JPH0118155B2

JPH0118155B2 -

Info

Publication number: JPH0118155B2
Application number: JP12045080A
Authority: JP
Inventors: Shingo Tokuda; Shigeo Asada; Hiroshi Takatomi; Junki Yamamoto
Original assignee: Daisoo Kk
Current assignee: Daisoo Kk
Priority date: 1980-08-29
Filing date: 1980-08-29
Publication date: 1989-04-04
Also published as: JPS5743990A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は水処理施設に近接して塩化アルカリ電
解槽を設置し、電解槽より得られる次亜塩素酸ア
ルカリ溶液を直接被処理水に供給する所謂オンサ
イト方式における水処理用薬剤の製法に関する。

従来、上水道でも下水道でも水の滅菌には通常
塩素処理法が用いられているが、その塩素源とし
ては高圧にて塩素の液化を行いボンベに充填させ
た液体塩素、あるいは次亜塩素酸ソーダが使用さ
れている。このような高圧ボンベの取扱いはボン
ベ自体が相当の重量があり、しかも内容が高圧の
有毒物であるので熟練した専問家を必要とする。
また次亜塩素酸ソーダ溶液を使用する場合も一定
濃度の水溶液として製造工場より運搬されてくる
薬剤を使用個所に適した濃度および添加量に調整
するため多くの手間や付帯設備を必要とする。さ
らに次亜塩素酸ソーダ製品の濃度は通常12重量％
程度であり、このような水溶液を運搬することは
多量の水を運ぶこととなり不経済でもある。

それ故、最近では使用場所に小型の隔膜式ある
いはイオン交換膜式塩化アルカリ電解槽を設備し
て食塩と水より飽和塩水をつくりこれを電解して
陽極室より塩素、陰極室より苛性ソーダ溶液を
得、別に設けた反応室でこれらを反応させて次亜
塩素酸ソーダ溶液を得る方法、または無隔膜電解
槽を使用して塩水を電解し直接次亜塩素酸ソーダ
溶液を得る方法が行われつつある。これらの方法
によれば通電量を調節することにより生産量を調
節しうるのみでなく、多量の水を運搬する費用が
節減されることになる。

このような電解槽としてイオン交換膜式電解槽
を使用する場合、問題となるのはナトリウムイオ
ンと共に陽イオン交換膜を通過する他の陽イオン
である。特に塩水中に含まれるカルシウムイオン
は陽イオン交換膜内部の水酸イオンと難溶性塩を
形成し、膜の目詰りを起し、これによる電槽電圧
の上昇や膜自体の破損を来す原因となる。しかし
ながら陽イオン交換膜に支障を来たさない程度に
まで塩水中のカルシウム濃度を低下させるために
はキレート樹脂等による厳密な精製を必要とす
る。このカルシウムイオンの許容濃度は厳しく通
常0.5ppmとされ、原塩飽和塩水を使用する場合
は精製設備自体が大規模となるので前記のような
オンサイト方式には採用され難い。それ故従来は
既に精製された食塩を直接使用し現地における精
製工程を省略し、なおカルシウムの蓄積を防ぐた
めに塩水量の10％程度を排棄するのが通常であつ
た。

本発明者らは以上のような問題点を解決するた
め、種々検討を行つた結果、ある限度以下に陰極
室における苛性アルカリ濃度を保つことにより未
精製原塩においてもイオン交換式電解槽に好適に
使用され得るという知見を得て、本発明方法を完
成したものである。

本発明方法はすなわち陽イオン交換膜にて陽極
室および陰極室に区画された塩化アルカリ電解槽
を使用し、上記陽極室にはカルシウム濃度1000〜
100ppmの飽和塩水を供給し、上記陰極室には水
を注加して陰極液の苛性アルカリ濃度を１〜60
ｇ／に調整しながら電解を行い陽極室より発生
する塩素と上記陰極液とを反応させて次亜塩素酸
アルカリ溶液を得て水処理施設に送ることを特徴
とする水処理用薬剤の製法である。

本発明法の１例を第１図のフローシートにより
説明すると電解槽１は陽イオン交換膜２を介して
陽極３を有する陽極室３′、陰極４を設けた陰極
室４′に区画される。また電解槽１の下部には隔
壁５を介して次亜塩素酸アルカリ生成用の反応室
６が設けられている。７は飽和槽であり原塩８、
水９を投入して原塩を溶解飽和させ管１０により
電解槽１の陽極室３′に導入し電解後、管１１よ
り排出する。また陰極室４′には水を管１２より
注加し生成する苛性アルカリ溶液の濃度を１〜60
ｇ／に調整する。この苛性アルカリ溶液は管１
３により陽極室３′にて生成する塩素は管１４に
よりそれぞれ反応室６に導かれ次亜塩素酸アルカ
リ溶液を生成し、管１５により系外の水処理施設
に送られる。１９は陰極室４′で生成する水素排
出用の管である。

第２図は本発明法の他の例を示すフローシート
であり図面番号中第１図と共通のものは同一のも
のを表わす。第１図装置との差異は陽極室３′に
供給する飽和塩水を循環方式とする点である。す
なわち、電解後塩水は管１１により脱塩素器２０
に導かれ、脱塩素後、管２１により飽和槽７に入
り原塩８にて飽和され、管１０によつて陽極室
３′に循環される。この際、循環塩水の１部を分
枝して管２２により精製槽２３に導き炭酸アルカ
リ等の精製剤により脱カルシウム精製を行つた
後、管２４により循環塩水と併合し陰極室３′に
送る。第２図装置においては原塩溶解塩水を循環
使用する関係上、原塩中のカルシウム分が蓄積
し、陽極液中のカルシウム濃度が除々に上昇する
のでこれを1000ppm以下に抑えるために１部精製
を行うものであり、この精製操作は連続的であつ
ても間けつ的であつてもよい。循環塩水の１部を
連続的に精製を行う場合はその分枝流量は全循環
量の20％以下で充分である。

また場合によつては精製を行わずにカルシウム
濃度が1000ppmを超えない範囲で循環塩水の１部
を系外に抜き取つてもよい。陰極液の苛性アルカ
リ濃度は１〜60ｇ/の範囲で水処理装置に使用
される次亜塩素酸アルカリ溶液の所望濃度に応じ
て適宜定められる。上記苛性アルカリ濃度が60
ｇ／をこえると電流効率が低下し、また槽電圧
が上昇する。また苛性アルカリ濃度が１ｇ/以
下では工業上実用的ではなく、また電圧も上昇す
る。最も好ましいのはイオン交換膜の不純物特性
等の点より苛性アルカリ濃度が３〜40ｇ/の範
囲である。

電解槽における陽極としては金属陽極たとえば
白金メツキチタン板が使用され、陰極としては
鉄、ステンレス鋼、チタン等の多孔板、網状板が
好ましい。また陽イオン交換膜としては交換基が
スルホン酸型のフツ素系重合体の膜が好ましい。
また陰極液の比低抗は濃度20重量％の苛性ソーダ
溶液の約２〜80倍になるので陰極の取付位置は陽
イオン交換膜と密着させるか、できるだけ近接さ
せる必要がある。

第３図は白金メツキチタン陽極、網状チタン陰
極、陽イオン交換膜を有する電解槽を使用し、飽
和食塩水（NaCl310ｇ/、Ca130ppm、
Mg78ppm組成）の食塩水を極間距離２mm、電流
密度20A／ｄm²にて電解した場合の陰極液の苛性
ソーダ濃度と電流効率（上部実線）および槽電圧
（下部点線）との関係（いずれも１週間後の定常
値）を示すグラフである。

本発明法の第１の利点は実質的に未精製の原塩
を使用しうる点である。通常原塩中に不純物とし
て含有されるカルシウム含量は0.1重量％以下で
あり、これを飽和塩水とした場合もせいぜい
500ppm以下であつて、本発明法においては陰極
液の苛性アルカリ濃度を１〜60ｇ/に保つこと
によりきわめて効率のよい電解を行うことができ
る。すなわち通常使用される原塩（カルシウム濃
度約0.05重量％）をそのまま溶解した飽和塩水
（カルシウム濃度200ppm）を陽極室に供給し、陰
極室に水を注加しながら連続的に電解を行つた場
合、苛性アルカリ濃度60ｇ/で電流効率約80〜
90％、苛性アルカリ濃度30ｇ/で電流効率約98
％を示す。隔膜式あるいは陽イオン交換膜式電解
槽において陰極液濃度を薄くすれば電流効率の上
昇することはある程度予測しうることではある
が、このような場合飽和塩水の許容カルシウム濃
度が大巾に増加されることは従来未知であつた。

第１図方法はオンサイト方式において水処理施
設の使用薬剤量が少なく特に原塩の使用量を考慮
する必要が無い場合に適用され、全く塩精製を要
しない。第２図方法は水処理施設において比較的
使用薬剤量が多く原塩の損失をできるだけ避けた
い場合に適用されるが、この場合においても塩水
中のカルシウム濃度を1000ppm以下に保てばよい
ので全量精製を必要とせず循環塩水量の20％以下
で充分であり、きわめて小規模な精製設備を要す
るに過ぎない。

本発明法の第２の利点は陰極液の苛性アルカリ
濃度が水処理施設に使用される次亜塩素酸アルカ
リ溶液の生成濃度（通常0.1〜６重量％）に合致
する点である。したがつて陰極液は塩素と反応さ
せてそのまま水処理用薬剤として直接使用しう
る。

また、第３の利点は従来の水処理用薬剤の製造
用電解槽に比較して食塩分のはるかに少ない次亜
塩素酸アルカリを製造しうる点である。すなわち
隔膜としてアスベスト隔膜を用い、または無隔膜
式で塩化アルカリ電解を行う場合は当然陰極液中
に未分解の食塩が残存し、隔膜として陽イオン交
換膜を用いる場合においても陰極室には水を注加
せず陽極室より連通管により陽極液を導いていた
ので陰極液中の食塩分は相当量存在するのが通常
であつた。本発明法においては通常の塩素―苛性
アルカリ製造用のイオン交換膜式電解槽と同様、
陽極液を陰極液に導入しないので陰極液中の食塩
分を実質的に無くすことができる。

第４の利点は通常のイオン交換膜式塩素―苛性
アルカリ電解槽においては苛性アルカリ濃度を約
20重量％に保つので膜を通して陽極液中に陰極液
のバツクマイグレーシヨンが起り、塩素酸アルカ
リを生成して電流効率の低下を来すが、本発明法
においては上記のごとく高い苛性アルカリ濃度を
必要としないので、バツクマイグレーシヨンによ
る電流効率の低下が認められない。以下実施例を
示す。

なお、組成分の％はいづれも重量％を表わす。

実施例１第１図に示すフローシートに従つて本発明法を
下記のように行つた。

PVC製の電解槽（40×14×60cm）１の陽極３
として白金メツキチタン板（30×50cm）陰極４と
して網状のチタン（30×50cm）を使用し、陽イオ
ン交換膜２（ナフイオン315、デユポン社製）を
陰極４に密接させた。陽陰極間の極間距離は２mm
以下であり、陽極室３′には未精製の原塩
（Ca0.045％、Mg0.03％、SO₄0.145％、NaCl97.3
％）を溶解きせた飽和塩水（NaCl300ｇ/、
Ca125ppm、Mg100ppm、PH6.5）を流量2.9/hr
にて供給し、陰極室４′には水を注加して電流密
度20A/dm²にて電解を行つた。電解後塩水はその
まま排出し、陰極液の苛性アルカリ濃度は約25
ｇ／に保ちながら陽極室より塩素、陰極室より
陰極液を反応室６に導き、両者を反応させて次亜
塩素酸ソーダ溶液（濃度約4.6％）17.6/hrを連
続的に製造した。このようにして７日間連続運転
を行つたところ、この間の平均電流効率は98.5
％、平均電圧は5.0Vであつた。

実施例２第２図に示すフローシートに従つて本発明法を
下記のように行つた。

電解槽１、陽極３、陰極４、陽イオン交換膜２
は実施例１と同様であり、また同じ原塩を使用し
た。また電解条件も実施例１と同様であるが、た
だ陽極室より排出される電解後塩水を管１１、脱
塩素槽２０、管２１を経て飽和槽７に導き、再び
原塩を飽和させて管１０より陽極室に循環させ
た。このようにして７日間連続運転を行つたとこ
ろ循環塩水中のカルシウム濃度が714ppmまで上
昇したので全循環塩水量の1/6を管２２により分
枝し精製槽２３に炭酸ソーダ溶液を添加して脱カ
ルシウムを行つたところ、循環塩水中のカルシウ
ム濃度は730ppmにて略一定した。このようにし
てさらに７日間連続運転を行い実施例１と同様に
して次亜塩素酸ソーダ溶液（濃度4.6％）を17.6
／ｈｒの割合で製造した。この間の平均電流効率
は98％、平均電圧は5.3Vであつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明法の１例を示すフローシートで
あり第２図は他の例を示すフローシートである。
第３図は本発明法を実施した場合の陰極液の苛性
ソーダ濃度と電流効率（上部実線）および槽電圧
（下部点線）との関係を例示するグラフである。１：電解槽、２：陽イオン交換膜、３：陽極、
４：陰極、６：反応室、７：原塩飽和槽、１２：
水導管、１３：苛性アルカリ溶液導管、１４：塩
素導管、１５：次亜塩素アルカリ溶液導管、２
３：精製槽。

Claims

【特許請求の範囲】

１陽イオン交換膜にて陽極室及び陰極室に区画
された塩化アルカリ電解槽を使用し、上記陽極室
にはカルシウム濃度1000〜100ppmの飽和塩水を
供給し、上記陰極室には水を注加して陰極液の苛
性アルカリ濃度を１〜60ｇ/に調整しながら電
解を行い、陽極室より発生する塩素と上記陰極液
とを反応させて次亜塩素酸アルカリ溶液を得て水
処理施設に送ることを特徴とする水処理用薬剤の
製法。