JP4348195B2 - 有隔膜電解にて発生する塩素ガスの処理方法および処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、食塩水等、無機塩化物を電解質として含有する水溶液を被電解水とする有隔膜電解により陽極側電解室にて生成される電解生成酸性水にともない発生する塩素ガスを処理するための処理方法、および、同塩素ガスを処理するための処理装置に関する。

食塩水等、無機塩化物を電解質として含有する水溶液を被電解水とする有隔膜電解においては、有隔膜電解槽を構成する陽極側電解室にて電解生成酸性水が生成され、有隔膜電解槽を構成する陰極側電解室にて電解生成アルカリ水が生成される。これらの電解生成水は、用途に応じてそれぞれ使い分けされる。

ところで、当該有隔膜電解においては、使用する被電解水が含有する食塩等の無機塩化物に起因して、陽極側電解室では電解生成酸性水の生成にともない塩素ガスが発生する。当該塩素ガスは、電解生成酸性水に溶存した状態またはガス状態で、電解生成酸性水とともに陽極側電解室から流出する。また、塩素ガスを溶存している電解生成酸性水は、大気に暴露された場合には塩素ガスを発生する。通常、これらの塩素ガスの処理には、塩素ガスを大気中に放出する手段が採られる。

しかしながら、塩素ガスを大気中に放出する場合には、環境負荷が大きく、また、塩素ガスの放出環境内に配置されている装置、設備等の腐食をまねくことになる。このため、当該有隔膜電解にて発生する塩素ガスを大気中に放出することなく処理する特別の塩素ガス処理手段が提案されている（特許文献１参照）。

上記した特許文献１にて提案されている塩素ガス処理手段は、電解水生成装置に一体に組込まれているもので、有隔膜電解槽の陽極側電解室にて発生する塩素に起因する塩素ガス、所謂、陽極側電解室にて電解生成酸性水に生成にともない発生する塩素ガスを、有隔膜電解槽の陰極側電解室の上流側に導入して、塩素ガスを大気に放出することなく陰極側電解室内で利用するものである。

従って、当該塩素ガス処理手段は、塩素ガスを大気に放出させない点、および、塩素ガスを有効に利用する点で、有用な塩素ガス処理手段ということができる。しかしながら、当該塩素ガス処理手段を採る場合には、陰極側電解室内の被電解水や電解途中の電解生成水の成分組成に影響を及ぼすことになり、設定されている特性の電解生成アルカリ性水を生成することができなくなる。かかる問題は、陰極側電解室にて生成される電解生成アルカリ性水を利用せずに廃棄する場合や、電解生成アルカリ性水をその特性がさほど厳格には要求されない用途に利用する場合は無視し得るが、電解生成アルカリ性水をその特性が厳格には要求される用途に利用する場合は、新たな大きな問題となる。
特開平７−１６３９８０号公報

本発明の目的は、有隔膜電解にて発生する塩素ガスを大気中に放出することなく処理する塩素ガス処理手段であって、電解生成酸性水および電解生成アルカリ性水の予め設定されている特性に変化をきたすことがない塩素ガス処理手段を提供することにある。

本発明は、無機塩化物を電解質として含有する水溶液を被電解水とする有隔膜電解により陽極側電解室にて生成される電解生成酸性水にともない発生する塩素ガスを処理するための処理方法である。

しかして、本発明に係る第１の塩素ガス処理方法においては、前記塩素ガスを前記電解生成酸性水から捕捉して陰極側電解室にて生成された電解生成アルカリ性水に導入し、塩素ガスを導入して生成された水溶液にチオ硫酸ナトリウムを添加して中和し、中和された水溶液を排水することを特徴とするものである。

また、本発明に係る第２の処理方法においては、前記塩素ガスを前記電解生成酸性水から捕捉して陰極側電解室にて生成された電解生成アルカリ性水に導入し、塩素ガスを導入して生成された水溶液の水分を除去して無機塩化物を回収することを特徴とするものである。

また、本発明は、無機塩化物を電解質として含有する水溶液を被電解水とする有隔膜電解により陽極側電解室にて生成される電解生成酸性水にともない発生する塩素ガスを処理するための処理装置であり、本発明に係る塩素ガス処理装置は、有隔膜電解槽の陽極側電解室から電解生成酸性水を流出させる流出管路に設けた気液分離器と、前記有隔膜電解槽の陰極側電解室から流出する電解生成アルカリ性水の少なくとも一部を収容する収容容器と、同収容容器と前記気液分離器とを接続し同気液分離器にて分離された塩素ガスを前記収容容器に導入する導入管路と、前記収容容器にて生成された水溶液にチオ硫酸ナトリウムを添加する中和手段または前記水溶液を蒸発乾固させる加熱手段を備えていることを特徴とするものである。

本発明に係る塩素ガス処理方法および塩素ガス処理装置は、基本的には、有隔膜電解槽の陽極側電解室にて発生した塩素ガスを、有隔膜電解槽の陰極側電解室にて生成された電解生成アルカリ性水に導入して、電解生成アルカリ性水に十分に吸収させることにある。当該塩素ガスは、電解生成アルカリ性水中では、揮発し難い次亜塩素酸ナトリウムに変換される。本発明に係る塩素ガス処理方法および塩素ガス処理装置においては、次亜塩素酸ナトリウムを含有する電解生成アルカリ性水を中和して排水するか、次亜塩素酸ナトリウムを含有する電解生成アルカリ性水から水分を除去（蒸発乾固）して、食塩等の無機塩化物を回収するものである。

かかる塩素ガス処理手段を採れば、有隔膜電解にて発生する塩素ガスを大気中に放出させることなく、かつ、使用を目的する電解生成酸性水および電解生成アルカリ性水の予め設定されている特性に変化を及ぼすことなく、有隔膜電解槽の陽極側電解室にて発生する塩素ガスの処理を的確に行うことができる。

本発明は、有隔膜電解にて発生する塩素ガスの処理方法および処理装置に関する。図１には、本発明に係る塩素ガス処理方法の一実施態様を採り得る、本発明に係る塩素ガス処理装置の一実施形態である塩素ガス処理装置を組込んだ電解水生成装置を示している。

当該電解水生成装置１０は、食塩の希薄水溶液を被電解水とする有隔膜電解にて、電解生成酸性水と電解生成アルカリ性水を互いに独立して生成するものである。また、当該電解水生成装置１０に組込まれている塩素ガス処理装置２０は、当該電解水生成装置１０の有隔膜電解槽にて発生する塩素ガスを処理するものである。

当該電解水生成装置１０は、有隔膜電解槽１０ａを主体とするものである。有隔膜電解槽１０ａは、槽本体１１、槽本体１１の中央部に位置して内部を２つの区画室に区画するイオン透過能を有する隔膜１２、各区画室に配設されて各区画室を電解室Ｒ1，Ｒ2に形成する一対の電極１３ａ，１３ｂにて形成されている。当該有隔膜電解槽１０ａにおいては、電解室Ｒ1が陽極側電解室に形成され、電解室Ｒ2が陰極側電解室に形成されている。当該電解水生成装置１０は、被電解水を両電解室Ｒ1，Ｒ2にそれぞれ供給する給水管路１４、陽極側電解室Ｒ1にて生成される電解生成酸性水を流出させる第１流出管路１５ａ、陰極側電解室Ｒ2にて生成される電解生成アルカリ性水を流出させる第２流出管路１５ｂを備えている。また、給水管路１４の途中には、濃食塩水を収容する食塩水収容タンク１６が接続されている。

当該電解水生成装置１０においては、給水管路１４の上流側先端部が水道管に接続さていて、電解運転時には、水道水が給水管路１４に導入されるようになっており、給水管路１４内を流れる水道水には、食塩水収容タンク１６から所定濃度の食塩水が設定された流量で添加されるようになっている。これにより、給水管路１４内で、所定濃度の希薄食塩水が生成され、当該希薄食塩水は被電解水として有隔膜電解槽１０ａの各電解室Ｒ1，Ｒ2に供給される。各電解室Ｒ1，Ｒ2に供給された被電解水は電解され、陽極側電解室Ｒ1では電解生成酸性水が生成され、陰極側電解室Ｒ2では電解生成アルカリ性水が生成される。陽極側電解室Ｒ1にて生成された電解生成酸性水は、第１流出管路１５ａを通って系外へ流出され、陰極側電解室Ｒ2にて生成された電解生成アルカリ性水は、第２流出管路１５ｂを通って系外へ流出される。

塩素ガス処理装置２０は、気液分離器２１、第２流出管路１５ｂから分岐する分岐管路２２、電解生成アルカリ性水を収容する収容容器（アルカリ性水収容タンク２３）、気液分離器２１とアルカリ性水収容タンク２３を接続する導入管路２４、中和剤を収容する収容容器（中和剤収容タンク２５）にて形成されている。気液分離器２１は、第１流出管路１５ａの途中に介装してなるもので、第１流出管路１５ａに連通して起立する分離容器２１ａを主体としている。分離容器２１ａは、連結管２１ｂを介して第１流出管路１５ａに連通している。

当該電解水生成装置１０においては、電解運転時、有隔膜電解槽１０ａの陽極側電解室Ｒ1にて電解生成酸性水が生成され、かつ、有隔膜電解槽１０ａの陰極側電解室Ｒ2にて電解生成アルカリ性水が生成される。陽極側電解室Ｒ1で生成された電解生成酸性水は、陽極側電解室Ｒ1にて発生した塩素ガスとともに第１流出管路１５ａを通して系外に流出し、かつ、陰極側電解室Ｒ2にて生成された電解生成アルカリ性水は、第２流出管路１５ｂを通して系外に流出する。第１流出管路１５ａを流動する電解生成酸性水は、塩素ガス処理装置２０を構成する気液分離器２１の分離容器２１ａ内に一旦滞留した後、第１流出管路１５ａに流出する。一方、第２流出管路１５ｂを流動する電解生成アルカリ性水の一部は、分岐管路２２を通ってアルカリ性水収容タンク２３内に継続して流入して滞留し、その後、分岐管路２２を通って排水される。

当該電解運転においては、陽極側電解室Ｒ1では電解生成酸性水の生成のともない塩素ガスが発生する。当該塩素ガスは、電解生成酸性水に溶解した状態またはガス状態で、電解生成酸性水とともに第１流出管路１５ａに流出し、気液分離器２１の分離容器２１ａに滞留する電解生成酸性水から塩素ガスとして分離される。分離された塩素ガスは、導入管路２４を通して、アルカリ性水収容タンク２３に継続して導入される。

アルカリ性水収容タンク２３内に導入された塩素ガスは、同収容タンク２３内に滞留している電解生成アルカリ性水中で、揮発し難い次亜塩素酸ナトリウムに変換されて溶解する。次亜塩素酸ナトリウムが溶存している電解生成アルカリ性水は、分岐管路２２を通して継続して排水されるが、排水の途中で、中和剤収容タンク２５から中和剤であるチオ硫酸ナトリウムの水溶液が添加されて中和され、中和された状態で排水される。

当該塩素ガス処理装置２０は、上記したように機能して、有隔膜電解にて発生する塩素ガスを大気中に放出させることなく、かつ、使用を目的とする電解生成酸性水および電解生成アルカリ性水の予め設定されている特性に変化を与えることなく、塩素ガスの処理を行うことができる。

なお、当該塩素ガス処理装置２０においては、アルカリ性水収容タンク２２を蒸発器に置き換えるとともに、中和剤収容タンク２５を省略する構成を採ることができる。蒸発器は、ヒータを備える収容容器であって、収容容器は電解生成アルカリ性水の一部を収容するとともに、気液分離器２１で分離された塩素ガスを導入管路２４を通して受入れる。収容容器内の電解生成アルカリ性水は、導入された塩素ガスを溶解して次亜塩素酸ナトリウムに変換する。次亜塩素酸ナトリウムを溶存する電解生成アルカリ性水はヒータにより加熱されて蒸発乾固される。これにより、被電解水の調製に使用した食塩が回収される。

本発明の一実施形態に係る塩素ガス処理装置を組込んだ電解水生成装置を概略的に示す全体構成図である。

符号の説明

１０…電解水生成装置、１０ａ…有隔膜電解槽、１１…槽本体、１２…隔膜、１３ａ，１３ｂ…電極、１４…給水管路、１５ａ…第１流出管路、１５ｂ…第２流出管路、１６…食塩水収容タンク、Ｒ1…陽極側電解室、Ｒ2…陰極側電解室、２０…塩素ガス処理装置、２１…気液分離器、２１ａ…分離容器、２１ｂ…連結管、２２…分岐管路、２３…アルカリ性水収容タンク、２４…導入管路、２５…中和剤収容タンク。

Claims (3)

1. 無機塩化物を電解質として含有する水溶液を被電解水とする有隔膜電解により陽極側電解室にて生成される電解生成酸性水にともない発生する塩素ガスを処理するための処理方法であり、前記塩素ガスを前記電解生成酸性水から捕捉して陰極側電解室にて生成された電解生成アルカリ性水に導入し、塩素ガスを導入して生成された水溶液にチオ硫酸ナトリウムを添加して中和し、中和された水溶液を排水することを特徴とする有隔膜電解にて発生する塩素ガスの処理方法。
2. 無機塩化物を電解質として含有する水溶液を被電解水とする有隔膜電解により陽極側電解室にて生成される電解生成酸性水にともない発生する塩素ガスを処理するための処理方法であり、前記塩素ガスを前記電解生成酸性水から捕捉して陰極側電解室にて生成された電解生成アルカリ性水に導入し、塩素ガスを導入して生成された水溶液の水分を除去して無機塩化物を回収することを特徴とする有隔膜電解にて発生する塩素ガスの処理方法。
3. 無機塩化物を電解質として含有する水溶液を被電解水とする有隔膜電解により陽極側電解室にて生成される電解生成酸性水にともない発生する塩素ガスを処理するための処理装置であり、有隔膜電解槽の陽極側電解室から電解生成酸性水を流出させる流出管路に設けた気液分離器と、前記有隔膜電解槽の陰極側電解室から流出する電解生成アルカリ性水の少なくとも一部を収容する収容容器と、同収容容器と前記気液分離器とを接続し同気液分離器にて分離された塩素ガスを前記収容容器に導入する導入管路と、前記収容容器にて生成された水溶液にチオ硫酸ナトリウムを添加する中和手段または前記水溶液を蒸発乾固させる加熱手段を備えていることを特徴とする有隔膜電解にて発生する塩素ガスの処理装置。

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