JPS5835651Y2 - 無隔膜電解槽 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、無隔膜法により塩水又は海水を電解処理する
ための電解槽に関するものである。

従来、上下水道をはじめとして水処理のさまざまな分野
で、消毒剤、酸化剤、殺藻剤などとして塩素は重要な役
割を果して来た。

しかしながら、周知のごとく塩素は強い毒性を持つとこ
ろから、最近その危険性が改めて問題とされはしめ、安
全な次亜塩素酸ナトリウム注入方式に切り換える事業所
が増加しつつある。

特に、使用する現場において、次亜塩素酸ナトリウムを
生成、注入する自家生成装置は、その安全性、経済性が
注目され、急速な伸展を示している。

この自家生成装置の基本原理は、無隔膜電解法、即ち間
に隔膜をおかない電解槽で塩水を直流電解する方法で、
陽極側に生成した塩素は直ちに加水分解して次亜塩素酸
になる。

そして陰極側の苛性ソーダと反応して、次亜塩素酸ナト
リウムが生成する。

この無隔膜電解において、最も重要なものは電極である
。

特に近年従来の消耗性黒鉛陽極に代り、耐蝕性が優れ、
電気化学的特性が良好でかつ経済的な金属電極（ＤＳＡ
：寸法安定性陽極）が出現し、これを住戸することによ
り、自家生成装置の経済性が確立された。

ＤＳＡはチタン、タンタル等の不動態金属を基質とし、
これに特殊貴金属をコーティングした網目状の電極で、
ツーダニ業などに広く使用されているが、これらＤＳＡ
電極は種々のコーティング材料の違いや製造方法の違い
で製造されている（出典；化学第２９巻第９号、第７２
６〜７２９頁）。

このＤＳＡ電極には大別して塩水の供給温度１５℃を境
として区別される２つのタイプがある。

その１つの電極は水温１５℃以上の塩水を電解する場合
に適している電極として導電性基体上にルテニウムなど
の白金族金属又はその酸化物を主体とする被覆を設けた
電極（以下ウオーム型という）であり、若し１５℃未満
の低温塩水を電解した場合、塩素に比べ酸素が発生し易
くなり、酸素による不動態化が起り易いと言う欠点を有
している。

陽極のコーティングが不動態化すると、陽極電圧が上昇
し基質のチタンそのものが溶融損傷してしまう。

このため、一般には原塩水を加温して１５℃以上にした
後、電解しなければならないが、加温装置の価格、操作
の複雑性などを無視することはできない。

他の１つは１５℃未満の低温塩水を電解するのに適して
いる電極として導電性基体上に白金族金属、錫、及びコ
バルトの組成よりなる被覆を設けた電極（以下コールド
型という）であって低水温に耐久性を有する電極とする
ため、コーティングの材料として白金属金属の中から、
低温に耐久性のある材料を使用しているもので、上記の
ような問題は全く生じないが、前記ウオーム型に比べ価
格が高いのか次点で、このため、該コールド型電極のみ
を使用すると装置価格の増大につながり実用的ではなく
問題があった。

本考案は、これら従来の欠点を除去しようとするもので
、無隔膜電解が発熱反応であることに着目し被電解液の
供給温度１５℃を境として区別した２つのタイプの電極
を組み合わせて、各電極を単独に使用したよりも、経済
的で簡単な装置を提供することを目的としたものである
。

本考案は、陽極と陰極とを組み合わせた電極を備えた電
解槽において、電解槽を仕切壁で複数室に区画形威し、
各区画室に塩水を流過させて無隔膜電解により、食塩を
直流電解して次亜塩素酸ナトリウムを生成させる際、コ
ールド型陽極と陰極を組み合わせた電極を電解槽前半の
区画室に設け、ウオーム型陽極と陰極を組み合わせた電
極を電解槽後半の区画室に設けて夫々タイプの異なった
電極を組み合わせて構成することを特徴とするものであ
る。

本考案の実施例を図面につき説明すると、電解槽１を仕
切壁２で複数の区画室３・・・・・・に区画し、各区画
室３・・・・・・に塩水を流過させるために前記仕切壁
２の下部に流入口４を設け、且つ上部には流出堰５を設
けて隣設される区画室３を相互に連通ずると共に、塩水
流入管６と次亜塩素酸ナトリウム液流出管７とを電解槽
１に設けである。

前記電解槽１の流入側の前半の区画室３には導電性基体
上に、白金族金属、酸化錫、及び酸化コバルトの組成か
らなる被覆を設けた電極のコールド型陽極と陰極を組み
合わせた電極８を備え、また電解槽１の流出側の後半の
区画室３には導電性基体上に白金族金属若しくはその酸
化物の合金を主体とする被覆を設けた電極のウオーム型
陽極と陰極を組み合わせた電極９を配備しである。

この場合導電性基体としてチタン、タンタル、ニオブ、
ジルコニウム、ハフニウム又はこれらを主体とする合金
が用いられ、また電極被覆として前記白金に代えてルテ
ニウム、その独白金族金属、イリジウム、チタン、タン
タル、ニオブから選ばれた少くとも一種の金属酸化物を
用いることもできる。

なお前記導電性基体上に電極被覆を形成するには種々の
手段が適用できるが、各被覆成分金属の化合物を含む溶
液を基体上に塗布し、これを酸化酸雰囲気中で加熱処理
して前記化合物を酸化物に転化するのが好適である。

そしてウオーム型電極は、良好な電流効率で塩素の発生
を主な目的とし、塩素発生電位を低くし酸素発生電位と
の差を大きくするようにしたもので、これは比較的高温
、高濃度での塩水電解では、充分満足し得る。

またコールド型電極では、低温、低濃度でも酸素発生電
位と塩素発生電位との差を充分大きく維持できるので、
高い塩素発生電流効率とすぐれた耐久性がもたらされる
。

これら電極８，９はそれぞれ整流器（図示せず）を介し
て直流電流が印加されるようになっているが、このコー
ルド型陽極とウオーム型陽極の使用数は、両者を同数配
備しであるが、同じである必要はなく、原塩水の水温に
応じて水温が１５℃以上になるような数だけ、コールド
型陽極を使用すれは゛良い。

又、此等両者の陽極は、電解槽の同一区画室内で組み合
わせて、運転することもできるし、或いは各々別個の電
解槽区画室内に格納して、それらを直列に連結して運転
することもできる。

なお前記仕切壁２としては格子状の隔壁を電解槽１内の
中仕切として用い図示例では電解槽は４室に分けられて
おり、各室は下部の流入口４と上部の流出堰５で連通さ
れている。

そしてこの第１、第２電解室後部にはコールド型陽極と
陰極を組み合わせた電極８を格納し、又、第３、第４電
解室後部には、ウオーム型陽極と陰極を゛組み合わせた
電極９を格納した例を示しているが上下方向に区画した
り或いは縦横方向に区画した仕切壁を選んで用いること
ができる。

図中１０は流出口、１１は次亜塩素酸ナトリウム液貯槽
で電解槽１内に前記仕切壁２によって少なくとも一つ連
設され、該貯槽に流出管７が連結装備される。

１２は集液樋である。なお前記流出堰は各区画室ごとに
順次その高さを異ならしめて流出液が短絡しないで流出
側に流過していくように考慮されている。

しかして低温塩水は流入管６から電解槽１前部の区画室
３に流入し、電解と同時に電極８で発生する水素ガスの
エアリフト作用により、隔壁下の流入口４より電解室後
部にすい込まれ、ここでコールド型陽極と陰極を組み合
わせた電極８と接し電解が行なわれ、かつ液温か上昇し
つつ隔壁上部の流出堰５より流出する。

ついで、流出液は室と室ととの間の壁上部に設けられた
堰を通って第２室に流入し、第１室と同様な作用を受け
る。

第２室からの流出液は既に温度が１５℃以上に上昇して
電解槽１後部の区画室３に流入し、この第３室、第４室
でウオーム型陽極と陰極を組み合わせた電極９と接して
電解が行なわれる。

この場合電解槽１の後半部分の区画室３に流入する液温
は１５℃以上となっているので、第３室、第４室でウオ
ーム型陰極を使用しても、全く支障は生じない。

各馬画室と室との間の壁上部に設けられた流出堰５は、
高さが各々、異なっているので、各室に流入した塩水は
短絡することなく、スムーズに各室で電解が行なわれ、
最終的には次亜塩素酸す） ＩＪウム液として貯槽１１
を経て流出管７より槽外に能率よく流出する。

次に本考案の実施例を示す。

図示した電解槽（外槽ＦＲＰ被覆塩ビ製、）縦８００ｍ
ｍｘ横２５００ ｍｍ ｘ高さ９５０ ｍｍ、仕切壁塩
ビ製、各区画室縦４００ ｍｍ ｘ横５００ｍｍ×高さ
９５０ｍｍ）を用いて、水温５〜７℃で３％塩水を２０
１／ｍｉｎの流速で電解槽内に流入せしめ、２７５０Ａ
の直流電流を印加して電解を行なった。

この状態を次表に示す。

本考案は電解槽で、低温塩水が流入する流入部より電解
槽前半には、コールド型陽極を使用し、それ以後流出部
までの電解槽後半には、ウオーム型陽極を使用するので
低温塩水は最初コールド型陽極に接して電解が行なわれ
、電解による発熱反応により温度が１５℃以上に上昇し
た後、ウオーム型陽極と接することになるので、ウオー
ム型陽極の酸素による不動態化を恐れる必要はない。

しかも、全体にコールド型陽極を使用した場合より、ウ
オーム型陽極を使用した分だけ価格が安くなり、一方全
体にウオーム型陽極を使用した場合に不可欠な加温装置
も不必要となるので、これに比較しても経済的な利点が
あると共に、装置の簡素化も充分達成でき維持管理もら
くで従来の問題点をも適確に解決することもでき電解効
率も大巾に高められる効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示す斜面図である。 １・・・・・・電解槽、２・・・・・・仕切壁、３・・
・・・・区画室、４・・曲流入口、５・・・・・・流出
域、６・・・・・・塩水流入管、７・・曲成亜塩素酸ナ
トリウム液流出管、８・・・・・・コールド型陽極と陰
極を組み合わせた電極、９・・・・・・ウオーム型陽極
と陰極を組み合わせた電極、１０・・・・・・流出口、
１１・曲・次亜塩素酸ナトリウム液貯槽。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. １．陽極と陰極とを組み合わせた電極を備えた電解槽に
   おいて、電解槽を仕切壁で複数室に区画形威し、各区画
   室に塩水を流過させて無隔膜電解により、食塩を直流電
   解して次亜塩素酸ナトリウムを生成させる際、導電性基
   体上に白金族金属、錫、コバルトの組成からなる被覆を
   設けた電極即ちコールド型の陽極と陰極を組み合わせた
   電極を電解槽前半の区画室に設け、導電性基体上に白金
   族金属又はその酸化物を主体とする被覆を設けた電極即
   ちウオーム型の陽極と陰極を組み合わせた電極と電解槽
   後半の区画室に設けて夫々タイプの異なった電極を組み
   合わせた構成としたことを特徴とする無隔膜電解槽。 ２、前記仕切壁が、下部に流入口を設け、上部に流出堰
   を有する隔壁で隣設される区画室を連通ずるものである
   実用新案登録請求の範囲第１項記載の無隔膜電解槽。 ３、前記区画室が、格子状の仕切壁で連設されるもので
   あって、各区画室に塩水を迂回流に流過させるものであ
   る実用新案登録請求の範囲第１項又は第２項記載の無隔
   膜電解槽。 ４、前記区画室が、少なくとも一つを電極のない次亜塩
   素酸ナトリウム液貯留として備えられているものである
   実用新案登録請求の範囲第１項、第２項、又は第３項記
   載の無隔膜電解槽。 ５、前記電極が、コールド型陽極とウオーム型陽極とを
   同数備えたものである実用新案登録請求の範囲第１項、
   第２項、第３項又は第４項記載の無隔膜電解槽。 ６、前記区画室が、コールド型陽極とウオーム型陽極と
   を同−室に備えたものであって鉄車を少なくとも一室配
   備されるものである実用新案登録請求の範囲第１項、第
   ２項、第３項、第４項又は第５項記載の無隔膜電解槽。