JP3647505B2 - 電解生成水の製造方法および製造装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、希薄食塩水を電解して電解生成水を製造するための製造方法および製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
希薄食塩水を電解して電解生成水を製造する手段としては、特公平4−42077号公報に示されているように、アノード室およびカソード室を有する処理槽にて希薄食塩水を電解処理してアノード室側生成水およびカソード室側生成水を生成する製造方法、および製造装置が知られている。アノード室側生成水は殺菌作用を有する酸性水であって殺菌処理水等として利用され、またカソード室側生成水はアルカリ水であって鮮魚、生鮮野菜等の鮮度を維持するための処理水等として利用される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種の電解生成水の製造においては、被電解水である希薄食塩水中に混在しているカルシウム、マグネシウム、珪酸物等の無機物(硬質成分)が電解中に各電解室内にスケールとして析出して各電極や各電解室の壁部に付着し、電解効率を著しく低下させるとともに、電解室内を汚染する。これらの硬質成分は、希薄食塩水の原料である食塩として低純度の食塩を使用した場合の食塩中に存在し、また食塩を溶解する水として一般の水道水等非処理水中に存在するため、電解中のスケールの発生に対処する一手段として、希薄食塩水中の硬質成分、または同食塩水を調製するために使用される原水の硬質成分を、陽イオン交換樹脂および陰イオン交換樹脂を用いて除去する手段が考えられる。かかる除去手段は硬質成分を除去する手段としては有効ではあるが、イオン交換樹脂を使用した場合にはかならず再生処理を行わなければならず、再生処理が面倒である。
【0004】
また、他の手段としては、希薄食塩水または同食塩水を調製するための原水を一旦アルカリ性に変換して硬質成分を水酸化物として沈澱して除去する手段が考えられる。しかしながら、かかる除去手段を採用する場合には、水酸化物を沈澱除去された処理水を中和して中性に戻す必要があり、中和処理が面倒である。
【0005】
従って、本発明の目的は、これらの両手段を採用することなく、希薄食塩水中の硬質成分、または同食塩水を調製するための原水の硬質成分を除去して、電解時における各電解室での硬質成分に起因するスケールの発生を防止することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は電解生成水の製造方法、およびその製造装置に関するもので、当該製造方法は、アノード室およびカソード室を有する処理槽にて希薄食塩水を電解処理してアノード室側生成水およびカソード室側生成水を生成する電解生成水の製造方法において、下記の構成要件を備えていることを特徴とするものである。
【0007】
すなわち、本発明の第1の製造方法は、上記した製造方法において、前記希薄食塩水を調製するための原水として、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜にて区画された隔室にて電気透析処理して硬質成分を除去処理された処理水、または、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜にて区画された隔室にて電気透析処理して濃縮された硬質成分を除去処理された処理水を採用することを特徴とするものである。また、本発明の第2の製造方法は上記した製造方法において、前記希薄食塩水を電解処理に先立って、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜にて区画された隔室にて電気透析処理して硬質成分を除去処理し、または、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜にて区画された隔室にて電気透析処理して濃縮された硬質成分を除去処理することを特徴とするものである。
【0008】
また、本発明に係る電解生成水の製造装置は、アノード室およびカソノード室を有する処理槽にて希薄食塩水を電解処理してアノード室側生成水およびカソード室側生成水を生成する形式の電解生成水の製造装置であって、下記に示す構成要件を備えていることを特徴とするものである。
【0009】
すなわち、本発明の第1の製造装置は上記した形式の製造装置であって、第1の陽イオン交換膜により区画形成されて陽極が配置されたアノード室、第1の陰イオン交換膜により区画形成されて陰極が配置されたカソード室、これら両室間にて前記第1の陽イオン交換膜と第2の陰イオン交換膜により区画形成された第1の隔室、前記第2の陰イオン交換膜と第2の陽イオン交換膜とにより区画形成された第2の隔室、前記第2の陽イオン交換膜と前記第1の陰イオン交換膜とにより区画形成された第3の隔室を備えた処理槽と、前記アノード室およびカソード室を前記希薄食塩水の供給源に接続する塩水供給管路と、前記各隔室を水の供給源に接続する水供給管路と、前記第2の隔室を前記希薄食塩水の調製源に接続する流出管路を備えていることを特徴とするものである。
【0010】
また、本発明の第2の製造装置は上記した形式の製造装置において、第1の陽イオン交換膜により区画形成されて陽極が配置されたアノード室、第1の陰イオン交換膜により区画形成されて陰極が配置されたカソード室、これら両室間にて前記第1の陽イオン交換膜と第2の陰イオン交換膜により区画形成された第1の隔室、前記第1の陰イオン交換膜と第2の陽イオン交換膜により区画形成された第2の隔室、これら両隔室間に配設されたイオン交換膜により区画形成された1または複数の第3の隔室を備えた処理槽と、前記アノード室およびカソード室を前記希薄食塩水の供給源に接続する塩水供給管路と、前記各隔室に水を供給する水供給管路と、これら隔室の1隔室を前記希薄食塩水の調製源に接続する流出管路を備えていることを特徴とするものである。
【0011】
また、本発明の第3の製造装置は上記した形式の製造装置において、第1の陽イオン交換膜により区画形成されて陽極が配置されたアノード室、第1の陰イオン交換膜により区画形成されて陰極が配置されたカソード室、これら両室間にて前記第1の陽イオン交換膜と第2の陽イオン交換膜により区画形成された第1の隔室、前記第2の陽イオン交換膜と第2の陰イオン交換膜により区画形成された第2の隔室、前記第2の陰イオン交換膜と前記第1の陰イオン交換膜により区画形成された第3の隔室を備えた処理槽と、前記アノード室およびカソード室を前記希薄食塩水の供給源に接続する塩水供給管路と、前記第1,第2の隔室を水の供給源に接続する水供給管路と、前記第1の隔室を前記第3の隔室に接続する接続管路と、同第3の隔室を前記希薄食塩水の調製源に供給する流出管路を備えていることを特徴とするものである。
【0012】
また、本発明の第4の製造装置は上記した形式の製造装置において、第1の陽イオン交換膜により区画形成されて陽極が配置されたアノード室、第1の陰イオン交換膜により区画形成されて陰極が配置されたカソード室、これら両室間にて前記第1の陽イオン交換膜と第2の陽イオン交換膜により区画形成された第1の隔室、前記第2の陽イオン交換膜と第2の陰イオン交換膜により区画形成された第2の隔室、前記第2の陰イオン交換膜と前記第1の陰イオン交換膜により区画形成された第3の隔室を備えた処理槽と、前記アノード室およびカソード室を前記希薄食塩水の供給源に接続する塩水供給管路と、前記各隔室を水の供給源に接続する水供給管路と、前記第2の隔室を硬質成分の除去装置に接続する流出管路と、前記除去装置にて硬質成分を除去処理された処理水を前記希薄食塩水の調製源に供給する流出管路を備えていることを特徴とするものである。
【0013】
また、本発明の第5の製造装置は上記した形式の製造装置において、第1の陽イオン交換膜により区画形成されて陽極が配置されたアノード室、第1の陰イオン交換膜により区画形成されて陰極が配置されたカソード室、これら両室間にて前記第1の陽イオン交換膜と第2の陽イオン交換膜により区画形成された第1の隔室、前記第2の陽イオン交換膜と第2の陰イオン交換膜により区画形成された第2の隔室、前記第2の陰イオン交換膜と前記第1の陰イオン交換膜により区画形成された第3の隔室を備えた処理槽と、前記第1,第3の隔室を希薄食塩水の供給源に接続する塩水供給管路と、前記第2の隔室を水供給源に接続する水供給管路と、前記第2の隔室内で処理された処理水を前記アノード室およびカソード室に供給する流出管路を備え、前記第2の隔室を形成する前記第2の陽イオン交換膜としてナトリウムイオンを選択的に透過する透過膜が採用され、かつ、前記第2の隔室を形成する前記第2の陰イオン交換膜として塩素イオンを選択的に透過する透過膜が採用されていることを特徴とするものである。
【0014】
また、本発明の第6の製造装置は上記した形式の製造装置において、第1の陽イオン交換膜により区画形成されて陽極が配置されたアノード室、第1の陰イオン交換膜により区画形成されて陰極が配置されたカソード室、これら両室間にて前記第1の陽イオン交換膜と第2の陽イオン交換膜により区画形成された第1の隔室、前記第2の陽イオン交換膜と第2の陰イオン交換膜により区画形成された第2の隔室、前記第2の陰イオン交換膜と前記第1の陰イオン交換膜により区画形成された第3の隔室を備えた処理槽と、前記第1,第2の隔室を希薄食塩水の供給源に接続する塩水供給管路と、前記第3の隔室を水供給源に接続する水供給管路と、前記第2の隔室を硬質成分の除去装置に接続する流出管路と、前記除去装置にて硬質成分を除去処理された処理水を前記除去装置を前記アノード室およびカソード室に供給する流出管路を備え、前記第2の隔室を形成する前記第2の陽イオン交換膜として陽イオン系硬質成分を選択的に透過する透過膜が採用され、かつ、前記第2の隔室を形成する前記第2の陰イオン交換膜として陰イオン系硬質成分を選択的に透過する透過膜が採用されていることを特徴とするものである。
【0015】
【発明の作用・効果】
本発明の第1の製造方法によれば、希薄食塩水を調製するための原水は電気透析処理により塩類等電解質溶質成分を除去されるため、このような原水と高純度の食塩とにより調整された希薄食塩水中には硬質成分は存在しない。また、本発明の第2の製造方法によれば、希薄食塩水は電解に先だって電気透析処理により硬質成分をほとんど除去されていて、希薄食塩水中の硬質成分の存在量はわずかである。このため、当該希薄食塩水を電解しても、硬質成分が各電解室中で析出して各電解室、各電極にスケールとして付着するようなことはない。しかして、これらの製造方法においては、硬質成分の除去手段として両イオン交換膜のイオン選択的透過性を利用しているため、イオン交換樹脂方式の軟水器等を使用した場合のごときイオン交換樹脂の再生工程が不要である。
【0016】
また、本発明の第1〜第4の製造装置を採用すれば、本発明の第1の製造方法を好適に実施することができ、かつ本発明の第5,第6の製造装置を採用すれば、本発明の第2の製造方法を好適に実施することができる。しかして、本発明の第1〜第4の製造装置によれば、同一の処理槽で水の電気透析による精製と希薄食塩水の電解とを行うことができ、また本発明の第5,第6の製造装置によれば、同一の処理槽で希薄食塩水の電気透析による精製と同希薄食塩水の電解とを行うことができるという大きな利点があり、これにより製造装置を小型化することができるとともに、製造装置を廉価に提供することができる。
【0017】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。図1は本発明の第1の製造装置の概略的な構成を示すもので、当該製造装置10は処理槽11、希薄食塩水の調製槽12、高純度で高濃度の食塩水を貯溜する供給タンク13、電解生成水の収容タンク14a,14bを備えているとともに、水供給管路15a、塩水供給管路15b、および各流出管路16a〜16eを備えている。
【0018】
処理槽11は槽本体11a内に、第1陽イオン交換膜11b、第2陽イオン交換膜11c、第1陰イオン交換膜11d、第2陰イオン交換膜11eの4枚のイオン交換膜が配設されており、槽本体11a内に第1陽イオン交換膜11bにて区画形成されたアノード室Ra、第1陰イオン交換膜11dにて区画形成されたカソード室Rc、第1陽イオン交換膜11bと第2陰イオン交換膜11eとにより区画形成された第1隔室R1、第2陰イオン交換膜11eと第2陽イオン交換膜11cとにより区画形成された第2隔室R2と、第2陽イオン交換膜11cと第1陰イオン交換膜11dとにより区画形成された第3隔室R3とを備えている。アノード室Raには陽極11fが配置されているとともに、カーソード室Rcには陰極11gが配置されている。
【0019】
処理槽11においては、第1,第2,第3隔室R1,R2,R3には水供給管路15aが接続されていて、供給ポンプ17a、流量制御バルブ18aを介して水道水が供給されるようになっている。また、アノード室Raおよびカソード室Rcには塩水供給管路15bが接続されていて、供給ポンプ17b、流量制御バルブ18bを介して希薄食塩水が供給されるように構成されている。また、処理槽11においては、アノード室Ra、カソード室Rc、第1隔室R1、第2隔室R2、第3隔室R3にそれぞれ流出管路が接続されている。アノード室側生成水は第1流出管路16aを介して第1収容タンク14aに流出され、カソード室側生成水は第5流出管路16eを介して第2収容タンク14bに流出され、第1,第3隔室R1,R3内の処理水は第2,第4流出管路16b,16dを介して外部に排出され、かつ第2隔室R2内の処理水は第3流出管路16cを介して塩水調製槽12に流出される。
【0020】
塩水調製槽12は食塩供給タンク13とともに希薄食塩水の調製源を構成するもので、塩水調製槽12では食塩供給タンク13からの濃食塩水と第2隔室R2からの処理水を受けて所定濃度の希薄食塩水、すなわち0.1〜0.2重量%の範囲内の所定濃度の希薄食塩水が調製される。なお、第1,第5流出管路16a,16eの途中にはpHセンサー18cが介装されていて、各収容タンク14a,14b内に流入する各生成水のpHを測定している。また、各収容タンク14a,14b内の生成水は一定のpHに調製すべく各流量制御バルブ18bを介してアノード室Ra,カソード室Rcに還流されるようになっている。
【0021】
このように構成した製造装置10においては、処理槽11の第1,第2,第3隔室R1,R2,R3には水供給管路15aを通して水道水が供給されるとともに、アノード室Raおよびカソード室Rcには塩水調整槽12から希薄食塩水が供給される。この状態において、第2隔室R2内に供給された水道水は第3流出管路16cを通して塩水調整槽12に流出するが、第2隔室R2内では水中に溶存するマグネシウム、カルシウム等の硬質成分である陽イオンが第2陽イオン交換膜11cを透過して第3隔室R3内に移行するとともに、珪酸物質等の硬質成分である陰イオンが第2陰イオン交換膜11eを透過して第1隔室R1内に移行する。一方、第1隔室R1内では水中の陽イオンおよび陰イオンは第1陽イオン交換膜11bと第2陰イオン交換膜11eにより閉じ込められてアノード室Ra,第2隔室R2への移行を阻止され、また第3隔室R3内では水中の陽イオンおよび陰イオンは第2陽イオン交換膜11cと第1陰イオン交換膜11dにより閉じ込められてカソード室Rc,第2隔室R2への移行を阻止される。
【0022】
従って、当該製造装置10においては、第2隔室R2から流出する処理水は硬質成分を除去された状態で塩水調整槽12に流入して希薄食塩水の原水として使用され、アノード室Raおよびカソード室Rcへ供給される希薄食塩水には硬質成分が溶存していない。このため、アノード室Raおよびカソード室Rcでの希薄食塩水の電解時に硬質成分に起因するスケールの発生がなく、スケールの発生によるアノード室Raおよびカソード室Rc、各電極11f,11gが汚染されることがない。なお、第1,第3隔室R1,R3に移行した硬質成分は第2,第4流出管路16b,16dから排出される。
【0023】
このように、当該製造装置10を使用して電解生成水を製造する場合には、希薄食塩水を調製するための原水は電気透析処理によりマグネシウム、カルシウム、珪酸物質等の硬質成分を除去されるため、希薄食塩水中には硬質成分は存在しない。このため、当該希薄食塩水を電解しても、硬質成分が処理槽11内に析出してアノード室Raおよびカソード室Rc、各電極11f,11gを汚染することがないが、硬質成分の除去手段として各イオン交換膜11b〜11eのイオン選択的透過性を利用しているため、イオン交換樹脂を使用する場合のごとき再生工程が不要である。また、当該製造装置10においては、同一の処理槽11で水の電気透析による精製と希薄食塩水の電解とを行うことができるため、電解生成水の製造装置を小型化することができるとともに、製造装置を廉価に提供することができるという大きな利点を有する。
【0024】
図2は本発明の第2の製造装置の概略的な構成を示すもので、当該製造装置10aは第1の製造装置10を基本構成としている。当該製造装置10aにおいては、処理槽11の槽本体11a内に6枚のイオン交換膜が配置されていて、第1陽イオン交換膜11bにより区画形成されたアノード室Ra、第1陰イオン交換膜11dにて区画形成されカソード室Rc、第1陽イオン交換膜11bと第2陰イオン交換膜11eとにより区画形成された第1隔室R1、第1陰イオン交換膜11dと第2陽イオン交換膜11cにより区画形成された第2隔室R2、第2陰イオン交換膜11eと第3陽イオン交換膜11hとにより区画形成された第3隔室R3、第2陽イオン交換膜11cと第3陰イオン交換膜11iとにより区画形成された第4隔室R4、第3陽イオン交換膜11hと第3陰イオン交換膜11iとにより区画形成された第5隔室R5を備えている。
【0025】
当該製造装置10aにおいては、水供給管路15aが第2,第3隔室R2,R3に接続されているとともに、第4隔室R4が塩水調製槽12に接続されている。また、第3隔室R3は第4隔室R4に、第2隔室R2は第5隔室R5に、第5隔室R5は第1隔室R1にそれぞれ接続されており、塩水調製槽12に供給される処理水が同一雰囲気の隔室を2度流動して、2度電気透析処理されるように構成されている。
【0026】
なお、当該製造装置10aのその他の構成は製造装置10と同様であり、硬質成分の除去の程度が高い点を除き製造装置10と同様の作用効果を奏するものである。また、当該製造装置10aにおいては、原水の水質の程度により隔室を適宜の数に設定することができる。
【0027】
図3は本発明の第3の製造装置の概略的な構成を示すもので、当該製造装置20は処理槽21、希薄食塩水の調製槽22、高純度で高濃度の食塩水の供給タンク23、電解生成水の収容タンク24a,24bを備えているとともに、水供給管路25a、塩水供給管路25b、各流出管路26a〜26e、各供給ポンプ27a,27b、各流量制御バルブ28a,28b、pHセンサー28cを備えている。
【0028】
処理槽21は槽本体21a内に、第1陽イオン交換膜21b、第2陽イオン交換膜21c、第1陰イオン交換膜21d、第2陰イオン交換膜21eの4枚のイオン交換膜が配設されており、槽本体21a内に第1陽イオン交換膜21bにて区画形成されたアノード室Ra、第1陰イオン交換膜21dにて区画形成されたカソード室Rc、第1陽イオン交換膜21bと第2陽イオン交換膜21cとにより区画形成された第1隔室R1、第2陽イオン交換膜21cと第2陰イオン交換膜21eとにより区画形成された第2隔室R2と、第2陰イオン交換膜21eと第1陰イオン交換膜21dとにより区画形成された第3隔室R3とを備えている。アノード室Raには陽極21fが配置されているとともに、カソード室Rcには陰極21gが配置されている。
【0029】
処理槽21においては、第1,第2隔室R1,R2には水供給管路25aが接続されていて、供給ポンプ27a、流量制御バルブ28aを介して水道水が供給されるようになっている。また、アノード室Raおよびカソード室Rcには塩水供給管路25bが接続されていて、供給ポンプ27b、流量制御バルブ28bを介して希薄食塩水が供給されるように構成されている。また、処理槽21においては、アノード室Ra、カソード室Rc、第1隔室R1、第2隔室R2、第3隔室R3にそれぞれ流出管路が接続されている。アノード室側生成水は第1流出管路26aを介して第1収容タンク24aに流出され、カソード室側生成水は第5流出管路26eを介して第2収容タンク24bに流出され、第2隔室R2内の処理水は第3流出管路26cを介して外部に排出され、かつ第1隔室R1内の処理水は第2流出管路26bを介して第3隔室R3内に流入されるとともに、第3隔室R3内の処理水は第4流出管路26dを介して塩水調製槽22に流出されるように構成されている。
【0030】
このように構成した製造装置20においては、処理槽21の第1,第2隔室R1,R2には水供給管路25aを通して水道水が供給されるとともに、アノード室Raおよびカソード室Rcには塩水調整槽22から希薄食塩水が供給される。この状態において、第2隔室R2内に供給された水道水は第3流出管路26cを通して外部へ流出するが、第2隔室R2内には第1隔室R1から陽イオンの硬質成分が第2陽イオン交換膜21cを透過して侵入し、また第3隔室R3から陰イオンの硬質成分が第2陰イオン透過膜21eを透過して侵入して、硬質成分が濃縮される。このため、硬質成分は第2隔室R2から処理水ととともに外部へ流出する。従って、第3隔室R3から塩水調製槽22に供給される処理水中には硬質成分は溶存せず、塩水調製槽22で調製された希薄食塩水にも硬質成分は溶存しない。このため、かかる希薄食塩水の電解では硬質成分に起因するスケールの発生はなく、処理槽21がスケールにより汚染されることはない。
【0031】
図4は本発明の第4の製造装置の概略的な構成を示すもので、当該製造装置20aは図3に示す第3の製造装置20を基本構成としている。従って、当該製造装置20aにおいて製造装置20と同一の構成部材には同一の符号を付してその詳細な説明を省略し、必要により説明するにとどめる。
【0032】
当該製造装置20aにおいて、処理槽21の第1,第2,第3隔室R1,R2,R3には水供給管路25aが接続されていて、供給ポンプ27a、流量制御バルブ28aを介して水道水が供給されるようになっている。また、アノード室Raおよびカソード室Rcには塩水供給管路25bが接続されていて、供給ポンプ27b、流量制御バルブ28bを介して希薄食塩水が供給されるように構成されている。また、処理槽21においては、アノード室Ra、カソード室Rc、第1隔室R1、第2隔室R2、第3隔室R3にそれぞれ流出管路が接続されている。アノード室側生成水は第1流出管路26aを介して第1収容タンク24aに流出され、カソード室側生成水は第5流出管路26eを介して第2収容タンク14bに流出され、第1,第3隔室R1,R3内の処理水は第2,第4流出管路26b,26dを介して外部に排出され、かつ第2隔室R2内の処理水は第3流出管路26cを介して沈澱槽29に流出されるように構成されている。
【0033】
沈澱槽29は流量調整バルブ28bを介して塩水調製槽22に接続されていて、沈澱槽29では第2隔室R2から流出する処理水中の水不溶化成分が沈澱される。沈澱後の処理水は流量制御バルブ28bを通して塩水調製槽22に供給される。なお、沈澱槽29にはポリ燐酸カリウム等の水溶性のポリ燐酸塩が添加されて、不溶化成分の沈澱を助勢させるようになっている。
【0034】
このように構成した製造装置20aにおいては、処理槽21の第1,第2,第3隔室R1,R2,R3には水供給管路25aを通して水道水が供給されるとともに、アノード室Raおよびカソード室Rcには塩水調整槽22から希薄食塩水が供給される。この状態において、第2隔室R2内に供給された水道水は第3流出管路26cを通して沈澱槽29に流出するが、第2隔室R2内には第1隔室R1から陽イオンの硬質成分が第2陽イオン交換膜21cを透過して侵入し、また第3隔室R3から陰イオンの硬質成分が第2陰イオン透過膜21eを透過して侵入して、硬質成分が濃縮される。このため、硬質成分は第2隔室R2から処理水ととともに流出して沈澱槽29に流入し、その一部が硅酸カルシウム等の不溶性塩を形成するとともに、残存するアルカリ性硬質成分が沈澱槽29に添加されている水溶性ポリ燐酸塩と反応し燐酸カルシウム等の不溶性塩を形成して沈澱する。
【0035】
従って、沈澱槽29から塩水調製槽22に供給される処理水中には硬質成分は溶存せず、塩水調製槽22で調製された希薄食塩水にも硬質成分は溶存しない。このため、かかる希薄食塩水の電解では硬質成分に起因するスケールの発生はなく、処理槽21がスケールにより汚染されることはない。
【0036】
なお、第1隔室R1を流出する処理水には陽イオン系の硬質成分がほとんど溶存しないととも、ナトリウムイオンが多く溶存し、一方第3隔室R3を流出する処理水には陰イオン系の硬質成分がほとんど溶存しないとともに塩素イオンが多く溶存するため、これら両イオンを有効に活用するために、塩水調製槽22に供給するように構成することもできる。
【0037】
図5は本発明の第5の製造装置の概略的な構成を示すもので、当該製造装置30は処理槽31、希薄食塩水の調製槽32、高濃度の食塩水の供給タンク33、電解生成水の収容タンク34a,34bを備えているとともに、水供給管路35a、塩水供給管路35b、各流出管路36a〜36e、各供給ポンプ37a,37b、各流量制御バルブ38a,38b、pHセンサー38cおよび貯溜槽39を備えている。当該製造装置30においては、希薄食塩水を電解に先だって電気透析処理する点、および高濃度食塩水として硬質成分を多く含む低純度の食塩を使用して調製している点で、第1〜第4の製造装置10,10a,20,20aとは相違する。
【0038】
しかして、当該製造装置30においては、第2陽イオン交換膜31cとしてナトリウムイオン選択透過膜が採用され、また第2陰イオン交換膜31eとして塩素イオン選択透過膜が採用されていて、第2隔室R2は水供給管路35aに接続されているとともに、第1隔室R1および第3隔室R3が塩水供給管路35bに接続されていて、第2隔室R2は第3流出管路36cを介して貯溜槽39に接続されている。また、貯溜槽39は塩水供給管路35cを介してアノード室Raおよびカソード室Rcに接続されている。従って、予め調製された希薄食塩水は調製槽32から第1隔室R1および第3隔室R3に流入後電気透析され、その主成分であるナトリウムイオンおよび塩素イオンが第2隔室R2へ侵入して高純度の食塩水となって、同隔室R2から貯溜槽39へ流出する。従って、貯溜槽39からアノード室Raおよびカソード室Rcに供給される希薄食塩水中には硬質成分は溶存せず、かかる希薄食塩水の電解では硬質成分に起因するスケールの発生はなく、処理槽31がスケールにより汚染されることはない。なお、第1隔室R1からは陽イオン系の硬質成分を多く含む処理水が排出され、また第3隔室R3からは陰イオン系の硬質成分を多く含む処理水が排出される。
【0039】
このように、当該製造装置30を使用して電解生成水を製造する場合においては、希薄食塩水は電解に先だって電気透析処理により硬質成分を除去されていて、希薄食塩水中には硬質成分は存在しないため、当該希薄食塩水を電解しても、硬質成分が処理槽31中で析出してアノード室Ra、カソード室Rc、各電極31f,31gにスケールとして付着することはないが、硬質成分の除去手段として各イオン交換膜31b〜31eのイオン選択的透過性を利用しているため、イオン交換樹脂によって構成された軟水化装置のごとき再生工程は不要である。また、当該製造装置30においては、同一の処理槽31で希薄食塩水の電気透析による精製と同食塩水の電解とを行うことができるため、電解生成水の製造装置を小型化することができるとともに、製造装置を廉価に提供することができるという大きな利点を有する。
【0040】
特に、当該製造装置30においては、第2陽イオン交換膜31cとしてナトリウムイオン選択透過膜を採用し、かつ第2陰イオン交換膜として塩素イオン選択透過膜31eを採用して食塩水を高純度化しているため、食塩水の調製には低純度の食塩を採用できるという大きな利点を有する。
【0041】
図6は本発明の第6の製造装置の概略的な構成を示すもので、当該製造装置30aは第5の製造装置30を基本構成としている。従って、当該製造装置30aにおいて製造装置30と同一の構成部材には同一の符号を付してその詳細な説明を省略し、必要により説明するにとどめる。
【0042】
当該製造装置30aにおいては、第2陽イオン交換膜31cとして陽イオン系の硬質成分を選択透過させる交換膜が、第2陰イオン交換膜31eとして陰イオン系の硬質成分を選択透過させる交換膜が採用されており、また貯溜槽39に換えて沈澱槽39aが採用されている。しかして、当該製造装置30aにおいては、第3隔室R3が水供給管路35aに接続されているとともに、第1隔室R1および第2隔室R2が塩水供給管路35bに接続されていて、第2隔室R2は第3流出管路36cを介して沈澱槽39aに接続されている。なお、沈澱槽39aには、ポリ燐酸カリウム等の水溶性のポリ燐酸塩が添加されていて、不溶化成分の沈澱が助勢されるようになっている。
【0043】
また、沈澱槽39aは塩水供給管路35cを介してアノード室Raおよびカソード室Rcに接続されている。従って、予め調製された希薄食塩水は調製槽32から第2隔室R2で電気透析処理されて沈澱槽39に流入するが、第2隔室R2内には第1隔室R1から陽イオンの硬質成分が第2陽イオン交換膜31cを透過して侵入し、また第3隔室R3から陰イオンの硬質成分が第2陰イオン透過膜31eを透過して侵入して、硬質成分が濃縮される。このため、硬質成分は硅酸カルシウム等の不溶性塩となって第2隔室R2から処理水ととともに流出して、沈澱槽39aに流入して沈澱する。さらに、残存する陽イオン系の硬質成分は沈澱槽39aに添加されている水溶性のポリ燐酸塩と反応し、燐酸カルシウム塩等の不溶性塩を形成して沈澱する。
【0044】
従って、沈澱槽39aからアノード室Raおよびカソード室Rcに供給される希薄食塩水中には硬質成分は溶存せず、かかる希薄食塩水の電解では硬質成分に起因するスケールの発生はなく、処理槽31がスケールにより汚染されることはない。なお、第1隔室R1を流出する処理水には陽イオン系の硬質成分がほとんど溶存しないととも、ナトリウムイオンが多く溶存するため、このイオンを有効に活用するために上記処理水を塩水調製槽32に供給するように構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の製造装置を示す概略的構成図である。
【図2】本発明の第2の製造装置を示す概略的構成図である。
【図3】本発明の第3の製造装置を示す概略的構成図である。
【図4】本発明の第4の製造装置を示す概略的構成図である。
【図5】本発明の第5の製造装置を示す概略的構成図である。
【図6】本発明の第6の製造装置を示す概略的構成図である。
【符号の説明】
10,10a,20,20a,30,30a…製造装置、11,21,31…処理槽、11b,11c,11h,21b,21c,31b,31c…陽イオン交換膜、11d,11e,11i,21d,21e,31d,31e…陰イオン交換膜、12,22,32…塩水調製槽、14a,14b,24a,24b,34a,34b…収容タンク、15a,25a,35a…水供給管路、15b,25b,35b,35c…塩水供給管路、16a〜16e,26a〜26e,36a〜36e…流出管路、29,39a…沈澱槽、39…貯溜槽。
Claims (8)
- アノード室およびカソード室を有する処理槽にて希薄食塩水を電解処理してアノード室側生成水およびカソード室側生成水を生成する電解生成水の製造方法において、前記希薄食塩水を調製するための原水として、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜にて区画された隔室にて電気透析処理して硬質成分を除去処理された処理水、または、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜にて区画された隔室にて電気透析処理して濃縮された硬質成分を除去処理された処理水を採用することを特徴とする電解生成水の製造方法。
- アノード室およびカソード室を有する処理槽にて希薄食塩水を電解処理してアノード室側生成水およびカソード室側生成水を生成する電解生成水の製造方法において、前記希薄食塩水を電解処理に先立って、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜にて区画された隔室にて電気透析処理して硬質成分を除去処理し、または、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜にて区画された隔室にて電気透析処理して濃縮された硬質成分を除去処理することを特徴とする電解生成水の製造方法。
- アノード室およびカソード室を有する処理槽にて希薄食塩水を電解処理してアノード室側生成水およびカソード室側生成水を生成する電解生成水の製造装置であり、第1の陽イオン交換膜により区画形成されて陽極が配置されたアノード室、第1の陰イオン交換膜により区画形成されて陰極が配置されたカソード室、これら両室間にて前記第1の陽イオン交換膜と第2の陰イオン交換膜により区画形成された第1の隔室、前記第2の陰イオン交換膜と第2の陽イオン交換膜により区画形成された第2の隔室、前記第2の陽イオン交換膜と前記第1の陰イオン交換膜により区画形成された第3の隔室を備えた処理槽と、前記アノード室およびカソード室を前記希薄食塩水の供給源に接続する塩水供給管路と、前記各隔室を水の供給源に接続する水供給管路と、前記第2の隔室を前記希薄食塩水の調製源に接続する流出管路を備えていることを特徴とする電解生成水の製造装置。
- アノード室およびカソード室を有する処理槽にて希薄食塩水を電解処理してアノード室側生成水およびカソード室側生成水を生成する電解生成水の製造装置であり、第1の陽イオン交換膜により区画形成されて陽極が配置されたアノード室、第1の陰イオン交換膜により区画形成されて陰極が配置されたカソード室、これら両室間にて前記第1の陽イオン交換膜と第2の陰イオン交換膜により区画形成された第1の隔室、前記第1の陰イオン交換膜と第2の陽イオン交換膜により区画形成された第2の隔室、これら両隔室間に配設されたイオン交換膜により区画形成された1または複数の第3の隔室を備えた処理槽と、前記アノード室およびカソード室を前記希薄食塩水の供給源に接続する塩水供給管路と、前記各隔室に水を供給する水供給管路と、これら隔室の1隔室を前記希薄食塩水の調製源に接続する流出管路を備えていることを特徴とする電解生成水の製造装置。
- アノード室およびカソード室を有する処理槽にて希薄食塩水を電解処理してアノード室側生成水およびカソード室側生成水を生成する電解生成水の製造装置であり、第1の陽イオン交換膜により区画形成されて陽極が配置されたアノード室、第1の陰イオン交換膜により区画形成されて陰極が配置されたカソード室、これら両室間にて前記第1の陽イオン交換膜と第2の陽イオン交換膜により区画形成された第1の隔室、前記第2の陽イオン交換膜と第2の陰イオン交換膜により区画形成された第2の隔室、前記第2の陰イオン交換膜と前記第1の陰イオン交換膜により区画形成された第3の隔室を備えた処理槽と、前記アノード室およびカソード室を前記希薄食塩水の供給源に接続する塩水供給管路と、前記第1,第2の隔室を水の供給源に接続する水供給管路と、前記第1の隔室を前記第3の隔室に接続する接続管路と、同第3の隔室を前記希薄食塩水の調製源に供給する流出管路を備えていることを特徴とする電解生成水の製造装置。
- アノード室およびカソード室を有する処理槽にて希薄食塩水を電解処理してアノード室側生成水およびカソード室側生成水を生成する電解生成水の製造装置であり、第1の陽イオン交換膜により区画形成されて陽極が配置されたアノード室、第1の陰イオン交換膜により区画形成されて陰極が配置されたカソード室、これら両室間にて前記第1の陽イオン交換膜と第2の陽イオン交換膜により区画形成された第1の隔室、前記第2の陽イオン交換膜と第2の陰イオン交換膜により区画形成された第2の隔室、前記第2の陰イオン交換膜と前記第1の陰イオン交換膜により区画形成された第3の隔室を備えた処理槽と、前記アノード室およびカソード室を前記希薄食塩水の供給源に接続する塩水供給管路と、前記各隔室を水の供給源に接続する水供給管路と、前記第2の隔室を硬質成分の除去装置に接続する流出管路と、前記除去装置にて硬質成分を除去処理された処理水を前記希薄食塩水の調製源に供給する流出管路を備えていることを特徴とする電解生成水の製造装置。
- アノード室およびカソード室を有する処理槽にて希薄食塩水を電解処理してアノード室側生成水およびカソード室側生成水を生成する電解生成水の製造装置であり、第1の陽イオン交換膜により区画形成されて陽極が配置されたアノード室、第1の陰イオン交換膜により区画形成されて陰極が配置されたカソード室、これら両室間にて前記第1の陽イオン交換膜と第2の陽イオン交換膜により区画形成された第1の隔室、前記第2の陽イオン交換膜と第2の陰イオン交換膜により区画形成された第2の隔室、前記第2の陰イオン交換膜と前記第1の陰イオン交換膜により区画形成された第3の隔室を備えた処理槽と、前記第1,第3の隔室を希薄食塩水の供給源に接続する塩水供給管路と、前記第2の隔室を水供給源に接続する水供給管路と、前記第2の隔室内で処理された処理水を前記アノード室およびカソード室に供給する流出管路を備え、前記第2の隔室を形成する前記第2の陽イオン交換膜としてナトリウムイオンを選択的に透過する透過膜が採用され、かつ、前記第2の隔室を形成する前記第2の陰イオン交換膜として塩素イオンを選択的に透過する透過膜が採用されていることを特徴とする電解生成水の製造装置。
- アノード室およびカソード室を有する処理槽にて希薄食塩水を電解処理してアノード室側生成水およびカソード室側生成水を生成する電解生成水の製造装置であり、第1の陽イオン交換膜により区画形成されて陽極が配置されたアノード室、第1の陰イオン交換膜により区画形成されて陰極が配置されたカソード室、これら両室間にて前記第1の陽イオン交換膜と第2の陽イオン交換膜により区画形成された第1の隔室、前記第2の陽イオン交換膜と第2の陰イオン交換膜により区画形成された第2の隔室、前記第2の陰イオン交換膜と前記第1の陰イオン交換膜により区画形成された第3の隔室を備えた処理槽と、前記第1,第2の隔室を希薄食塩水の供給源に接続する塩水供給管路と、前記第3の隔室を水供給源に接続する水供給管路と、前記第2の隔室を硬質成分の除去装置に接続する流出管路と、前記除去装置にて硬質成分を除去処理された処理水を前記アノード室およびカソード室に供給する流出管路を備え、前記第2の隔室を形成する前記第2の陽イオン交換膜として陽イオン系硬質成分を選択的に透過する透過膜が採用され、かつ、前記第2の隔室を形成する前記第2の陰イオン交換膜として陰イオン系硬質成分を選択的に透過する透過膜が採用されていることを特徴とする電解生成水の製造装置。
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