KR20140129815A - 고농도 차아염소산나트륨 생산용 나트륨 해수전해장치 - Google Patents

고농도 차아염소산나트륨 생산용 나트륨 해수전해장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20140129815A
KR20140129815A KR20130048594A KR20130048594A KR20140129815A KR 20140129815 A KR20140129815 A KR 20140129815A KR 20130048594 A KR20130048594 A KR 20130048594A KR 20130048594 A KR20130048594 A KR 20130048594A KR 20140129815 A KR20140129815 A KR 20140129815A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrolytic
surface area
inner tube
outer tube
tube
Prior art date
Application number
KR20130048594A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101466371B1 (ko
Inventor
김상욱
Original Assignee
주식회사 욱영전해씨스템
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 욱영전해씨스템 filed Critical 주식회사 욱영전해씨스템
Priority to KR1020130048594A priority Critical patent/KR101466371B1/ko
Publication of KR20140129815A publication Critical patent/KR20140129815A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101466371B1 publication Critical patent/KR101466371B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/24—Halogens or compounds thereof
    • C25B1/26—Chlorine; Compounds thereof
    • C25B1/265—Chlorates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/34—Simultaneous production of alkali metal hydroxides and chlorine, oxyacids or salts of chlorine, e.g. by chlor-alkali electrolysis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B15/00—Operating or servicing cells
    • C25B15/08—Supplying or removing reactants or electrolytes; Regeneration of electrolytes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/17—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/70—Assemblies comprising two or more cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)

Abstract

본 발명은 고농도의 차아염소산나트륨을 생성할 수 있는 전해장치를 제공하고자 한다. 본 발명의 전해장치는 다수개의 전해조(10)와 전해조의 양단을 연결하는 연결구(11a,12a)를 포함하고 상하방향과 같이 병렬로 배치된다. 전해조(10)는 양단부가 개방된 원통상의 내부튜브(22)와, 상기 내부튜브를 감싸는 원통상의 외부튜브(26)를 포함하여 구성되고, 상기 외부튜브에는 양극의 전류가 인가되고, 내부튜브에는 음극의 전류가 인가되어 양극의 표면적이 음극의 표면적 보다 크게 형성된다.

Description

고농도 차아염소산나트륨 생산용 나트륨 해수전해장치{Electrolyzer for producing high concentration NaOCl}
본 발명은 해수 전해장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고농도의 차아염소산 나트륨을 생산할 수 있도록 구성되는 해수 전해 장치에 관한 것이다.
일반적으로 전해 장치라고 함은, 해수, 염수 또는 전해질이 포함되어 있는 용액을 전기 분해하여 차아염소산나트륨(NaOCl)을 생성하거나 전기분해를 이용한금속의 회수 또는 수처리 설비를 말한다. 차아염소산나트륨을 생성하는 전해 설비는 주로 해수를 전기 분해하여 공업용 차아염소산 나트륨을 생성하고, 이를 발전소, 제철소 또는 석유화학 등의 대단위 플랜트의 냉각 계통에 주입함으로써, 패류 및 미생물의 성장 및 부착을 방지하는 목적으로 이용하고 있다.
전해설비는 양금과 음극에 각각 직류전원을 인가하여 해수 또는 염수에 포함되어 있는 염화나트륨(NaCl)이 전기 분해되면서 차아염소산나트륨이 생성될 수 있도록 설계된다. 이러한 전해 반응을 주반응과 부반응으로 표시될 수 있는데, 양극 및 음극에서의 반응은 다음과 같이 나타난다.
[주반응]
- 양극 반응 : 2Cl → Cl2 + 3e-
- 음극 반응 : 2Na + 2e- → 2Na+ + 2H2O → 2NaOH + H2
- 전체 반응 : Cl2 + 2NaOH → NaOCl + NaCl + H2O
[부반응]
- 양극 : 6ClO- + 3H2O → 2ClO3 - + 4Cl- + 6H+ + 3/2O2 + 6e-
2H2O → O2 + 4H+ + 4e-
- 음극 : ClO- + H2O + 2e- → Cl- + 2OH-
2NaOH + MgCl2 → Mg(OH)2 + NaCl
2NaOH + CaCl2 → Ca(OH)2 + NaCl
위의 반응식에서 알 수 있는 바와 같이, 양극에서는 차아염소산나트륨(NaOCl)이 생성되는 반면, 음극의 부반응에서는 산화마그네슘 및 수산화칼슘이 생성된다. 이와 같이 음극에서 생성되는 산화마그네슘 및 수산화칼슘은 전극에 부착되어 스케일로 성장하게 되기 때문에, 실질적으로 전해 장치의 효율을 저하시키는 것은 주지의 사실이라고 할 수 있다. 이러한 스케일의 제거를 위하여 주기적으로 운전을 정지시키고 산을 이용한 세척을 실시해야 하는 번거로움도 뒤따르게 된다.
그리고 이와 같은 전해 반응을 이용하여 차아염소산나트륨을 생성하는 전해설비는 크게 판(Plate)형과 튜브(Tube)형으로 구분될 수 있다. 현재 판형 타입이 발전소 또는 제철소 등과 같은 플랜트에 많이 적용되고 있는 실정이다. 현재 사용되고 있는 해수 전해 장치는 일반적으로 저농도(1,500~2,000ppm)의 차아염소산나트륨만을 생성하고 있는 실정이고, 유속이 느린 판형 전해장치를 이용하는 경우에는 상술한 바와 같은 스케링의 생성 및 성장이 더욱 많이 나타나게 됨과 동시에 고농도의 차아염소산나트륨을 생성하는 것이 어려운 실정이다. 기존의 설비를 이용하여 고농도의 차아염소산나트륨을 생성하기 위하여 운전시키게 되면 온도의 과승 및 스케일의 과대 생성 및 성장, 그리고 이들로 인한 운전 효율의 저하 등이 현저하게 나타나게 되는 단점이 대두된다.
본 발명은 이와 같은 과제를 해결하기 위한 것으로, 고농도의 차아염소산나트륨을 생성할 수 있는 전해장치를 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 전체적으로 경량임과 동시에 작은 부피를 가지는 전해장치를 제공하는 것이라고 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 전해 성능을 고효율화시키는 것에 이하여 전력 사용량을 저감시킴과 동시에 스케일의 생성을 최대한 억제할 수 있는 전해장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 의한 전해조는, 양단부가 개방된 원통상의 내부튜브와, 상기 내부튜브를 감싸는 원통상의 외부튜브를 포함하여 구성되고, 상기 외부튜브에는 양극의 전류가 인가되고, 내부튜브에는 음극의 전류가 인가되어 양극의 표면적이 음극의 표면적 보다 크고, 그 사이를 흐르는 해수의 전해 반응을 일으키도록 구성되고 있다.
본 발명의 실시예에 의한 전해조는, 양단부가 개방된 원통상의 내부튜브와, 상기 내부튜브를 감싸는 원통상의 외부튜브를 포함하여 구성되고, 상기 외부튜브 및 내부튜브에는 각각 양극 또는 음극 중의 어느 하나의 전류가 인가되고, 인가되는 양극의 표면적이 음극의 표면적 보다 크며, 그 사이를 흐르는 해수의 전해 반응을 일으키도록 구성되고 있다.
그리고 다른 실시예에 의하면, 상기 내부튜브와 외부튜브 사이에 삽입된 원통상의 중간튜브를 더 포함하여 구성되고 있다. 예를 들면 상기 외부튜브의 양극의 표면적은 내부튜브의 음극의 표면적에 비하여 2~12배 크게 형성되며, 외부튜브의 양극의 표면적은 내부튜브의 음극의 표면적에 비하여 2.5 ~3.5배 크게 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 내부튜브 또는 외부튜브에 인가되는 음극 또는 양극의 표면적은, 튜브의 표면 코팅에 의하여 조절 가능하다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 외부튜브를 감싸도록 설치되고 냉각수가 유입되는 입구와 열교환된 냉각수가 배출되는 출구를 구비하는 냉각자켓을 더 포함하여 구성된다.
본 발명의 전해 장치는, 양단부가 개방된 원통상의 내부튜브와, 상기 내부튜브를 감싸는 원통상의 외부튜브를 포함하여 구성되고, 상기 외부튜브에는 양극의 전류가 인가되고, 내부튜브에는 음극의 전류가 인가되어 양극의 표면적이 음극의 표면적 보다 크게 형성되며 병렬로 배치되는 다수 개의 전해조와; 상기 전해조의 양측단부를 순차적으로 연결하는 곡선형의 연결구를 포함하여 구성된다.
다른 실시예에 의한 전해장치는, 복수 개의 전해조의 외부튜브를 감싸도록 설치되고 냉각수가 순환하는 복수개의 냉각자켓을 더 포함하고, 상기 복수 개의 냉각자켓의 내부에는 냉각수가 순차적으로 통과하도록 구성되고 있다.
또 다른 실시예에 의하면, 상기 내부튜브와 외부튜브 사이에 삽입된 원통상의 중간튜브를 더 포함하여 구성되고 있다.
또 다른 실시예에 의한 전해장치는, 복수 개의 전해조 중에서 상류측에 위치하는 전해조는 하류측에 위치하는 전해조에 비하여, 양극 대 음극의 표면적의 비율이 더 높게 형성된다.
또 다른 실시예에 의한 전해장치는, 복수 개의 전해조 중에서 상류측에 위치하는 전해조는 중간부분에 위치하는 전해조에 비하여, 그리고 중간부분에 위치하는 전해조는 하류측에 위치하는 전해조에 비하여, 각각 양극 대 음극의 표면적의 비율이 더 높게 형성되고 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 표면적의 조절에 의하여 효율적인 전해 반응이 가능하게 되어, 해수만을 이용하여 고농도의 차아염소산나트륨을 생성할 수 있는 효과가 있음을 알 수 있다. 이와 같이 고농도의 차아염소산나트륨을 생성할 수 있다는 것은 실질적으로 유속을 상대적으로 빨리할 수 있고 소비전력을 저감시킬 수 있다는 것을 의미하는 것이라고 할 수 있다.
따라서 유속을 상대적으로 빠르게 하는 것에 의하여 스케일의 생성을 최대한 억제할 수 있을 것이고, 이러한 스케일이 생성 억제는 실질적으로 음극의 표면을 최소화하는 본 발명의 기본적인 구성에서도 충분히 알 수 있는 것이라고 할 수 있다. 그리고 고농도의 차아염소산나트륨을 생성한다는 것은 생성된 차아염소산나트륨의 저장탱크의 소형화를 달성할 수 있다. 그리고 스케일의 생성 억제와 이와 같은 소형화는 실질적으로 전해장치를 전체적으로 소형화할 수 있어서 공간 제약이 뒤따르는 장소에서도 경량임과 동시에 작은 부피를 가지는 전해장치를 제공할 수 있다는 것을 의미한다고 할 수 있다.
그리고 고농도의 차아염소산나트륨을 생성할 수 있다는 것은, 그것을 필요로 하는 발전소 등의 설비에, 연속주입(continuous dosing) 뿐만 아니라 충격주입(shock dosing)도 가능하게 되는 장점을 가질 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 전해장치의 정면 예시도.
도 2a는 본 발명에 의한 전해조의 분해 사시도.
도 2b는 본 발명에 의한 전해조의 조립상태 사시도.
도 3은 본 발명의 전해장치의 부분 절개 사시도.
다음에는 도면에 도시한 실시예에 기초하면서 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 살펴보기로 한다.
먼저 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 전해장치는 복수 개의 관형(tubular) 전해조(10)를 포함하고 있다. 이러한 전해조(10)는 상하부에 걸쳐서 다단으로 구성되고 있고, 도시한 실시예에 있어서는 동일한 높이에 있는 전해조도 전후 한쌍으로 구성되고 있다. 이러한 복수 개의 전해조는 병렬로 연결되는 것이 공간 효율의 측면에서 유리함은 당연하고, 도시한 실시예에서는 상하방향으로는 복수 개가 병렬로 연결되고 전후 방향으로는 한 쌍이 병렬로 연결된 것이라고 할 수 있다.
예를 들면 가장 하부에 위치하는 전해조(11)도 도면에 도시된 전면에 위치하는 것고, 도면에 도시되지 않은 후면에 위치하는 한 쌍으로 구성된다. 따라서 본 발명에 의한 원통형의 전해조(10)는, 상대적으로 하부에 위치하는 하나 이상의 전해조(11,12)와, 중간부분에 위치하는 하나 이상의 전해조(13,14), 그리고 상부에 위치하는 하나 이상의 전해조(15,16,17)를 포함하여 구성된다고 할 수 있다.
각각의 전해조(10)는 직각이 아닌 곡선형을 가지는 또는 반원형의 연결구(11a,12a)에 의하여 상부의 전해조 또는 후방의 전해조와 순차적으로 연결되고 있어서, 가능하면 유속을 원하는 수준으로 유지할 수 있도록 하고 있다. 여기서 순차적으로 연결된다고 함은, 해수가 모든 전해조를 순차적으로 통과하면서 그 내부에서 전해 반응을 일으킬 수 있도록 연결된다는 의미이다.
그리고 상기 연결구(11a,12a)와 각각의 전해조(10)는 플랜지연결부(11b,12b)에 의하여 연결되어 있어서, 예를 들면 하단부의 전해조(11)에 유입되어 그것을 통과한 해수는 상부에 있는 전해조(12)로, 그리고 연속하여 차상부에 있는 전해조(13,14,15,16,17)의 내부를 흐르면서 전해 반응을 일으키게 된다. 이와 같이 다수개의 전해조를 상하부 또는 병렬로 배열하는 경우에는 각각의 전해조를 지지하기 위한 지지프레임(F)을 설치하는 것이 바람직하고, 도시한 실시예에 있어서 상기 지지프레임(F)은 상하방향 및 전후로 배열된 복수개의 전해조(10)를 각각 지지하도록 구성되고 있다.
다음에는 도 2 및 도 3에 기초하면서 각각의 전해조(10)의 내부 구성에 대하여 살펴보기로 한다. 도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 의한 전해조(10)의 구성을 보인 것으로, 도 3a는 하부의 전해조(11,12), 도 3b는 중간부분의 전해조(13,14), 그리고 도 3c는 상부의 전해조(15,16,17)의 전해조의 구성을 보이고 있다.
그리고 도 2a는 전해조의 예시적인 분해 상태 사시도이고, 이를 같이 참조하여 살펴보기로 한다. 본 발명의 전해조는 내부튜브(22)와 상기 내부튜브(22)의 외부를 감싸도록 설치되는 외부튜브(26)를 포함하여 구성된다. 그리고 상기 내부튜브(22)와 외부튜브(26) 사이에는 중간튜브(24)가 설치되어 있다. 상기 각각의 튜브(22,24,26)는 동심을 가지는 원통상으로 형성되고 있으며 양단부는 개구되어 있어서 해수의 출입이 가능하게 되어 있다.
상술한 바와 같이 내부튜브(22), 중간튜브(24), 그리고 외부튜브(26)를 포함하는 전해조(10)의 양측 단부는 상술한 바와 같이 플랜지 연결부(11b,12b)에 의하여 연결구(11a,12a)와 연결된다. 그리고 상기 전해조(10)와 연결구(11a,12a) 사이에는, 내부튜브(22) 및 외부튜브(26)에 전기의 연결을 위한 제1컨넥터(42) 및 제2컨넥터(44)가 구비된다. 그리고 상기 제1컨넥터(42)와 제2컨넥터(44) 사이에는 절연을 위한 절연플랜지(46)이 구비되어 있고, 플랜지 형상의 컨넥터(42,44)와 절연플랜지(46)의 각각의 사이에는 누수를 방지하기 위한 가스켓(Ga,Gb,Gc)가 설치되어 있다.
다음에는 도 3을 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 상기 제1컨넥터(42) 및 제2컨넥터(44)는, 내부튜브(22) 및 외부튜브(26)에 선택적으로 양(+)극 또는 음(-)극을 인가하기 위하여 설치되는 것이라고 할 수 있다. 예를 들면 제1컨넥터(42)를 통하여 내부튜브(22)에 음극이 인가되고 제2컨넥터(44)를 통하여 외부튜브(26)에 양극이 인가되도록 할 수 있다. 그리고 상기 컨넥터(42,44)에서 내부튜브(22) 및 외부튜브(24)로의 전류의 인가는 도 3에 도시한 이외에도 다른 구성으로 가능함은 물론이다. 그리도 도 3에 도시한 바와 같이 전해반응을 일으키기 위한 바닷물은 내부튜브(22)와 외부튜브(26) 사이로 공급되고, 상기 내부튜브(22)에는 예를 들면 스토퍼부재(29)를 이용하여 바닷물이 유입되는 것을 방지하고 있다.
도 3에 도시한 실시예에 의하면 내부튜브(22)에는 음(-)극이 인가되고 외부튜브(26)에는 양(+)극이 인가되도록 구성됨을 알 수 있다. 이와 같이 구성하게 되면, 실질적으로 양극이 인가되는 외부튜브(26)의 표면적이 음극이 인가되는 내부튜브(22)의 표면적에 비하여 상대적으로 넓어짐을 알 수 있다.
상술한 전해 반응에서 알 수 있는 바와 같이, 유효 염소의 최대값은 양극의 주반응과 음극의 부반응이 경쟁과 관련이 있다고 할 수 있어서, 양극의 주반응이 효율을 더욱 높이거나 음극의 부반응에서 분해를 작게하는 것과 밀접한 관련을 가지는 것이라는 점에 본 발명은 착상하고 있다.
즉, 고농도의 차아염소산나트륨을 얻기 위해서는 고농도가 얻어질 수 있는 효율이 아주 높은 양극을 사용하는 것과, 음극에서의 분해가 적게 이루어지도록 하는 방안을 고려할 수 있는데, 여기서 음극의 표면적을 작게하는 것에 의하여 반응이 작게 일어나도록 하고자 한다. 그리고 음극에서의 반응은 위에서 설명한 반응식에서 알 수 있는 바와 같이 스케일의 생성 물질과도 관련이 있다고 할 수 있기 때문에 음극에서의 반응을 억제하는 것이 바람직하다고 된다.
이러한 점을 고려하여 본 실시예에서는 상술한 바와 같이 내부튜브(22)에 음극을 인가하고 외부튜브(26)에 양극을 인가하도록 구성하고 있는 것이다. 그리고 내부튜브(22)와 외부튜브(26) 사이에 중간튜브(24)를 설치하고 있는 본 실시예에 있어서, 상기 내부튜브(22)와 외부튜브(26) 사이에 해수가 흐르면서 전류가 인가되면, 외부튜브(26)의 내측면은 양의 전극을 띠게 되고 이에 따라서 중간튜브(24)의 외측면은 음의 전극을 띠게 될 것이다. 그리고 내측튜브(22)의 외측면은 음이 전극을 띠게 되고 중간튜브(24)의 외측면은 양의 전극을 띠게 될 것이다.
이와 같은 극성을 띠는 내부튜브(22), 중간튜브(24), 그리고 외부튜브(26) 사이에 흐르는 해수는 상술한 바와 같은 전해 반응이 발생하게 된다. 그리고 본 발명에 의하면 양극을 띠는 부분의 표면적이 음극을 띠는 표면적에 비하여 많은 면적을 가지고 있음은 상술한 바와 같다. 그리고 실시예에 의하면 양극을 외부튜브에 인가하고 음극을 내부튜브에 인가하는 것에 의하여 양극의 표면적을 더 넓게 확보하고 있음을 알 수 있다. 그러나 본 실시예에서와 같이 양극을 외부튜브에 인가하지 않더라도, 외부튜브 또는 내부튜브 표면의 일부를 코팅함으로써 극성을 띠지 않도록 하는 것에 의하여 양의 전극 및 음의 전극을 띠도록 하는 표면적의 조절이 가능하다.
그리고 양극 대 음극을 띠는 표면적의 비를 살펴보면, 양극이 음극에 비하여 2배 이상이면 전해 반응의 효율을 높일 수 있음을 실험에 의하여 알 수 있고, 양극의 표면적이 음극에 비하여 12배 까지 많아져도 전해반응의 효율이 높음을 알 수 있었다. 여기서 본 발명자의 실험에 의하면 외부튜브(26)에 양극을 인가하도록 하고 내부튜브(22)에 음극을 인가하도록 할 때, 각각의 튜브의 지름에 따라서 상이하지만 3배 전후, 즉 2.5배 내지 3.5배의 표면적에서 충분한 전해 반응이 일어남을 알 수 있었다.
여기서 상술한 바와 같이 표면적을 조절하게 되면 전해 반응의 효율을 높일 수 있다는 것은 실질적으로 고농도의 차아염소산나트륨을 생성할 수 있다는 것을 의미한다. 예를 들어 종래의 판형 전해 장치와 같이 양극과 음극의 비율이 1:1 인 경우 또는 튜블러 타입의 전해 장치와 같이 양극이 음극에 비하여 표면적이 적은 경우에는 1,500~2,000ppm 정도의 농도를 가지는 차아염소산나트륨 밖에 생산할 수 없었다.
그러나 상술한 바와 같이 양극의 표면적을 음극에 비하여 크게 하는 경우에는 4,000ppm 이상의 고농도 차아염소산나트륨을 생성하는 것이 가능하게 되고 효율적으로 운전하는 경우에는 8,000 내지 10,000ppm 이상의 고농도 차아염소산 나트륨의 생성도 가능함을 알 수 있었다.
다음에는 본 발명에 의한 냉각장치에 대하여 살펴보기로 한다. 본 발명에 따라서 고농도의 차아염소산나트륨을 생성하는 경우에도 전해조(10)를 충분히 냉각시키는 것이 바람직하다고 할 수 있다. 따라서 도 1 및 내지 3에서 알 수 있는 바와 같이 각각의 전해조(10)에는 수냉을 위한 냉각자켓(40)이 전해조(10)를 감싸도록 설치되어 있다. 그리고 최상부의 전해조(17)의 냉각자켓(40)에는 물을 투입할 수 있는 입구(42)가 상부에 형성되어 있고, 상기 냉각자켓(40)의 반대측 하부에는 출구가 형성되어 있다. 그리고 상기 출구는 실질적으로 그 하부의 전해조(16)로 물을 공급하기 위한 입구를 겸하는 것으로 연결부(44)라고 할 수 있다.
그리고 최하단부의 전해조(11)의 하부에는 출구(46)가 형성되어 있고, 이러한 출구(46)를 통하여 배출되는 냉각수는 각각의 전해조를 냉각시킨 것이어서 상대적으로 고온이라고 할 수 있을 것이다. 이러한 출구(46)를 통하여 배출되는 냉각수는 외부로 배출되거나 물탱크로 다시 순환하도록 구성할 수 있을 것이다. 즉 해수를 이용하여 냉각하는 경우에는 입구(42)를 통하여 들어온 냉각수는 복수 개의 전해조를 거치면서 고온화되고 최종 전해조를 거친 냉각수는 출구(46)를 거쳐 외부로 배출되도록 하는 것이 바람직할 것이다. 그리고 별도의 냉각수를 이용하는 경우에는 출구(46)를 나온 냉각수는 별도의 냉각수 탱크로 귀환시키고 다시 열교환에 의하여 저온화된 후에 상술한 경로를 순환하도록 구성해야 할 것이다.
그리고 도 1에 도시한 실시예에 있어서 다수개의 전해조(10)는 복수층으로 구성되고 있음을 알 수 있다. 여기서 최하단부의 전해조(11)는 최초 해수가 투입되는 부분이고, 최상부의 전해조(17)는 전해반응이 완료되는 마지막의 전해조이다.
본 발명은 상술한 바와 같이 양극의 표면적을 음극의 표면적 보다 크게, 예를 들면 2배 내지 12배까지 크게 함으로써 고농도의 차아염소산나트륨을 생성하는 것을 주된 요지로 하고 있다. 여기서 복수 개의 전해조(10)에 있어서 상류측의 전해조, 즉 해수가 투입되는 최하단부의 전해조를 해수의 흐름으로 볼 때 상류측이라고 할 수 있는데, 예를 들면 도 1에서 전해조(11,12)는 상류측의 전해조라고 할 수 있다. 그리고 이와 반대로 상부에 위치하는 전해조(15,16,17)는 하류측의 전해조라고 할 수 있다.
본 발명에서는 고농도의 차아염소산 나트륨을 생성하기 위하여 상술한 바와 같이 전체의 전해조(10)를 모두 양극의 표면적이 음극의 표면적보다 크게 설계하는 것도 가능하다. 그리고 다른 실시예로써, 최초에 해수가 투입되는 상류측의 전해조, 예를 들면 전해조(11,12)에 비하여 하류측의 전해조, 예를 들면 전해조(15,16,17)가 양극의 표면적이 음극에 대하여 더 크게 형성하는 것도 효율적이라고 할 수 있다.
예를 들면 하류측의 전해조(11,12)를 양극 대 음극의 면적 비율을 2:1로 하고, 중간부분의 전해조(13,14)의 양극 대 음극의 면적 비율을 2.5:1, 그리고 하류측의 전해조(15,16,17)의 양극대 음극이 면적 비율을 3:1로 하는 것도 충분히 가능할 것이다. 이렇게 함으로써, 복수 개의 전해조를 거치면서 일어나는 전해 반응에 의하여, 하류측 전해조로 갈수록 차아염소산나트륨의 농도는 높아질 것이고, 최종적으로는 예를 들면 8,000~10,000ppm 정도의 고농도 차아염소산나트륨을 생성하는 것이 가능하게 될 것이다.
그리고 본 실시예에 있어서, 복수개의 전해조는 각각 원하는 표면적을 가지는 것으로 손쉽게 교환이 가능할 수 있어서, 보다 효율적인 전해반응을 위한 유지 관리가 더욱 손쉽게 될 수 있을 것이다. 또한 각각이 전해조의 내부튜브 및 외부튜브의 표면에 합성수지재 코팅을 수행하여 극성을 띠지 않도록 함으로써, 양극 대 음극의 표면적을 쉽게 조절할 수 있음은 상술한 바와 같다.
이와 같이 고농도의 차아염소산나트륨을 생성할 수 있다는 것은 다음과 같은 여러 가지 측면에서 장점이 있을 것으로 기대할 수 있다.
본 발명에 의하면, 해수만을 이용하여, 즉 별도의 소금의 투입 없이 고농도의 차아염소산나트륨의 생산이 가능하다. 그리고 보다 효율적인 전해 반응에 의하여 고농도의 차아염소산나트륨의 생산이 가능하다고 하는 것은 실질적으로 전해조 내부를 흐르는 해수의 유속을 상대적으로, 즉 종래에 비하여 높일 수 있다는 의미도 가진다고 할 수 있다. 그리고 전해 장치에서 유속이 높다는 것은 실질적으로 스케일의 부착 및 성장을 최대한 억제할 수 있다는 것과 동일한 의미를 갖는 것이라고 할 수 있다. 이는 음극의 표면적을 최소화시켜서 음극의 반응에서 생성되는 스케일을 최소화시킨다는 점에서도 이해될 수 있을 것이다.
그리고 고효율의 전해 시스템이라는 것은 실제 투입되는 전력량에 비하여 보다 효율적인 전해 반응을 유도하는 것이라고 할 수 있어서, 실질적으로 전력 사용량을 저감시키는 것도 가능하게 된다고 할 수 있다. 더욱이 본 발명에 의한 냉각수가 순환하는 냉각자켓을 이용함으로써 고효율화에 따르는 온도의 상승을 충분히 방지할 수 있음은 물론이다.
본 발명에 의하면 결과적으로 고농도의 차아염소산나트륨이 생성되기 때문에, 생성된 차아염소산나트륨의 저장탱크(storage tank)의 크기를 최소화시키는 것이 가능하게 되고, 이에 따라서 전해 장치의 전체적인 부피를 최소화시킬 수 있다는 것도 충분히 이해될 수 있을 것이다. 이는 설치 공간에 의한 제약을 많이 받는 해양 플랫폼 등에서 한층 유리한 장점을 가질 수 있을 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면 양극의 표면적을 음극의 표면적에 비하여 크게 함으로써 보다 효율적인 전해 반응을 유도할 수 있음을 기본적인 기술적 요지로 하고 있다. 이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 다른 여러 가지 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 보호범위는 첨부한 특허청구의 범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.
10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 ..... 전해조
22 ..... 내부튜브
24 ..... 중간튜브
26 ..... 외부튜브
40 ..... 냉각자켓
42, 44 ..... 컨넥터

Claims (12)

  1. 양단부가 개방된 원통상의 내부튜브와,
    상기 내부튜브를 감싸는 원통상의 외부튜브를 포함하여 구성되고,
    상기 외부튜브에는 양극의 전류가 인가되고, 내부튜브에는 음극의 전류가 인가되어 양극의 표면적이 음극의 표면적 보다 크고, 그 사이를 흐르는 해수의 전해 반응을 일으키도록 구성되는 전해조.
  2. 양단부가 개방된 원통상의 내부튜브와,
    상기 내부튜브를 감싸는 원통상의 외부튜브를 포함하여 구성되고,
    상기 외부튜브 및 내부튜브에는 각각 양극 또는 음극 중의 어느 하나의 전류가 인가되고, 인가되는 양극의 표면적이 음극의 표면적 보다 크며, 그 사이를 흐르는 해수의 전해 반응을 일으키도록 구성되는 전해조.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 내부튜브와 외부튜브 사이에 삽입된 원통상의 중간튜브를 더 포함하여 구성되는 전해조.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 외부튜브의 양극의 표면적은 내부튜브의 음극의 표면적에 비하여 2~12배 크게 형성되는 전해조.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 외부튜브의 양극의 표면적은 내부튜브의 음극의 표면적에 비하여 2.5 ~3.5배 크게 형성되는 전해조.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서 내부튜브 또는 외부튜브에 인가되는 음극 또는 양극의 표면적은, 튜브의 표면 코팅에 의하여 조절 가능한 전해조.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 외부튜브를 감싸도록 설치되고 냉각수가 유입되는 입구와 열교환된 냉각수가 배출되는 출구를 구비하는 냉각자켓을 더 포함하여 구성되는 전해조.
  8. 양단부가 개방된 원통상의 내부튜브와, 상기 내부튜브를 감싸는 원통상의 외부튜브를 포함하여 구성되고, 상기 외부튜브에는 양극의 전류가 인가되고, 내부튜브에는 음극의 전류가 인가되어 양극의 표면적이 음극의 표면적 보다 크게 형성되며 병렬로 배치되는 다수 개의 전해조와;
    상기 전해조의 양측단부를 순차적으로 연결하는 곡선형의 연결구를 포함하여 구성되는 전해장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 복수 개의 전해조의 외부튜브를 감싸도록 설치되고 냉각수가 순환하는 복수개의 냉각자켓을 더 포함하고, 상기 복수 개의 냉각자켓의 내부에는 냉각수가 순차적으로 통과하도록 구성되는 전해장치.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 내부튜브와 외부튜브 사이에 삽입된 원통상의 중간튜브를 더 포함하여 구성되는 전해장치.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 복수 개의 전해조 중에서 상류측에 위치하는 전해조는 하류측에 위치하는 전해조에 비하여, 양극 대 음극의 표면적의 비율이 더 높게 형성되는 전해장치.
  12. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 복수 개의 전해조 중에서 상류측에 위치하는 전해조는 중간부분에 위치하는 전해조에 비하여, 그리고 중간부분에 위치하는 전해조는 하류측에 위치하는 전해조에 비하여, 각각 양극 대 음극의 표면적의 비율이 더 높게 형성되는 전해장치.



KR1020130048594A 2013-04-30 2013-04-30 고농도 차아염소산나트륨 생산용 나트륨 해수전해장치 KR101466371B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130048594A KR101466371B1 (ko) 2013-04-30 2013-04-30 고농도 차아염소산나트륨 생산용 나트륨 해수전해장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130048594A KR101466371B1 (ko) 2013-04-30 2013-04-30 고농도 차아염소산나트륨 생산용 나트륨 해수전해장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140129815A true KR20140129815A (ko) 2014-11-07
KR101466371B1 KR101466371B1 (ko) 2014-11-27

Family

ID=52292088

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130048594A KR101466371B1 (ko) 2013-04-30 2013-04-30 고농도 차아염소산나트륨 생산용 나트륨 해수전해장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101466371B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160119504A (ko) * 2015-04-06 2016-10-14 김휘호 수 처리용 전해-전착조

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101686138B1 (ko) * 2014-12-23 2016-12-28 (주) 테크윈 전해모듈
KR101712586B1 (ko) * 2014-12-23 2017-03-06 (주) 테크윈 파이프형 전해셀
KR102074331B1 (ko) 2018-05-18 2020-02-06 (주)하이클로 해수를 이용하여 고농도 차아염소산나트륨을 생성하는 현장제조염소생성장치

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55104489A (en) * 1979-02-02 1980-08-09 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Electrode apparatus
KR101172813B1 (ko) * 2009-12-07 2012-08-09 한국전기연구원 튜브형 고전계 양극산화장치
KR101106282B1 (ko) * 2011-09-05 2012-01-18 주식회사 욱영전해씨스템 튜블라 타입 전해 장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160119504A (ko) * 2015-04-06 2016-10-14 김휘호 수 처리용 전해-전착조

Also Published As

Publication number Publication date
KR101466371B1 (ko) 2014-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101118795B1 (ko) 소독부산물 저감형 고효율 차아염소산나트륨 발생장치
CA2704270C (en) Electrolysis device for preparation of hypochlorous water
KR101466371B1 (ko) 고농도 차아염소산나트륨 생산용 나트륨 해수전해장치
JP3729432B2 (ja) 次亜塩素酸塩の製造装置
JPS5949318B2 (ja) 次亜ハロゲン酸アルカリ金属塩の電解製造法
KR102074331B1 (ko) 해수를 이용하여 고농도 차아염소산나트륨을 생성하는 현장제조염소생성장치
KR101427563B1 (ko) 해수 전해 장치
KR102231413B1 (ko) 전기분해조 내에 구비된 티타늄 재질의 냉각관을 포함하는 무격막식 차아염소산나트륨 생성장치
CN101472846A (zh) 电化学水处理装置
JP3818619B2 (ja) 次亜塩素酸塩の製造装置および製造方法
KR100634889B1 (ko) 차아염소산나트륨 발생장치
KR101714587B1 (ko) 고효율 차아염소산나트륨 발생장치
JPH0474879A (ja) 次亜塩素酸塩製造用電解装置
CN108265312B (zh) 一种次氯酸盐发生器的电解槽
KR102120149B1 (ko) 전기분해조 내에 티타늄 재질의 냉각관을 구비한 무격막식 차아염소산나트륨 생성장치
KR20140035687A (ko) 차아염소산용액 생성용 염수의 전기분해장치
KR102091477B1 (ko) 티타늄 재질 열교환관의 천공을 방지하는 기능을 갖는 무격막식 차아염소산나트륨 생성장치
CN208136348U (zh) 一种复合电极组件
CN208136345U (zh) 一种次氯酸盐生产系统
CN208136346U (zh) 一种次氯酸盐发生器
CN208136347U (zh) 一种次氯酸盐发生器的电解槽
CN108193226B (zh) 一种复合电极组件
KR102070950B1 (ko) 티타늄 재질 열교환관의 효율을 극대화하는 무격막식 차아염소산나트륨 생성장치
KR102121254B1 (ko) 전기분해조 내에 구비된 티타늄 재질의 열교환관
JP3770530B2 (ja) 次亜塩素酸塩製造用電解槽

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170925

Year of fee payment: 4