JPH0471683A

JPH0471683A - 電極での放電イオンの代替法と、塩水の淡化濃縮並びに純水製造への応用

Info

Publication number: JPH0471683A
Application number: JP18245090A
Authority: JP
Inventors: Yukio Nakagawa; 幸雄中川
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-07-10
Filing date: 1990-07-10
Publication date: 1992-03-06

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〕（１）請求項１は電極を用いる電気化学装置で、電極で
の塩素イオン等の放電をさせず、無害な水酸化物イオン
等Ｉこ代替放電させる方法にかかわる。

（２）請求項２は電気透析によるイオンの濃縮と淡化に
おいて有害な塩素ガス等の発生を抑えて、公害や装置部
品の酸化防止をはがる方法にかかわる。

（３）請求項３は水素イオンと水酸化物イオンから純水
を合成する方法にかかわる。

〔従来の技術〕

〔１〕請求項Ｉについては陽極から例えば塩素ガスなど
の発生が好ましくないとき、そのガスの発生を抑止する
ことは困難であった。

（２）請求項２の電解質溶液の淡化を濃縮及び純水製造
の方法は電極で有毒な塩素ガス等を発生し、陰イオン交
換膜などを酸化して老化を早めることが問題であった。

（３）請求項（３）の純水製造法には、電気透析による
脱イオン法があるがイオンの合成法によるものはない。

〔発明が解決しようとする課題〕

（１）請求項１は電極を用いる電気化学反応槽において
、陽極で放電するイオンを水酸化物イオンに代え、陰極
で放電するイオンを水素イオンに代えさせるようにする
。

（２）請求項２はイオンの溶液の淡化と濃縮において陰
極での塩素ガスなどの発生を抑え、代わりに酸素ガスを
発生させるようにする。

（３）請求項３は純水を製造する場合、水素イオンと水
酸化物イオンの中和による合成法を確立する。

〔課題を解決する手段〕

（１）　請求項１は水溶液の電気化学反応槽において極
で放電するイオンを水素イオンや水酸化物イオンに代替
させて放電させるために陽極をバイポ〜う膜で、その膜
の内側か陰イオン交換基側か内側になるように囲んで陽
極室を造り、その室内には、極で放電して酸素を発生さ
せるイオンの溶液を入れる。陰極での陽イオンの放電を
抑えるためには極をバイポラ膜で、その膜の陽イオン交
換基側か内側になるように囲んで陰極室を造り、その室
内には極で放電して水素を発生させるイオンの溶液を入
れる。このようにして他の陰または陽イオン、または両
イオンの極での放電を妨げ、代わりにそれぞれ水酸化物
イオンと水素イオンに放電させて、発生するガスが酸素
ガスや水素ガスになるようにする。

（２）請求項２は槽内を陰、陽のイオン交換膜で交互に
多数の室に仕切り、電極を用いて溶液内の電解質を電気
透析によって淡化と濃縮をする方法、または淡化室に陰
、陽のイオン交換樹脂を混合して充てんして、純水にな
るまで淡化を行う装置で、請求項１のように陽極をバイ
ポーラ膜で囲み他のイオンの放電を抑え、バイポーラ膜
内で生成する水酸化物イオンに放電させるようにする。

このとき、バイポーラ膜の作用で陽極室の外側に水素イ
オンが出るが、これを直ちに中和して無くずために陰極
室で生成するアルカリ性の液をパイプで導き、連続的に
混入するよう番こする。

（３）請求項３は槽内を水素イオン選択透過膜（７）と
バイポーラ膜（８）で交互に仕切り、室（１）、室（３
）、室（５）・・・にイオンを含む水を流し、室（２）
、室（４）・・・は酸性基をもった陽イオン交換樹脂と
塩基性基をもった陰イオン交換樹脂を充てんして、純水
を充たし、電圧によってバイポーラ膜（８）内で生成す
る水素イオンと水酸化物イオンを室（２）、室（４）・
・・に送ってその中和反応によって水を生成させる。

このとき、室（２）、（４）・・・を室（１）、（３）
、〔５）・・・より負圧に保ち、水の膜透過による移動
を加えて純水の収率をあげる。

なお、水の水素結合によるクラスター（会台集団）を小
さくして膜の透過をよくするためには、電極を用いず、
槽を閉回路にして磁界起電装置を用いて電圧をかける。

また原料水の水質に応じて、適当な孔径の分子濾過膜を
各膜に重ねて用い、不純物の混入を防ぐようにする。

〔作　　用〕

（１）バイポーラ膜は陰陽両イオンを透過させず、膜の
陰イオン交換基側か正となるように電圧をかけると膜内
にある水分子が電離して陰イオン交換基側から水酸化物
イオンが、陽イオン交換基側から水素イオンが出てくる
。　この性質を利用して、請求項１の電解槽において画
電極に電圧をかけるとき陽極室へは他のイオン浸入でき
ず、室内はバイポーラ膜からくる水酸化物イオンが電気
を運び極で放電して酸素ガスを発生するようになる。ま
た陰極室はバイポーラ膜面を陽極室とは逆にして他の陽
イオンの移動と放電を止め、水素イオンに放電させて水
素ガスが発生させることにな（２）請求項２は請求項１
と同様な作用によって陽極では塩化物イオン等の放電を
抑えて水酸化物イオンに放電させるので設備の材質や樹
脂等の酸化を防ぐことができる。

（３）請求項３のバイポーラ膜も前記と同様に電圧によ
って膜内にある水が電離して水素イオンと水酸化物イオ
ンになる。これを室（２）、（４）・・・に移して中和
させるものであるが、このとき、室（２）、（４）の陰
、陽イオン交換樹脂はイオンの移動性を良くする媒体と
なる。

〔実　施　例〕

（１）請求項１のように電解槽の両極をバイポーラ膜で
極室としてそれぞれの室内には稀水酊化ナトリウム、希
硫酸を入れ塩化銅水溶液を電解するとき、陰極からは水
素ガス、陽極からは酸素ガスが発生する。

またナトリウムのようにイオン化傾向の大きい金属の塩
の場合は、陽極室だけを設けて電解すれば、上記と同様
にして陽極室で酸素ガスが発生する。

（２）請求項２のように市販の電気透析とイオン交換樹
脂を組み合せた純水製造装置の陽極をバイポーラ膜で囲
んで前記のようにして陽極室を整え、電流を通ずると極
での塩素ガスの発生をなくして純水を製造することがで
きる。

（３）請求項３のように装置をセントして電流を流すこ
とによって室（２）、（４）・・・に無菌状態の純水が
製造できる。

〔発明の効果〕

（１）請求項１の発明によって電極を用いる電気分解に
おいて、陽極での放電をすべて水酸化物イオンに、陰極
での放電をすべて水素イオンに代替することができるよ
うになったので、他のイオンの放電による技術上の障害
や公害を完全に抑止することができるようになった。

（２）請求項２の発明によって従来のイオン交換膜法に
よる淡化と濃縮、及びこれとイオン交換樹脂を用いる連
続的純粋製造装置の陽極での塩素ガス等の生成を抑え、
膜の酸化による老化を防げるようになった。

（３）請求項３の発明によって水素イオンと水酸化物イ
オンの合成によって純水の製造ができるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項２の純水製造法の説明図、第２図は請求
項３の純水製造法の説明図。１．３．５・・・・イオンを含む水を流す室、２．４・
・・は純水が生成する室、６・・・・イオンを含む水、
７・・・・水素イオン選択透過膜、８・・・・バイポー
ラ膜、９・・・・陰イオン交換膜、１０・・・・陽イオ
ン交換膜、１１・・・・純水の出口、１２・・・・中和
した排水、１３・・・・塩を含む排水、１４・・・・通
気口。第 ■ 審区手続補正書平成２年９月２日 ■、事件の表示平成２年特許層第１８２４５０号２、発明の名称！極での放電イオンの代替法と、塩水の淡化ｌａ　確並びに純水製造への応用３、補正をする者事件との関係

Claims

【特許請求の範囲】

（１）水溶液を用いる電気化学反応槽において、陰陽両
極、またはいずれかの極をバイポーラ膜で囲み極室をつ
くる。このとき陽極室はバイポーラ膜の陰イオン交換基
が内側になるようにして、その中に水酸化物イオンを放
電させるようなイオンの水溶液を入れる。陰極室の場合
はバイポーラ膜の陽イオン交換基が内側になるようにし
、その中には水素イオンを放電させるようなイオンの水
溶液を入れる。このようにした電極の電圧によってバイポーラ膜中の水
が電離してできる水酸化物イオンと水素イオンを極で放
電させて、他のイオンの放電をさせないことを特徴とす
る放電イオンの代替法。
（２）槽内を陰、陽のイオン交換膜で、交互に多数の室
に仕切り、電極を用いて溶液内の電解質を電気透析によ
って濃縮と淡化をする方法、及び淡化する室の水溶液中
に陰、陽のイオン交換樹脂を入れて純水を製造する方法
において請求項１のように陽極をバイポーラ膜で囲み、
槽内にある塩化物イオン等の放電を抑え、代りにバイポ
ーラ膜中の水が電離してできる水酸化物イオンに放電さ
せることを特徴とする淡化と濃縮方法並びに純水製造法
。
（３）槽内を水素イオン選択透過膜（７）とバイポーラ
膜（８）で交互に仕切り、室（１）、（３）、（５）・
・・にはイオンを含む水を流し、室（２）、（４）・・
・には水素イオンと水酸化物イオンの移動をしやすくす
るためイオン交換樹等の不溶性の酸基型と塩基型の物質
の粒子を純水とともにして充たし、これに種々の磁界起
電装置またはその他の方法で電圧をかけ、バイポーラ膜
（８）内で電離する水素イオンと水酸化物イオンを反対
方向から室（２）、室（４）・・・に導入して中和させ
た水と膜を透過する水とにより純水を造ることを特徴と
する純水製造法。