JPH02504237A - 水の軟化の方法および電解槽 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 水の軟化の方法および電解槽 発明の分野 本発明は、水処理に関１．、詳細には、電気化学処理およびその方法を実施する ための電解槽による水を軟化する方法に関する。

従来の技術 従来の技術で公知であるのは、例えば、軟化される水にライムミルクの形のライ ムの如き試薬を添加することによる水の軟化の方法である。硬塩は、不溶な形に 変わり、固化または濾過により沈殿物の形で軟化される水から分離することがで きる（参照、Ｃｏｎ５ｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｎｏｒｍｓ　ａｎｄ　Ｒｕ１ｅｓ、Ｗ ａｔｅｒ　５ｕｐｐｌｙ。

０ｕｔｓｉｄｅ　Ｎｅｔｗｏｒｋｓ　ａｎｄ　Ｉｎ５ｔａｌｌａｔｉｏｎ（ロシ ア語で）　、５ＮＩＰ２．０４．８４．１９８５　、Ｍｏｓｃｏｗ、Ｐｐ、１０ ８−１０９）、公知の方法は、望ましい程度の達成されるべき水の軟化を与えな い。残留硬度は、ナトリウムを添加する如き補助的な方法を用い、水を３５−４ ０℃に加熱して０．５−１■当量／ｌまで低下させることができる程度でしかな い、加えて、公知の方法は、試薬の添加装置、ミキサー、懸濁層清澄剤および水 および凝固剤の処理を安定化させるための装置の使用を含む。言葉を変えれば、 化学物質を用いる水を軟化する公知の方法は、数多くの個々の成分を含む高度に 複雑な装置を必要とする。

また従来の技術で公知であるのは、水を膜電解槽を２つの流れの形式で通し、一 方の流れは、陽極室を通されて陽極液をつくり、他方の流れは、陰極室を通され て陰極液をつくり、陰極液と陽極液をいっしょにして、最終生成物として結合流 を用いることを含む、電気化学的処理による水の軟化の方法である（参照、Ｊｒ 、”Ｖｏｄｏｓｎａｂｚｈｅｎｉｅ　ｉ　５ａｎｉｔａｒｎａｙａ　ｔｅｋｈｎ ｉｋａ″。

１９８２＋Ｎｏ、４１ｐｐ−７８）。従来の技術の方法は、水の硬度を０、８− １．２■当量／ｌまで低下させることができるのみであって、その方法は、本質 的に例えば、水を軟化するナトリウムーカチオナイト（ｓｏｄｉｕｍ−ｃａｔｉ ｏｎｉｔｅ）法の前の水の予備精製の方法であって、軟化される水は、膜電解槽 中での処理の後に、ナトリウムーカチオナイト法を用いて処理されるイオン交換 装置に供給される。

この従来技術の方法は、化学的に純粋な試薬ＮａＣｆ！、　ＨＣｆ！を必要とす るので、その方法はかなり高価である。加えて、洗浄のために大量の水が消費さ れる。この方法は、−ａに低い硬度の水を軟化するのに用いられる。従来の技術 で公知であるのは、室の流れの中の膜により分けられるケーシングを含む、水を 軟化するための電解槽であって、陽極室は、中に陽極を含み、陰極室は、中に陰 極を含み、陽極および陰極は板の形であって、片側の膜に対してプレスされ、そ れぞれの電気的に絶縁性の層で分離され、陽極および陰極および電気的に絶縁性 の層は、孔を存する（ＳＵ、　Ａ、　８８２９４４）。

従来技術の電解槽は、陽極が、カチオンが陽極室から陰極室へ通るのを妨げ、正 に帯電したイオンが、陽極から追い払ねれるので陽極室中の質の悪い精製しか提 供しない、すなわち、かような電解槽は、実質的にｐＨ電気凝固器である。加え て、電解槽の製造および組立は、もし孔が、整列されないであけられると、部分 的にカバーされて膜の作用表面積を減じるので、高精度の同軸孔あけを必要とす る。たいていの強い電気分解は、例えば、グラファイト電極が用いられるとき、 特に電極の広い厚みで断定される最低の電気抵抗のために孔の中で起こる。しか し、二のことは、電気分解生成物を有する孔のゾーン中の膜の目詰りを起こし、 電解槽の操作の信顛性を低下させる。

発明の開示 本発明は、一連の硬度０．２〜０．３■当量／２を有する水の製造を、補助的な 手段を用いないで、１工程の軟化で確実にするための処理および電解槽に陰極が 、実質的に電気化学的な水の軟化の間、孔の目詰りを減じるようにつくられる方 法を実施することを提供し、従って質のよい水の軟化をして（れることを有する 電気化学的処理による水の軟化の方法を提供する課題に基づいている。

この課題は、膜電解槽を通して、２つの流れの形式で水を通し、一方の流れは陽 極室を通されて陽極液をつ（す、他方の流れは、陰極室を通されて沈殿した硬塩 が分離される、陰極液をつ（す、本発明により、陽極室に供給される水流が、陽 極室に供給される前に、予め軟化され、その目的のために、この流れが、沈殿し た硬塩の分離の後に、陰極液の流れの少くとも一部分の形式であり、陽極液が、 最終生成物として用いられることを含む、電気化学的処理による水の軟化の方法 により解決される。

課題は、また室の流れの中の膜により分けられるケーシングを含む、水の軟化の ための電解槽中において解決される。

陽極室は中に陽極を含み、陰極室は中に陰極を含み、膜に対してプレスされ、電 気的に絶縁された層が、陰極と膜の間に提供され、孔が、陰極および電気的に絶 縁された層の中につくられ、本発明により、陽極は、膜に対して離れた位置にあ り、陰極および電気的に絶縁された層の孔は、水流の方向に対してほぼ垂直に伸 びるスロットの形であり、伸びた突起は、陰極室の内部に面して陰極表面上に提 供されて、スリットおよびそれに沿う中間に伸び、流れ方向の突起の表面は、膜 の表面に対して２０〜４０＠傾いている。

膜の作用表面を広げるために、軸が、膜の表面に対して垂直なスルーホールが、 好ましくは、突起のボディー中に提供される。

本発明による、電気化学的処理による、水の軟化の方法は、一工程の処理でナト リウムーカチオニザートーイオン（ｓｏｄｉｕｍ−ｃａｔｉｏｎｉｚａｔ−ｉｏ ｎ）の如き補助的な処理方法を用いないで製造される０、２〜０．３■当量／２ の硬度を有する水を与え、簡単で高い信鯨性が特徴である。

本発明による方法を実施するために用いられる、本発明による、水の軟化のため の電解槽は、構造が簡単で、操作において高い処理能力および信頼性に特徴があ る。膜に対して離れた位置に陽極があることは、陰極室を通るときに、水流が予 め軟化される陰極室中の膜を通して障害なく流れるカチオンを与える。スリット の形の孔を設けたことおよび流れ方向に対して傾いた流線表面を有するスリット 間の突起は、孔のゾーン中の流れの強められた流体力学的条件のために、膜の表 面の電気分解の生成物の強力な洗浄に寄与する。突起のボディー中にスルーホー ルを設けたことは、膜の作用表面の増加を保証し、従って、電解槽の処理能力を 増す。

図面の簡単な説明 本発明を、添付の図面を参照して、ここで詳細に記述する。

第１図は、本発明による水の軟化のための電解槽の縦断面図における、図示であ る。

第２図は、第１図の線■−■に沿って切った断面図である。

第３図は、第１図の線■−■に沿って切った断面図である。

第４図は、本発明による、水の軟化の方法を実施するためのプラントの図示であ る。

本発明を実施する最上の方法 水を軟化するための方法は、以下からなる。軟化される水極室を通されて陰極液 をつくり、沈殿した硬塩は分離される。

陽極室に供給される水流は、予め軟化され、その目的のために、この流れは、沈 殿した硬塩の分離の後に、陰極液の少くとも一部分の形であり、陽極液は、最終 生成物として用いられる。

本発明による水の軟化の方法は、第１．２．３図に示される水の軟化のための電 解槽を用いて、実施される。

水の軟化のための電解槽は、３つの流れの室中の２つの平行な膜２により分けら れる絶縁性長方形ケーシングを含む。

−組の横方向陽極室３および間に位置する中央陰極室である。

それぞれの陽極室３は、ｌ！２から互の距離の位置にある、電気的に導電性物質 の板の形の陽極５を有する。陰極６は、陰極室４の形状に対してボックス型であ り、膜２に対してプレスされた向かいあった壁を有し、電気的に絶縁性の層７が 、それぞれのこれらの壁およびそれぞれの膜２の間に提供される。スリットの形 の孔８（以下スリット８として言及される）は、電気的に絶縁性の層７および隣 接する陰極６の壁中につくられ、スリットは、陰極室４を通る水流に対して垂直 に伸びる。伸びた突起９は、陰極室４の内部に対して面する陰極６の表面上のス リット８０間に提供されてスリット８に沿って伸び、流れ方向の突起の前表面は 、膜２０表面に対してα＝２０−４０’の角度で傾いている。膜２０表面に対し て垂直な軸を有するスルーホール１０は、突起９のボディー中につくられる。陰 極６は、またうね１１を有する。

第１．２．３図に示される電解槽は、次のように機能する。

軟化される水は、３つの流れの形式で電解槽を通される。１つは中央流れであり 、陰極室４を通され、２つの横方向流れは、それぞれ陽極室３を通される。

直流が、電極−陽極５および陰極６に供給される（電源は示してない）。水を硬 くするカルシウムおよびマグネシウムイオンは、例えば、ベルト型の布でつくら れた膜２および陰極６中の孔またはスリット８および絶縁層７を通って陽極室３ から陰極室４へ直流の作用で動かされる。陽極液は、かようにして軟化される。

陰極室４中の水の電気分解のために、陰極液は、１０．５〜１１．５のｐＨまで アルカリ化される。カルシウムおよびマグネシウムイオンは、上記ｐＨＯ値で不 溶な水酸化物および炭酸塩に変わる。水の電気分解は、膜２に対してプ２は、膜 ２に面する陰極６０表面上の電気分解生成物で目詰りすることはない。

流れ方向の突起の前表面を、膜２０表面に対してα＝２０−４０″′の角度はど 傾けた状態で、スリット８間の陰極６の内表面上に突起９を設けることは、流体 力学的流れを保証して、不怒体（ｄｅａｄ　ｚｏｎｅ）が、陰極６のスリット８ 中に形成されないことを可能にし、沈殿した硬塩の形の電気分解生成物およびガ スバブルは、膜２の表面からの流れにより、すみやかに除去される。膜２の表面 に対する突起９の表面の傾きの角度αは、実験により選ばれた。もし、角度が、 α＝４０ａよりも大きいと、電気分解生成物の除去は、不適切であり、２０”よ りも小さい角度αでは、膜２の有用な面積の実質的オーバーラツプ（：＄ｉ少） が起こり、突起は、効果的でなくなる。ホールの軸が、Ｗ１２の表面に対して垂 直である、突起９のボディー中のスルーホール１０を設けることは、膜２０作用 面積を広げ、電解槽の処理能力を高める。

本発明による、水の軟化の方法は、第４図に示されるプラントを用いて実施され る。

本プラントは、入口が軟化される水を供給するためのラインにつながれ、出口が 、それぞれバルブ１３　、１４を有するＩＩＪＩのパイプラインを経由して、陰 極室１６および１組の陽極室１７を有する水を軟化するための電解槽１５に通じ る水加熱器１２を有する。陰極室１６および陽極室１７０入口は、それぞれバル ブ１３　、１４を通って加熱器１２の出口に通じ、陰極室１６の出口は、パイプ ライン１８を経由して、バルブ２０を経由して陽極室１７０入口につながる出口 を有する濾過器１９の入口に通じる。陽極室の出口は、最終生成物の除去のため のパイプライン２１に通じる。

加熱器１２からの水は、本発明により建造された電解槽１５に開いたバルブ１３ 　、１４を通って２つの流れの形式で供給されて、陰極室１６および２つの陽極 室１７に入る。バルブ２０は、閉じられる。水は、陰極室１６から、パイプライ ン１８を経由して、濾過器１９に供給される。バルブ１４は、次に閉じられ、バ ルブ２０は開かれ、軟化された陰極液が、濾過器１９中での沈殿した硬塩の分離 の後、濾過器１９の出口から、バルブ２０を経由して、最終軟化のための陽極室 １７に供給され、その間、開始水（硬水）は、陰極室１６に、加熱器１２から、 開いたバルブ１３を通って、入れられ続ける。濾過器１９中での沈殿物の分離後 の陰極液の硬度は、２．６〜３．９■当量／２である。最終生成物であるパイプ ライン２１に供給される陽極液は、最大０．２〜０．３■当量／ｌの硬度を有す る。

本発明のより良い理解は、本発明による水の軟化のための方法の以下の特定の具 体例から得られる。

例１ ６．６■当量／ｌの硬度を有する水を、３つの流れの形式で電解槽１５に供給し 、陽極室１７への２つの流れから、出口で陽極液を得、陰極室１６への３番目の 流れから、沈殿した硬塩が、濾過により分離された陰極液を得た。硬塩の分離の 後、陰極液のｐＨは、１１．３であり、陰極液の硬度は、３．９■当量／ｌであ った。陽極室１７への水の供給を、次に止め、６．６■当量／ρの硬度を有する 開始水を、陰極室１６へ入れ続けた。陽極室１７で起きた陰極液の精製の後、陽 極室１７の出口での陽極液例２ 開始水を、例１に記述したようにして、軟化した。唯一の差異は、開始水を、陰 極室１６へ供給する前に、加熱器中で１２〜４０°Ｃに加熱したことである。最 終生成物（陽極液）の硬度は、０．２■当量／！に低下し、水の軟化のための電 力消費は、２０−３０％減少した。

例３（従来の技術との比較） 電気化学的な水の軟化のための条件は、例１と同じであったが、陰極液を、硬塩 の分離の後の後精製のために、陽極室１７へ供給しなかった。それを最終生成物 として用いられる陽極液と混合した。

陰極液の硬度は、０．５５■当量／ｌであり、陽極液の硬度は、２．１■当ｆ／ ｌであり、組合わせた流れ（最終生成物）の硬従って、陽極室へ供給される予め 軟化された水（陰極液の形式で）の流れの使用は、１行程の処理で、０．２〜０ ．３■当量／！の硬度を有する水を製造することを可能にする。下限を工業排水 は、軟化のために供給されるとき、−ｍに４０−６０°Ｃまで加熱されているの で、付加的な電力消費なしに、開始水を４０°Ｃまで加熱することにより達成す ることができる。

工業的通用性 本発明は、水の軟化が必要とされる、電カニ学、化学、製薬工業および他の分野 で用いられる。

国際調査報告

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．水を、膜電解槽（１５）を通る２つの流れの形式で通し、一方の流れは、陽 極室（１７）を通されて陽極液をつくり、他方は、陰極室（１６）を通されて陰 極液をつくり、沈殿した硬塩が分離されることを含み、陽極室へ供給される水流 が、陽極室（１７）へ供給される前に、予め軟化され、その目的のために、この 流れが沈殿した硬塩の分離の後に、陰極液の流れの少くとも一部分の形式であり 、陽極液が最終生成物として用いられることを特徴とする電気化学的処理による 水の軟化の方法。
2. ２．室（３，４）の流れの中の膜（２）により分けられるケーシング（１）を含 み、陽極室が中に陽極（５）を含み、陰極室が中に陰極（６）を含み、膜（２） に対してプレスされ、電気的に絶縁性の層（７）が、間に提供され、後者および 陰極（６）中に孔がつくられ、陽極（５）が、膜（２）から（ｄ）ほど離れた位 置にあり、陰極（６）および電気的に絶縁性の層（７）の孔が、陰極室（４）の 内部に面する陰極（６）の表面上の水流の方向に対して、ほぼ垂直に伸びるスリ ット（８）の形式であり、伸びた突起（９）が、スリット（８）の間に提供され てそれに沿って伸び、流れ方向の突起の前表面が、膜（２）の表面に対して、２ ０〜４０°の角度で傾いていることを特徴とする水の軟化のための電解槽。
3. ３．スルーホール（１０）が、突起（９）のボディー中につくられ、ホールの軸 が、膜（２）の表面に対して垂直であることを特徴とする請求項２記載の水の軟 化のための電解槽。