JPH09156902A - 簡易二酸化塩素発生機 - Google Patents

簡易二酸化塩素発生機

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JPH09156902A
JPH09156902A JP34525395A JP34525395A JPH09156902A JP H09156902 A JPH09156902 A JP H09156902A JP 34525395 A JP34525395 A JP 34525395A JP 34525395 A JP34525395 A JP 34525395A JP H09156902 A JPH09156902 A JP H09156902A
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JP
Japan
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acid
chlorine dioxide
aqueous solution
concentration
amount
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Application number
JP34525395A
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English (en)
Inventor
Katsutoshi Ogawa
勝利 小川
Masako Oyama
正子 大山
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JNC Corp
Original Assignee
Chisso Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低廉な発生機で連続的に高効率、高純度な殺
菌消毒濃度の二酸化塩素水を直接製造する方法の提供 【解決手段】 等体積で化学量論的に当量になる濃度に
あらかじめ調製した低濃度亜塩素酸塩水溶液、次亜塩素
酸塩水溶液および酸水溶液を、多チャンネルのチューブ
押出式のポンプを用いて筒型反応カラムに送液して混
合、反応せしめ、この際に反応カラム上部ないし底部等
より希釈水を流すことにより、殺菌消毒に至適な濃度の
高純度な二酸化塩素水を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は殺菌・消毒、脱
臭、脱色、防虫、異臭味改善等広範囲の用途に利用され
る二酸化塩素水の製造方法及び簡易二酸化塩素発生機に
関する。
【0002】
【背景技術】二酸化塩素は化学式ClO2で表される物
質で、融点−59℃、沸点11℃の常温ではガス状の物
質であって、強い酸化力と殺菌性を有する。 ガス濃度
10%以上で爆発性、常温常圧下では水に対して約30
00ppm(mg/l)の溶解度を持つ。二酸化塩素の
製造方法としては、パルプ漂白等の大規模な用途では塩
素酸塩に鉱酸単独あるいは鉱酸と過酸化水素、亜硫酸ガ
ス、メタノール等の還元性物質とを加える方法が用いら
れている。飲料水の殺菌・消毒、異臭味改善、工業廃水
等の脱臭、脱色、農業ハウス内の防虫、冷却塔のスライ
ム防止、油井賦活等の中小規模の用途では、亜塩素酸塩
水溶液と酸水溶液、亜塩素酸塩水溶液と塩素ガス、ある
いは亜塩素酸塩水溶液、次亜塩素酸水溶液及び酸を反応
させ、発生した二酸化塩素を水エジェクターの下流の背
圧下に水吸収と希釈を行う方法が知られている(特開平
3−62641号、USP4,247,531)。
【0003】二酸化塩素水中の不純物塩素は、フミン物
質と反応して発癌性のトリハロメタンを生成することが
一般に知られており、高純度の二酸化塩素水が求められ
る。トリハロメタン生成と塩素含有量の関係の一例で
は、フミン酸20ppmを含む、pH6.5、20℃、
24時間の反応で、20〜70ppmの塩素が約160
0ppbのトリハロメタン(TOCl)を生成する。そ
こで、TOCl生成量が100ppb以下望ましくは1
0ppb以下と安全性を高めた二酸化塩素水が求められ
ていた。二酸化塩素水が殺菌や消毒に用いられる濃度は
高い場合で30ppm、通常10〜1ppmである。従
って、二酸化塩素水中の不純物としての塩素含有量は少
なくとも2%以下である必要性がある。
【0004】亜塩素酸塩と酸とを用いる反応は、次の化
学式で表される。 5NaClO2+4HCl=4ClO2+5NaCl+2H2O この方法では、亜塩素酸塩原料からの二酸化塩素への理
論転換率が80%で経済的に不利なばかりでなく、実際
に60%転換率達成の為には酸を理論量の300%過剰
で反応させなければならず、得られる二酸化塩素水は強
酸性であり、原料の亜塩素酸塩中に不純物として存在す
る塩素酸塩と酸との反応が亜塩素酸塩と酸の反応速度よ
りずっと早いので、この方法は、有害な塩素が生成する
等、種々不利を伴う方法である。
【0005】亜塩素酸塩水溶液に塩素ガスを吹き込む方
法では、反応を正確にコントロールし易く、不純物であ
る塩素の含量を少なく出来る利点と、得られた二酸化塩
素水のpHを7付近に出来る利点を有している。しかし
ながら毒性の強い塩素ガスを取り扱うので危険性が高い
という欠点がある。
【0006】亜塩素酸塩、次亜塩素酸塩及び酸から二酸
化塩素を発生させる反応は、次式の如くであり、この反
応を利用した方法は、不純物である塩素含量を低く抑え
る事が可能であるとともに、次亜塩素酸塩を還元剤とす
るので、使用する酸も少なく、従って得られる二酸化塩
素水のpHが弱酸性〜中性付近であるという大きな特徴
を持つ方法であり、更に、原料転換率が高く、経済性と
安全性を兼ね備えた方法である。 2NaClO2+NaClO+2HCl=2ClO2+3NaCl+H2
【0007】これら原料水溶液の供給を水流エジェクタ
ーが作り出す減圧を利用して吸引する方式のものはシン
プルな装置である利点はあるが、減圧下で発生する二酸
化塩素ガスと水溶液を同時に吸引するため運転時の薬液
流量が不安定であり、無視出来ない量の塩素が二酸化塩
素水に含有される。また薬液吸引の為の最低限の減圧度
を保つためには毎分10リッター以下の小容量の製造は
出来ない。二酸化塩素水中の二酸化塩素は気体として溶
存しているので、極く弱いバブリングや攪拌でも容易に
揮散し、濃度が急速に低下しやすい。上記の水エジェク
ターを利用する従来法による二酸化塩素を連続発生させ
る方法では、二酸化塩素水は比較的に高濃度であり、常
温常圧下での使用に際しては、ガスが揮散し易く収率低
下が問題であった。また、これらの方法で得られた二酸
化塩素水を低濃度で殺菌や脱臭に使用しようとすると、
希釈が必要で、この希釈にもガスの揮散が生じ、不経済
であるばかりか人体にも有害であり、比較的低濃度の二
酸化塩素水の簡便な製造方法が求められていた。また、
二酸化塩素水の必要量は比較的少量の場合も多く、また
必要量をタイムリーに製造出来る発生機が求められてい
た。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、化学
反応速度が常温で速く、製造量が少量でしかも二酸化塩
素収率が高く、かつ不純物である塩素の含量が低く、高
圧ガスや有害化合物を原料とせず、また得られる二酸化
塩素水のペーハーが弱酸性〜中性付近であり、かつ特殊
な設備を必要とせず、低廉でコンパクト、運転操作が簡
単であるような低濃度の二酸化塩素水の製造方法および
この方法に用いる発生機を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は等体積で化学量
論的に当量になる濃度にあらかじめ調製した低濃度亜塩
素酸塩水溶液、次亜塩素酸塩水溶液および酸水溶液を、
多チャンネルのチューブ押出式のポンプを用いて筒型反
応カラムに送液して混合、反応せしめ、この際に反応カ
ラム上部ないし底部等より希釈水を流すことにより、ト
リハロメタン発生の原因となる塩素を含まず、殺菌消毒
に至適な濃度の高純度な二酸化塩素水の製造方法および
この方法に用いる発生機である。そしてこの発生機は二
酸化塩素の発生方法等に関する専門知識のない者でも、
簡易、安全に低濃度、少量の二酸化塩素水を製造でき
る。また、送液に1台の定量ポンプを使用して二酸化塩
素水を製造するので発生機が低廉、小型で持ち運びが容
易である。
【0010】本発明で用いる亜塩素酸塩とは、亜塩素酸
カリウム、亜塩素酸ナトリウム、亜塩素酸カルシウム等
の亜塩素酸のアルカリ金属塩あるいはアルカリ土類金属
塩であるが、入手が容易で割安な点から亜塩素酸ナトリ
ウムが好ましい。亜塩素酸塩水溶液の亜塩素酸塩の濃度
は、発生する二酸化塩素濃度が1000ppm以下で、
取り扱いが安全となるよう、10重量パーセント以下、
好ましくは1重量パーセント以下である。本発明で用い
る次亜塩素酸塩とは、次亜塩素酸カリウム、次亜塩素酸
ナトリウム、次亜塩素酸カルシウム等の次亜塩素酸のア
ルカリ金属塩あるいはアルカリ土類金属塩であるが、入
手が容易で品質が安定し、取り扱いが容易な点から次亜
塩素酸ナトリウムが好ましい。二酸化塩素水中の不純物
としての塩素含有量を二酸化塩素量の2%以下とするた
め次亜塩素酸塩濃度を、二酸化塩素生成反応において亜
塩素酸塩と化学量論的に等量もしくは等量の2%増し以
内に調整する。
【0011】本発明で用いる酸水溶液としては、塩酸、
硫酸、リン酸等の鉱酸やクエン酸、酒石酸等の有機酸水
溶液があるが、反応性と生成した二酸化塩素の安定性の
点から塩酸が好ましい。希釈水中のアルカリ性物質の種
類、含有濃度により、酸濃度を、二酸化塩素生成反応に
おいて亜塩素酸塩と化学量論的に等量ないし等量の15
%増し以内に調整する。また、生成した二酸化塩素水の
pHが4〜7であり、不純物生成量が最小となる濃度に
する。希釈剤としての水量は、二酸化塩素水の最終濃度
が所望の濃度となるよう、上記原料液の総量の10倍か
ら1000倍、好ましくは100倍から1000倍であ
る。
【0012】本発明では、上述の様に、反応原料液濃度
を適正化することで、不純物としての塩素含有量を2%
以下にすることができる。これにより、TOCl生成量
は、通常の殺菌、消毒の使用においては、仮に生成して
も20ppb以下となり安全である。本発明では、上記
の亜塩素酸塩水溶液、次亜塩素酸塩水溶液および酸水溶
液の同一体積を同時に連続的に反応カラムへ送液するの
にチューブ押出し式ポンプを用いる。チューブ押し出し
式ポンプとしては各薬液を同時に同体積押し出せるもの
であればどのタイプでも用いられるが、経済性から多チ
ャンネル式のローラータイプのポンプが好ましい。反応
カラムには静的混合効果を有するタイプのカラムを用い
る。反応カラムとしては、反応カラム内にラッシヒリン
グ、多孔体、粒状体、網状体、繊維フィルター等の1種
類もしくは2種類以上を組み合わせて充填されたカラ
ム、あるいはスタティクミキサーが好ましい。
【0013】以下、添付した図面に基づいて本発明を説
明する。図1は本発明の簡易二酸化塩素発生機の概念図
である。図において、7、8、9は薬液タンク、5は多
チャンネルのチューブ押出し式定量ポンプ、1は反応カ
ラムである。多チャンネルのチューブ押出し式定量ポン
プ5は、ローラーポンプやチューブポンプの名称にて市
販されており、使用可能なチューブは、シリコーンやタ
イゴン(塩化ビニール系)、フルラン(フッ素樹脂
系)、ファーメド(オレフィン系)のものである。多チ
ャンネルのポンプでは吐出量1チャンネル当たり毎分
0.2〜30ミリリッター、最大吐出圧力平方センチメ
ートル当たり2キログラムが一般的であり使用可能であ
る。
【0014】反応カラム1は、ポンプにより送液された
薬液の混合、反応および希釈を目的とし、テフロンや塩
素化塩化ビニルや陶器製等のラッシヒリング、燒結セラ
ミックス等の多孔体、あるいは繊維状フィルター等を充
填した筒状の容器、あるいはスタティクミキサー等であ
る。混合、反応効率を上げる為にこれらの2種類以上の
充填物を組み合わせることも可能であるが、反応カラム
の充填物による圧力損失を、チューブポンプの最大吐出
圧より低くしなければならない。この圧力損失は1.5
Kg/cm2以下、望ましくは0.5Kg/cm2以下が
よい。薬液タンクよりポンプ5で吸引された薬液は、逆
止弁2を通してチューブ6により反応カラムへと定量的
に送られる。水道水あるいは水ポンプにより清水が流量
調節弁4、流量計3、逆止弁2を通して反応カラムの底
部ないし上部等より所定量添加される。かくして製造さ
れた二酸化塩素水はカラムの出口11より大気圧下に流
出する。
【0015】
【実施例】実施例により本発明を更に具体的に説明す
る。なお、二酸化塩素水中の二酸化塩素、亜塩素酸イオ
ン、塩素の濃度はアイータ(E.M.Aieta)によ
るKIを用いた酸化還元滴定法(Journal AW
WA p64,1984)により測定した。 但し、二
酸化塩素水濃度が数ppm以下の場合にはn,n−ジエ
チル−p−フェニレンジアミン硫酸塩(DPD)発色に
よる吸光光度法を用いて定量した。
【0016】発生機 薬液タンク内の各薬液を内径2.4mm、外径4mmの
シリコーンチューブで3チャンネルのローラーポンプ
(古河サイエンス製、RP−NE1型)に連結した。各
チャンネルの吐出量の精度は、フルスケール3.5ml
/min.で通常±2%以内である。本実施例では、定
量精度を上げるために各チューブの吐出側を止め金具で
微調節して、±0.5%の精度にして運転した。定量的
に押出された同量の3原料薬液を、微細なテフロンラシ
ッヒリングが充填された、内径10ミリ、長さ220ミ
リの塩素化塩化ビニール樹脂製反応カラムに導入した。
反応カラムに、水道水を希釈水として流した。
【0017】例1〜例6 亜塩素酸塩として亜塩素酸ソーダ、次亜塩素酸塩として
次亜塩素酸ソーダ、酸として塩酸を用い下記の濃度の原
料薬液を調製した。 亜塩素酸ソーダ水溶液 0.800重量%(0.088モル%) 次亜塩素酸ソーダ水溶液 0.336重量%(0.045モル%) 塩酸水溶液 0.362重量%(0.099モル%)
【0018】
【表1】 表1に示した薬液供給量と水道水量にて二酸化塩素水を
製造した。表1の結果の如く、不純物としての塩素をほ
とんど含まず、未反応原料の亜塩素酸イオンもほとんど
残らない高純度で、中性付近のペーハーで、かつ製造し
た二酸化塩素水を直接殺菌漕へ入れて使用可能な濃度の
二酸化塩素水を高収率で製造出来た。
【0019】
【発明の効果】簡易低廉な発生機にて不純物としての塩
素が少なく、弱酸性〜中性付近のpHの二酸化塩素水を
殺菌消毒に適した濃度で、直接連続的に簡単操作、安全
に製造出来る方法を提供出来る。本発明は低濃度に好適
であるばかりでなく、比較的に少量で目的が達せられる
種々用途に最適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】簡易二酸化塩素水発生機の一例である。
【符号の説明】
1 反応カラム 2 逆止弁 3 流量計 4 流量調節弁 5 チューブ押出式ポンプ 6 チューブ 7 酸水溶液タンク 8 次亜塩素酸塩水溶液タンク 9 亜塩素酸塩水溶液タンク 10 水入口 11 二酸化塩素水流出口

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 亜塩素酸塩水溶液の亜塩素酸塩濃度を1
    0重量%以下、次亜塩素酸塩水溶液の次亜塩素酸塩濃度
    を5重量%以下、酸水溶液の酸濃度を5重量%以下と
    し、かつ次亜塩素酸塩量が亜塩素酸塩量に対して化学量
    論的に等量ないし等量の2%増し以内、酸量が亜塩素酸
    量に対して化学量論的に等量ないし等量の15%増し以
    内とし、これらら3水溶液を同時に同体積量混合、反応
    させ、不純物としての塩素が二酸化塩素量に対して2%
    以下となる高純度二酸化塩素の連続的製造方法。
  2. 【請求項2】 原料水溶液の供給装置として、同時に同
    体積量押し出せるポンプを備え、反応器として静的混合
    装置を用いることを特徴とする二酸化塩素水の簡易発生
    機。
JP34525395A 1995-12-07 1995-12-07 簡易二酸化塩素発生機 Pending JPH09156902A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1260949A1 (en) * 2001-05-23 2002-11-27 Nokia Corporation Mobile phone using tactile icons
WO2004002883A1 (en) * 2002-06-28 2004-01-08 Sk Aquatech Co., Ltd. Method and apparatus for producing chlorine dioxide useful in water purification plants
KR100468631B1 (ko) * 2002-01-29 2005-01-27 노진희 이산화염소를 이용한 정수시스템 및 그 제어방법
JP2021080140A (ja) * 2019-11-21 2021-05-27 ネオシーエル カンパニー リミテッド 常温長期濃度保持二酸化塩素水溶液組成物及びその製造方法

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