JPH06200393A - 次亜塩素酸塩製造用電解槽 - Google Patents
次亜塩素酸塩製造用電解槽Info
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Abstract
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)。
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。
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。
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
の平面図を示す。
す。
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)
- 【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。 - 【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。 - 【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。
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