KR100943673B1 - 미산성 전해수 생성법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 장치의 복잡화, 제어의 복잡화를 수반하지 않고, 또한, 전해수에 고형물을 함유하는 약제를 첨가하지 않고, 차아염소산이 안정적으로 존재할 수 있는 pH 영역을 가진 미산성(微酸性) 전해수를 생성하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

비교적 고농도의 염산을 전해 직전에, 생성한 미산성 전해수로 희석 제조한 묽은염산을 전해원액으로 하여 전해한다. 이렇게 함으로써, 미산성 전해수에 함유되어 있는, 2차적으로 생성한 염산을 재차 전해함으로써 전해수 중의 염산을 감소시킬 수 있고, 또한, 전해 전류를 전해원액의 전기 전도도에 의해서 제어하는 경우는, 물 대신에 미산성 전해수로 희석하면, 미산성 전해수의 전기 전도도가 물보다 높은 만큼 염산의 사용량이 줄어듦에 의해서도, 생성하는 미산성 전해수의 pH의 상승이 예상된다.

전해수, 미산성 전해수

Description

미산성 전해수 생성법 및 장치{METHOD AND EQUIPMENT FOR GENERATING SLIGHTLY ACIDIC ELECTROLYZED WATER}

본 발명은 염산을 격막이 없는 전해조에서 전해하여, 생성한 전해액을 물로 희석하여 미산성 전해수를 생성하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 생성한 미산성 전해수로 원료 염산을 희석하여 전해원액으로 하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

염산을 격막이 없는 전해조에서 전해하여, 미산성 전해수를 생성하는 방법은 특허문헌 1에 개시되어 있다.

또한, 특허문헌 2에는 식염 용액과 염산을 혼합한 것을 격막이 없는 전해조에서 전해하여 산성의 전해수를 생성하는 방법이 개시되어 있고, 잔류염소가 1.0∼200ppm이고 pH가 3∼7인 전해 살균수가 얻어진다고 한다.

또한 특허문헌 3에는, 일정 농도의 전해질 용액을 전해하여 얻어진 산성 전해수에 무기산의 완충액을 첨가하여 pH를 3.5∼5.5로 조정하는 방법이 개시되어 있다. 수소 이온 농도를 조정하여, 산성 전해수 중에 존재하는 차아염소산을 안정시킴을 목적으로 한다.

[특허문헌 1] 일본 특개평 10-128336호 공보

[특허문헌 2] 일본 특개평 5-237478호 공보

[특허문헌 3] 일본 특개평 10-309582호 공보

식염이나 염산 등, 염소 이온을 함유한 용액을 전기분해하여, 차아염소산을 함유한 전해수를 생성하는 방법은 다수 개시되어 있다. 그런데, 차아염소산은 단체(單體)의 상태로 존재할 때 가장 강한 살균 효과를 나타냄이 알려져 있으나, 그 존재 비율은 액의 pH에 의존한 평형관계에 있고, 알칼리측에서는 살균력이 거의 없는 차아염소산 이온으로 되고, pH가 4 이하의 산성에서는, 염소 가스로 되어 단시간에 날아가 없어진다. 따라서, 살균력이 안정한 차아염소산으로서 존재하기 위해서는 pH를 4∼6.5 정도로 유지할 필요가 있다.

그런데, 특허문헌 1의 기술은 염산만을 전해하기 때문에 다음과 같은 반응이 일어나는 것으로 생각된다.

[화학식 1]

(양극 표면) 2Cl^- → Cl₂ + 2e^-

생성한 염소는 곧바로 물과 반응하여 다음 식과 같이 차아염소산과 염산을 생성한다.

[화학식 2]

Cl₂ + H₂O → HOCl + HCl

따라서, 전해액이나, 전해액을 희석하여 사용하는 경우는 희석수에 완충 작용을 가진 성분이 함유되어 있지 않으면 이상하게 낮은 pH로 되고, 단체 차아염소산이 안정하게 존재할 수 있는 영역을 벗어나게 된다.

특허문헌 2의 방법은 전해원액을 염산뿐만 아니라 식염을 혼합함에 의해서, 특허문헌 1의 결점을 보완함이 목적으로 고려되지만, 염소 이온원으로서 보면, 염산보다도 식염의 양을 큰 폭으로 많게 하지 않으면 pH의 상승 효과는 얻어지지 않는다. 따라서, 생성한 전해수에는 원료에서 유래하는 Na가 상당량 함유되고, 건조 후는 고형물로서 잔류하므로 매우 편의성이 부족하다. 또한 약액을 2종류 사용함이 필요하기 때문에, 장치의 복잡화나 제어의 복잡화는 피할 수 없다.

한편, 특허문헌 3의 기술은 전해수 생성의 후 공정에 완충액의 첨가 공정을 마련할 필요가 있어 장치의 복잡화나 대형화를 피할 수 없고, 또한 첨가 공정에서는 pH 등을 확인하면서 완충액을 첨가할 필요가 있으므로, 제어도 상당히 복잡하게 되는 것은 명백하다. 따라서, 장치의 대형화, 고가격화가 예상된다. 또한, 첨가하는 완충액은 고형물의 용액이므로, 특허문헌 2의 기술과 마찬가지로, 전해수를 사용한 후에 고형물이 석출하는 폐해를 일으킬 위험성이 있기 때문이다.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 장치의 복잡화, 제어의 복잡화를 수반하지 않고, 또한, 전해수에 고형물을 함유하는 약제를 첨가하지 않고, 차아염소산이 안정적으로 존재할 수 있는 pH 영역을 가진 미산성 전해수를 생성하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

염산을 전기분해한 후, 물로 희석하여 미산성 전해수를 생성할 때 생기는 반응은 상기의 [화학식 1] 및 [화학식 2]와 같다. 희석이 완료된 단계에서는 차아염소산과 동일 몰 농도의 염산이 함유되게 된다. 그래서, 생성한 전해수의 일부를 재차 전해조에 도입하여 전해함에 의해서 최종적인 염산량을 줄이는 것이 가능해지는 것이다. 염산의 전해 방법으로서, 비교적 고농도의 염산을 전해 직전에 희석수의 일부로 희석하면서 전해하는 방법은 알려져 있으나, 이 희석에 사용하는 물을 생성한 미산성 전해수로 대체하는 것이다. 이와 같이 함으로써, 예를 들면 전해 전류를 전해원액의 전기 전도도에 의해서 제어하고 있는 경우는, 물 대신에 미산성 전해수로 희석하면, 미산성 전해수의 전기 전도도가 물보다 높은 만큼 염산의 사용량이 줄어듦으로써, 생성하는 미산성 전해수 pH의 상승도 예상된다.

따라서, 과제를 해결하기 위한 제1 태양으로서, 식염 또는/및 식염 이외의 무기 성분을 함유하는 염산을 격막이 없는 전해조에서 전해하여, 생성한 전해액을 물로 희석하여 미산성 전해수를 생성하는 방법에 있어서, 생성한 미산성 전해수의 일부를 사용하여 희석한 염산을 전해원액으로 하는 것으로 하였다. 식염 또는/및 식염 이외의 무기 성분을 함유하는 염산을 사용함은, 염산 자체에 함유되어 있는 무기 성분 중에서, 예를 들면 알칼리 금속이나 알칼리 토금속은 전해에 의해 알칼리 성분으로 되고, 염산의 일부와 반응하여, pH의 상승을 조장하는 작용이 있기 때문이다. 그러한 염산은 특히 무기 성분을 첨가하여 제조할 뿐만 아니라, 염산을 희석할 때의 희석수로, 예를 들면, 경수(硬水), 해양심층수 등과 같은 무기 성분을 함유한 물을 사용함에 의해서 얻어지는 것이다.

다음에, 과제를 해결하기 위한 제2의 태양은, 생성한 미산성 전해수를 사용한 염산의 희석과 희석된 염산의 전해 및 미산성 전해수의 생성이 각각 연속하여 행해지는 것으로 하였다. 이것에 의해서, pH의 안정한 미산성 전해수를 연속적으로 생성하는 것이 가능해지는 것이다. 미산성 전해수로 염산을 희석하면서 전해하기 위해서는, 예를 들면, 전해액을 희석수에 합일시키는 공정의 후 공정에서 희석용 전해수의 취출 관로(管路)를 연접(連接)하고, 그 관로의 다른 단을 염산 공급 유로에 연접하면 좋다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 염산이 펌프로 공급되는 구조인 경우에는, 염산 공급 펌프의 하류의, 염산 공급 관로에, 희석용 전해수 취출 관로를 연접하고, 희석용 전해수 취출 관로 상에 배열설치한 펌프에 의해서 희석용 전해수의 공급 유량을 조절하면서 전해를 행할 수 있다.

한편, 도 2와 같이, 전해조의 전해액 배출 관로의 다른 단을, 희석수 유로상에 배치한 이젝터 등의 흡인부에 접합하고, 희석수의 흐름을 이용하여 전해액을 희석수 중에 끌어들여 희석하는 방식의 경우는, 희석용 전해수 취출 관로 상에 배열설치한 밸브 등에 의해서 희석용 전해수의 공급 유량을 조절하면서 전해를 행할 수 있는 것이다.

또한, 과제를 해결하기 위한 제3의 태양은, 상기에 설명한 방법에 의해서 미산성 전해수를 생성하는 장치로 하였다.

발명의 효과는 장치의 복잡화, 제어의 복잡화를 수반하지 않고, 또한, 전해 수에 고형물을 함유하는 약제를 첨가하지 않고, 차아염소산이 안정적으로 존재할 수 있는 pH 영역을 가진 미산성 전해수를 생성하는 방법 및 장치를 제공한 것이다.

본 발명에 대한 이해를 더 깊게 하기 위해서 도 1에 의거하여, 실시하기 위한 최량의 형태를 설명한다. 전해조(4)의 꼭대기부에 설치된 전해액 배출구(11)에 접합한 전해액 배출 관로(5)의 다른 단을 희석수 유로(1)의 도중에 접합하고, 전해액을 희석수에 혼합 희석한다. 희석유로와 전해액 배출 관로의 접합부의 하류에는 혼합 장치(2)가 배열설치되어 있어, 완전히 혼합된다. 혼합 장치의 하류에, 염산 희석용 전해수의 취출 관로(9)가 접합되어 있고, 염산 희석용 전해수의 취출 관로 상에는 희석용 전해수 펌프(10)가 배열설치되어 있다. 염산 공급 관로(8)는 염산 탱크의 배출구에 연접하고, 다른 단은 전해조의 염산 공급구(12)에 연접되어 있다. 염산 공급 관로 상에는 염산 펌프(7)가 배열설치되어 있고, 그의 하류에 염산 희석용 전해수의 취출 관로의 다른 단이 접합되어 있다.

이와 같이 구성함에 의해서, 염산 탱크로부터 공급되는 염산을 미산성 전해수의 일부로 희석 제조한 묽은염산을 전해하고, 희석수로 희석하여 미산성 전해수를 생성할 수 있다. 생성한 미산성 전해수의 일부는 재차 전해시키기 때문에, 2차적으로 생성한 염산의 일부가 전해되어, 그만큼 pH가 상승한다. 또한, 염산 희석용 물로서 사용되는 미산성 전해수는 통상의 물보다 전기 전도도가 높기 때문에, 그 만큼 염산의 공급량이 감소함에 의해서도 생성하는 미산성 전해수의 pH를 올리게 된다.

도 1에 나타낸 장치로, 희석수 유량을 1000L/h로 하고, 경도 200ppm의 경수로 희석한 20% 중량 농도의 염산을 사용하여, 염산 희석용 전해수 유량을 400ml/h, 전해 유량을 25A로 운전한 결과, 유효 염소 농도 21ppm, pH6.1의 미산성 전해수가 1000L/h로 얻어졌다. 20% 염산의 소비량은 약 95ml/h 였다.

도 1은 염산을 미산성 전해수의 일부로 희석하면서 미산성 전해수를 생성하는 장치로, 염산의 공급 및 희석용 전해수의 공급에 펌프를 사용한 경우의 흐름도이다.

도 2는 염산을 미산성 전해수의 일부로 희석하면서 미산성 전해수를 생성하는 장치로, 희석수 유로 상에 이젝터를 배열설치하고, 전해조의 전해액 배출 관로의 다른 단을, 희석수 유로 상에 배열설치한 이젝터 등의 흡인부에 접합하여, 희석수의 흐름을 이용하여 전해액을 희석수 중에 끌어들여 희석하는 방식으로, 염산 공급 및 희석용 전해수의 공급의 제어를, 각각의 관로상에 배열설치한 조절밸브로 행하는 방식의 흐름도이다.

[부호의 설명]

1 희석수 유로, 2 혼합기, 3 미산성 전해수 출구

4 전해조, 5 전해액 배출 관로, 6 염산 탱크, 7 염산 펌프

8 염산 공급 관로, 9 염산 희석용 전해수 취출 관로

10 희석용 전해수 펌프, 11 전해액 배출구, 12 염산 공급구

13 이젝터, 14 희석용 전해수 유량 조절밸브, 15 염산 유량 조절밸브

Claims (3)

1. 식염, 또는 식염 외의 무기 성분, 또는 식염 및 식염 외의 무기 성분을 함유하는 염산을 격막이 없는 전해조에서 전해하여, 생성한 전해액을 물로 희석하여 미산성 전해수를 생성하는 방법에 있어서, 생성한 미산성 전해수의 일부를 사용하여 희석한 염산을 전해원액으로 하는 것을 특징으로 하는 미산성 전해수 생성법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 생성한 미산성 전해수를 사용한 염산의 희석과 희석한 염산의 전해 및 미산성 전해수의 생성이 각각 연속하여 행해지는 것을 특징으로 하는 미산성 전해수의 생성법.
3. 무격막 전해조;

   상기 무격막전해조에 염산을 공급하는 수단;

   원수를 유하(流下)시키는 수단;

   상기 무격막전해조로부터 전해액을 배출하여, 유하하는 원수에 혼합하는 수단; 및

   전해액이 혼합된 원수의 일부를 취출하여, 염산 공급 수단을 유하하는 염산에 혼합하는 수단

   을 포함하는, 제1항 또는 제2항 기재의 방법으로 미산성 전해수를 생성하는 장치.

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