JP4575234B2

JP4575234B2 - 二酸化塩素ガスの発生方法

Info

Publication number: JP4575234B2
Application number: JP2005139060A
Authority: JP
Inventors: 康順古川
Original assignee: TAIKOH CO., LTD.
Current assignee: TAIKOH CO., LTD.
Priority date: 2005-04-10
Filing date: 2005-04-10
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2025-04-10
Also published as: JP2006290717A

Description

本発明は二酸化塩素ガスの発生方法に関し、特に室内温度に左右されることなく持続的且つ安定的に二酸化塩素ガスを室内へ放出するのに好適な二酸化塩素ガスの発生方法に関する。

一般に二酸化塩素（ＣｌＯ_２）は強い酸化力を有し、この強力な酸化作用を利用して、二酸化塩素は殺菌剤や消臭剤或いは工場規模ではコットンの漂白や紙の漂白に利用されている。
二酸化塩素は気体である為、使用する場所で二酸化塩素ガスを発生させながら使用する事が通常の使用方法とされている。しかし、二酸化塩素は熱安定性が悪く極めて不安定な物質の為、二酸化塩素の金属塩を溶解させた水溶液の形態で使用し、二酸化塩素自体の不安定性の問題を回帰しようとする試みが行われている。

これ等の金属塩とされる物質として、安定化二酸化塩素が上げられる。この安定化二酸化塩素は炭酸ナトリウムに二酸化塩素ガスを吹き込んで製造されるが、二酸化塩素ガスは炭酸ナトリウムに吸収されないので、還元剤、例えば過炭酸ナトリウムや過酸化水素を添加して還元させながら吸収させる。こうしないと二酸化塩素ガスは吸収をせず逃げて反応はしない。還元剤が存在すると二酸化塩素は還元されて亜塩素酸ナトリウムが生成する。これは亜塩素酸ナトリウムの製法と同じで、以下の反応によって示される。
２ＣｌＯ_２＋２ＮａＯＨ＋Ｈ_２Ｏ_２ → ２ＮａＣｌＯ_２＋２Ｈ_２Ｏ＋Ｏ_２

この様な事から最近では亜塩素酸ナトリウムを８％に希釈して炭酸塩を添加してｐＨ調整を行い安定化二酸化塩素とし、これを消臭剤として販売している例も有る。また亜塩素酸塩の水溶液、又は亜塩素酸塩と亜塩素酸塩を含む水溶液を高吸水性樹脂に吸収させ、そのｐＨが６．０〜６．５になるようにしてゲル状組成物とする方法が、下記特許文献１に開示されている。しかし二酸化塩素は活性化させるために酸が必要であり、この方法では安定した二酸化塩素ガスの放出は難しいと考える。
特開２０００−２１１９０１号公報

亜塩素酸塩から二酸化塩素を発生させる方法には、酸を加えて反応させる２液法（１）、（２）、（３）、塩素ガスによる方法（４）、或いは次亜塩素酸ナトリヴム、塩酸による３液法（５）などがある。これらは用途に従って利用される。以下にその反応式を例記する。

２液法
硫酸を用いた方法
５ＮａＣｌＯ_２＋２Ｈ_２ＳＯ_４ → ２Ｎａ_２ＳＯ_４＋４ＣｌＯ_２＋ＮａＣｌ＋２Ｈ_２Ｏ・・・（１）
塩酸を用いた方法
５ＮａＣｌＯ_２＋４ＨＣｌ → ４ＣｌＯ_２＋５ＮａＣｌ＋２Ｈ_２Ｏ・・・（２）
クエン酸を用いた方法
１５ＮａＣｌＯ_２＋４ＨＯ_２ＣＣ（ＯＨ）（ＣＨ_２ＣＯ_２Ｈ）_２ → １２ＣｌＯ_２＋４Ｃ_６Ｈ_５Ｎａ_３Ｏ_７＋３ＮａＣｌ＋６Ｈ_２Ｏ・・・（３）
塩素ガスを用いた方法
２ＮａＣｌＯ_２＋Ｃｌ_２ → ２ＣｌＯ_２＋２ＮａＣｌ・・・（４）
３液法
２ＮａＣｌＯ_２＋ＮａＣｌＯ＋２ＨＣｌ → ２ＣｌＯ_２＋ＮａＣｌ＋Ｈ_２Ｏ・・・（５）

（１）、（２）、（５）の方法は温泉やスーパー銭湯のお湯に０．４ｍｇ／ｌの範囲内で添加され滅菌殺菌用に利用されている。これはレジオネラ菌の殺菌を目的としている。
また上水に対しては水道法によって添加剤として認可されており、その濃度は二酸化塩素（ＣｌＯ_２）２．０ｍｇ／ｌ以下、亜塩素酸イオン（ＣｌＯ_２ ⁻）０．２ｍｇ／ｌ以下と規定されている。これらは一般に上水中の除鉄、除マンガン処理として利用されている。

また、亜塩素酸ナトリウムによる殺菌漂白が認可されているが、この処理方法は食品添加物公定書によれば亜塩素酸ナトリウムに酸を添加し二酸化塩素を遊離させて使用すると定義されている。また最終製品の完成前には分解又は除去が義務付けられている。
二酸化塩素は、生食野菜の殺菌や、もも、ふき、ぶどう、さくらんぼ、卵の表面処理、柑橘系の果物の処理、漂白殺菌処理にも認可されている。この場合、（３）の方法は亜塩素酸イオンが多く残るので上水に対して使用は出来ないが、生食野菜の殺菌や、もも、ふき、さくらんぼ等の処理には使用する事が出来る。但し亜塩素酸イオンが残らない様に注意が必要である。
なお、（４）の塩素ガスを使用する方法は、高圧ガス取締法による規制があり、また塩素ガス毒性が高いことなどからわが国では使用されておらない。

この様な二酸化塩素は、水溶液中においてｐＨ＝９〜酸性領域でも殺菌力が変わらないという性質を持ち、塩素の２．６倍の有効塩素量も有する強力な酸化剤である。
なお殺菌、消臭に際しては、以下の（６）式に示す反応の２Ｏが作用している事が理解できる。
ＣｌＯ_２＋ｅ → Ｃｌ⁻ ＋２Ｏ・・・・・（６）

以上、二酸化塩素の発生方法について種々説明をしたが、一般家庭や病院等に於て二酸化塩素水溶液を室内に持ち込み散布する事は難しく、装置としては利用されておらない。しかし、ビル、病院等の空調設備の中に二酸化塩素水溶液を注入する方法などが提案されており応用が考えられている。

近年、シックハウス症候群や化学物質過敏症の原因となる室内の有害化学物質、病院の院内感染の原因ともなる感染菌の浄化が問題となっている。
シックハウス症候群の原因となる化学物質の種類、或いはその化学物質が体内でどのように働くかは必ずしも明らかではない。それは体内の至るところで影響を及ぼすので、症状から原因をはっきり決めることが難しいからである。シックハウス症候群の原因となる物質は、我々の住居の至るところに潜んでいることがマスメディアを通じて紹介されている。

例えば、壁や天井には抗菌剤や難燃剤を使用したビニルクロス、ホルムアルデヒドを使用した合板等が使用されている。木材には防腐剤、防黴剤が使用されている。また畳にはダニが付かないように有機リン系の殺虫剤を含んだ防虫加工紙が使用され、床下にもシロアリを駆除するために有機リン系やピレスロイド系の殺虫剤が使用されている。建材やカーテン、畳等に含まれている化学物質には気体になり易い物質が数多く含まれている。これらの化学物質の中に人体に異常を起こすものも含まれており、シックハウス症候群や化学物質過敏症の原因となると考えられている。

これらの化学物質がどのようにして室内空気中に混入してくるかを調べると、部屋の壁に使われる合板の接着剤中のホルムアルデヒドや有機溶剤（ベンゼン、トルエン等）の蒸発、木材に使われる防黴、防虫剤の蒸発や埃、微粒子化、ビニルクロスや壁紙の接着剤の蒸発、ペンキ、ラッカー等からの有機溶剤の蒸発、床下や畳に使われる防虫剤、殺虫剤の蒸発等が挙げられる。

これらの室内有害化学物質の代表例としては、ホルムアルデヒド、アセトン、ｎ−ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、アミン類、１，２，４トリメチルベンゼン、パラジクロルベンゼン、ナフタリン等が挙げられる。また歯科医院で義歯に使用されるメタクリル酸メチルが挙げられる。このような化学物質の除去、及び影響を防止する方法については大学や各学識経験者による研究が開始されたばかりである。

一方、病院等の院内感染を防止する方法としては、室内空気中にホルマリン（ホルムアルデヒドの４０％水溶液）を散布し、空気中や窓壁面に存在する菌を殺菌した後、アンモニアによって中和する方法が知られている。現在主として行われている方法は、機器内にホルマリン及びアンモニア水溶液をそれぞれ収容するタンクを設け、このタンクよりホルマリンを滴下して専用紙にしみ込ませ熱風を送ってガス化しフアンにより空気中のホルムアルデヒド濃度が目標値に達するまで室内に拡散させて殺菌する。その後、同様の操作でアンモニア水溶液をしみ込ませ熱風を送ってガス化しホルムアルデヒドを中和するものである。しかし、この方法は、ホルムアルデヒドやアンモニアの刺激臭が漏洩しやすく、有毒で引火性の強いホルムアルデヒドやアンモニアの水溶液を加熱してガス化することは好ましくないという問題点がある。

本発明者は鋭意検討を重ねた。その結果、室温に左右されないで一定濃度で安定して室内に二酸化塩素ガスを放出させることが出来ればそれが上記問題点を解決するのに最も好ましいことに思い至った。
放出された二酸化塩素は室内空気中に存在する微量の有害化学物質を分解除去する。これにより室内空気は清浄化され、シックハウス症候群、化学物質過敏症等は生じなくなる。有毒で引火性の強い物質を使う必要も無くなり、安全に院内空気を殺菌、清浄化することができ、院内感染等を防ぐことも出来る。

上記目的達成のため、請求項１の発明では、亜塩素酸塩と有機酸、又は亜塩素酸塩と無機酸、又は亜塩素酸塩と有機酸及び無機酸とを含む水溶液に蒸散芯を浸漬し、該芯を加熱して二酸化塩素ガスを放出させる。
請求項２の発明では、請求項１にいう亜塩素酸塩が亜塩素酸カリウム及び又は亜塩素酸ナトリウムとされている。
請求項３の発明では、請求項２にいう亜塩素酸カリウム及び又は亜塩素酸ナトリウムの濃度が１％〜１５％とされている。
請求項４の発明では、請求項１〜請求項３の何れかにいう有機酸がクエン酸、リンゴ酸、フマル酸若しくはコハク酸又はこれらの組合わせとされている。
請求項５の発明では、請求項１〜請求項４にいう有機酸及び又は無機酸によって調整されるｐＨの範囲が２．０〜５．０とされている。

本発明によれば、室内温度に左右されることなく持続的且つ安定的に二酸化塩素ガスを室内に放出することが出来る。二酸化塩素は室内の空気中に存在する微量の有害化学物質を分解除去する。また、病院の院内感染の原因となる感染菌等を殺菌する。従って、有害化学物質に起因するシックハウス症候群や化学物質過敏症等の発生が抑制され、細菌による院内感染等も予防される。

以下、本発明の詳細を実施の形態例及び実施例に基いて説明する。図１、図２に本発明を実施するための加熱蒸散器の一実施の形態例を示す。図１は加熱蒸散器の断面図、図２は図１のヒーター等を取り出して示す斜視図である。
これらの図において、１１で示す容器は、椀形に構成された外容器１２と、これに取り付けられる内容器１３で構成されており、外容器１２の頂部には蒸散孔１２ａが設けられている。内容器１３は、外壁１４、底壁１５及び内壁１６とで構成されている。

外壁１４は外容器１２との接合部分を有する。底壁１５にはスペーサー１５ａが設けられている。このスペーサー１５ａは外壁１４の下端にドーナツ状に内側に連設され、設置面との間に空気流通路を形成する。内壁１６は底壁１５の内側端から立ち上げられており、上端は絞り込まれて支持部１６ａとされている。
支持部１６ａの内周には雌ねじ１６ａ_１が設けられている。内壁１６の下側部分には通気孔１６ｂが所要数設けられている。

内容器１３の底壁１５には支持体２１が固定されている。この支持体２１にはリング状のヒーター２２が取り付けられている。このヒーター２２は後述する蒸散芯４１の一部を５０℃〜８０℃で加熱する。ヒーター２２には電源コード２３が接続されている。この電源コード２３は、内容器１３から外部に導出され、その端末のプラグ２４がＡＣ１００Ｖ電源に接続される。

ボトル３１は溶液Ａを収容する。口部３１ａの外周には雄ねじ３１ａ_１が設けられている。この雄ねじ３１ａ_１は、内容器１３の雌ねじ１６ａ_１に外壁１６の下側から螺合する。口部３１ａの内周には芯支え３２が着脱可能に嵌合されている。この芯支え３２の支持孔３２ａが蒸散芯４１を固定する。
蒸散芯４１はガラス繊維を束ねたもので、毛細管現象によって液体Ａを吸上げる。蒸散芯４１の下部はボトル３１内に挿入されており、ボトル３１から突出した上端部がヒーター２２内に位置している。

この加熱蒸散器の動作について説明する。プラグ２４、電源コード２３を介してヒーター２２に通電すると、ヒーター２２は５０℃〜８０℃の温度となり、ヒーター２２内に挿通されている蒸散芯４１の上端付近を加熱する。蒸散芯４１が加熱されると、毛細管現象によって吸上げられた溶液Ａは、順次加熱されて蒸発する。

また、底壁１５のスペーサー１５ａにより、設置面との間に形成される空気流通路からの空気は、内壁１６の開放側から通気孔１６ｂを通過して容器１１の内部に入ってヒーター２２で加熱され、溶液Ａの蒸気と共に蒸散孔１２ａから外容器１２の外部へ拡散する。

従って、拡散した溶液Ａの粒子は、室内の隅々に漂っている有害化学物質と接触してこれを分解除去する。また、病院等で使用されたときは、院内感染の原因となる細菌類を殺菌し室内の空気を清浄化する。なお、溶液Ａが無くなった場合は、雄ねじ３１ａ１を雌ねじ１６ａ１から外し、新しいボトルと交換する。

溶液Ａは、亜塩素酸塩と有機酸とを含む水溶液である。有機酸に代え無機酸を用いても良い。無機酸と有機酸の双方を亜塩素酸塩に加えても良い。このような水溶液に蒸散芯４１を浸漬し、該芯４１をヒーター２２で加熱して二酸化塩素ガスを放出させる。
亜塩素酸塩としては亜塩素酸カリウムが好適である。亜塩素酸ナトリウムも好適である。亜塩素酸カリウム、亜塩素酸ナトリウムの双方を使用するのも好適である。

前記亜塩素酸カリウム又は亜塩素酸ナトリウムの濃度は１％〜１５％とするのが好適である。亜塩素酸カリウム、亜塩素酸ナトリウムの双方を使用した場合も両者の合計したもので濃度１％〜１５％にするのが好適である。
前記有機酸はクエン酸、リンゴ酸、フマル酸若しくはコハク酸、又はこれらの組合わせとするのが好ましい。
有機酸又は無機酸によって調整されるｐＨの範囲は２．０〜５．０とするのが好ましい。有機酸と無機酸の双方を使用した場合もそれらで調整されるｐＨの範囲は２．０〜５．０とするのが好ましい。
以下、種々の実施例を示す。

二酸化塩素ガスを発生させる為に、市販２５％亜塩素酸ナトリウムを２５ｍｌメスシリンダーに計量し、これを３００ｍｌビーカに移して純水（脱イオン水。以下同じ。）を加え、合計２５０ｍｌとした。得られた約２．５％亜塩素酸ナトリウム溶液を５分間撹拌した後、５％クエン酸溶液を添加してｐＨ＝２．８に調整した。
この溶液１００ｍｌをボトル２個に充填し、サンプルＡ、サンプルＢとした。加熱蒸散器に挿入し、蒸散芯４１を８０℃に加熱して二酸化塩素を含む水分を蒸発させた。蒸散芯４１の先端から１ｃｍの所で北川式検知管を用いて二酸化塩素ガス濃度を測定した。表１に１ケ月間の経時変化を示す。

なお蒸散芯４１はガラス繊維質の物で、直径６ｍｍでボトルから２５ｍｍ出ているが、この表面には二酸化塩素ガスによる加熱ヒータの腐食を保護する目的から、テフロン（登録商標）のチューブを外嵌し、蒸散芯４１の先端から３ｍｍ下までを覆い対策をした。よって蒸散部分は蒸散芯４１先端の直径６ｍｍの円と先端から３ｍｍ下までの円筒部の面積のみである。

二酸化塩素ガスを発生させる為に、市販２５％亜塩素酸ナトリウムを１００ｍｌメスシリンダーに計量し、これを５００ｍｌビーカに移して純水を加え、合計３００ｍｌとした。得られた約８．３％亜塩素酸ナトリウム溶液を５分間撹拌した後、５％クエン酸溶液を添加してｐＨ＝３．０に調整した。
この溶液１００ｍｌをボトル２個に充填し、サンプルＡ、サンプルＢとした。加熱蒸散器に挿入し、蒸散芯４１を８０℃に加熱して二酸化塩素を含む水分を蒸発させた。蒸散芯４１の先端から１ｃｍの所で北川式検知管を用いて二酸化塩素ガス濃度を測定した。表２に１ケ月間の経時変化を示す。なお蒸散芯４１は実施例１と同様なものを使用した。

二酸化塩素ガスを発生させる為に、市販２５％亜塩素酸ナトリウムを１００ｍｌメスシリンダーに計量し、これを５００ｍｌビーカに移して純水を加え、合計３００ｍｌとした。得られた約８．３％亜塩素酸ナトリウム溶液を５分間撹拌した後、５％リンゴ酸溶液を添加してｐＨ＝３．０に調整した。この溶液１００ｍｌをボトル２個に充填し、サンプルＡ、サンプルＢとした。
加熱蒸散器に挿入し、蒸散芯４１を８０℃に加熱して二酸化塩素を含む水分を蒸発させた。蒸散芯４１の先端から１ｃｍの所で北川式検知管を用いて二酸化塩素ガス濃度を測定した。表３に１ケ月間の経時変化を示す。なお蒸散芯４１は実施例１と同様なものを使用した。

二酸化塩素ガスを発生させる為に、市販２５％亜塩素酸ナトリウムを３００ｍｌメスシリンダーに計量し、これを５００ｍｌビーカに移して純水を加え、合計３００ｍｌとした。得られた約８．３％亜塩素酸ナトリウム溶液を５分間撹拌した後、５％乳酸溶液を添加してｐＨ＝３．０に調整した。この溶液１００ｍｌをボトル２個に充填し、サンプルＡ、サンプルＢとした。
加熱蒸散器に挿入し、蒸散芯４１を８０℃に加熱して二酸化塩素を含む水分を蒸発させた。蒸散芯４１の先端から１ｃｍの所で北川式検知管を用いて二酸化塩素ガス濃度を測定した。表４に１ケ月間の経時変化を示す。なお蒸散芯４１は実施例１と同様なものを使用した。

二酸化塩素ガスを発生させる為に、市販２５％亜塩素酸ナトリウムを２００ｍｌメスシリンダーに計量し、これを５００ｍｌビーカに移して純水を加え、合計３４０ｍｌとした。得られた約１５％亜塩素酸ナトリウム溶液を５分間撹拌した後、１０％リンゴ酸溶液を添加してｐＨ＝３．０に調整した。
この溶液１００ｍｌをボトル２個に充填し、サンプルＡ、サンプルＢとした。加熱蒸散器に挿入し、蒸散芯４１を８０℃に加熱して二酸化塩素を含む水分を蒸発させた。蒸散芯４１の先端から１ｃｍの所で北川式検知管を用いて二酸化塩素ガス濃度を測定した。表５に１ケ月間の経時変化を示す。なお蒸散芯４１は実施例１と同様なものを使用した。

この実施例では蒸散状態が経時的に低下して来た。原因はリンゴ酸ナトリウム塩の結晶が析出し蒸散を阻害したからである。

本発明は、有害物質の除去、殺菌以外の目的にも使用可能である。

本発明を実施するための加熱蒸散器の一実施の形態例を示す断面図。図１のヒーター等を取り出して示す斜視図。

符号の説明

Ａ溶液
１１…容器
１２…外容器
１２ａ…蒸散孔
１３…内容器
１４…外壁
１５…底壁
１６…内壁
１６ａ…支持部
１６ａ_１…雌ねじ
１６ｂ…通気孔
２１…支持体
２２…ヒーター
２３…電源コード
２４…プラグ
３１…ボトル
３１ａ…口部
３１ａ_１…雄ねじ
３２…芯支え
３２ａ…支持孔
４１…蒸散芯

Claims

亜塩素酸塩と有機酸、又は亜塩素酸塩と無機酸、又は亜塩素酸塩と有機酸及び無機酸とを含む水溶液に蒸散芯を浸漬し、該芯を加熱して二酸化塩素ガスを放出させることを特徴とする二酸化塩素ガスの発生方法。
前記亜塩素酸塩が亜塩素酸カリウム及び又は亜塩素酸ナトリウムであることを特徴とする請求項１に記載の二酸化塩素ガスの発生方法。
前記亜塩素酸カリウム及び又は亜塩素酸ナトリウムの濃度が１％〜１５％であることを特徴とする請求項２に記載の二酸化塩素ガスの発生方法。
前記有機酸がクエン酸、リンゴ酸、フマル酸若しくはコハク酸又はこれらの組合わせであることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載の二酸化塩素ガスの発生方法。
前記有機酸及び又は無機酸によって調整されるｐＨの範囲が２．０〜５．０であることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れかに記載の二酸化塩素ガスの発生方法。