JPH0347519A - 電気浸透式脱水用の陽極材 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電気浸透方式により汚泥その他高倉水性を有
する各種物質の脱水処理、あるいは軟弱地盤を脱水強化
する等の目的に有用な電気浸透式脱水用の陽極材に関す
る。

〔従来の技術〕

電気浸透は、電気泳動のような動電現象とは反対に電気
的な張力を介して固相から液相が移動する現象で、従来
から脱水技術として広く応用されている。工業化手段と
して実用されている例としては、下水、し尿、浄水等の
処理場から発生する汚泥、あるいは各種の製造加工分野
から排出される含水産業廃棄物などを脱水処理するため
の正負極と加圧濾過機構を備えた電気浸透式脱水装置が
ある。また、土木の分野では軟弱な地盤中に直接的に正
負極を挿入もしくは敷設し、この電極間に直流通電する
ことにより陰極側に水分を移動させて地盤の脱水強化を
図る工法が採用されている。

これらの電気浸透式の脱水機構に用いられる陽極材は苛
酷な環境下で使用されるため、優れた導電性に加えて特
に電気化学的腐蝕あるいは機械的摩擦などに対する抵抗
力が強く消耗度が少ないこと、および圧搾、荷重に耐え
る機械的強度を有する等の性能のほか、低コストである
ことが要求されている。

従来、上記目的の陽極材としてステンレス鋼、ニッケル
鋼、軟鉄のような金属系材料、炭素質成形体からなるカ
ーボン系材料が適用されてきている。ところが、このう
ち金属系材料は通電によって構成物質がイオン化して経
時的に溶出消耗を起こす問題があり、一方、カーボン系
材料は本来的に脆弱な材質面の欠点があるため使用中に
亀裂の発生や材料破損を招く危険性があり、又発生酸素
による消耗も多い、このほかに、例えば白金メツキを施
したチタン材のような貴金属を用いた不溶性電極の適用
も考えられるが、メツキ面の剥離を伴うといった技術的
問題点のほかにコストが著しく高騰するため、本目的へ
の適用は至難である。

このような問題を解消するための陽極材として、特定量
のシリコンを含有する高珪素鋳鉄材からなる電気浸透式
脱水機の電極が提寓されている（特開昭６１−２７８３
１８号公報）。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記の高珪素鋳鉄系の材料は導電性および耐消耗性には
優れているが、高温状態で鋳造する製造上の制約から均
質な強度組織を有する材料を安定して得ることが難しく
、とくに薄肉大型の陽極板を製造する際に困難性を伴う
。

発明者らは、このような従来の実情に鑑み、より要求性
能を充足し、かつ均質な材質特性が安定して得られる電
気浸透式脱水用の陽極材について鋭意研究を重ねた結果
、磁性酸化物であるマグネタイトがこれら要件を満す事
実を確認して本発明の開発に至ったものである。

特開昭５１−４３３７８号公報に記載があるように磁性
酸化鉄が海水など水溶性電解における不溶性電極材とし
て用いることは公知であるが、この材料を電気浸透式脱
水機構を目的とした陽極材に試みた例はこれまでにない
。

したがって、本発明の目的は導電性、耐消耗性、機械的
強度、軽量性などの機能に優れ、低コストにより安定し
て得ることができる電気浸透式脱水用の陽極材を徒供す
るところにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するための本発明による電気浸透式脱
水用の陽極材は、マグネタイトを構成材料としてなるこ
とを特徴とする。

マグネタイトはＦｅ３０ａの組成をもつ逆スピネル構造
の強磁性物質で、成形体とした場合には優れた導電性と
耐食性を発揮する。成形体の作成手段には、酸化鉄の粉
体を溶融固化する方法と同粉体を焼結する方法があるが
、後者の焼結法は前者の溶融法に比べて得られる材質の
安定性に優れるうえに強度の増大が図れるため薄肉軽量
化ができる利点がある。したがって、本発明の目的には
酸化鉄粉体を焼結して形成したマグネタイトを用いるこ
とが望ましい。

マグネタイトの成形体は、放電加工など適宜な手段によ
り用途に応じた所定の陽極形状に加工して使用に供され
る。

〔作　用〕

本発明に係る電気浸透式脱水用の陽極材はマグネタイト
により構成されるから、以下のような種々の機能が発揮
される。

（１）固有抵抗が小さく、高度の導電性を備えるから安
定した運転と消費電力の低減化が可能となる。

（２）マグネタイト成形体は、化学的、熱的に極めて安
定した不動態を呈する。このため、運転中に成分の溶出
はかの現象によって消耗することはなく、長期間に亘り
電極交換を要さずに連続運転することができる。

（３）機械的強度、特に圧縮強度が高く耐摩耗性に優れ
ているため、接触、荷重、摩擦などの外部的作用による
材質損傷は起こらず、また材料の薄肉成形が可能となる
ことに基づく軽量化が図れる。

（４）原材料および製造コストが低廉で済む。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

（１）マグネタイト陽極の作成 Ｆｅ２ｒｓ　Ｏ，９モル、Ｆｓｏ　１．１モルの混合粉
末を振動ボールミルで２時間粉砕処理し、これを１　ｔ
／ｃｍ”の圧力により加圧成形して板状の圧粉体を形成
した。ついで、この圧粉体を１１００°Ｃの温度で焼結
処理して、幅１５０ｓｎ　、長さ５００ｍ１、厚さＬＯ
＋ａ＋ｍのマグネタイト焼結板を得た。この焼結板の特
性は、密度５．１ｇ／ｃ１１３、曲げ強さ１０７０ｋｇ
／ｃｓ＋”、電気比抵抗０．０１３ΩＣ１１で、優れた
機械的強度と導電性を備えるものであった。

この材料を放電加工により直径１１３ｍｍ（面積１ｄｍ
”）の円板に加工して電気浸透式脱水用の陽極を作成し
た。

（２）電気浸透脱水試験 図示のような円筒状のガラス槽１の底部に金網の陰極２
を設置し、その上面に濾布３を展着した。

このガラス槽ｌ゛に各種の汚泥４を入れ、上部にマグネ
タイト陽極５を！！２置し、更にその上に錘６を置いた
。

この状態で定電流電源装置を用いて陽極・陰極間に電流
密度３Ａ／ｄａ”の直流を通電し、３Ａ／ｄｍ”におけ
る通電時間が延べ２時間となるまで汚泥の注入と取り出
しを繰り返した。そして、延べ２時間運転後の陽極材の
重量減少を測定した。

なお、比較のために陽極材に高珪素鋳鉄（Ｓｉ；１５％
、Ｃ；０．８％−；比較例１）およびシリコンを含浸し
た炭化ケイ素（Ｓｉ；２０％−；比較例２）を用いて同
一条件で脱水試験をおこなった。

（３）結果と評価 表１に陽極消耗量の測定結果（延べ２時間運転、単位；
ｍｇ／Ａ　　・ｈｒ）を、また表２には、表１の平均値
からマグネタイトの比重を５．１、高珪素鋳鉄の比重を
７．０、シリコン含浸炭化珪素の比重を３．０として計
算により求めた陽極厚さの減少予想量（１年間連続運転
として、単位；ｍｍ／Ａ　　４ｅａｒ）を示した。

表　ｌ　く陽極消耗量、ｍｇ／Ａ　・ｈｒ）表　２〈陽
極厚さ予想減少量、ａｍ／Ａ−Ｙｅａｒ）式脱水装置を
示した断面図である。

１・・・ガラス槽　　　　　２・・・陰極（金網）３・
・・濾布　　　　　　　４・・・汚泥５・・・陽極　　
　　　　　６・・・錘表１および表２の結果から、本発
明のマグネタイト陽極は比較例の陽極材に比べて材質の
消耗度合が大幅に改善していることが認められた。

〔発明の効果〕

以上のとおり、マグネタイトで構成された本発明による
陽極材は電気浸透式脱水用として要求される機能を全て
満足するから、下水、し尿処理等から発生する汚泥ある
いは金属、食品、繊維等の工業分野から生じる各種の産
業廃棄物の脱水、軟弱地盤の脱水強化などあらゆる分野
の脱水用途に適用して高性能かつ安定した長期寿命が保
障される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、マグネタイトを構成材料とする電気浸透式脱水用の
   陽極材。 ２、マグネタイトが酸化鉄粉体を焼結して形成したもの
   である請求項１記載の電気浸透式脱水用の陽極材。