JPH0474879A - 次亜塩素酸塩製造用電解装置 - 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、希薄塩水を無隔膜電解して、次亜塩素酸塩等
を製造する複極型電解装置に関する。

〔従来の技術とその問題点〕

希薄塩水を無隔膜電解して次亜塩素酸塩水溶液を製造し
、これを上、下水等の水処理や消毒、或いは水中構造物
や配管内等の生物付着防止のために使用することが従来
から行われている。

その方式は、大別して海水を直接電解する、いわゆる海
水電解と、食塩水を作り、それを電解する、いわゆる希
薄塩水電解とがある。

前者は海水を冷却水として使用する発電所等に多く使用
されており、冷却水の中に次亜塩素酸塩を含ませて配管
内の生物付着を防止する目的のためには、最大でも２０
００〜３０００ｐｐｍ程度の比較的低濃度の次亜塩素酸
塩を得るのに使用されている。この場合は、残留する食
塩分は殆ど問題となることはなく、一部の下水処理にお
いても採用されている。

後者は、上水処理や消毒等に使用され、特に近年、塩素
の運搬に危険性が伴う問題から、いわゆるオンサイト次
亜塩素酸塩製造装置としてこの希薄塩水電解方式の採用
が多くなっている。

上水等に使用する場合、処理後の水は用水として使用す
るものであり、そのためには本方式では避けることので
きない食塩の混入を最小としなれけばならない。又、当
然、使用する食塩は経済上からも最小とする必要があり
、原料食塩の利用率を最大にしなければならない。その
ため、分解率が高く、高濃度次亜塩素酸塩を製造する技
術が課題とされている。

このように、希薄塩水電解装置は特に高分解率（反応率
）を維持することが必要で、そのため種々の工夫がこれ
までなされている。

希薄塩水電解は、通常約３％の食塩水（海水の食塩濃度
と路間し）を電解液とし、１０、ＯＯＯｐｐｍ以上の次
亜塩素酸酸ナトリウム液を得るが、工夫の主眼点として
は、（１）陽極での塩素発生の反応効率の向上（２）陰
極↓二よる生成次亜塩素酸塩の還元防止 （３）温度の上昇による生成次亜塩素酸塩の分解の防止 （４）塩水中のＣａ、Ｍｇ等の不純物の沈澱による液流
路障害の防止 等があげられる。しかし、これまでこれら全てを十分満
足する電解装置は得られておらず、更に複極式電解槽で
の漏洩電流や、装置の複雑化等の問題があった。例えば
、特公昭５９−２４１９２号には、カスケード型の塩水
電解槽を形成し、液を、陰極と陽極間に層流で流れるよ
うにし、複極式の電解槽を順次通過する毎に、次亜塩素
酸の濃度を高め、又、途中に冷却水を入れて液温の上昇
を防ぐようにした塩水の無隔膜電解による次亜塩素酸ソ
ーダ製造用電解槽が記載されている。該システムでは、
高濃度有効塩素含有塩水を高電流効率で得るものである
が、装置が非常に複雑となり、又、電解発生ガスを含む
電解液を電解槽内に通すためには大きな圧力損失を生し
る可能性があり、連続的な送液の出来る高圧力のポンプ
によって液を強制的に送らなければならない問題がある
。

〔発明の目的〕

本発明は、上記の問題を解決し、簡単な構造で液流の圧
力損失を最小にすると共に、１０、ＯＯＯｐｐｍ以上の
高濃度の次亜塩素酸塩を高効率で製造することの出来る
複極型電解装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、複極型次亜塩素酸塩製造用電解装置を、下方
より上方への液流路に沿って上方に傾斜し、且つ、相互
に平行に配置された陰極と陽極を有する複数の無隔膜単
位電解槽と、該単位電解槽を接続し、且つ、隣接単位電
解槽への液連通流路を内部に有するセパレータとを積層
して構成したことを特徴とするものである。

以下、図面を参照して本発明をより詳細に説明する。

第１図は、本発明による電解装置の例を説明するための
一部切欠断面図である。

従来より、高濃度次亜塩素酸塩を得るには電解槽を多数
直列に配置し接続した、いわゆるカスケード方式が最も
適していることが知られている。そのため、本発明では
、電解装置を多数の単位電解槽１を垂直方向に積層して
カスケード方式として構成した。このため電極面積が大
きくなり、電極面に対する液流速を大きくすることが出
来るので、発生気泡による撹乱作用で液流が乱されにく
くなり、生成次亜塩素酸塩の陰極還元を有効に防止する
ことが出来る。

又、多数の単位電解槽は、電気的接続を損失の少ない複
極式とし、単位電解槽１の槽壁を兼ねるセパレータ２を
介して、小型の箱型容器内に組み込み積層して構成する
ことが出来る。単位電解槽１を構成する陰極３及び陽極
４は、下方より上方への液流路に沿って上方に（ψ糾し
、且つ、相互に平行に配置する。

これは、電解により気泡が発生すると液の実質比重が小
さくなり、それにより浮力が生して液が上方に行く傾向
を利用して液流に必要な圧力を最小にすることができ、
併せて液流を乱さず、乱れによる生成次亜塩素酸塩の陰
極表面での還元を防くことが出来るためである。電極の
傾斜角度αは水平に対して１°〜３０°程度とすればよ
く、好ましくは５°〜１０°である。

陰極３は、投影面積に対する実面積が小さいものが好ま
しく、通常板状のものが好ましい。それによって、生成
次亜塩素酸の陰極面と出会う確率を最小とし、陰極還元
を防くことが出来る。又、電解室内の液は上方に移動す
る傾向があるので、陰極３は下方に配置することが好ま
しいが、上方に配置することも可能である。この場合、
通常の運転では陰極表面が塩水中に含まれるＣａ”やＭ
ｇ”等の不純物による沈澱で薄く被覆された状態となる
ので、陰極還元の問題は実際上少ない。

陽極４は面積が大きいほどよいので、網状、多孔板等、
投影面積に対して出来るだけ表面積が大きく巳、Ｃ１−
と出会う確率を大きくして有効に塩素を発生出来るよう
にじだものが好適である。又、陽極４を上方に配した場
合、発生気泡を陽極の上側に抜いて電解電圧の低下を図
るために、陽極４とセパレータ２の槽壁との間に空間を
設けることが有効である。

セパレータ２は単位電解槽１の電解室を区割し、且つ隣
接する次段の単位電解槽１へ順次電解液を流通させるも
ので、気液不透過性の絶縁性材料、例えば合成樹脂で構
成し、その内部には流速通流路５が設けられている。

このようにして、電解室を通過した電解液は、セパレー
タ２内の液連通流路５を通り、次の単位電解槽１の電解
室に送給される。該流路５は、流れに沿って上向きの方
が好ましいが、ここでの気泡の増加もないので水平又は
若干下向きでもよい。又、該流路５は電解液の流れを整
えると共に、複極式電解槽で起こりやすい漏洩電流を防
止する役割を果たす。

又、セパレーク２の一部又は全部に冷却水等の冷却液を
通す冷却管６を設けて熱交換により電解液を冷却するこ
とが出来、電解温度を制御する上で好適である。希薄塩
水の電解においては、電解液の温度が上昇すると次亜塩
素酸塩より塩素酸塩の生成が優位となってしまい、通常
４５°Ｃ以下の低い温度に保持する必要があるためであ
る。

液連通流路５を通った電解液は、更に隣接する次段の電
解槽１で電解され、次亜塩素酸塩の濃度が順次上昇され
る。その段数は、目的とする次亜塩素酸塩濃度によって
定められるが、５〜２０段程度が好ましく、これより少
ない場合は十分な濃度の次亜塩素酸塩溶液を効率良く得
ることが困難であり、又、これより多い場合は流体の圧
力損失が増加し、大型ポンプによる送液が必要となる等
、経済性等に問題が生しる。

〔実施例〕

以下、実施例により具体的に説明するが、本発明はこれ
に限定されるものではない。

第１図に示す様に、小型の箱内に単位電解槽１をセパレ
ータ２を介して１２段のカスケードに積層した電解装置
を構成し、電解液は下方より供給し、上方より取り出す
ようにした。各単位電解槽の陰極３は厚さ１．２ｍ　ｍ
のチタン板を用い、陽極４は白金族金属酸化物を含む複
合酸化物を被覆した厚さ１ｍｍのロールがけしたチタン
メツシュを用いた。陰極３と陽極４の見掛上の面積比は
１：２であり、極間距離は２ｍｍとし、陰極３と陽極４
の傾斜角度（α）は７°とした。

電解液の冷却は３段目毎に冷却管６に水道水を送給して
行なった。

陽極４と次段の隣接する陰極３を電気的に接続し、端部
陰極７及び端部陽極８を直流電源に接続（図示せず）し
て、電解装置を複極式に構成した。

この電解装置に精製食塩を水に熔解して濃度３％の食塩
水としたものを電解液として下方より供給し、１５Ａ／
ｄｍ２の電流密度で電解したところ、４８時間後には有
効塩素１４、ＯＯＯｐｐｍの次亜塩素酸塩溶液が得られ
、電流効率は約６５％であった。又、液の送給は水道水
の圧力をそのまま利用し、何らポンプの使用を必要とし
なかった。

比較のため、電極の傾斜角度を４０°としたこと以外は
、上記と同様の電解装置を用い同様に電解を行ったとこ
ろ、有効塩素濃度は１０．０００ｐ　ｐ　ｍで電流効率
は約５０％であった。

〔発明の効果〕

本発明は、傾斜した電極を平行に配置した多数の単位電
解槽を流速通流路を有するセパレータを介して積層して
複極型電解装置を構成したので、 （１）小型で筒車な構造の電解装置で、極めて高い有効
塩素濃度の次亜塩素酸塩溶 液を効率良く得られる （２）電解液送給の際の圧力損失が極めて小さく、ポン
プ等の付帯設備を必要とし ない （３）　　セパレータの冷却管により電解液の冷却が容
易に出来、電流効率を向上させ ることが出来る 等の効果が得られ、工業上極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による電解装置の例を説明するための
一部切欠断面図である。 １：単位電解槽　　５：流速通流路 ２：セパレータ　　６：冷却管 ３：陰極　　　　　７：端部陰極 ４、陽極　　　　　８：端部陽極

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）液流路に沿って、上方に傾斜し、且つ相互に平行
   に配置された陰極と陽極を有する無隔膜単位電解槽と、
   該単位電解槽を接続し、且つ隣接単位電解槽への液連通
   流路を内部に有するセパレータとを積層してなることを
   特徴とする複極型次亜塩素酸塩製造用電解装置。
2. （２）陰極及び陽極の傾斜角度が水平に対して１゜〜３
   ０゜である請求項（１）に記載の電解装置。
3. （３）セパレータに冷却用装置を設けた請求項（１）に
   記載の電解装置。
4. （４）陰極が板状であり、陽極が網状体又は多孔板であ
   り、陽極面積を陰極面積より大にした請求項（１）に記
   載の電解装置。
5. （５）単位電解槽の陰極を下側に、陽極を上側に配置し
   た請求項（１）に記載の電解装置。