JP6448540B2 - 二酸化塩素製造装置及び二酸化塩素製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、陽極室と陰極室とを有する隔膜式電解槽を使用して、亜塩素酸塩を含む陽極液を電気分解することによって二酸化塩素を製造する装置及び方法に関するものである。

従来の二酸化塩素製造装置及び二酸化塩素製造方法としては、例えば以下の特許文献１に示すものが挙げられる。この文献には、隔膜式電解槽の陽極室及び陰極室のそれぞれに、亜塩素酸塩を含む陽極液、及び水酸化ナトリウムや塩化ナトリウム等を含む陰極液を供給しながら電解処理を実施して二酸化塩素を発生させる装置及び方法が記載されている。

特公昭５９−６９１５号公報

隔膜式電解槽を備える二酸化塩素製造装置は、隔膜を使用しない１液型の二酸化塩素製造装置と比べて二酸化塩素の生成効率が高い。その反面、発生した二酸化塩素が装置内で高濃度になり易く、爆発を引き起こす危険性が高まるため、二酸化塩素をできる限り速やかに希釈する必要がある。上記特許文献１の二酸化塩素製造装置では、二酸化塩素が溶存する陽極液を、配管を介して曝気槽に移送して曝気処理することによって二酸化塩素を回収・希釈するように構成されているため、曝気槽に移送する途中で、二酸化塩素が陽極液に溶解し切れなくなって爆発する虞があると共に、装置構成が複雑なものとなっていた。

また、上述の二酸化塩素製造装置では、陽極室及び陰極室のそれぞれに、陽極液及び陰極液を独立して供給する構成であったため、陽極液及び陰極液を供給するための貯留タンクや送液ポンプ等の供給系が、陽極室用と陰極室用のそれぞれに必要となる。これにより、装置構成が複雑化して、設計、製造、稼働、保守点検等の種々の点においてコスト高となる場合があった。

さらに、上述の二酸化塩素製造装置では、回収されずに残留する二酸化塩素を含む陽極液、及び高いｐＨを有する陰極液のそれぞれの廃液処理を別々に行う必要があるため、その煩わしさから、廃液処理が必ずしも適切に実施されていない虞があり、環境汚染についての懸念があった。

本発明の目的は、より簡略な構成及び方法で二酸化塩素を製造して、且つ迅速に二酸化塩素の濃度を希釈することができ、さらに陽極液及び陰極液のそれぞれの廃液処理を簡便に実施することができる二酸化塩素製造装置及び二酸化塩素製造方法を提供することにある。

本発明の二酸化塩素製造装置に係る第１特徴構成は、陽極室と陰極室とを有し、前記陽極室に供給された亜塩素酸塩を含む陽極液を電解処理して二酸化塩素を発生させる隔膜式電解槽と、前記陽極室と前記陰極室とを連通する、液体が移流可能な流路部と、前記陰極室と外部とを連通する、液体が移流可能な排出部と、供給量調節自在に曝気気体を前記陽極室に供給する曝気手段と、前記陰極室及び前記排出部の少なくともいずれか一方に中和剤を供給する中和手段と、を備え、前記陽極室において前記陽極液を電解処理して二酸化塩素を発生させ、前記曝気手段により曝気気体を前記陽極室の陽極液に供給することによって、発生した二酸化塩素を回収し、前記陽極室にて電解処理及び曝気処理された後の陽極液が、前記流路部を通って前記陰極室に移流して陰極液として電解処理された後、前記陰極室及び前記排出部の少なくともいずれか一方で中和処理され、前記流路部に脱気槽を設け、前記曝気手段が前記陽極室及び前記脱気槽に曝気気体を供給し、前記排出部に中和槽を設け、前記中和手段が前記中和槽に中和剤を供給し、前記曝気手段が前記隔膜式電解槽の陽極室、前記脱気槽、前記中和槽のそれぞれに曝気気体を供給するように構成される点にある。

〔作用及び効果〕
本構成によれば、曝気手段によって曝気気体を陽極室に供給して陽極液を曝気処理することができる。これにより、発生した二酸化塩素の陽極液への溶解を抑えながら、二酸化塩素濃度を速やかに希釈して爆発を回避することが可能となるため、発生した二酸化塩素をより効率的且つ安全に回収することができる。さらに、曝気気体を陽極室に直接供給する構成であることから、別に曝気槽等を設ける必要がなく、装置構成が簡素化される。

また本構成によれば、陽極室にて電解処理及び曝気処理された後の陽極液を、流路部を介して陰極室に移流させて、そのまま陰極液として使用することが可能となる。従来は、陽極室及び陰極室のそれぞれに陽極液及び陰極液を独立して供給する構成であったため、陽極液及び陰極液を供給するための貯留タンクや送液ポンプ等の供給系が、陽極室用と陰極室用のそれぞれに必要であった。しかし、本構成であれば、陽極室用の供給系だけで済むため、装置構成が簡素化されて種々のコストを削減することができる。

さらに本構成によれば、陽極室にて電解処理及び曝気処理された後の陽極液が、流路部を介して陰極室に移流して電解処理される。これにより、たとえ、発生した二酸化塩素の一部が陽極室で回収されずに陽極液中に残留していたとしても、陰極室において陰極還元されて亜塩素酸塩となる。またさらに、陰極室にて電解処理された後の、高いｐＨを有する陰極液が、中和手段から供給される中和剤により、陰極室及び排出部の少なくともいずれか一方で中和処理される。

つまり、本構成のごとく、陽極室にて電解処理及び曝気処理された後の陽極液をそのまま陰極液として使用し、陰極室にて電解処理された後の陰極液を中和処理するという構成を採用することによって、残留二酸化塩素を含む陽極液、及び高いｐＨを有する陰極液のそれぞれの廃液処理が、それぞれ別々にではなく、陰極室から排出部を経て排出されるまでの間にまとめて実施されるようになるため廃液処理が簡便化される。
また本構成によれば、曝気処理が陽極室だけでなく、脱気槽においても実施されることになる。そのため、生成された二酸化塩素のうち、陽極室で回収されなかった二酸化塩素を、脱気槽で回収することができるようになり、生成された二酸化塩素をより確実に回収することができる。
また本構成のごとく、中和処置する専用の中和槽を設けることによって、より効率的に中和処理が実施される。

第２特徴構成は、前記隔膜式電解槽、前記流路部、及び前記排出部が一体化されている点にある。

〔作用及び効果〕
本構成によれば、隔膜式電解槽、前記流路部、及び前記排出部が一体化されているため、二酸化塩素製造装置の構成をコンパクト化することができる。

本発明の二酸化塩素製造方法に係る特徴構成は、陽極室と陰極室とを有する隔膜式電解槽を用いる二酸化塩素製造方法であって、前記隔膜式電解槽の陽極室に亜塩素酸塩を含む陽極液を供給する供給工程と、前記陽極液を電解処理して二酸化塩素を発生させる陽極電解工程と、曝気気体を前記陽極室の陽極液に供給することによって、発生した二酸化塩素を回収する曝気工程と、前記陽極室にて電解処理及び曝気処理された後の陽極液に曝気気体を再び供給することによって、発生した二酸化塩素を回収する曝気工程と、前記陽極室にて電解処理及び曝気処理された後の陽極液を、陰極液として前記陰極室にて電解処理する陰極電解工程と、前記陰極室にて電解処理された後の陰極液を排出する排出工程と、前記陰極電解工程、及び前記排出工程の少なくともいずれか一方において陰極液を中和処理する中和工程と、前記排出工程において陰極液を中和処理する際に、該陰極液に曝気気体を再び供給する曝気工程と、を包含する点にある。

〔作用及び効果〕
本構成によれば、曝気工程によって曝気気体を陽極室に供給して陽極液を曝気処理することができる。これにより、発生した二酸化塩素の陽極液への溶解を抑えながら、二酸化塩素濃度を速やかに希釈して爆発を回避することが可能となるため、発生した二酸化塩素をより効率的且つ安全に回収することができる。

また本構成によれば、陽極室にて電解処理された後の陽極液を、そのまま陰極液として使用するため、陰極室に別途陰極液を供給する工程が不要となり、製造方法が簡素化されて種々のコストを削減することができる。

さらに本構成によれば、陽極室にて電解処理及び曝気処理された後の陽極液が、陰極液として陰極室にて電解処理されるため、たとえ、発生した二酸化塩素の一部が陽極室で回収されずに陽極液中に残留していたとしても、陰極室において陰極還元されて亜塩素酸塩等となる。またさらに、陰極室にて電解処理された後の、高いｐＨを有する陰極液が、陰極電解工程、及び排出工程の少なくともいずれか一方において中和処理される。

つまり、本構成のごとく、陽極室にて電解処理及び曝気処理された後の陽極液をそのまま陰極液として使用し、陰極室にて電解処理された後の陰極液を中和処理するという構成を採用することによって、残留二酸化塩素を含む陽極液、及び高いｐＨを有する陰極液のそれぞれの廃液処理が、それぞれ別々にではなく、陰極室から排出されるまでの間にまとめて実施されるようになるため廃液処理が簡便化される。

本発明の二酸化塩素製造装置の概略流路図である。 本発明の二酸化塩素製造装置の分解斜視図である。 第２板状部材の縦断面図である。 第３板状部材の縦断面図である。

以下、本発明の二酸化塩素製造装置及び二酸化塩素製造方法の一実施形態を説明する。
〔実施形態〕
〔１〕二酸化塩素製造装置
図１に示すように、本実施形態に係る二酸化塩素製造装置１は、陽極室３と陰極室５とを有する隔膜式電解槽２、亜塩素酸塩を含む陽極液を隔膜式電解槽２に供給する供給手段８、脱気槽９、第１排液槽１０、電解処理後の陰極液を中和処理する中和槽１１、中和剤を供給する中和手段１２、第２排液槽１３、及び曝気気体を供給する曝気手段１４を備えて構成される。

陽極室３と脱気槽９とが第１連通路Ｐ１によって連通され、脱気槽９と第１排液槽１０とが第２連通路Ｐ２によって連通され、第１排液槽１０と陰極室５とが第３連通路Ｐ３によって連通され、陰極室５と中和槽１１とが第４連通路Ｐ４によって連通され、中和槽１１と第２排液槽１３とが第５連通路Ｐ５によって連通されている。即ち、二酸化塩素製造装置１は、第１〜第５連通路Ｐ１〜Ｐ５によって、陽極室３、脱気槽９、第１排液槽１０、陰極室５、中和槽１１、第２排液槽１３が直列的に連通接続されている。

尚、本実施形態において、陽極室３と陰極室５とを連通する流路部Ｃが、第１連通路Ｐ１、脱気槽９、第２連通路Ｐ２、第１排液槽１０、及び第３連通路Ｐ３によって形成されている。しかしながら、流路部Ｃはこの構成に限定されるものではなく、例えば、脱気槽９や第１排液槽１０等を設けることなく第１連通路Ｐ１のみで構成し、陽極室３と陰極室５とを直接連通させる構成としても良い。

また本実施形態において、陰極室５と外部とを連通する排出部Ｄが、第４連通路Ｐ４、中和槽１１、第５連通路Ｐ５、第２排液槽１３、及び排液管１７によって形成されている。しかしながら、排出部Ｄはこの構成に限定されるものではなく、例えば、中和槽１１や第２排液槽１３等を設けることなく排液管１７のみで構成し、陰極室５と外部とを直接連通させる構成としても良い。ただしその場合、中和手段１２は、陰極室５に中和剤を供給する構成となる。

（隔膜式電解槽）
隔膜式電解槽２としては、陽極室３と陰極室５とが陽イオン交換膜７によって仕切られている従来公知の電解槽を使用することができる。

陽極室３及び陰極室５のそれぞれには、電極として陽極４及び陰極６が設けられている。これらの電極については、従来公知のものを使用することができる。例えば、陰極材料としては、チタン、ステンレス鋼、ニッケル、ニッケル・クロム合金、又は他のバルブ金属が挙げられる。また、陽極材料としては、白金、金、パラジウム、イリジウム、ロジウム、又はルテニウムなどの貴金属、黒鉛、黒鉛フェルト、多層黒鉛布、黒鉛織布、炭素、あるいはチタン上に白金を電気メッキした白金被覆材料、チタン、タンタル、ニオブ、又はジルコニウムのバルブ金属の酸化物で構成された電極などが挙げられ、電極触媒をコーティングしたものが好適に用いられる。

陽イオン交換膜７についても従来公知のものを使用することができるが、選択透過性、耐久性などが優れたフルオロカーボン系の陽イオン交換膜７が好適である。

（中和手段）
本実施形態における中和手段１２は、陰極室５及び中和槽１１の少なくともいずれか一方に中和剤を供給するように構成されている。しかし、中和手段１２は、この構成に限定されるものではなく、陰極室５及び排出部Ｄの少なくともいずれか一方で中和処理する構成とすれば良い。排出部Ｄで中和処理する場合、例えば、中和槽１１に限らず、排出部Ｄを構成する、第４連通路Ｐ４、第５連通路Ｐ５、第２排液槽１３、及び排液管１７のいずれかに中和剤を供給するようにしても良い。
中和手段１２としては、従来公知の構成、例えば、中和剤を貯留する貯留タンク、送液ポンプ、及び送液管等を備えるものを使用することができる。使用可能な中和剤としては、例えば、塩酸、硫酸、クエン酸、フマル酸、ギ酸、乳酸、リン酸、酒石酸、酪酸、各種リン酸塩などが挙げられる。これらは１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用しても構わない。

（供給手段）
供給手段８としては、従来公知の構成、例えば、亜塩素酸塩を含む陽極液を貯留する貯留タンク、送液ポンプ、及び送液管等を備えるものを使用することができる。使用可能な亜塩素酸塩としては、例えば亜塩素酸アルカリ金属塩や亜塩素酸アルカリ土類金属塩が挙げられる。亜塩素酸アルカリ金属塩としては、例えば、亜塩素酸ナトリウム、亜塩素酸カリウム、亜塩素酸リチウムが挙げられ、亜塩素酸アルカリ土類金属塩としては、亜塩素酸カルシウム、亜塩素酸マグネシウム、亜塩素酸バリウムが挙げられる。なかでも、入手が容易という点から、亜塩素酸ナトリウム、亜塩素酸カリウムが好ましく、亜塩素酸ナトリウムが最も好ましい。これら亜塩素酸塩は１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用しても構わない。陽極液における亜塩素酸塩の濃度は、二酸化塩素の発生効率、安全性、安定性、亜塩素酸塩の結晶析出防止などを考慮すると、１重量％〜２５重量％であることが好ましい。

（曝気手段）
曝気手段１４は、例えば、曝気気体の供給量を調節することのできる曝気ポンプと、曝気ポンプからの曝気気体を各槽に導入する導入管等とを備える従来公知の装置を使用することができる。
本実施形態における曝気手段１４は、隔膜式電解槽２の陽極室３、脱気槽９、及び中和槽１１のそれぞれに曝気気体を供給するように構成されている。また使用可能な曝気気体としては、例えば、空気、あるいは窒素やアルゴンなどの不活性ガスが挙げられる。

〔２〕二酸化塩素製造方法
上記二酸化塩素製造装置１を用いて二酸化塩素を製造する方法について以下に説明する。供給手段８を作動させることによって、亜塩素酸塩を含む陽極液（亜塩素酸塩水溶液）を隔膜式電解槽２の陽極室３に連続的に供給する（供給工程）。また最初のうちだけ、陰極液又は２倍希釈した陽極液を、隔膜式電解槽２の陰極室５に予め供給して貯めておく。

陽極室３に供給された陽極液は、電解処理される。即ち陽極室３には、亜塩素酸イオン（ＣｌＯ₂ ^-）と陽イオン（亜塩素酸塩として亜塩素酸ナトリウムを用いた場合はナトリウムイオン）とが存在するため、隔膜式電解槽２に直流電源装置（図示せず）より直流を負荷すると、以下の式（１）に示すように、亜塩素酸イオンが陽極で電子（ｅ）を放出するため、二酸化塩素（ＣｌＯ₂）が発生する（陽極電解工程）。
ＣｌＯ₂ ^-→ＣｌＯ₂＋ｅ・・・・・式（１）
一方、陽イオンは、陽イオン交換膜７を通過して陰極室５に入る。

上記式（１）により発生した二酸化塩素は、その高い溶解性により陽極液中に溶け込むが、曝気手段１４によって吹き込まれた曝気気体によって、気液平衡関係に従い液中濃度が下がるため液外に追い出される。追い出された二酸化塩素は、供給された曝気気体によって、爆発回避可能な濃度（およそ１０％ｖ／ｖ）よりもさらに低い濃度に希釈されながら採取管１５より回収される（曝気工程）。

陽極室３にて電解処理された後の陽極液は、第１連通路Ｐ１を通って脱気槽９に移流する。脱気槽９においても、曝気手段１４によって吹き込まれた曝気気体によって再び曝気処理がなされ、陽極液中に残存する二酸化塩素が液外に追い出される。追い出された二酸化塩素は、陽極室３と脱気槽９とを連通する第６連通路Ｐ６を通って再び陽極室３に戻り採取管１５より回収される。この脱気槽９においても、追い出された二酸化塩素は、曝気気体によって、爆発回避可能な濃度（およそ１０％ｖ／ｖ）よりもさらに低い濃度に希釈される。

尚、本実施形態においては、陽極室３及び脱気槽９への曝気気体の供給量を調節可能に構成することによって、二酸化塩素濃度をコントロールし、希釈と同時にユーザーの所望する濃度の二酸化塩素を製造するように構成しても良い。

脱気槽９で曝気処理された後の陽極液は、第２連通路Ｐ２を通って第１排液槽１０に移流する。そして、第１排液槽１０に移流した陽極液は、第３連通路Ｐ３を通り、今度は陰極液として、隔膜式電解槽２の陰極室５内に供給される。

陰極室５では、陰極液として供給された陽極液中に、仮に二酸化塩素の一部が、陽極室３又は脱気槽９で回収されずに残留していた場合、その残留二酸化塩素は、陰極室５の陰極６によって陰極還元されて亜塩素酸塩となる。

また陰極室５では、供給された陽極液（陰極液）の水の一部が、水素イオン（Ｈ⁺）と水酸化物イオン（ＯＨ^-）に分かれており、以下の式（２）に示すように、水素イオンが陰極６で電子を得て水素ガス（Ｈ₂）が発生する（陰極電解工程）。
２Ｈ⁺＋２ｅ→Ｈ₂・・・・・式（２）

一方、残された水酸化物イオンは、アルカリ（例えば、陽イオンがナトリウムイオンの場合は、水酸化ナトリウム）となる。よって、陰極室５で電解処理された後の陰極液は、アルカリを多量に含むため高いｐＨを有する。この高いｐＨを有する陰極液は、中和手段１２から供給される中和剤によって中和される（中和工程）。

本実施形態における中和手段１２は、陰極室５及び中和槽１１の少なくともいずれか一方に中和剤を供給するように構成されているため、高いｐＨを有する陰極液は、陰極室５及び中和槽１１の少なくともいずれか一方で中和される。

特に、陰極液が、本実施形態の中和槽１１にて中和される場合、陰極室５で電解処理された後の高いｐＨの陰極液が第４連通路Ｐ４を通って中和槽１１に移流すると、曝気手段１４によって吹き込まれる曝気気体によって、中和手段１２から供給される中和剤と共に激しく攪拌・混合されるため、効率的な中和処理が実施される。

中和槽１１に供給された曝気気体はその後、陰極室５と中和槽１１とを連通する第７連通路Ｐ７を通って陰極室５に移流する。移流した曝気気体は、陰極室５で発生した水素ガスを爆発回避可能な濃度（およそ４％ｖ／ｖ）よりもさらに低い濃度に希釈しながら、水素ガスと共に排気管１６より排出される。

中和槽１１で中和処理された後の陰極液は、第５連通路Ｐ５を通って第２排液槽１３に移流する。そして、第２排液槽１３に移流した陰極液は、排液管１７から装置外に排出される。

〔その他の実施形態〕
上述の実施形態の隔膜式電解槽において、陽極室と陰極室とを仕切る隔膜として陽イオン交換膜を使用しているが、これに限定されるものではなく、中性隔膜を使用しても良い。

以下、本発明の二酸化塩素製造装置に適用される二酸化塩素製造キットＫの実施例を図面に基づいて説明する。尚、本明細書中において「厚み方向」、「高さ方向」、「幅方向」のそれぞれは、図２における矢印Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３に沿う方向を意味する。

図２に示すように、本実施例に係る二酸化塩素製造キットＫは、第１〜第４部材Ａ１〜Ａ４、第１〜第４ガスケット部材Ｇ１〜Ｇ４、陽イオン交換膜７、及び図示しない外枠部材を備える。尚、第１〜第４部材Ａ１〜Ａ４、第１〜第４ガスケット部材Ｇ１〜Ｇ４、及び陽イオン交換膜７はいずれも矩形の部材であり、それらの幅と高さは同じ寸法に設定されている。

第１〜第４部材Ａ１〜Ａ４はいずれも矩形の板状部材であって、例えば、ポリ塩化ビニル等の耐久性素材を構成素材とする。尚、第１部材Ａ１及び第４部材Ａ４のそれぞれの厚みは、第２部材Ａ２及び第３部材Ａ３のそれぞれの厚みよりも薄く設定されている。

図２及び図３に示すように、第２部材Ａ２には、厚み方向に貫通する直方体状の３つの貫通空間が設けられており、これら３つの貫通空間のそれぞれが、陽極室３、脱気槽９、及び第１排液槽１０を構成する。

陽極４は、第２部材Ａ２の陽極室３の中に配置される。
第２部材Ａ２における陽極室３側の横側壁には、陽極室３の二酸化塩素を回収するための採取管１５、及び供給手段８（図１参照）から陽極液を陽極室３に導入するための陽極液導入管２０が設けられている。尚、陽極液導入管２０は、採取管１５の下側に設けられる。

曝気手段１４（図１参照）から曝気気体を陽極室３に導入するための第１気体導入管２１が、第２部材Ａ２の上側壁を貫通して、その先端が、陽極室３の下部空間に開口するように設けられている。

曝気手段１４から曝気気体を脱気槽９に導入するための第２気体導入管２２が、第２部材Ａ２の上側壁を貫通して、その先端が、脱気槽９の下部空間に開口するように設けられている。

陽極室３と脱気槽９との間の仕切壁の上部及び下部のそれぞれには、陽極室３と脱気槽９とを連通する第６連通路Ｐ６及び第１連通路Ｐ１が設けられている。また、脱気槽９と第１排液槽１０との間の仕切壁の下部には、脱気槽９と第１排液槽１０とを連通する第２連通路Ｐ２が設けられている。

第２部材Ａ２における第１排液槽１０側の横側壁には、第１排液槽１０の内壁面から第２ガスケット部材Ｇ２との合わせ面に通じるＬ字状の連通路３０が設けられている。

図２及び図４に示すように、第３部材Ａ３には、厚み方向に貫通する直方体状の３つの貫通空間が設けられており、これら３つの貫通空間のそれぞれが、陰極室５、中和槽１１、及び第２排液槽１３を構成する。

陰極６は、第３部材Ａ３の陰極室５の中に配置される。
第３部材Ａ３における陰極室５側の横側壁には、陰極室５で発生した水素ガスを排出するための排気管１６が設けられている。

中和手段１２から中和剤を陰極室５に導入するための第１中和剤導入管２４が、第３部材Ａ３の上側壁を貫通して、その先端が、陰極室５の下部空間に開口するように設けられている。

曝気手段１４から曝気気体を中和槽１１に導入するための第３気体導入管２３と、中和手段１２（図１参照）から中和剤を中和槽１１に導入するための第２中和剤導入管２５が、第３部材Ａ３の上側壁を貫通して、各先端が、中和槽１１の下部空間に開口するように設けられている。

陰極室５と中和槽１１との間の仕切壁の上部及び下部のそれぞれには、陰極室５と中和槽１１とを連通する第７連通路Ｐ７及び第４連通路Ｐ４が設けられている。また、中和槽１１と第２排液槽１３との間の仕切壁の下部には、中和槽１１と第２排液槽１３とを連通する第５連通路Ｐ５が設けられている。

第３部材Ａ３における第２排液槽１３側の横側壁には、第２排液槽１３の陰極液を装置外に排出するための排液管１７と、厚み方向に貫通する連通路３１が設けられている。尚、連通路３１は、排液管１７の下側に設けられる。

図２に示すように、第４部材Ａ４は、幅方向の両端部のそれぞれに、厚み方向に貫通する貫通孔３２，３３を有し、これらの貫通孔３２，３３が、コの字状の配管３４を介して連通接続されている。

第１〜第４ガスケット部材Ｇ１〜Ｇ４は、例えば、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）等の耐薬品性素材を構成素材とする、いずれも矩形の板状部材である。第１〜第４ガスケット部材Ｇ１〜Ｇ４によって、二酸化塩素製造キットＫに高い水密性が付与され、二酸化塩素製造キットＫからの液漏れが防止される。

図２に示すように、第２ガスケット部材Ｇ２は、幅方向の一端部にて厚み方向に貫通する貫通孔２６を有し、他端部にて厚み方向に貫通する直方体状の貫通空間２７を有する。また、第３ガスケット部材Ｇ３は、第２ガスケット部材Ｇ２と同様に、幅方向の一端部にて厚み方向に貫通する貫通孔３５を有し、他端部にて厚み方向に貫通する直方体状の貫通空間３８を有する。第２ガスケット部材Ｇ２の貫通空間２７の幅及び高さは、第２部材Ａ２の陽極室３の幅及び高さと同じか、あるいは第２部材Ａ２の陽極室３の幅及び高さよりも小さく設定しても良く、また第３ガスケット部材Ｇ３の貫通空間３８の幅及び高さについても、第３部材Ａ３の陰極室５の幅及び高さと同じか、あるいは第３部材Ａ３の陰極室５の幅及び高さよりも小さく設定して良い。

第４ガスケット部材Ｇ４は、幅方向の両端部のそれぞれに、厚み方向に貫通する貫通孔３６，３７を有する。また、陽イオン交換膜７は、幅方向の一端部に、厚み方向に貫通する図示しない貫通孔を有する。

二酸化塩素製造キットＫを組み立てる場合は、第１〜第４部材Ａ１〜Ａ４、第１〜第４ガスケット部材Ｇ１〜Ｇ４、及び陽イオン交換膜７を図２に示すように配置する。即ち、第１部材Ａ１と第２部材Ａ２との間に第１ガスケット部材Ｇ１を配置し、第２部材Ａ２と第３部材Ａ３との間に第２ガスケット部材Ｇ２、陽イオン交換膜７、及び第３ガスケット部材Ｇ３をこの順序で配置し、第３部材Ａ３と第４部材Ａ４との間に第４ガスケット部材Ｇ４を配置する。

このとき、第２ガスケット部材Ｇ２を、その貫通空間２７が第２部材Ａ２の陽極室３に対向するように配置し、第３ガスケット部材Ｇ３を、その貫通空間３８が第３部材Ａ３の陰極室５に対向するように配置する。また、第４ガスケット部材Ｇ４を、その一方の貫通孔３６が第３部材Ａ３の連通路３１に対向し、他方の貫通孔３７が第３部材Ａ３の陰極室５に対向するように配置する。また、第４部材Ａ４を、その２つの貫通孔３２，３３のそれぞれが第４ガスケット部材Ｇ４の２つの貫通孔３６，３７に対向するように配置する。

図２のように配置した第１〜第４部材Ａ１〜Ａ４、第１〜第４ガスケット部材Ｇ１〜Ｇ４、及び陽イオン交換膜７のそれぞれの端を揃えつつ、互いに密着させた状態で、図示しない外枠部材に嵌め込むことによって、直方体状又は立方体状の二酸化塩素製造キットＫが完成する。

二酸化塩素製造キットＫの内部では、第２部材Ａ２の連通路３０、第２ガスケット部材Ｇ２の貫通孔２６、陽イオン交換膜７の貫通孔（図示せず）、第３ガスケット部材Ｇ３の貫通孔３５、第３部材Ａ３の連通路３１、第４ガスケット部材Ｇ４の一方の貫通孔３６、第４部材Ａ４の一方の貫通孔３２、配管３４、第４部材Ａ４の他方の貫通孔３３、及び第４ガスケット部材Ｇ４の他方の貫通孔３７が連通する。これにより、第２部材Ａ２の第１排液槽１０から第３部材Ａ３の陰極室５にわたって連通する第３連通路Ｐ３が形成される。

また、第２部材Ａ２の陽極室３と第２ガスケット部材Ｇ２の貫通空間２７とが連通し、第３部材Ａ３の陰極室５と第３ガスケット部材Ｇ３の貫通空間３８とが連通するため、第２部材Ａ２の陽極室３と第３部材Ａ３の陰極室５とが陽イオン交換膜７を介して対向配置されて、隔膜式電解槽２が形成される。

即ち、上記二酸化塩素製造キットＫでは、隔膜式電解槽２、流路部Ｃ、及び排出部Ｄが一体化されている。そのため、この二酸化塩素製造キットＫを使用することによって、二酸化塩素製造装置の構成をコンパクト化することができる。

次いで、上記構成の二酸化塩素製造キットＫを使用して二酸化塩素を製造した。
電極寸法が幅１８ｍｍ、高さ４６ｍｍ、厚さ１ｍｍの陽極４及び陰極５を備える、幅７３ｍｍ、高さ１４８ｍｍ、厚さ４５ｍｍの二酸化塩素製造キットＫを作製した。そしてその二酸化塩素製造キットＫの第１及び第２気体導入管２１，２２に曝気手段１４を接続し、二酸化塩素製造キットＫの陽極液導入管２０に供給手段８を接続し、二酸化塩素製造キットＫの第２中和剤導入管２５に中和手段１２を接続して二酸化塩素製造装置１を構成した。

２５重量％の亜塩素酸ナトリウム８００ｍＬと塩化カリウム５０ｇとを水に溶解して１Ｌとして、陽極液を調製した。この陽極液を供給手段８の送液ポンプによって１４ｍＬ/時間で送液した。

また、リン酸二水素カリウム２００ｇとリン酸一水素カリウム１００ｇとを水に溶解して１Ｌとして、中和剤を調製した。この中和剤を中和手段１２の送液ポンプによって１４ｍＬ/時間で送液した。

そして、陽極４及び陰極６に対して８００ｍＡで通電し、さらに、陽極室３と脱気槽９に対して曝気手段１４の曝気ポンプにより空気を供給し、採取管１５から放出された二酸化塩素をヨウ化カリウム溶液で所定時間吸収し、遊離されたヨウ素を所定のチオ硫酸ナトリウム水溶液で滴定した。その結果、１．２ｇ/時間の二酸化塩素が発生していたことが確認された。また、排液管１７から排出された排液には、ほとんど二酸化塩素が含まれず、ｐＨも７．８であり、安全に廃棄することが可能であった。

本発明に係る二酸化塩素製造装置及び二酸化塩素製造方法は、二酸化塩素による環境除菌や消臭等に関する産業分野に好適に利用することができる。

１ 二酸化塩素製造装置
２ 隔膜式電解槽
３ 陽極室
４ 陽極
５ 陰極室
６ 陰極
７ 陽イオン交換膜
８ 供給手段
９ 脱気槽
１０ 第１排液槽
１１ 中和槽
１２ 中和手段
１３ 第２排液槽
１４ 曝気手段
１５ 採取管
１６ 排気管
１７ 排液管
Ｐ１〜Ｐ７ 第１〜第７連通路
Ｃ 流路部
Ｄ 排出部

Claims (3)

1. 陽極室と陰極室とを有し、前記陽極室に供給された亜塩素酸塩を含む陽極液を電解処理して二酸化塩素を発生させる隔膜式電解槽と、
   前記陽極室と前記陰極室とを連通する、液体が移流可能な流路部と、
   前記陰極室と外部とを連通する、液体が移流可能な排出部と、
   供給量調節自在に曝気気体を前記陽極室に供給する曝気手段と、
   前記陰極室及び前記排出部の少なくともいずれか一方に中和剤を供給する中和手段と、を備え、
   前記陽極室において前記陽極液を電解処理して二酸化塩素を発生させ、
   前記曝気手段により曝気気体を前記陽極室の陽極液に供給することによって、発生した二酸化塩素を回収し、
   前記陽極室にて電解処理及び曝気処理された後の陽極液が、前記流路部を通って前記陰極室に移流して陰極液として電解処理された後、前記陰極室及び前記排出部の少なくともいずれか一方で中和処理され、
   前記流路部に脱気槽を設け、前記曝気手段が前記陽極室及び前記脱気槽に曝気気体を供給し、
   前記排出部に中和槽を設け、前記中和手段が前記中和槽に中和剤を供給し、
   前記曝気手段が前記隔膜式電解槽の陽極室、前記脱気槽、前記中和槽のそれぞれに曝気気体を供給するように構成される二酸化塩素製造装置。
2. 前記隔膜式電解槽、前記流路部、及び前記排出部が一体化されている請求項１に記載の二酸化塩素製造装置。
3. 陽極室と陰極室とを有する隔膜式電解槽を用いる二酸化塩素製造方法であって、
   前記隔膜式電解槽の陽極室に亜塩素酸塩を含む陽極液を供給する供給工程と、
   前記陽極液を電解処理して二酸化塩素を発生させる陽極電解工程と、
   曝気気体を前記陽極室の陽極液に供給することによって、発生した二酸化塩素を回収する曝気工程と、
   前記陽極室にて電解処理及び曝気処理された後の陽極液に曝気気体を再び供給することによって、発生した二酸化塩素を回収する曝気工程と、
   前記陽極室にて電解処理及び曝気処理された後の陽極液を、陰極液として前記陰極室にて電解処理する陰極電解工程と、
   前記陰極室にて電解処理された後の陰極液を排出する排出工程と、
   前記陰極電解工程、及び前記排出工程の少なくともいずれか一方において陰極液を中和処理する中和工程と、
   前記排出工程において陰極液を中和処理する際に、該陰極液に曝気気体を再び供給する曝気工程と、を包含する二酸化塩素製造方法。

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