエキスパンドメッシュ状等の電極を、フッ素系
イオン交換膜等の隔膜表面に加圧状態で密着させるゼロ
ギャップ型あるいは陽極物質と陰極物質を前記隔膜の両
面に付着させ電極を構成する高分子固体電解質（ＳＰ
Ｅ）型とすることにより行われる。このように構成する
ことにより電力原単位の減少だけでなく電極あるいは電
極物質の消耗も抑制され電極の長寿命化も達成できる。
【０００８】本発明で使用する電解液は、純水に塩素含
有化合物を溶解して調製した溶液、市水に塩素含有化合
物を溶解して調製した溶液あるい市水をそのまま使用し
てもよいが、いずれにしてもその塩素イオン濃度が10〜
10000 ｐｐｍとなるようにする。市水は通常10〜300 ｐ
ｐｍの溶存塩素イオンを含有しているが電解条件によっ
てはこの程度のイオン含有量では十分に合目的な酸性水
が得られなかったり、満足できる電解効率が得られない
ことがあり、又製造される電解酸性水中の後述する次亜
塩素酸濃度が不足する場合がある。この場合には食塩や
塩化カリウム等の塩素含有化合物を電解液中に溶解して
十分な電解効率を得ると共に優れた殺菌効果を有する次
亜塩素酸の発生量を増加させることができる。次亜塩素
酸生成の電流効率を１〜10％程度に維持するため電解液
中の塩素イオン濃度を10〜1000ｐｐｍとすることが好ま
しい。本発明の電解反応では電解液が高純度であること
は必要とされないため、安価な市水を使用しかつ導電性
を高めるために塩素含有化合物を添加することが望まし
い。該塩素含有化合物と共にあるいは単独で臭素含有化
合物を添加することも可能である。
有化合物を溶解して調製した溶液、市水に塩素含有化合
物を溶解して調製した溶液あるい市水をそのまま使用し
てもよいが、いずれにしてもその塩素イオン濃度が10〜
10000 ｐｐｍとなるようにする。市水は通常10〜300 ｐ
ｐｍの溶存塩素イオンを含有しているが電解条件によっ
てはこの程度のイオン含有量では十分に合目的な酸性水
が得られなかったり、満足できる電解効率が得られない
ことがあり、又製造される電解酸性水中の後述する次亜
塩素酸濃度が不足する場合がある。この場合には食塩や
塩化カリウム等の塩素含有化合物を電解液中に溶解して
十分な電解効率を得ると共に優れた殺菌効果を有する次
亜塩素酸の発生量を増加させることができる。次亜塩素
酸生成の電流効率を１〜10％程度に維持するため電解液
中の塩素イオン濃度を10〜1000ｐｐｍとすることが好ま
しい。本発明の電解反応では電解液が高純度であること
は必要とされないため、安価な市水を使用しかつ導電性
を高めるために塩素含有化合物を添加することが望まし
い。該塩素含有化合物と共にあるいは単独で臭素含有化
合物を添加することも可能である。
【０００９】塩素イオンを含む電解液を電解装置内に供
給すると、陽極室で次の反応に従って酸素ガス、オゾン
ガス及び塩素ガスが発生する。 (1) Ｈ2 Ｏ → 1/2 Ｏ2 ＋ ２Ｈ+ ＋ ２ｅ- (2) Ｈ2 Ｏ → 1/3 Ｏ3 ＋ ２Ｈ+ ＋ ２ｅ- (3) Ｃｌ- → Ｃｌ2 ＋ ２ｅ- ここで生成した溶存塩素ガスは水との化学平衡反応によ
り次の式に従って次亜塩素酸を生成する。 (4) Ｃｌ2 ＋ Ｈ2 Ｏ ＝ ＨＣｌＯ ＋ Ｈ+ ＋
Ｃｌ-
給すると、陽極室で次の反応に従って酸素ガス、オゾン
ガス及び塩素ガスが発生する。 (1) Ｈ2 Ｏ → 1/2 Ｏ2 ＋ ２Ｈ+ ＋ ２ｅ- (2) Ｈ2 Ｏ → 1/3 Ｏ3 ＋ ２Ｈ+ ＋ ２ｅ- (3) Ｃｌ- → Ｃｌ2 ＋ ２ｅ- ここで生成した溶存塩素ガスは水との化学平衡反応によ
り次の式に従って次亜塩素酸を生成する。 (4) Ｃｌ2 ＋ Ｈ2 Ｏ ＝ ＨＣｌＯ ＋ Ｈ+ ＋
Ｃｌ-
【００１０】このように陽極室で生成する電解酸性水は
酸素ガス、オゾンガス、塩素ガス及び次亜塩素酸を含有
し、この次亜塩素酸濃度は電解前の塩素イオン量を増減
することにより調節できる。又前記酸性水のｐＨは、
(1) 式及び(2) 式に従って生成した水素イオンから後述
する陰極室へ移行する水素イオンを除いた水素イオン濃
度及び共存するナトリウムやカリウム等のカチオンによ
り決定されるが、前記次亜塩素酸生成量を増加して、つ
まり添加する塩素イオン含有化合物量を増加して生成す
る酸性水のｐＨを優れた殺菌能の強酸性水のｐＨとして
一般に認識されている2.7 以下まで低下させることが望
ましい。
酸素ガス、オゾンガス、塩素ガス及び次亜塩素酸を含有
し、この次亜塩素酸濃度は電解前の塩素イオン量を増減
することにより調節できる。又前記酸性水のｐＨは、
(1) 式及び(2) 式に従って生成した水素イオンから後述
する陰極室へ移行する水素イオンを除いた水素イオン濃
度及び共存するナトリウムやカリウム等のカチオンによ
り決定されるが、前記次亜塩素酸生成量を増加して、つ
まり添加する塩素イオン含有化合物量を増加して生成す
る酸性水のｐＨを優れた殺菌能の強酸性水のｐＨとして
一般に認識されている2.7 以下まで低下させることが望
ましい。
【００１１】又生成する水素イオンは水を同伴しながら
隔膜であるイオン交換膜内を電流分だけ陰極室側に移行
し陰極上で還元され水素ガスが発生する。電流不足分は
水が直接放電してＯＨ- を生成して陰極室で生成するア
ルカリイオン水のｐＨを増加させカチオンと共に水酸化
物を生じさせる。カチオンがカルシウムやマグネシウム
等の多価カチオンの場合にはｐＨにもよるが沈澱を生成
させることがある。この沈澱は電極や電極物質上に付着
して電極寿命を短縮することが多い。これを防止するた
めにはｐＨを該沈澱が生じない範囲、通常は10以下のア
ルカリ性に維持すればよいが、これを達成するためには
例えば陰極室内に市水や純水等を供給しながら電解を行
い電解液を希釈してこれによりｐＨを低下させれば良
い。この他に電解装置に供給する電解液中に含まれる多
価カチオンを前もって陽イオン交換樹脂カラム等を用い
て除去しておけば良い。これらにより沈澱の生成が殆ど
生じなくなり、従来沈澱除去のために行っていた洗浄や
逆電流による沈澱溶解の作業が不要になる。
隔膜であるイオン交換膜内を電流分だけ陰極室側に移行
し陰極上で還元され水素ガスが発生する。電流不足分は
水が直接放電してＯＨ- を生成して陰極室で生成するア
ルカリイオン水のｐＨを増加させカチオンと共に水酸化
物を生じさせる。カチオンがカルシウムやマグネシウム
等の多価カチオンの場合にはｐＨにもよるが沈澱を生成
させることがある。この沈澱は電極や電極物質上に付着
して電極寿命を短縮することが多い。これを防止するた
めにはｐＨを該沈澱が生じない範囲、通常は10以下のア
ルカリ性に維持すればよいが、これを達成するためには
例えば陰極室内に市水や純水等を供給しながら電解を行
い電解液を希釈してこれによりｐＨを低下させれば良
い。この他に電解装置に供給する電解液中に含まれる多
価カチオンを前もって陽イオン交換樹脂カラム等を用い
て除去しておけば良い。これらにより沈澱の生成が殆ど
生じなくなり、従来沈澱除去のために行っていた洗浄や
逆電流による沈澱溶解の作業が不要になる。
【００１２】なおこの電解反応を陰極室に空気を供給し
ながら行うと、陰極反応を危険な水素を発生する反応か
ら水素イオンを水に還元する反応に変更することがで
き、水素発生を防止するだけでなく電解電圧を約１Ｖ低
減して電解効率を上昇させることができる。本発明の電
解酸性水製造装置を構成する各部材としては次のような
材料を使用できる。隔膜としては陽イオン交換能を有す
るイオン交換膜を使用し、特に電解液に対する耐性の観
点からフッ素樹脂系イオン交換膜を使用することが好ま
しく、その交換基としてスルホン酸基やカルボン酸基を
有するデュポン社製ナフィオン117や901 等は入手し易
く本発明のイオン交換膜として使用できる。又イオン交
換基としてカルボン酸基を有するイオン交換膜はアニオ
ンの透過をより効果的に抑制できるためより好ましい。
ながら行うと、陰極反応を危険な水素を発生する反応か
ら水素イオンを水に還元する反応に変更することがで
き、水素発生を防止するだけでなく電解電圧を約１Ｖ低
減して電解効率を上昇させることができる。本発明の電
解酸性水製造装置を構成する各部材としては次のような
材料を使用できる。隔膜としては陽イオン交換能を有す
るイオン交換膜を使用し、特に電解液に対する耐性の観
点からフッ素樹脂系イオン交換膜を使用することが好ま
しく、その交換基としてスルホン酸基やカルボン酸基を
有するデュポン社製ナフィオン117や901 等は入手し易
く本発明のイオン交換膜として使用できる。又イオン交
換基としてカルボン酸基を有するイオン交換膜はアニオ
ンの透過をより効果的に抑制できるためより好ましい。
【００１３】ゼロギャップタイプとして構成する場合に
は陽極基体としては前述の棒状体等のうちパンチングプ
レート状あるいはエキスパンドメッシュ状等の望ましく
はチタン等の弁金属から成る多孔性電極を使用し、この
陽極をイオン交換膜の一方面に密着させる。この多孔性
電極を使用すると該電極上に被覆された電極触媒とイオ
ン交換膜との接触が良好に維持されかつ供給される電解
液の電極触媒との接触及び生成ガスの電極面からの除去
が円滑に行われる。このゼロギャップタイプの変形とし
て前記陽極とイオン交換膜の間にシート状に成形した、
多孔性の白金、イリジウム、金、ルテニウム等の貴金属
又は貴金属酸化物単独、あるいは酸化鉛、酸化スズ、酸
化マンガン等の金属酸化物単独又は両者の混合物から成
る電極触媒層を位置させても良い。なお前記基体は電極
液に対する耐食性を高めるために前もって下地処理を施
して劣化を抑制することが好ましい。
は陽極基体としては前述の棒状体等のうちパンチングプ
レート状あるいはエキスパンドメッシュ状等の望ましく
はチタン等の弁金属から成る多孔性電極を使用し、この
陽極をイオン交換膜の一方面に密着させる。この多孔性
電極を使用すると該電極上に被覆された電極触媒とイオ
ン交換膜との接触が良好に維持されかつ供給される電解
液の電極触媒との接触及び生成ガスの電極面からの除去
が円滑に行われる。このゼロギャップタイプの変形とし
て前記陽極とイオン交換膜の間にシート状に成形した、
多孔性の白金、イリジウム、金、ルテニウム等の貴金属
又は貴金属酸化物単独、あるいは酸化鉛、酸化スズ、酸
化マンガン等の金属酸化物単独又は両者の混合物から成
る電極触媒層を位置させても良い。なお前記基体は電極
液に対する耐食性を高めるために前もって下地処理を施
して劣化を抑制することが好ましい。
【００１４】又ＳＰＥタイプとして陽極を構成する場合
には、これらの電極触媒をバインダーを使用してイオン
交換膜表面に付着させて一体化し電極とする。陰極も前
記陽極と同様にして構成すれば良く、材質は水素発生及
びアルカリ性に対する耐性のある鉄、ステンレス、ニッ
ケル等の10μｍ〜１ｃｍ程度の開孔を有し開孔率が30〜
90％である多孔性体を使用することが望ましい。陰極物
質は特に限定されないが電圧を低下させるために白金等
の金属を使用することが好ましい。
には、これらの電極触媒をバインダーを使用してイオン
交換膜表面に付着させて一体化し電極とする。陰極も前
記陽極と同様にして構成すれば良く、材質は水素発生及
びアルカリ性に対する耐性のある鉄、ステンレス、ニッ
ケル等の10μｍ〜１ｃｍ程度の開孔を有し開孔率が30〜
90％である多孔性体を使用することが望ましい。陰極物
質は特に限定されないが電圧を低下させるために白金等
の金属を使用することが好ましい。
【００１５】電解槽の室枠は陽極室側及び陰極室側とも
電解液の供給及び電解液及び生成ガスの取り出しのため
のノズルを有し、かつ耐食性の点から陽極室側をチタン
製、陰極室側をステンレスやアルミニウムで形成するこ
とが好ましいが、塩化ビニルやフッ素樹脂を使用するこ
とも可能である。該室枠、前記電極及びイオン交換膜を
ボルト・ナットを用いて１〜50ｋｇｆ／ｃｍ2 程度の圧
力で締め付けて電解装置を構成することが望ましいが勿
論他の組立法も使用できる。印加電流密度は所望する電
解酸性水の酸化還元電位（ＯＲＰ）、ｐＨ、次亜塩素酸
濃度に応じて広範囲で可変であるが、装置の軽便及び小
型化のためには高電流密度が好ましい一方、使用する膜
や電極の耐久性の面からは上限があり、一般に300 Ａ／
ｄｍ2 以下特に１〜100 Ａ／ｄｍ2 であることが実用上
望ましい。
電解液の供給及び電解液及び生成ガスの取り出しのため
のノズルを有し、かつ耐食性の点から陽極室側をチタン
製、陰極室側をステンレスやアルミニウムで形成するこ
とが好ましいが、塩化ビニルやフッ素樹脂を使用するこ
とも可能である。該室枠、前記電極及びイオン交換膜を
ボルト・ナットを用いて１〜50ｋｇｆ／ｃｍ2 程度の圧
力で締め付けて電解装置を構成することが望ましいが勿
論他の組立法も使用できる。印加電流密度は所望する電
解酸性水の酸化還元電位（ＯＲＰ）、ｐＨ、次亜塩素酸
濃度に応じて広範囲で可変であるが、装置の軽便及び小
型化のためには高電流密度が好ましい一方、使用する膜
や電極の耐久性の面からは上限があり、一般に300 Ａ／
ｄｍ2 以下特に１〜100 Ａ／ｄｍ2 であることが実用上
望ましい。
【００１６】図１は、本発明に係わる電解酸性水製造装
置の一例を示す縦断面図である。１は、陽イオン交換膜
である隔膜２によりチタンで形成された陽極室３及びス
テンレスで形成された陰極室４に区画された電解酸性水
製造用電解槽であり、前記陽極室３側壁の下部には電解
液供給用ノズル５が又上部には電解酸性水取出ノズル６
が設置され、前記陰極室４側壁上部には水素ガス取出ノ
ズル７、下部には電解液取出ノズル８がそれぞれ設置さ
れている。前記隔膜２の陽極室側及び陰極室側にはそれ
ぞれシート状の陽極物質９及び陰極物質10が密着状態で
形成され、両電極物質はそれぞれ多孔性陽極11及び陰極
12により隔膜２方向に加圧され、隔膜２、電極物質９及
び10及び両電極11及び12によりゼロギャップタイプの電
極が構成されている。
置の一例を示す縦断面図である。１は、陽イオン交換膜
である隔膜２によりチタンで形成された陽極室３及びス
テンレスで形成された陰極室４に区画された電解酸性水
製造用電解槽であり、前記陽極室３側壁の下部には電解
液供給用ノズル５が又上部には電解酸性水取出ノズル６
が設置され、前記陰極室４側壁上部には水素ガス取出ノ
ズル７、下部には電解液取出ノズル８がそれぞれ設置さ
れている。前記隔膜２の陽極室側及び陰極室側にはそれ
ぞれシート状の陽極物質９及び陰極物質10が密着状態で
形成され、両電極物質はそれぞれ多孔性陽極11及び陰極
12により隔膜２方向に加圧され、隔膜２、電極物質９及
び10及び両電極11及び12によりゼロギャップタイプの電
極が構成されている。
【００１７】この電解槽１の電解液供給ノズル５から食
塩を溶解させた市水を供給しながら両極間に通電する
と、陽極上で上記式(1) 〜(4) に従って酸素ガス、オゾ
ンガス及び次亜塩素酸が生成しこれらは電解液に溶解し
て電解酸性水が製造される。この電解酸性水は取出ノズ
ル６から電解槽１外に取り出され、所定の用途に使用さ
れる。一方陽極室内で生成した水素イオンは隔膜２を透
過して陰極室４に達し、陰極上で還元されて水素ガスを
発生するかあるいは供給されることのある酸素ガスと反
応して水を生成する。陽極室内における電解酸性水製造
の際に陽極物質９及び陽極11が隔膜２と密着しているた
め、隔膜と陽極間の電気抵抗が殆ど零であり消費される
電力原単位を最小限に抑制して最大効率で所望の次亜塩
素酸含有量の電解酸性水を得ることができる。
塩を溶解させた市水を供給しながら両極間に通電する
と、陽極上で上記式(1) 〜(4) に従って酸素ガス、オゾ
ンガス及び次亜塩素酸が生成しこれらは電解液に溶解し
て電解酸性水が製造される。この電解酸性水は取出ノズ
ル６から電解槽１外に取り出され、所定の用途に使用さ
れる。一方陽極室内で生成した水素イオンは隔膜２を透
過して陰極室４に達し、陰極上で還元されて水素ガスを
発生するかあるいは供給されることのある酸素ガスと反
応して水を生成する。陽極室内における電解酸性水製造
の際に陽極物質９及び陽極11が隔膜２と密着しているた
め、隔膜と陽極間の電気抵抗が殆ど零であり消費される
電力原単位を最小限に抑制して最大効率で所望の次亜塩
素酸含有量の電解酸性水を得ることができる。
【００１８】
【実施例】次に本発明に係わる電解酸性水製造の実施例
を記載するが、該実施例は本発明を限定するものではな
い。
を記載するが、該実施例は本発明を限定するものではな
い。
【００１９】
【実施例１】陽イオン交換膜としてナフィオン117 （デ
ュポン社製）を用い、陽極触媒として＃200 メッシュの
白金網を、陽極基体としてチタンエキスパンドメッシュ
（長径６ｍｍ、短径3.6 ｍｍ、厚さ0.5 ｍｍ）を用い
た。一方陰極触媒及び基体としてニッケル多孔板（住友
電工製セルメット）を用いた。各エレメントを積層した
後、ボルト・ナットにより10ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力で締
め付け電解槽を構成した。電解面積は15ｃｍ2 であっ
た。室温の水道水に1000ｐｐｍの食塩を添加した電解液
を陽極室下部から30ミリリットル／分の割合で供給しな
がら30Ａ／ｄｍ2 の電流密度で電流を流し電解を行った
ところ、電解電圧4.5 Ｖ、次亜塩素酸生成効率５％、ｐ
Ｈ2.7 、ＯＲＰ1100ｍＶの電解酸性水が得られた。これ
と同時に電流効率３％分のオゾンガスが生成した。
ュポン社製）を用い、陽極触媒として＃200 メッシュの
白金網を、陽極基体としてチタンエキスパンドメッシュ
（長径６ｍｍ、短径3.6 ｍｍ、厚さ0.5 ｍｍ）を用い
た。一方陰極触媒及び基体としてニッケル多孔板（住友
電工製セルメット）を用いた。各エレメントを積層した
後、ボルト・ナットにより10ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力で締
め付け電解槽を構成した。電解面積は15ｃｍ2 であっ
た。室温の水道水に1000ｐｐｍの食塩を添加した電解液
を陽極室下部から30ミリリットル／分の割合で供給しな
がら30Ａ／ｄｍ2 の電流密度で電流を流し電解を行った
ところ、電解電圧4.5 Ｖ、次亜塩素酸生成効率５％、ｐ
Ｈ2.7 、ＯＲＰ1100ｍＶの電解酸性水が得られた。これ
と同時に電流効率３％分のオゾンガスが生成した。
【００２０】
【実施例２】電解液供給量を12、28及び30ミリリットル
／分と変化させかつ添加食塩量を300 及び1500ｐｐｍと
変化させたこと以外は実施例１と同一条件で酸性水の電
解製造を行い、その際の電流密度（Ａ／ｄｍ2 ）と電解
電圧（Ｖ）の関係を図２に示した。図２から食塩添加量
を増加させると電解電圧が減少することが分かる。
／分と変化させかつ添加食塩量を300 及び1500ｐｐｍと
変化させたこと以外は実施例１と同一条件で酸性水の電
解製造を行い、その際の電流密度（Ａ／ｄｍ2 ）と電解
電圧（Ｖ）の関係を図２に示した。図２から食塩添加量
を増加させると電解電圧が減少することが分かる。
【００２１】
【実施例３】実施例２と同じ条件で酸性水製造を行い、
その際の電流密度（Ａ／ｄｍ2 ）と次亜塩素酸生成及び
オゾン生成の電流効率の合計（％）の関係を図３に示し
た。図３から食塩添加量を増加させると電流効率も上昇
することが分かる。
その際の電流密度（Ａ／ｄｍ2 ）と次亜塩素酸生成及び
オゾン生成の電流効率の合計（％）の関係を図３に示し
た。図３から食塩添加量を増加させると電流効率も上昇
することが分かる。
【００２２】
【実施例４】実施例２と同一条件で酸性水製造を行い、
その際の電流密度（Ａ／ｄｍ2 ）と電解酸性水取出ノズ
ル付近での酸性水のｐＨの関係を図４に示した。図４か
ら食塩添加量を増加しかつ電流密度を高くするとｐＨが
2.7 以下の強酸性水が製造されることが分かる。
その際の電流密度（Ａ／ｄｍ2 ）と電解酸性水取出ノズ
ル付近での酸性水のｐＨの関係を図４に示した。図４か
ら食塩添加量を増加しかつ電流密度を高くするとｐＨが
2.7 以下の強酸性水が製造されることが分かる。
【００２３】
【実施例５】実施例２と同一条件で酸性水製造を行い、
その際の電流密度（Ａ／ｄｍ2 ）と得られた酸性水の酸
化還元電位（ｍＶ）の関係を図５に示した。図５から食
塩添加量を増加させると優れた殺菌能の指標である1100
ｍＶに達することが分かる。
その際の電流密度（Ａ／ｄｍ2 ）と得られた酸性水の酸
化還元電位（ｍＶ）の関係を図５に示した。図５から食
塩添加量を増加させると優れた殺菌能の指標である1100
ｍＶに達することが分かる。
【００２４】
【比較例１】実施例１の陽極触媒である白金網と陽極基
体であるエキスパンドメッシュを接着し、陽イオン交換
膜から３ｍｍ離して固定したこと以外は実施例１と同一
条件で酸性水の製造を行ったところ、電解電圧52Ｖ、次
亜塩素酸生成効率３％、ｐＨ3.5 、ＯＲＰ900 ｍＶの電
解酸性水が得られた。これらの値は実施例１より劣り、
特に電解電圧の増加が著しく経済的な運転が行われなか
ったことを示している。
体であるエキスパンドメッシュを接着し、陽イオン交換
膜から３ｍｍ離して固定したこと以外は実施例１と同一
条件で酸性水の製造を行ったところ、電解電圧52Ｖ、次
亜塩素酸生成効率３％、ｐＨ3.5 、ＯＲＰ900 ｍＶの電
解酸性水が得られた。これらの値は実施例１より劣り、
特に電解電圧の増加が著しく経済的な運転が行われなか
ったことを示している。
【００２５】
【発明の効果】本発明は、イオン交換膜を隔膜としその
両面に陽極及び陰極を密着させ、陽極室側に10〜10000
ｐｐｍの塩素イオンを含有する電解液を供給しながら電
解し陽極室で酸性水を得ることを特徴とする電解酸性水
の製造方法である。陽極及び陰極を隔膜に密着させたゼ
ロギャップ又はＳＰＥタイプの電極構造を採用している
ため、低電力原単位で酸性水を電解製造することができ
る。又電解装置に供給する電解液に塩素イオン含有化合
物を添加すると生成する酸性水中の次亜塩素酸濃度が上
昇しつまりｐＨが低下して更に殺菌能に優れた電解酸性
水を製造することができる。
両面に陽極及び陰極を密着させ、陽極室側に10〜10000
ｐｐｍの塩素イオンを含有する電解液を供給しながら電
解し陽極室で酸性水を得ることを特徴とする電解酸性水
の製造方法である。陽極及び陰極を隔膜に密着させたゼ
ロギャップ又はＳＰＥタイプの電極構造を採用している
ため、低電力原単位で酸性水を電解製造することができ
る。又電解装置に供給する電解液に塩素イオン含有化合
物を添加すると生成する酸性水中の次亜塩素酸濃度が上
昇しつまりｐＨが低下して更に殺菌能に優れた電解酸性
水を製造することができる。
【００２６】この運転中に陽極液中に含まれることのあ
るナトリウムイオンやカリウムイオンが隔膜を通して陰
極室に透過して強アルカリ性である陰極液と接触して金
属水酸化物を生成し陰極表面や隔膜表面に沈澱を生じさ
せることがある。これを防止するには陽極室へ供給され
る電解液のイオン交換等により前記ナトリウムイオン等
を前もって除去すれば良いが、操作が煩雑でありコスト
も高くなるため、陰極室に市水等の水を供給して陰極液
を希釈し、該陰極液のｐＨを水酸化物の沈澱が生じにく
い弱アルカリ性に維持しながら運転を行うことが望まし
い。
るナトリウムイオンやカリウムイオンが隔膜を通して陰
極室に透過して強アルカリ性である陰極液と接触して金
属水酸化物を生成し陰極表面や隔膜表面に沈澱を生じさ
せることがある。これを防止するには陽極室へ供給され
る電解液のイオン交換等により前記ナトリウムイオン等
を前もって除去すれば良いが、操作が煩雑でありコスト
も高くなるため、陰極室に市水等の水を供給して陰極液
を希釈し、該陰極液のｐＨを水酸化物の沈澱が生じにく
い弱アルカリ性に維持しながら運転を行うことが望まし
い。
【００２７】又前述の通り隔膜と陽極及び陰極を密着さ
せたゼロギャップ又はＳＰＥタイプの電極構造を有する
電解装置を使用して酸性水を製造すると、同様に低電力
原単位で酸性水を電解製造することができ、経済的な運
転が可能になる。
せたゼロギャップ又はＳＰＥタイプの電極構造を有する
電解装置を使用して酸性水を製造すると、同様に低電力
原単位で酸性水を電解製造することができ、経済的な運
転が可能になる。
【図１】本発明に係わる電解酸性水製造装置の一例を示
す概略縦断正面図。
す概略縦断正面図。
【図２】実施例２における電流密度と電解電圧の関係を
示すグラフ。
示すグラフ。
【図３】実施例３における電流密度と次亜塩素酸生成及
びオゾン生成の電流効率の合計関係を示すグラフ。
びオゾン生成の電流効率の合計関係を示すグラフ。
【図４】実施例４における電流密度と取出ノズル付近で
の酸性水のｐＨの関係を示すグラフ。
の酸性水のｐＨの関係を示すグラフ。
【図５】実施例５における電流密度と酸性水の酸化還元
電位の関係を示すグラフ。
電位の関係を示すグラフ。
１・・・電解酸性水製造用電解槽 ２・・・隔膜 ３・
・・陽極室 ４・・・陰極室 ５・・・電解液供給用ノ
ズル ６・・・電解酸性水取出ノズル ７・・・水素ガ
ス取出ノズル ８・・・電解液取出ノズル ９・・・陽
極物質 10・・・陰極物質 11・・・陽極 12・・・陰
極
・・陽極室 ４・・・陰極室 ５・・・電解液供給用ノ
ズル ６・・・電解酸性水取出ノズル ７・・・水素ガ
ス取出ノズル ８・・・電解液取出ノズル ９・・・陽
極物質 10・・・陰極物質 11・・・陽極 12・・・陰
極
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｃ０２Ｆ 1/50 Ｃ０２Ｆ 1/50 ５３１Ｍ
５３１Ｒ
５４０ ５４０Ｂ
５６０ ５６０Ｆ
(56)参考文献 特開 平７−163980（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−155765（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−155760（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−80457（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−123676（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−149395（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−111708（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−317592（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−74610（ＪＰ，Ａ)
実開 平７−21189（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C02F 1/46
C02F 1/50
Claims (3)
- 【請求項１】 イオン交換膜を隔膜としその両面に陽極
及び陰極を密着させ、陽極室側に10〜10000 ｐｐｍの塩
素イオンを含有する電解液を供給しながら電解し陽極室
で酸性水を得ることを特徴とする電解酸性水の製造方
法。 - 【請求項２】 陰極室に水を供給しながら電解を行うよ
うにした請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 その両面に陽極及び陰極を密着させた、
電解槽を陽極室と陰極室とに区画するイオン交換膜、前
記陽極室側に形成された塩素イオン含有電解液供給ノズ
ル及び電解酸性水取出ノズル、及び陰極室側に形成され
た陰極液取出ノズルを含んで成ることを特徴とする電解
酸性水製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03303094A JP3420820B2 (ja) | 1994-02-05 | 1994-02-05 | 電解酸性水製造方法及び製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03303094A JP3420820B2 (ja) | 1994-02-05 | 1994-02-05 | 電解酸性水製造方法及び製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07214063A JPH07214063A (ja) | 1995-08-15 |
| JP3420820B2 true JP3420820B2 (ja) | 2003-06-30 |
Family
ID=12375402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03303094A Expired - Lifetime JP3420820B2 (ja) | 1994-02-05 | 1994-02-05 | 電解酸性水製造方法及び製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3420820B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| CA2270199C (en) * | 1997-08-27 | 2005-08-09 | Miz Co., Ltd. | Electrolytic cell and electrolyzed water generating device |
| JP2002210466A (ja) * | 2001-01-16 | 2002-07-30 | Asahi Pretec Corp | 排水量を削減した電解水生成方法及び装置 |
| JP4417707B2 (ja) * | 2003-07-08 | 2010-02-17 | 九州日立マクセル株式会社 | 整水器 |
| WO2005044738A1 (ja) * | 2003-11-11 | 2005-05-19 | Honda Motor Co., Ltd. | 電解槽及び電解水生成装置 |
| JP2005144240A (ja) * | 2003-11-11 | 2005-06-09 | Honda Motor Co Ltd | 電解槽及び電解水生成装置 |
| US9168318B2 (en) | 2003-12-30 | 2015-10-27 | Oculus Innovative Sciences, Inc. | Oxidative reductive potential water solution and methods of using the same |
| EP1863502B1 (en) | 2005-03-23 | 2018-09-12 | Sonoma Pharmaceuticals, Inc. | Method of treating skin ulcers using oxidative reductive potential water solution |
| JP5907645B2 (ja) | 2005-05-02 | 2016-04-26 | オキュラス イノヴェイティヴ サイエンシズ、インコーポレイテッド | 歯科用途における酸化還元電位水溶液の使用法 |
| US8147444B2 (en) | 2006-01-20 | 2012-04-03 | Oculus Innovative Sciences, Inc. | Methods of treating or preventing peritonitis with oxidative reductive potential water solution |
| JP6033082B2 (ja) | 2009-06-15 | 2016-11-30 | オキュラス イノヴェイティヴ サイエンシズ、インコーポレイテッド | 次亜塩素酸を含有する溶液及びその使用方法 |
| KR101020925B1 (ko) * | 2010-05-17 | 2011-03-09 | 주식회사 이온팜스 | 이온수 제조장치 |
| KR101020982B1 (ko) * | 2010-05-17 | 2011-03-09 | 주식회사 이온팜스 | 이온수기 |
| JP5688103B2 (ja) | 2013-01-28 | 2015-03-25 | ペルメレック電極株式会社 | 電解水製造方法及び装置 |
| JP5639724B1 (ja) * | 2014-03-17 | 2014-12-10 | 株式会社日本トリム | 電解水生成装置及びその製造方法 |
| CN113481521B (zh) * | 2021-08-07 | 2023-04-25 | 木质素重庆科技有限公司 | 一种连续式氯碱工业电解制碱装置和方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5874610A (ja) * | 1981-10-30 | 1983-05-06 | Nichirei:Kk | アルカリイオン氷及びその製造法 |
| JPH078768B2 (ja) * | 1988-06-06 | 1995-02-01 | ジプコム株式会社 | 殺菌水 |
| JP2791889B2 (ja) * | 1988-06-17 | 1998-08-27 | 近藤 進 | 電解殺菌水または中性無菌水製造装置 |
| JPH02149395A (ja) * | 1988-11-30 | 1990-06-07 | Jipukomu Kk | 殺菌水製造装置及び殺菌水製造方法 |
| JP2624918B2 (ja) * | 1991-11-07 | 1997-06-25 | 株式会社ガラキシヤ | 酸性水・アルカリ水製造方法 |
| JP3353964B2 (ja) * | 1993-07-19 | 2002-12-09 | ホシザキ電機株式会社 | 電解水の生成方法および生成装置 |
| JPH0721189U (ja) * | 1993-09-24 | 1995-04-18 | 有限会社松尾生体物理研究所 | 酸性水生成装置 |
| JP3500173B2 (ja) * | 1993-12-01 | 2004-02-23 | ホシザキ電機株式会社 | 電解水製造装置 |
| JP3453414B2 (ja) * | 1993-12-03 | 2003-10-06 | ホシザキ電機株式会社 | 電解水の生成装置 |
| JP3421102B2 (ja) * | 1993-12-13 | 2003-06-30 | ホシザキ電機株式会社 | 電解水製造装置 |
-
1994
- 1994-02-05 JP JP03303094A patent/JP3420820B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07214063A (ja) | 1995-08-15 |
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