JPH06200393A - 次亜塩素酸塩製造用電解槽 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】高濃度の次亜塩素酸塩を電気分解で製造する。 【構成】箱型の電解槽内に水平方向に並設した複数の複
極式の単位電解槽の電解液の流入部もしくは流出部の少
なくともいずれか一方の側面には電解液の冷却室を設
け、単位電解槽の出口側には単位電解槽の上部から電解
液が溢流する溢流板を設け、単位電解槽の入り口側には
単位電解槽の下部に電解液が流入する電解液の通路を設
け、電解液面の上部には電解槽で発生する気体の気液分
離空間を設けた。 【効果】温度の上昇による次亜塩素酸塩の塩素酸塩への
反応を防止することができ、水素の気液分離を速やかに
おこない、気泡による電解電圧の上昇を最小限とすると
ともに、フィルタープレス型のような単位電解槽の積層
部分からの液漏れの心配がない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は次亜塩素酸塩製造用電解
槽に関し、とくに高濃度の次亜塩素酸塩を製造可能な電
解槽に関する。

【０００２】

【従来の技術】次亜塩素酸ナトリウムに代表される次亜
塩素酸塩類は、漂白剤、殺菌剤として、上下水の処理、
排水の処理から家庭の台所用あるいは洗濯用等として各
方面で用いられている。次亜塩素酸塩の製造は、食塩水
等のアルカリ金属塩化物の水溶液の電気分解によって得
られた水酸化アルカリと塩素を反応させて製造する方法
あるいは、アルカリ金属塩化物を無隔膜電解槽において
電気分解を行って、電解槽中で次亜塩素酸塩を直接製造
する方法で行われている。

【０００３】水酸化アルカリと塩素を反応させる方法
は、高濃度の次亜塩素酸塩を得ることができるので、次
亜塩素酸塩を販売する目的で製造する場合にはこの方法
で行われているが、水酸化アルカリと塩素を製造する電
解設備が必要となるので、大規模な食塩などの塩化アル
カリの電解工場において水酸化アルカリあるいは塩素の
製造に付随して行われている。

【０００４】これに対して、食塩などの水溶液を無隔膜
電解槽において電気分解する方法は、生成する次亜塩素
酸塩の濃度は比較的低いが、水の浄化や殺菌に直接利用
することが可能な濃度のものを製造することができ、製
造設備も水酸化アルカリと塩素を製造する電解設備に比
べて簡単であるので、次亜塩素酸塩を必要とする現場に
おいて製造されている。しかも、次亜塩素酸塩の電解製
造は、次亜塩素酸塩の必要量に応じて通電する電流を加
減することが可能であり、殺菌などに有効な塩素分がす
べて水中に溶解しているという特徴を有している。した
がって、これまで液体塩素の貯蔵設備を設けて気体状の
塩素を使用していた設備あるいは濃厚な次亜塩素酸塩を
貯蔵して使用していた設備においても、貯蔵や運搬の必
要がない現場での電気分解によって次亜塩素酸を製造が
行われるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】次亜塩素酸塩の電気分
解による製造は、食塩などの塩化アルカリの水溶液を、
無隔膜電解槽を使用して製造するが、電解液として供給
する塩水の濃度は２％ないし４％の濃度のものである。
食塩濃度が高いほど陽極での塩素の発生効率は高いが、
電解で製造した次亜塩素酸を含む塩水をそのまま水処理
等に使用するために濃厚な塩水を使用すれば、高濃度の
塩水が被処理水に混合するために、好ましくないので、
通常は海水の食塩濃度程度のものを使用している。

【０００６】陽極側で生じた塩素と陰極側で生じたアル
カリとの反応によって次亜塩素酸塩を生じるが、次亜塩
素塩は電解槽中において更に電解を続けていると塩素酸
へと変化する。したがって、無隔膜電解槽において高濃
度の次亜塩素酸塩を製造しようとして、電解液の滞留時
間を長くしても塩素酸塩の生成量が多くなるのみで、次
亜塩素酸塩の生成効率は低下する。

【０００７】そこで、高電流効率で次亜塩素酸塩を製造
するためには、単位電解槽での電気分解率を高くせず
に、陽極と陰極を備えた複数の電解槽を仕切板を介して
多段式に設置した電解槽が提案されている（例えば、特
公昭５２−２８１０４号、特公昭６１−４４９５６
号）。

【０００８】ところが、従来の電解槽においては、得ら
れる次亜塩素酸の濃度は十分なものではなく、高効率で
高濃度の次亜塩素酸塩を製造する電解槽が求められてい
た。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の電解槽は、次亜
塩素酸塩の濃度および生成効率が、電解液の液温あるい
は電解において発生する水素ガスの分離効率によって大
きく影響を受けることに着目し、電解液の温度を上昇さ
せず、かつ水素ガスの離脱を良好なものとするために、
複数の複極式の単位電解槽を有する次亜塩素酸塩製造用
電解槽において、単位電解槽の電解液の流入部もしくは
流出部の少なくともいずれか一方には電解液の冷却室を
設け、単位電解槽の出口側には単位電解槽の上部から電
解液が溢流する溢流板を設け、単位電解槽の入り口側に
は単位電解槽の下部に電解液が流入する電解液の通路を
設け、電解液面の上部には電解槽で発生する気体の気液
分離空間を設けたものであり、このような構成とするこ
とによって、各単位電解槽において電気分解の結果温度
が上昇した電解液を冷却し、温度の上昇による次亜塩素
酸塩の塩素酸塩への反応を防止することができ、また、
本発明の電解槽は、単位電解槽から冷却室へ溢流板を介
して電解液を移動しているために、上部には空間が設け
られているが、上部の空間は電気分解において陰極で発
生する水素の気液分離が速やかに行われ、気泡による電
解電圧の上昇を最小限にすることができる。

【００１０】また、複極式の単位電解槽には、中央部か
ら半分の部分に陽極触媒被覆を形成したチタン板からな
る複極電極を、陽極触媒被覆を有する部分を陽極とし、
陽極触媒被覆を有しないチタン板部分を陰極として、電
解液仕切板に櫛状に取り付けたもので、電解槽の組立あ
るいは保守が容易な電解槽であり、冷却室に設ける冷却
管は、電解液の温度の高い側から低い側へと冷却液が流
れるように配管したもので、電解液の大きな冷却効果を
得ることができる

【００１１】

【作用】箱型の電解槽内に複数の単位電解槽を水平方向
に併設した複極式の単位電解槽の液の流入部もしくは流
出部の少なくともいずれか一方の側面には電解液の冷却
室を設け、単位電解槽の出口側には単位電解槽の上部か
ら電解液が溢流する溢流板を設け、単位電解槽の入り口
側には単位電解槽の下部から電解液が流入する電解液の
通路を設け、単位電解槽への液の流入は下部から、流出
は上部からとし、電解液面の上部に電解槽で発生する気
体の気液分離を行う空間を設けたので、電解液からの気
泡の離脱を速やかに行うとともに、電解液を充分に冷却
することができる。

【００１２】

【実施例】以下に、本発明を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の電解槽の１実施例を示す、蓋体を取り
外した電解槽の平面図である。電解槽１はポリ塩化ビニ
ール等の合成樹脂、ゴムなどの耐食性材料を被覆した金
属等によって構成されている。図１の電解槽では、２
ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆの６個の単位電解槽
を有しており、各単位電解槽には電解液仕切板３の一方
に陽極４を有し他方に陰極５を有する複数の複極電極６
が取り付けられている。 また、陽極および陰極を外部
の電気回路と接続する単位電解槽２ａおよび２ｆはそれ
ぞれ、陽極４および陰極５を電解槽の壁部に取り付けて
おり、外部の電気回路との接続用の陽極端子７および陰
極端子８と結合している。

【００１３】電解槽には塩水流入口９が設けられてお
り、一端の単位電解槽である単位電解槽２ａに供給され
る。単位電解槽２ａに流入した塩水は流入した塩水の流
入圧力と電解によって発生した水素の気泡の上昇によっ
て生じる上昇流によって、第１溢流板１０ａを溢流して
第１冷却室１１ａに流入する。第１冷却室に流入した電
解液は、第１冷却管１２ａによって冷却される。冷却管
には、金属、合成樹脂等の各種の材料を使用することが
できるが、熱伝導率の良い金属を使用する場合には電解
液中において耐食性の大きいチタンまたはその合金を用
いることが好ましい。

【００１４】第１冷却室において冷却された電解液は、
冷却室の下部に設けた通路から次の単位電解槽２ｂへと
供給されて、電気分解を受けた電解液は単位電解槽２ｂ
から第２溢流板１０ｂを溢流して、第２冷却室１１ｂへ
と流入する。次いで第２冷却室の下部の通路から３番目
の単位電解槽２ｃへと供給される。このようにして順次
冷却されながら電気分解を受けて、電解槽の側面に設け
た電解液流出口１３から取り出される。

【００１５】冷却室は各単位電解槽の間に設けても良い
が、電解液の液温の上昇を考慮して図１に示すように冷
却管を有しない連絡室１４を設けることもできる。冷却
管への冷却液の供給は、電解液の流れる方向とは逆の方
向へと電解液の出口に最も近い第４冷却管１２ｄの入口
１５ｄから供給されて、出口１６ｄから取り出され、次
いで第３冷却管１２ｃの入口１５ｃから供給されて出口
１６ｄから取り出されて第２冷却管１２ｂさらには第１
冷却管１２ａへと送られる。このように冷却液を流すこ
とによって効率的に電気分解によって発生した熱を除熱
することができる。

【００１６】図２は、図１をＡ−Ａ線で切断した断面図
であるが、第２冷却室１２ｂの仕切壁１７ｃの下部に設
けた、電解液通路１８から単位電解槽２ｃに供給され
る。電気分解によって陰極で生じた水素ガスの気泡は単
位電解槽の陽極と陰極の間を上昇し、電解槽上部空間１
９において気液分離されて水素排出口２０から外部へ取
り出されて処理される。一方単位電解槽２ｃの上部の第
３溢流板１０ｃを溢流した電解液は冷却管を有しない連
絡室１４へ流入する。連絡室からは次の単位電解槽２へ
と電解液が供給されるが、電解液が単位電解槽の上部か
ら流入ないように電解槽の上部まで延びる仕切壁１７ｄ
が設けられている。仕切壁の上部は電解槽の蓋体２１と
の間に気体が流通可能な空間を形成しているので、発生
した水素ガスの排出の障害とはならない。

【００１７】仕切壁１７ｄの下部から単位電解槽２ｄへ
供給された電解液は電気分解を受けた後に、第４溢流板
１０ｄから第３冷却室１２ｃへと流入し冷却を受ける。

【００１８】図３は、単位電解槽の複極電極の斜視図で
ある。電解液仕切板３には、一方に陽極４を有し他方に
陰極５を有する複数の複極電極６が取り付けられてい
る。電解液仕切板は単位電解槽を形成した際に、下面２
２および側面２３を通じて電解液の流通が起きないよう
に、ガスケット等を介して電解槽に取り付けられる。ま
た、複極電極にはチタンなどの耐食性の金属板等を使用
して、中央部から２分の１には白金族の金属あるいはそ
の酸化物からなる陽極としての触媒活性に優れた被覆を
形成すると、一方を陽極に他方を陰極とすることができ
るので、電気的特性および構造的にも優れた複極電極を
得ることができる。複極電極は電解液仕切板に設けた電
解液が漏れないように取り付けるが、この際に、各複極
電極を電気的に接続し各複極電極への通電を均一化して
も良い。

【００１９】本発明の電解槽に設ける単位電解槽の数
は、必要とする次亜塩素酸塩の量に応じて任意に設定す
ることができる。また、設置面積等に制約がある場合に
は単位電解槽を多数設けることに代えて、少数の単位電
解槽を有する電解槽を架台に取り付けても良い。

【００２０】実施例１ 縦１５０ｍｍ、横１２５ｍｍのチタン板の中央から２分
の１には、次亜塩素酸塩製造用の白金族金属の酸化物を
含有する電極触媒物質を被覆した複極電極板（ペルメレ
ック電極（株）製）をポリ塩化ビニル製の電解液仕切板
に取り付けた。この複極電極を電解槽内の所定の箇所に
取り付けて単位電解槽を２０個有する電解槽を組み立て
た。塩水流入口から、３重量％の濃度で温度が２０℃の
食塩水を供給し、電流密度１２Ａ／ｄｍ²で電解した。
各単位電解槽の電解電圧は３．７Ｖであった。

【００２１】冷却管には直径２２ｍｍのチタン管を使用
して、１５℃の水を冷却水として供給し、冷却水出口の
液温は２０℃であった。

【００２２】電解液出口から流出する電解液は３０℃で
電解液中の有効塩素濃度は１２０００ｐｐｍであり、こ
の時の電流効率は６５％であった。

【００２３】

【発明の効果】箱型の電解槽内に複数の単位電解槽を水
平方向に並設し、単位電解槽の液の流入部もしくは流出
部の少なくともいずれか一方の側面には電解液の冷却室
を設け、単位電解槽の出口側には単位電解槽の上部から
電解液が溢流する溢流板を設け、単位電解槽の下部には
電解液が流入する電解液の通路を設け、単位電解槽への
液の流入は下部から、流出は上部からとし、電解液面の
上部に電解槽で発生する気体の気液分離空間を設けたの
で、電解液からの気泡の離脱を速やかに行うとともに、
電解液を十分に冷却することができるので、電解液の液
温の上昇による次亜塩素酸塩の分解を低下することがで
き、高濃度の次亜塩素酸塩を効率的に製造することがで
きる。しかも、本発明の電解槽は、箱型の槽本体の内部
に単位電解槽および冷却室が設けられているので、従来
のフィルタープレス型の電解槽と異なり単位電解槽の積
層部分から液漏れの心配がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例の、蓋体を取り外した電解槽
の平面図を示す。

【図２】図１の電解槽をＡ−Ａ線で切断した断面図を示
す。

【図３】単位電解槽の複極電極の斜視図である。

【符号の説明】

１…電解槽 ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ…単位電解槽 ３…電解液仕切板 ４…陽極 ５…陰極 ６…複極電極 ７…陽極端子 ８…陰極端子 ９…塩水流入口 １０ａ…第１溢流板、１０ｂ…第２溢流板、１０ｃ…第
３溢流板 １１ａ…第１冷却室、１１ｂ…第２冷却室、 １２ａ…第１冷却管、１２ｂ…第２冷却管、１２ｃ…第
３冷却管、１２ｄ…第４冷却管 １３…電解液流出口 １４…連絡室 １５ｄ…入口 １６ｄ…出口 １７ｃ…仕切壁、１７ｄ…仕切壁 １８…電解液通路 １９…電解槽上部空間 ２０…水素排出口 ２１…蓋体 ２２…下面 ２３…側面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の複極式の単位電解槽を有する次亜塩
   素酸塩製造用電解槽において、箱型の電解槽内に複数の
   単位電解槽を水平方向に並説し、単位電解槽の電解液の
   流入部もしくは流出部の少なくともいずれか一方の側面
   には電解液の冷却室を設け、単位電解槽の出口側には単
   位電解槽の上部から電解液が溢流する溢流板を設け、単
   位電解槽の入り口側には単位電解槽の下部に電解液が流
   入する電解液の通路を設け、電解液面の上部には電解槽
   で発生する気体の気液分離空間を設けたことを特徴とす
   る次亜塩素酸塩製造用電解槽。
2. 【請求項２】複極式の単位電解槽が、中央部から半分の
   部分に陽極触媒被覆を形成したチタン板からなる複極電
   極を、陽極触媒被覆を有する部分を陽極とし、陽極触媒
   被覆を有しないチタン板部分を陰極として、電解液仕切
   板に櫛状に取り付けたことを特徴とする請求項１記載の
   次亜塩素酸塩製造用電解槽。
3. 【請求項３】冷却室に設ける冷却管は、電解液の温度の
   高い側から低い側へと冷却液が流れるように配管したこ
   とを特徴とする次亜塩素酸塩製造用電解槽。