JPS60137804A - 二酸化塩素の連続発生方法 - 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】 本発明は、亜塩素酸塩溶液と次亜塩素酸塩溶液とを酸性
下で混合することによシ二酸化塩素を発生させる方法に
関し、特に、操作が簡単で経済的、かつ立地条件に影響
されない二酸化塩素の発生方法に関する。

パルプや紙の漂白剤として１粟的に広く用いられている
二酸化塩素は、飲料水の消毒分野では一般的に用いられ
る塩素に比べ、特異な臭気を与えず、また、トリハロメ
タンなどの変異原性物質を生爪しないことから、近年塩
素に代わる殺菌剤として注目され、欧米ではすでに使用
もれている。

二酸化塩素の簡易な生球方法として、固体または溶液の
亜塩素酸塩に、塩素ガス、塩素水または次亜塩素酸塩溶
液を作用させるなどの方法があるが、塩素カスの危険性
、あるいは二酸化塩素ガスの爆発性などを考慮して、亜
塩素酸塩溶液と次亜塩素酸塩溶液とを酸の存在下で混合
することによシ、二酸化塩素水を得ることが一般に行な
われる。

たとえは、亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸ナトリウム
および塩酸を使用した場合、（０式に従って二酸化塩素
が住成し、食塩が副生する。

２ＮａＣＩＯ，＋ＮａＣ１０＋　２ＨＯ１＝　２０１０
．　＋　３ＮａＯ１＋Ｈ２０・・・・・・（１） （１）式に基つく二酸化塩素の生成方法は２〜３知られ
ているが、二酸化塩素の生成効率が低く、高価な亜塩素
酸塩を浪費する経済的犠牲をしいられるため、すでに本
発明者らは高収率で二酸化塩素を連続的に発生させる方
法を開発している（特開餡５Ｂ−１６１９０３）。しか
しながら、この方法は原料として市販の次亜塩素酸塩溶
液ｔ−使用するため問題が残された。すなわち、次亜塩
素酸塩溶液は有効塩素濃度が１０〜１２％と薄く、不安
定である上、立地条件によって供給に不安があシ、また
輸送等によシ価格が割高に女ることが多りある。一方、
長期保存も分解によシ好ましくない。特に、浄水量の比
較的少ない過疎地域においては、この傾向返きわめて強
い。

本発明者らは、これらの点に鑑み原料物質を安定な食塩
、塩酸、亜塩素酸塩とし、二酸化塩素の発生収率が高く
、操作が簡単で、かつ経済的に二酸化塩素を発生させる
方法を得るため、次亜塩素酸塩の電解製造方法、原料物
質の混合ｊ１序、濃度、液性、反応終了液組成および液
循環方法等を系統的に検討し、ついに、循環液を主流路
および２つの分岐流路からなる系とし、各流路における
循環流量を規制することと、敵および亜塩素酸塩の供給
量と電解通電量を好適な範囲とすることによシ、きわめ
て経済的かつ容易に二酸化塩素を発生し得ることを見い
出し、その目的を達したものである。

すなわち、本発明は電解部、酸供給部、亜塩素酸塩供給
部、二酸化塩素発生部および放散部から成る二酸化塩素
の連続発生方法において、循環液の主流路（Ｆｌと略す
）を順に循環ポンプ、電解部、二酸化塩素発生部、放散
部および循環ポンプからなる循環系とし、電解槽の手前
より循環液の１部を分岐し、酸供給部を経由したのち、
電解終了後の主循環流路へ戻す酸供給分岐流路（Ｅ′２
と略す）および亜塩素酸塩供給部を経由後、二酸化塩素
発生部へ戻す亜塩素酸塩供給分岐流路（ＩＦ３と略す）
を設け、ＦＩｓ　’２、Ｆ３の循環流量をそれぞれ全循
環量の３５〜６０％、１８〜４８％、２〜３２％になる
ように調節することを％徴とし、がっ、亜塩素酸塩の供
給量を二酸化塩素ガス量の１．０〜１．２当量とし、電
解通電量を亜塩素酸塩供給量の０．５〜０．７５尚量に
和尚する次亜塩素酸塩を発生するのに必要な通電量とし
、さらに酸供給量を電解終了後の循環液のｐＨが１．０
〜＆０になるようにすることを特徴とする二酸化塩素の
発止方法である。

つぎに、本発明を図面によって説明する。本発明の一具
体例を第１図に示したか、電解部（１）、酸供給部（６
）、亜塩素酸塩供給部（１す、二酸化塩素発生部（１０
）および放散部（１５）から成る。放散終了後の循環液
は放散塔（１６）の塔底よシ循猿ポンプ■によシ順に電
解槽（２）、気液分離装置（５）、二酸化塩素発生部（
１０）　、放散塔（１６）からなる主流路（Ｐｌ）およ
び、電解槽（２）の手前よシ分岐し醗供給部（６）を経
由して電解終了後のＦｌ中へ戻る酸供給分岐流路（Ｆ２
）と亜塩素酸塩供給部（１１）を経由して二酸化塩素発
生部（１０）へ戻る亜塩素酸塩供給分岐流路（Ｆ３）と
に循環される。循環液位流量計（４）、（９）、（１り
によシ好適流量に調節され、電解液または希釈液として
再使用される。電解部（１）は電解槽（２）、整流管（
６）、流量計（りから成シ、循環液には（９式によシ食
塩が含まれるため、電解槽（２）による電解で次亜塩素
酸ナトリウムが生成される。電解槽（２）はいかなる型
式のものでもよいが、槽構造が簡単で比較的製作費が安
いフィルタープレス型バイポーラセルが好適である。電
極はチタンまたはチタン合金からなシ、片面に白金族金
属およびその酸化物が被覆される。電解室を構成する絶
縁パツキンは軟質塩ビシートのようなパツキン材料を使
用し、中央部が切シ抜かれる。

電解を終了した循環液は気液分離装置（５）へ導かれ、
発生した水素ガスを系外に排出させる。気液分離装置（
５）は一般的な逆止弁方式が採用される。

気液分離を終了した次亜塩素酸ナトリウムを含む循環液
は１点で醗供給部（６）よシ供給された酸と混合される
。酸供給部（６）は、酸貯槽（７）、定量ポンプ（８）
、流量計（９）から成シ、循環液のｐＨを１．０〜６．
０に調節するのに必要な酸を定量ポンプ（８）によシ供
給する。こめ際、酸は電解槽の手前で主流路よ多分岐し
流量計（９）を経た循環液によシ適度に希釈される。適
量のｒＲを添加されｐＨを１．０〜６．０にｐｈｉされ
た電解終了後の循環液は、二酸化塩素発生部（１０）へ
と導かれ、亜塩素酸塩供給部（１りからの亜塩素酸塩溶
液と混合され、（１ン式によシ二酸化塩素と食塩とを生
成する。亜塩素酸塩供給部（１りは亜塩素酸塩溶液貯槽
（１２）　、定量ポンプ（１３）、流量針（１４）とか
ら成るが、二酸化塩素の必要量に見合った亜塩素酸塩が
定量ボン１（１″５）によシ二酸化塩素発生部（１０）
に供給される。この際、亜塩素酸塩は電解槽の手前で主
流路よ多分岐した循環液によシ適度に希釈される。二酸
化塩素発生部（１０）で反応を終了した循環液は放散部
（１５）へ導かれ、流下する間に吹き込まれた空気によ
シ二酸化塩素ガスを放散する。放散部（１５）は放散塔
（１６）、プロワ−（１７）、流量計（１８）からなる
が、放散塔（１６）は充填式でラッシピリング等が充填
される。

９ 塔底の放散終了液は循環液となシ循壌ポンプ（２０）に
よシミ解部、各供給部へ循環され、一部は液溜０ め（、＃）を経て排出される。

本発明は二酸化塩素放散終了液を循環し、主流路Ｆ１お
よび分岐流路Ｆ２、Ｆ３から成る循環系とし、原料物質
の混合順序を規制し、かつ、Ｆｌ、Ｆ２、Ｆ３の流量比
が好適範囲に入るように１節することを最大の特徴とす
るが、この好適範囲について説明する。二酸化塩素放散
終了液中には食塩が含有されるため、次亜塩素酸塩製造
用の電解液として再利用することができる。しかし、単
に電解部へのみ循環すると、酸および亜塩素酸塩供給系
の流量が少なくなシ、濃度も濃すぎるため、安定操業が
できず、混合不足によシ反応収率の低下、ｐＨおよび二
酸化塩素濃度に偏シが生じ好ましくない。

一方、酸、亜塩素酸塩を希釈して供給すると系は安定す
るが、放散塔よシの排出液量が増加し、薬品費も増大す
る。したがって、電解槽経由の主流路の他に各供給部へ
の分岐流路が必要である。また、Ｆ２、Ｆ３における循
環液中に次亜塩素酸塩が含まれると副反応が促進される
ため、夫々の分岐点は電解槽の手前でなけれはならない
が、Ｆ２およびＦ３の分岐の順はどちらが先でもよいし
、主流路からの分岐を一つにして、これを文にＦ２およ
び１１′３に分岐してもよい。一方、主循環流路Ｆ１へ
の酸および亜塩素酸塩の供給順序は、まず電解終了後の
Ｆｌへ酸を供給し、その後亜塩素酸塩を供給することが
好ましい。供給の順序を逆にすると塩素酸塩生成の副反
応が促進される。

Ｆｌへの循環流量は全循環流量の３５〜６０％とするの
が最適である。６５％以下では極間流量の低下によシミ
解室内のカス含有率が高くなシ槽を圧の上昇、電流密度
の増加に伴なう電極寿命の劣化が起シ好ましくない。一
方、６０％以上ては酸および亜塩素酸塩の希釈が不充分
となシ、単に電解槽のみに循環した場合と同様の結果と
力る。Ｆ２への循環流量は全循環流量の１８〜４８％が
好適である。１８％以下では酸濃度が高すぎ、電解終了
後の循環液のｐＨに偏シができ、二酸化塩素カス濃度が
極部的に高くなシ自然分解の原因となる。一方、４８−
以上では酸濃度が極端に薄くなシ二酸化塩素発生効率が
低下し、かつ、Ｆｌ、Ｆ３での流量不足に伴なう障害が
生じ好ましくない。さらに、Ｆ３への循環流量は全循環
流量の２〜３２％が好適である。２％以下では、亜塩素
酸塩濃度が高すきるため二酸化塩素の生成反応が不安定
となシ、収率低下や二酸化塩素の分解を起すことがある
。一方、３２％以上では、亜塩素酸塩濃度が極端に薄く
なるため、反応速度が遅くなシ、同時に電解部、酸うに
設定するのが好ましく、この範囲内の全循環流ｉを好適
比率に分配することによシ原料系が好適濃度となる。

次に本発明の運転方法につきさらに説明する。

酸供給部で使用する酸は塩酸が好ましく、亜塩素酸塩と
しては例えは２５チ亜塩ｌＡ敗ナトリウム溶液が使用さ
れ、′＃４猿液によシ好適濃度に希釈される。濃度の薄
い酸および亜塩素酸塩の使用は、放散塔々底よりの排出
量が大となシ、かつ循環液中の食塩濃度が低くなシミ解
部に悪影９ｉＩを及＃シす。

また、酸消費量も大となるため好ましくない。

電解電流、酸供給量、亜塩素酸塩供給量は次のようにし
て決定される。まず、亜塩素酸塩の供給量が二酸化塩素
カス必要量の１．０〜１．２当量となるように決定され
る。たとえは、二酸化塩素必ｉｔが２０紛／日の場合、
２５％亜塩素酸ナトリウム溶液の供給量は９０ｔ／日（
６２劇し７分）〜１ｏ７Ｌ／日となる。次に、電解電流
は亜塩素酸塩供給量の０．５〜［Ｌ７５当量に対応する
次亜塩素酸塩を発生するように調節される。通電ｊｉ！
：Ｆｉ二酸化塩素２０〜／日で４１０〜６１５ム程度で
ある。この通ｉｔか小さすぎると二酸化塩素発生効率や
亜塩素酸塩分解率が低下し、必要とする二酸化塩素を得
ることができなくなる。一方、通電量が太きすぎると発
生カス中の塩素ガス含有量が増加し好ましくない。酸供
給量は電解終了後の循環液のｐＨが１．０〜６．０の範
囲になるように調節される。本発明においては、ｐＨ調
節も極めて重要な因子となっている。すなわち、ｐＨが
１．０よシ低ずぎると、電解終了後の循環液のｐＨが下
シすぎ溶存塩素ガスの増加によシ、気液分離装置での塩
素逸散が大となシネ経済であ・る。一方、ｐＨ６，０以
上になると塩素酸塩を生成する副反応が生じ、二酸化塩
素発生効率が低下する。このようにして通電量、酸、亜
塩素酸塩供給量および各循環流ｔｔ−決定し、調節する
ことによ多安定し７’（運転かでき無人化も可能である
。

本発明の方法によれは、二酸化塩素カス放散終了液を循
環し、電解液、希釈液として再利用することによシ、極
めて経済的に二酸化塩素を製造することができた。また
、次亜塩素酸塩、酸、亜塩素酸塩の混合順序、供給方法
およびその供給量（次亜塩素酸塩については通電量）を
好適範囲にすることによシ、反応収率の向上と安定した
反応が得られ、操作も極めて簡便なものとなシ実用上価
値が高い。

本発明の方法は飲料水の消毒用に適用できるはか、食品
類の漂白や脱臭およびスライムコントロール等において
も極めて有効な手段となる。

次に本発明の態様を実施例、比較例で示すが、その主旨
はこれらの例によシ何ら制約されるものではない。

実施例１ 第１図に示したようなフローシートに基づき、ＩＫｆ／
日の二酸化塩素の発生を行なった。供給した亜塩素酸塩
は２５％亜塩素酸ナトリウム溶液で定量ポンプによＦ）
２１０帳焉の割合で供給した。一方、電解電流は５，５
Ａとし、４箆で通ｔ′Ｉｋは総計２２Ａとした。次に酸
は濃塩酸を使用し、５（Ｓ。

１時の割合で定量ポンプによシ供給した。また、Ｆｌの
循環流量は１２０吟傍とし、Ｆ２の循環流量は７　Ｂ　
ＷＬＶ分さらにＦ３の循環流］　ｉｊ　４０１分とした
。

この条件での運転において、放散終了後の循環液、電解
終了直後の循環液、塩酸供給後の循環液のｐＨは夫Ａ１
．０〜１．４．７．０〜７．５．１．０〜１．４　テあ
シ、放散終了後の循環液中の食塩濃度は５０〜５５１／
１で電解液として充分使用可能であった。また、放散終
了後の循環液中に亜塩素酸ナトリウムは含まれず、有効
に二酸化塩素に転化されたことが確認された。このとき
の二酸化塩素の発生効率は９５％以上で、その発生量は
１．１〜／日でめった。

また、操作は流量計、電流の監視のみで容易であ′った
。

比較例１ 本発明の経済的メリットを知る目的で、亜塩素酸塩、次
亜塩素酸塩、酸を使用して二酸化塩素を発生させる従来
法によシ製造した場合の原単位をめ、実施例１との比較
表を第１表に示した。

次亜塩素酸ナトリウムおよび電力単価は４００円、メー
１２５円／―とし、両者のランニングコストを計算した
ところ、実施例１の方法で行なうと約１２％の製造費が
削除される。

実施例２ ２５％亜塩素酸す）　１７ウムの供給量を６５吟′分、
濃塩素酸供給量を２３１分、電解電流４４Ａ　（１０室
、４４０Ａ）とし、更にＦｌ、Ｆ２、Ｆ３への循環流量
を夫々４．０η分、２．Ｏ１７％、１．０１／分として
２０Ｋｇ／日の二酸化塩素を発生させた。運転実績を第
２図に示したが、亜塩素酸塩の分解率、二酸化塩素発生
効率共に良好であった。この際、電解電流、各流量をｉ
Ｉｌ整するのみでほとんど無人運転が１」能で、安定操
業ができた。

比較例２ 本発明の谷流路への循環流ｊｌ規制の有効性を確認する
ため、実施例１で使用した装ａｔ用い実験Ａ　、　Ｂを
行なっｆｃ。

実験ム；放散終了後の循環［をＦｌのみに供給して運転 Ｂ：Ｆｌ：馬：Ｆ３＝＝８０：１０：１０として運転０
’：Ｆ、：馬：ＩＰ、＝１０ニア０：２０として運転Ｄ
　：　Ｘ’１　：　７２　：　Ｆ３　”　１０　：　６
０　：　５０として運転ｌ　：　１１Ｉｌ：Ｆ２：Ｆｇ
＝４０　：　１０　：　５０として運転二酸化塩素発生
効率、反応の安定性、操作性等について検討し、各運転
条件における実験結果を第２表に示した。

第２表 比較例３ 実施例１と同条件ではあるが、亜塩素酸塩供給量、電解
通電量、酸供給流量を本発明の好適範囲の有効性を検討
するため、実験Ｆ、Ｋを行ない第３表を得た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の二酸化塩素発生時のフローシートの一
具体例で、第２図は運転状況を示す図である。 １・・・・・・電解部　２・・・・・・電解槽３・・・
・・・整流器　４・・・・・・流量計５・・・・・・気
液分離装置　６・・・・・・酸供給部７・・・・・・酸
貯槽　８・・・・・・定量ポンプ９・・・・・・流量計
　１０・・・・・・二酸化塩素発生部１１・・・・・・
亜塩素酸塩供給部　１２・・・・・・亜塩素酸塩溶液貯
槽１５・・・・・・定量ポンプ　１４・・・・・・流量
計１５・・・・・・放散部　１６・・・・・・放散塔１
７−・・・・・プロワ−１８・シ・・・・流量計１９・
・・・・・循環ポンプ　２０・・・・・・液溜めＦｌ・
・・・・・主流路 Ｆ２・・・・・・酸供給分岐流路 Ｆ３・・・・・・亜塩素酸塩供給分岐流路特許出願人　
日本カーリット株式会社 第１図 兜２ｍ → 経時（萌＆’ｌ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 電解部、酸ネ給部、亜塩素酸塩供給部、二酸化塩素発生
   部および放散部から成る二酸化塩素の連続発生方法にお
   いて、 （１）循環液の主流路を、順に循環ポンプ、電解部、二
   酸化塩素発生部、放散部および循環ポンプからなる循環
   系とし、該電解部の手前よシ循環液の１部を分岐し、酸
   供給部を経由して電解終了後の主循環流路へ戻すｍ供給
   分岐流路および亜塩素酸塩供給部を経由して二酸化塩素
   発生部へ戻す亜塩素酸塩供給分岐流路を設け、 （２）前記主流路、酸供給分岐流路および亜塩素酸塩供
   給分岐流路の流量をそれぞれ全循環流量の５５〜６０’
   ４．１８〜４８％、２〜５２％になるように調節し、 （６）亜塩素酸塩の供給量を二酸化塩素必要量の１．０
   〜１．２当量とし、電解通電量を亜塩素酸塩供給量の０
   ．５〜α７５当量に相当する次亜塩素酸塩を発生するの
   に必要な通電量とし、かつ％酸供給量を電解終了後の循
   環液のｐＨが１，０〜６．０になるようる二酸化塩素の
   連続発生方法。