TWI506166B - Drainage treatment method - Google Patents

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Description

排水處理方法 技術領域
本發明係有關於氯氣及氫氣之製造方法，及利用該製造方法之排水處理方法。
 背景技術
以往，電解食鹽水，以製造苛性鈉、氯、氫(電解鈉工業)之方法係離子交換膜法，隔膜法，水銀法，且說明如下(非專利文獻1)。
即，在日本全部變成離子交換膜法，且如果說明離子交換膜法之食鹽電解原理，則以特殊樹脂之離子交換膜分隔陽極側與陰極側者係離子交換膜法。該離子交換膜具有隔斷陰離子(負離子)，且只使陽離子(正離子)通過之特殊性質。
離子交換膜法食鹽電解係將水注入在作為陽極之陽極室，作為陰極之陰極室，藉使電其流過其中進行電解，且生成氯、苛性鈉、水。
陽極室由於以食鹽水充滿，所以存在鈉離子Na+ 及氯化物離子Cl- 。一旦通電離子便開始移動，但是鈉離子Na+ 由於是正離子，所以由陽極室通過離子交換膜進入陰極室。另一氯化物離子Cl- 由於是負離子，所以會停留在陽極室，在陽極放出負電子而成為氯氣(Cl2 )。
另一方面，在陰極室中，注入之水的一部份被分離成 氫離子H+ 及氫氧化物離子OH- ，且氫離子在陰極得到電子而成為氫氣(H2 )。剩餘之氫氧化物離子OH- 被拉向陽極室，但是被離子交換膜隔斷而停留在陰極室中，且與由陽極側移來之鈉離子Na+ 結合，且成為苛性鈉(氫氧化鈉NaOH)。
但是，有氫氣及氯氣之生成效率不太高之問題。
【非專利文獻1】網路：電解鈉工業之製造原理<http：//www.jsia.gr.jp/explanation_03.html>
 發明揭示
因此本發明之目的在於提供氫氣及氯氣之生成效率比習知高之氯氣及氫氣之製造方法。
為了解決前述課題，在本發明採用以下之技術手段。
(1)本發明之氯氣及氫氣之製造方法之特徵在於以無隔膜方式電解含食鹽之水，並藉比重差將產生之氯氣與氫氣分離並回收。
在該氯氣及氫氣之製造方法中，藉由以無隔膜方式電解含食鹽之水，則來自陽極之氯氣(Cl2 )與來自陰極之氫氣(H2 )在由液相轉變成氣相時會混合，但是藉比重差(氯氣2.49>氫氣0.069)將該氯氣及氫氣之揮發混合氣分離並回收，則即使利用無隔膜之電解亦可將氯氣及氫氣分離並回收。
作為藉比重差分離之具體態樣，例如，可利用2系統之 分岐流路之高低差，且比重小之氫氣轉移會至上側之流路，且比重大之氯氣會轉移至下側之流路。
此外，在無隔膜方式之電解中，因為電流之通過效率比有隔膜方式高(隔膜妨礙電流之流動)，所以可讓氫氣及氯氣更有效率地產生。即，在藉無隔膜之電解提高電流之通過效率之狀態下，可分別將氯氣及氫氣分離並回收。
在此，如果在揮發氣體中添加惰性氣體(氮氣，氬氣，二氧化碳等)，可抑制難以預料之爆炸事故。
(2)亦可使前述氫氣及氯氣反應而生成氯化氫氣體。
當如此構成時，氯化氫氣體(HCl)生成時會產生反應生成熱(參照下述化學式)，且可利用該生成熱之能量。例如，藉前述生成熱加熱水而產生蒸氣，且可加壓該蒸氣而利用於發電。
1/2Cl2 (氣體)+1/2H2 (氣體)→HCl(氣體)+92.3kJ/莫耳
在此，為了使氫氣與氯氣之反應開始，例如可照射紫外線UV。
(3)亦可使已生成之前述氯化氫氣體溶解於水中而生成鹽酸，並藉由電解使用前述鹽酸之一部份。
當如此構成時，可以將氯化氫氣體回饋至水中形成之鹽酸作為無隔膜電解中之氯離子(Cl- )的供給源而循環利用。
(4)亦可使前述氯氣溶解於水或氫氧化鈉中。
當如此構成時，可製造含次氯酸(HOCl)水。另一方面，氫氣可壓入鋼瓶，或吸收於吸留氫合金中而貯存。
(5)該排水處理方法係淨化排水作為前述水。
當如此構成時，藉由電解產生之氯(Cl2 )與水之反應而生成之次氯酸(HOCl)，可氧化分解且淨化排水中之污染成分。
本發明係如上所述之構成，且具有以下效果。
因為可在藉無隔膜之電解提高電流之通過效率之狀態下分別將氯氣及氫氣分離並回收，所以可提供氫氣及氯氣之生成效率比習知高之氯氣及氫氣之製造方法。
 用以實施說明之最佳形態
以下，說明本發明之實施形態。
(實施形態1)
如第1圖所示，該實施形態之氯氣1(Cl2 )及氫氣2(H2 )之製造方法係以無隔膜方式電解含食鹽之水，並藉比重差將產生之氯氣與氫氣分離並回收。
具體而言，食鹽水電解槽係配置成使圓筒狀之陰極包圍棒狀之陽極的外周。又，在前述食鹽水電解槽上方，配置氣體比重差分離塔。
作為藉比重差分離之具體態樣，氣體比重差分離塔係利用2系統之分岐流路之高低差，且比重小之氫氣(比重0.069)轉移會至上側之流路3，且比重大之氯氣(比重2.49)會轉移至下側之流路4。此外，可藉增壓器產生氯氣及氫氣之引誘作用。
又，使前述氯氣溶解於氫氧化鈉(NaOH)，可製造含次氯酸(HOCl)水(NaClO水)。另一方面，氫氣係使用高壓泵P且壓入氫氣鋼瓶貯存。
具有所謂可淨化排水作為前述水，且亦具有同時作為氯氣(Cl2 )及氫氣(H2 )之製造方法與排水處理方法之功能，並且藉由電解產生之氯(Cl2 )與水之反應而生成之次氯酸(HOCl)，可氧化分解且淨化排水中之污染成分的優點。
在此，如果在揮發氣體中添加惰性氣體(氮氣，氬氣，二氧化碳等)，可抑制難以預料之爆炸事故(未圖示)。
接著，說明該實施形態之氯氣及氫氣之製造方法之使用狀態。
在該氯氣1(Cl2 )及氫氣2(H2 )之製造方法中，藉由以無隔膜方式電解含食鹽之水，則來自陽極之氯氣與來自陰極之氫氣(H2 )在由液相轉變成氣相時會混合，但是藉比重差(氯氣2.49>氫氣0.069)將該氯氣及氫氣之揮發混合氣分離並回收，則具有即使利用無隔膜之電解亦可將氯氣及氫氣分離並回收，且氫氣及氯氣之生成效率比習知高之優點。
又，在無隔膜方式之電解中，因為電流之通過效率比有隔膜方式高(隔膜妨礙電流之流動)，所以可讓氫氣及氯氣更有效率地產生。即，在藉無隔膜之電解提高電流之通過效率之狀態下，可分別將氯氣及氫氣分離並回收。
(實施形態2)
以下，以與實施形態1不同點為中心說明實施形態2。
如第2圖所示，該實施形態之氯氣1及氫氣2之製造方法 係在反應槽使前述氫氣(H2 )及氯氣(Cl2 )反應而生成氯化氫氣體(HCl)。為了使氫氣與氯氣之反應開始，照射紫外線UV。藉此，氯化氫氣體生成時會產生反應生成熱(參照下述化學式)，且可利用該生成熱之能量。
1/2Cl2 (氣體)+1/2H2 (氣體)→HCl(氣體)+92.3kJ/莫耳
具體而言，在冷卻槽中，成為高溫之氯化氫氣體之熱傳熱至冷卻水(自來水)，因此送回升溫之冷卻水作為溫水來利用。
接著，在鹽酸水生成槽中，使已生成之前述氯化氫氣體溶解於水中而生成鹽酸，並藉由電解使用前述鹽酸之一部份。藉此，具有所謂可以將氯化氫氣體回饋至水中溶解形成之鹽酸作為無隔膜電解中之氯離子(Cl- )的供給源而循環利用的優點。
具有所謂可淨化排水作為前述水，且亦具有同時作為氯氣(Cl2 )及氫氣(H2 )之製造方法與排水處理方法之功能，並且藉由電解產生之氯(Cl2 )與水之反應而生成之次氯酸(HOCl)，可氧化分解且淨化排水中之污染成分的優點。
(實施形態3)
藉前述氯化氫氣體之反應生成熱加熱水而產生蒸氣，且加壓該蒸氣而利用於發電(未圖示)。
產業上之可利用性
由於氫氣及氯氣之生成效率比習知高，所以例如可適用於能量效率優異之排水處理以外之用途。
1‧‧‧氯氣
2‧‧‧氫氣
3‧‧‧上側之流路
4‧‧‧下側之流路
P‧‧‧高壓泵
第1圖是本發明之氯氣及氫氣之製造方法及排水處理方法之實施形態1的說明圖。
第2圖是本發明之氯氣及氫氣之製造方法及排水處理方法之實施形態2的說明圖。
1‧‧‧氯氣
2‧‧‧氫氣
3‧‧‧上側之流路
4‧‧‧下側之流路
P‧‧‧高壓泵

Claims (1)

  1. 一種排水處理方法，其特徵在於以無隔膜方式電解含食鹽之水，藉比重差將來自陽極之氯氣與來自陰極之氫氣在由液相轉變成氣相時混合之氯氣與氫氣揮發混合氣分離並回收，且使前述氯氣溶解於水或氫氧化鈉中，並藉由該已使氯氣溶解於水或氫氧化鈉中之水來淨化排水。
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