TWI684678B - 電解式二氧化氯氣體製造裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種可正確地控制二氧化氯產生量的二氧化氯製造裝置。
本發明提供的二氧化氯製造裝置具備電解室、液位測定室以及起泡氣體供給裝置。於電解室及液位測定室中，各別含有電解液以及氣體，電解液含有亞氯酸鹽水溶液，而電解室與液位測定室係以使各室中所含的電解液的高度成為實質相等的方式，於各別電解液的液面上方通過氣體配管使彼此連結，而且於各別電解液的液面下方通過電解液配管使彼此連結。電解室具備陰極與陽極，前述陰極與陽極固定於間隔件，而電解室係於電解室的電解液中具備起泡氣體供給部，該起泡氣體供給部係用以從電解室外藉由起泡將氣體供給到電解室中的電解液，氣體供給部是通過配管與配置在電解室外的前述起泡氣體供給裝置連接，而液位測定室具有用以測定液位的手段。

Description

電解式二氧化氯氣體製造裝置
本發明有關於電解式二氧化氯氣體的製造裝置。
目前已知二氧化氯氣體在低濃度(例如：0.1ppm以下)時對動物活體為安全的氣體，而在另一方面，即便是如此的低濃度，對細菌/真菌/病毒等的微生物亦有去活性作用和消臭作用等。
目前已知有電解含有亞氯酸鹽之電解液來製造二氧化氯的方法(專利文獻1)然而，於專利文獻1所述的二氧化氯的製造方法中，若繼續進行電解，由於電解液的pH值會逐漸變高，故電解效率(二氧化氯的產生效率)會減低，若為了降低pH值而添加酸，則會失去電解液的保存安定性，而有電解液經時劣化的問題。為了解決這個問題，已有提出於電解中藉由一邊維持電解液的pH在4至8一邊進行電解的二氧化氯氣體產生方法(專利文獻2)。
[先行技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1] 日本特開平9-279376公報
[專利文獻2] WO2009/154143
相較於以往的二氧化氯氣體的產生方法，專利文獻2所述的二氧化氯氣體的產生方法可以長期間高效率地產生二氧化氯氣體。但是，本案的發明人們注意到了下列的問題：二氧化氯氣體在低濃度時對動物活體雖是安全的氣體，但在高濃度卻變得對動物活體有害，所以，為了使前述的二氧化氯氣體產生方法能實際運用，必需要有可正確地控制二氧化氯產生量的二氧化氯氣體製造裝置。
使用以往之電解裝置(例如專利文獻2所例示的電解槽)製造二氧化氯時，在將含有亞氯酸鹽的電解液予以電解後，會藉由將空氣或惰性化氣體等在電解液中起泡以取出二氧化氯氣體，但因為該氣泡會附著於電極而使電解效率降低，故使得二氧化氯的產生量難以控制。而且，由於該起泡使得電解液的液面一直在搖晃，所以液位亦難以正確地監控，導致電解液的液量難以正確地控制。
本案的發明人們積極地持續研究的結果，發現可藉由讓電解裝置有下列的構成，來正確地控制二氧化氯的產生量，從而完成本發明。
亦即，本發明提供的二氧化氯氣體製造裝置，係具備電解室、液位測定室、以及起泡氣體供給裝置，其中，前述電解室與前述液位測定室係各別含有電解液以及氣體，電解液含有亞氯酸鹽水溶液，前述電解室與前述液位測定室係以使各室中所含的電解液的高度成為實質相等的方式，於各別電解液的液面上方通過氣體配管使彼此連結，並且於各別電解液的液面下方通過電解液配管使彼此連結，前述電解室具備陰極與陽極，前述陰極與陽極係固定於間隔件，前述電解室係於電解液中具備起泡氣體供給部，該起泡氣體供給部係用以從前述電解室外藉由起泡將氣體供給至前述電解室中的電解液，前述起泡氣體供給部是通過配管與配置在前述電解室外的前述起泡氣體供給裝置連接，前述液位測定室具有用以測定液位的手段。
另外，由於在本案說明書中的「起泡氣體供給部」也可以是從起泡氣體供給裝置將要供給的氣體予以排放的部位，故從如此的觀點來看，有時也會稱之為「起泡氣體排放部」。
於本發明的一實施形態，前述起泡氣體供給部配置在比前述間隔件更下方的位置，於前述間隔件的下方部分，是以會妨礙經起泡的氣體靠近前述陰極以及前述陽極的方式所構成。
於本發明的一實施形態，前述間隔件係使前述陰極與前述陽極之間保持預定的間隔。
於本發明的一實施形態，前述預定的間隔 為1mm至50mm。
於本發明的一實施形態，前述用以測定液位的手段係包含：彼此長度相異的至少2支以上的電極，以及用以藉由測定該相異電極間的電流以確認各電極是否露出液面的裝置。
於本發明的一實施形態，前述製造裝置進一步具備電解液供給槽，前述電解室通過電解液供給管與前述電解液供給槽連接。
於本發明的一實施形態，前述製造裝置進一步備有電解液排放槽，前述電解室及/或液位測定室，係於液面下方通過電解液排放管與前述電解液排放槽連接。
於本發明的一實施形態，前述製造裝置進一步具備二氧化氯氣體送風扇，前述電解室及/或液位測定室於液面上方通過二氧化氯氣體釋出管與前述二氧化氯氣體送風扇連接。
於本發明的其他的實施形態，提供一種二氧化氯氣體製造裝置，係具備電解室、液位測定室、起泡室以及起泡氣體供給裝置，其中，於前述電解室、前述液位測定室以及前述起泡室中，各別含有電解液以及氣體(電解液上方的氣體)，電解液含有亞氯酸鹽水溶液，前述電解室、前述液位測定室以及前述起泡室係以使各室中所含的電解液的高度成為實質相等的方式，於各別電解液的液面 上方通過氣體配管使彼此直接地或間接地連結，並且於各別電解液的液面下方通過電解液配管使彼此直接地或間接地連結，前述電解室具備陰極與陽極，前述陰極與陽極固定於間隔件，前述起泡室係於電解液中具備起泡氣體供給部，該起泡氣體供給部係用以從前述起泡室外藉由起泡將氣體供給至前述起泡室中的電解液，前述起泡氣體供給部通過配管與配置在前述起泡室外的前述起泡氣體供給裝置連接，前述液位測定室具有用以測定液位的手段。
於本發明的一實施形態，前述製造裝置進一步具備電解液供給槽，前述電解室通過電解液供給管與前述電解液供給槽連接。
於本發明的一實施形態，前述製造裝置進一步具備電解液排放槽、前述電解室、液位測定室以及前述起泡室之至少任1者，於液面下方通過電解液排放管與前述電解液排放槽連接。
於本發明的一實施形態，前述製造裝置進一步具備二氧化氯氣體送風扇，前述電解室液位測定室以及前述起泡室之至少任1者，於液面上方通過二氧化氯氣體釋出管與前述二氧化氯氣體送風扇連接。
於本發明的一實施形態，進一步於前述電解室的電解液中具備起泡氣體供給部，該起泡氣體供給部係用以對前述電解室中的電解液從前述電解室外藉由起泡供給氣體，前述起泡氣體供給部通過配管與配置在前述電解室外的前述起泡氣體供給裝置連接。
於本發明的一實施形態，前述電解室所具備的前述起泡氣體供給部係配置在比前述間隔件更下方的位置，於前述間隔件的下方部分，是以會妨礙從前述電解室所具備的前述起泡氣體供給部所起泡的氣體靠近前述陰極以及前述陽極的方式所構成。
於本發明的一實施形態，前述陰極與前述陽極之間不存在間隔膜。
將上述本發明的一個或複數個的特徴任意組合所得的發明，亦包含在本發明的範圍中。
1‧‧‧電解室部
2‧‧‧電解室
3‧‧‧液位測定室
4‧‧‧起泡氣體供給裝置
5‧‧‧起泡氣體供給部
6‧‧‧氣體配管
7‧‧‧電解液供給管
7’‧‧‧電解液排放管
8‧‧‧空氣循環扇
9‧‧‧活性碳過濾器
10‧‧‧電解液配管
11‧‧‧間隔件
12‧‧‧電解液供給槽
13‧‧‧電解液排放槽
14‧‧‧給液泵
15‧‧‧排液泵
16‧‧‧累積流量計
17‧‧‧指示器
18‧‧‧陽極
19‧‧‧陰極
20‧‧‧液位檢測用電極
21‧‧‧二氧化氯氣體送風扇
22‧‧‧裝置外框
23‧‧‧起泡室
第1圖表示本發明的一實施形態之二氧化氯氣體製造裝置的示意圖。
第2圖表示本發明的一實施形態之二室式的二氧化氯氣體製造裝置的示意圖。
第3圖表示本發明的一實施形態之三室式的二氧化氯氣體製造裝置的示意圖。
第4圖表示本發明的一實施形態之三室式的二氧化氯氣體製造裝置的示意圖。
第5圖表示本發明的一實施形態之二氧化氯氣體製造裝置中之間隔件的示意圖。
第6圖表示本發明的一實施形態之二氧化氯氣體製造裝置中之間隔件的示意圖。
第7圖表示本發明的一實施形態之二氧化氯氣體製造 裝置中之間隔件的示意圖。
本發明的二氧化氯氣體製造裝置如為實質上用以製造二氧化氯的裝置即可，並不刻意排除在生成二氧化氯的同時會生成其他物質者。
本發明的二氧化氯氣體製造裝置係具備電解室、液位測定室以及起泡氣體供給裝置，亦可進一步具備起泡室。例如，可為具備電解室以及液位測定室之2室的二氧化氯氣體製造裝置，亦可為具備電解室、液位測定室以及起泡室之3室的二氧化氯氣體製造裝置。而且，例如，可以有電解室、液位測定室、起泡室及/或進一步追加至少1室之使用於其他用途的室，而成為4室以上。在各別的室中含有電解液以及氣體(電解液上方的氣體)，以使各室所含的電解液的高度成為實質相等的方式，於各別電解液的液面上方通過氣體配管使彼此連結，並且於各別電解液的液面下方通過電解液配管使彼此連結。於具備含有電解室、液位測定室以及起泡室3室以上的二氧化氯氣體製造裝置中，各別的室的連結態樣並無限定，只要以使各室所含的電解液的高度成為實質相等的方式，於各別電解液的液面上方通過氣體配管使彼此直接地或間接地連結，並且於各別電解液的液面下方通過電解液配管使彼此直接地或間接地連結即可。另外，於各別的室中存在於電解液的上方的氣體的種類並無特別限定，較佳為不與二氧化氯氣體進行化學反應的氣體者。
本發明的二氧化氯氣體製造裝置中之電解室只要可電解含有亞氯酸鹽的溶液者即無別限定，較佳為具備陰極與陽極的無間隔膜的電解室。另外，於本說明書中，「無間隔膜的電解室」意指，陰極側的電解液與陽極側的電解液沒有間隔膜相隔之一液型的電解室。
使用於電解的電極，可使用以往公知者，惟適合使用的是可將氧氣體的產生抑制在最小限度而良好地產生氯氣，使有效地產生二氧化氯的電極。例如，陰極材料可舉鈦、不銹鋼、鎳、鎳/鉻合金、或其他的閥金屬(valve metal)。而且，陽極材料可舉鉑、金、鈀、銥、銠、或釕等的貴金屬、石墨、石墨氈、多層石墨布、石墨織布、碳、或鈦上電鍍有鉑的鉑被覆材料、鈦、鉭、鈮、或鋯的閥金屬的氧化物所構成的電極等，適合使用鍍覆有電極觸媒者。
另外，從能有效地產生二氧化氯的觀點來看，較佳為電極面積變大而電流密度變小。具體而言，較佳為1A/dm2以下，更佳為0.8A/dm2以下，又更佳為0.6A/dm2以下。
而且，於本發明的一實施形態，可使用電解室的陰極與陽極來測定電解電流值。根據法拉第的電解法則，電解反應時的二氧化氯的產生量與電解電流值恆為正比關係。亦即，於電解室中，可藉由監控電解電流值來間接地推定二氧化氯的產生量。例如，電解電流值減低時，推定電解液中的亞氯酸鹽因為電解而被消耗，電解液中的亞氯酸鹽濃度減低，從而使二氧化氯的產生量減低，故可 通過供給新的電解液以改善二氧化氯的產生量。
於本發明的二氧化氯製造氣體裝置中所使用的電解液，只要是含有亞氯酸鹽即無特別限定，但特別適合的是使用含有亞氯酸鹽、氯化鹼以及pH調整劑的電解液。
本發明所使用的亞氯酸鹽，例如可舉亞氯酸鹼金屬鹽或亞氯酸鹼土金屬鹽。亞氯酸鹼金屬鹽，例如可舉亞氯酸鈉、亞氯酸鉀、亞氯酸鋰，亞氯酸鹼土金屬鹽可舉亞氯酸鈣、亞氯酸鎂、亞氯酸鋇。其中，由容易取得的觀點，較佳為亞氯酸鈉、亞氯酸鉀，最佳為亞氯酸鈉。該等亞氯氧鹼可單獨使用1種，亦可併用2種以上。電解液中之亞氯酸鹼的比例較佳為0.1重量%至30重量%。未達0.1重量%時，會有發生無法供給電解液中必要的亞氯酸鹼的問題之情形，超過30重量%時，會有發生亞氯酸鹼會飽和而易於析出結晶的問題之情形。有鑑於安全性、安定性、及二氧化氯的產生效率等時，更佳的範圍為1重量%至10重量%，較佳的範圍為1重量%至3重量%。
本發明所使用的氯化鹼例如可舉氯化鉀、氯化鈉、氯化鋰、氯化鈣等。該等氯化鹼可單獨使用一種，亦可併用複數種。於電解液中，氯化鹼的比例之較佳為1重量%以上，更佳為2重量%以上(未達溶解度)。未達1重量%時，會有無法安定地產生氯氣體，使二氧化氯的產生造成問題的情形。從可有效地產生二氧化氯的觀點，較佳為提高電解液中的氯化鹼濃度，但超過溶解度時，電解 液中的氯化鹼會析出而造成不良影響。因此，於電解液中氯化鹼的比例較佳為20重量%以下。
本發明所使用的pH調整劑，例如可舉檸檬酸、反丁烯二酸、甲酸、乳酸、磷酸、磷酸二氫鹼鹽(鈉鹽、鉀鹽等)、磷酸氫二鹼鹽(鈉鹽、鉀鹽等)、酒石酸及丁酸等。該等pH調整劑可單獨使用1種，亦可併用2種以上。電解液中之pH調整劑的比例，所屬技術領域中具有通常知識者可依據使用的酸(酸性物質，後述)的種類或溶解度，或藉由電解精製的化合物的溶解度來適當調節。亦即，可由化學式求得使用的酸(酸性物質，後述)如何與電解所生的氫氧化鹼來中和，依據求得的化學式計算必要的量，並使用符合該量的酸。例如，酸為磷酸二氫鉀時，則為磷酸二氫鉀1.5至2.3重量%+磷酸氫二鉀0.6至1.2重量%，酸為檸檬酸時，則為檸檬酸2.0至2.2重量%+磷酸氫二鉀6.5至7.0重量%。
本發明中，於二氧化氯氣體製造裝置中，可藉由將電解液的pH保持在4.0至9.0，較佳為pH5.0至8.5，更佳為pH5.8至8.0的狀態進行電解，以最有效地產生二氧化氯氣體。電解液的pH為4.0以下的狀態(亦即，酸性條件下)，即便是在未進行電解的狀態，仍會由於亞氯酸鹽與酸的化學反應而產生二氧化氯，變得難以控制經電解的二氧化氯的產生。而且，電解液經電解而產生二氧化氯時，會因亞氯酸鹽的電解使下述(1)以及因氯化鹼的電解所發生的(2)至(3)的化學反應而產生二氧化氯。
(1)ClO2 - → ClO2+e-
(2)2Cl- → Cl2+2e-
(3)2ClO2 -+Cl2 → 2ClO2+2Cl-
上述(2)至(3)會隨著pH的上昇而減低反應效率，故若在電解液的pH為9.0以上的狀態進行電解時，二氧化氯整體的產生效率會減低。
於本發明的二氧化氯氣體製造裝置中使用的電解液，在裝置的使用前係以pH 8.0以上(較佳為pH 9.0以上)的狀態保存，就在裝置之使用前添加酸性物質，較佳為將電解液的pH調為4.0至9.0。藉由將含有亞氯酸鹽的電解液以pH 8.0以上(較佳為pH 9.0以上)的狀態保存，即可防止在未進行電解的狀態時電解液中之亞氯酸鹽與酸的反應，可防止電解液中的亞氯酸鹽濃度的減少。
本發明所使用的酸性物質例如可舉鹽酸、硫酸、亞硫酸、硫代硫酸、硝酸、亞硝酸、碘酸、磷酸、磷酸二氫鹼鹽(鈉鹽、鉀鹽等)、亞磷酸、硫酸氫鈉、硫酸氫鉀及鉻酸等的無機酸，或甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、乳酸、丙酮酸、檸檬酸、蘋果酸、酒石酸、葡萄糖酸、乙二醇酸、反丁烯二酸、丙二酸、順丁烯二酸、草酸、琥珀酸、丙烯酸、巴豆酸、草酸及戊二酸等的有機酸。從電解液的安定性的觀點，期望使用的是無機酸，較佳為使用磷酸鹽，最佳為使用磷酸二氫鉀鹽。該等酸性物質可單獨使用1種，亦可併用2種以上。本發明所使用的酸性物質可為固形的酸性物質，亦可為水溶液狀態的酸性物質，但從避免 電解液中的溶化剩餘的觀點來看，更佳為水溶液狀態的酸性物質。
本發明的二氧化氯氣體製造裝置，具備含有用以測定電解液的液位的手段的液位測定裝置。本發明之「用以測定液位的手段」可使用所屬技術領域中具有通常知識者之公知者，但亦可為例如包含彼此長度相異的至少2支以上的電極，以及藉由測定該相異電極間的電流以確認各電極是否露出液面用的裝置的手段。若某個電極露出液面時，由於電流不會通過該電極來流通，故可確認液位係在該電極下面。可藉由將用於檢測液位的電極增加為例如3支、4支、5支或更多的支數，以檢測多段階的液位，變得能夠精密測定液位。而且，藉由正確地檢測電解液的液位而可防止電解室所具備的陰極與陽極露出於電解液的狀態。
另外，本說明書中，「測定液位」的詞語有時是以「檢測液位」的意思來使用。而且，於本說明書「液位檢測用電極」的用語有時也稱為「液位測定用電極」。
本發明的二氧化氯氣體製造裝置具備起泡氣體供給裝置。起泡氣體供給裝置與電解液中所設的起泡氣體供給部通過配管連接，從起泡氣體供給部對電解液中供給空氣或惰性化氣體(例如，氮、氬等)。於電解室中藉由電解所生成的二氧化氯會立刻溶解於電解液中，但藉由將空氣或惰性化氣體到該電解液中起泡，則可容易以二氧化氯氣體的形式取出。而且，可藉由調節從起泡氣體供給 裝置所供給的起泡氣體的每單位時間的通氣量(流速)，調節從電解液中取出作為二氧化氯氣體的二氧化氯的氣體量(氣體濃度)。例如，可藉由：要增加二氧化氯氣體的量時，則增加從起泡氣體供給裝置供給的起泡氣體的流速，而要減少二氧化氯氣體的量時，則減少從起泡氣體供給裝置供給的起泡氣體的流速，的方式來達成。
起泡氣體供給裝置只要是具有可對電解液供給空氣或惰性化氣體的機能，所屬技術領域中具有通常知識者可任意地選擇，例如可為空氣泵。
於液位測定室設有起泡氣體供給部時，因起泡使液面搖晃以及液位檢測用電極的顫動會妨礙正確的液位的檢測，故起泡氣體供給部較佳為設在液位測定室外。
本發明的二氧化氯氣體製造裝置除了電解室、液位測定室以外，也可設有進行電解液的起泡用的起泡室。起泡室不具備電解用的陰極與陽極或是液位檢測用的電極，而是於電解液中具備對前述起泡室中的電解液從前述起泡室外藉由起泡供給氣體用的起泡氣體供給部，前述起泡氣體供給部通過配管與配置在前述起泡室外的前述起泡氣體供給裝置連接。除了電解室，液位測定室之外，藉由準備進行電解液的起泡用的起泡室，可防止於電解室中的陰極及/或陽極附著氣泡而妨礙電解，於液位測定室中可避免因起泡而造成的電解液的液面搖晃的影響以及液位檢測用電極的顫動，而正確地進行液位的檢測。
另外，於本發明的裝置中即便是在具備起 泡室的情況，電解室的電解液中亦可進一步具備與起泡氣體供給裝置連接的起泡氣體供給部。亦即，起泡室以及電解室兩者均可具備與起泡氣體供給裝置連接之起泡氣體供給部。
於本發明的一實施形態，可藉由調整連結各室的氣體配管及/或電解液配管的長度來自由變更各室的位置關係。例如，藉由加長連結起泡室及其他室的氣體配管及/或電解液配管，可使得起泡室中伴隨起泡的液面揺晃與電極的振動不易被其他室傳送。
本發明的二氧化氯氣體製造裝置的電解室中的陰極與陽極，係藉由間隔件(有時亦稱為電極固定治具)來固定。前述間隔件為了防止陰極與陽極的短路，在陰極與陽極之間保持有預定的間隔，前述「預定的間隔」例如可為1mm至50mm，較佳為2mm至10mm。間隔件的材料只要是不會因二氧化氯而腐蝕並有絕緣性的材料者，所屬技術領域中具有通常知識者即可自由選擇，例如可使用氯化乙烯、氟樹脂、壓克力等。而且，前述間隔件可與電解槽一體化成型。
本發明的二氧化氯氣體製造裝置中，於電解室設有起泡氣體供給部時，前述起泡氣體供給部配置在前述間隔件下方，於前述間隔件的下方部分，是以會妨礙經起泡的氣體靠近電解室的陰極以及陽極的方式所構成。藉由如此的構成，可防止從起泡氣體供給部所供給的氣體的氣泡附著在陰極以及陽極而妨礙電解者。而且，間隔件 較佳為不會妨礙電解室中電解液的流動的構成，例如，較佳為於相對於電解室中從供給電解液的部位排放電解液的部位的方向，以不妨礙電解液的流動的方式之構成。藉此可防止電解液的滯留，提昇陰極或陽極附近的電解液的流動。
本發明的二氧化氯氣體製造裝置可具備用以將電解液供給至電解室的電解液供給槽。電解液供給槽通過電解液供給管與電解室連接。於一態樣，亦可使用給液泵，從電解液供給槽於電解室供給電解液的構成。進一步，於前述電解液供給管亦可設有累積流量計，測定從電解液供給槽供給至電解室的電解液的量。
本發明的二氧化氯氣體製造裝置可備有用以排放於電解中使用的電解液的電解液排放槽。電解液排放槽在電解液的液面下方通過電解液排放管與電解室、液位測定室及/或起泡室連接。於一態樣，可使用排液泵，將電解液從電解室、液位測定室及/或起泡室排放至電解液排放槽的構成。進一步，可藉由於前述電解液排放管設有累積流量計，測定排放至電解液排放槽的電解液的量。
於本發明的一實施形態，可藉由同時監控以電解用的電極測定的電解電流值及/或設置於電解液供給管與電解液排放管的累積流量計所測定的累積流量值，以使隨著電解的進行的電解電流值的變動成為最小限度的方式，作為調節供給或排放的電解液的量的系統。例如，該系統能使用以使該電解電流值落在一定範圍的方式，調 節供給或排放電解液的量的程式，作為自動控制系統。
而且，於本發明的一實施形態，在裝置外部設置指示器，在該指示器中可表示以電解用的電極所測定的電解電流值及/或電解液供給管與電解液排放管中所設置的累積流量計所測定的電解液的累積流量值。
本發明的二氧化氯氣體製造裝置，可具備用以將於裝置中所產生的二氧化氯氣體釋出至裝置外的二氧化氯氣體送風扇。二氧化氯氣體送風扇在電解室及/或液位測定室及電解液之液面上方通過二氧化氯氣體釋出管來連接。藉由具備二氧化氯氣體送風扇，可有效率地將裝置內產生的二氧化氯氣體送出至裝置外，而且，藉由調節扇的風量，亦可調節送出至裝置外的二氧化氯氣體的量。例如，二氧化氯氣體的產生量較多時，則藉由加強送風扇的風量，將裝置外的二氧化氯氣體擴散至更遠處，二氧化氯氣體的產生量較少時，則調弱送風扇的風量，防止裝置外的二氧化氯氣體至所要以上的擴散，從而可將裝置外的二氧化氯氣體濃度調整至一定的範圍內。
本發明的二氧化氯氣體製造裝置可具備用以有效率地吸附/補足從電解室等漏出至裝置內的空間的二氧化氯氣體的活性碳過濾器，以及用以將漏出至該裝置內的空間的二氧化氯氣體釋出至裝置外的空氣循環扇。空氣循環扇設置在本發明的二氧化氯氣體製造裝置的外框，活性碳過濾器可與該空氣循環扇一起設置。例如，較佳為通過該活性碳過濾器的空氣通過空氣循環扇排放至裝置外 部的方式的構成。
於本說明書中所使用的用語，是使用來說明特定的實施態樣，而不是意圖限定發明。
而且，本說明書中所使用的「包含」的用語，除了在文意上明顯有不同含意的情況，則為意圖於表現所記載的事項(構件、步驟、要素或數字等)存在，且不排除除此以外的事項(構件、步驟、要素或數字等)的存在。
在無不同定義之條件下，在此所使用的全部的用語(包含技術用語以及科學用語。)與本發明所屬技術領域中具有通常知識者所廣為理解者有相同的意義。在此所使用的用語在未明示有不同的定義時，應以具有於本說明書以及關連技術領域的意義統合的意義來解釋，而不應以理想化或過度形式化的意義來解釋。
本發明的實施態樣有時會一邊參照示意圖一邊來說明，但為示意圖時，為了明確地說明，有時會有擴張表現。
於本說明書中，例如以「1至10w/w%」來表現時，所屬技術領域中具有通常知識者會理解該表現會個別具體地指示1、2、3、4、5、6、7、8、9、或10w/w%。
於本說明書中，使用來表示成分含量或數值範圍的任何數值，在未特別明示時，是解釋為包含用語「約」的意義。例如「10倍」在未特別明示時，會理解為「約10倍」的意義。
本說明書中所引用的文獻的全部的揭示視為援用至本說明書者，亦即所屬技術領域中具有通常知識者，依從本說明書的上下文，在不脫離本發明的精神以及範圍，會將該等先行技術文獻中關連的揭示內容援用理解為本說明書的一部分。
以下，參照實施例以更詳細地說明本發明。然而，本發明應解釋為尚可由各式各樣的態樣來具體呈現，不限於在此記載的實施例。
[實施例] 製造例1：二氧化氯氣體製造裝置
第1圖為本發明的一實施形態之二氧化氯氣體製造裝置的內部構造的示意圖。如第1圖所示，二氧化氯氣體製造裝置具備含有電解室2以及液位測定室3的電解室部1，電解室2以及液位測定室3是於電解室部1內的電解液的液面的上方通過氣體配管6來連結，於電解液的液面的下方，藉由電解液配管10來連結。電解室2具備電解用的陽極18以及陰極19，液位測定室3具備液位檢測用電極20。電解用的陽極18以及陰極19以間隔件11固定。電解室2進一步於電解液中具備用以將氣體從電解室外藉由起泡供給至電解室的電解液的起泡氣體供給部5，起泡氣體供給部5通過配管與配置在電解室2外的起泡氣體供給裝置4連接。藉由電解而於電解液中產生的二氧化氯藉由起泡從電解液中取出至空氣中，通過氣體配管6，從送風扇 21釋出至裝置外。電解液從電解液供給槽12通過電解液供給管7供給至電解室部1，並通過電解液排放管7’排放至電解液排放槽13。電解液供給管7具備用以將電解液供給槽12中的電解液供給至電解室部1的給液泵14，以及用以測定供給至電解室部1的電解液的量的累積流量計16。電解液排放管7’具備用以將電解室部1的電解液排放至電解液排放槽13的排液泵15，以及用以測定排放至電解液排放槽13的電解液的量的累積流量計16。電解用的陽極18以及陰極19所測定的電解電流值及/或累積流量計16所測定的值表示在設置在裝置外框22的指示器17。進一步，洩漏至電解室部1的外側的微量二氧化氯氣體則藉由設置在裝置外框22的空氣循環扇8排放至裝置外部。此時，二氧化氯氣體藉由活性碳過濾器9來吸附。
製造例2：二室式的二氧化氯氣體製造裝置
第2圖為本發明的一實施形態之二室式的二氧化氯氣體製造裝置的電解室部1的示意圖。於二室式的二氧化氯氣體製造裝置，電解室部1中包含電解室2以及液位測定室3，起泡氣體供給部5設置在電解用的陽極18以及陰極19的下方。進一步，間隔件11是以會妨礙經起泡的氣體靠近陽極18以及陰極19的方式來構成。
製造例3：一體型三室式的二氧化氯氣體製造裝置
第3圖為本發明的一實施形態之三室式的二氧化氯氣 體製造裝置的電解室部1的示意圖。於三室式的二氧化氯氣體製造裝置中，電解室部1包含電解室2、液位測定室3以及起泡室23。起泡氣體供給部5設置在電解用的陽極18以及陰極19的下方，並且將之設置在起泡室23中。
製造例4：隔離型三室式的二氧化氯氣體製造裝置
第4圖為本發明的一實施形態之起泡室23與電解室部1隔離的類型的二氧化氯氣體製造裝置的電解室部1以及起泡室23的示意圖。起泡室23設在與電解室部1隔離的位置，但仍藉由氣體配管6以及電解液配管10，與電解室2及/或液位測定室3連結。其他的構成與製造例3相同。
製造例5：間隔件
第5至7圖表示本發明中所使用的間隔件11的一實施形態的圖。間隔件11是藉由電解用的陽極18以及陰極19的握持來固定。進一步，間隔件11於電解室中，是以從供給電解液的部位到排放電解液的部位的方向，不會妨礙電解液的流動的方式來構成(第6圖)，進一步，以會妨礙經起泡的氣體靠近電解室的陰極以及陽極的方式來構成(第7圖)。
(實施例(產生二氧化氯的實驗))
藉由以第2圖為準來製作的二氧化氯氣體製造裝置進行產生二氧化氯的實驗。
在加入電解液的PVC製圓筒形的電解室(2)中，設有為陽極(18)的Pt/Ir燒製氧化物鈦電極(15mm×50mm)、為陰極(19)的鈦極(15mm×50mm)以及間隔件(11)。而且，在液位測定室(3)中設有液位檢測用電極(20)。
而且，各別設有用以將補充電解液供給至電解室(2)的供給管(7)以及用以從液位測定室(3)將廢液排放的電解液排放管(7′)，並於電解室(2)內設有用以將應曝氣的產生的二氧化氯氣體(溶存氣體)，將曝氣用氣體(空氣或惰性氣體)送入至電解液的起泡氣體供給部(5)。
電解液中調配有氯化鉀(氯化鹼)、亞氯酸鈉(亞氯酸鹼)、磷酸氫二鉀(K2HPO4)(pH調整劑)及磷酸二氫鉀(KH2PO4)(酸性物質)。
於電解中，電解液的供給是連續地或間斷地進行，廢液的排放則是以下列的方式來進行。亦即，當液面達到液位檢測用電極(20)中較短者的前端位置，則成為通電狀態，從電解液排放管(7′)排放電解液(廢液)。液面降低到液位檢測用電極(20)中較長者的前端位置時，液位檢測用電極(20)中較長者則變得不通電，同時停止從電解液排放管(7′)排放廢液。藉此使液面上昇，當液面達到液位檢測用電極(20)中較短者的前端位置時再度使液位檢測用電極(20)的較短者成為通電狀態，再開始廢液的排放。在電解中進行如此的電解液的供給/排放。
使用上述的裝置，於電流30mA，電流密度0.4A/dm2進行電解，為了取出(脫氣/收集)二氧化氯氣體， 藉由空氣在25℃，以500mL/min將電解液曝氣。
以如此方式進行40小時的二氧化氯氣體的製造的結果，安定地產生了二氧化氯氣體，產生的二氧化氯氣體濃度為640ppm，每1小時的產生量為53mg/h，產生效率為70.2%。
(比較例)
於上述的實施例中，以不設有液位測定室，將液位檢測用電極置入電解室內的裝置進行同樣的實驗時，約莫1日，由於產生因起泡之泡的顫動，與液位檢測用電極連動的液面繼電器變得無法運作，電解液從氣體配管(產生的氣體的排放管)溢出，無法測定產生效率。
亦即，本發明是藉由於二氧化氯產生裝置分別設置電解室及液位測定室，用以將藉由電解產生的溶存二氧化氯氣體從電解液取出的曝氣在液位測定室以外的地方來實施，而能夠一邊適當地控制電解液的液量，一邊繼續地產生二氧化氯氣體。
至今藉由起泡來回收二氧化氯氣體的類型的二氧化氯產生裝置中，雖然存在電解用的電極與液位檢測用的電極會因為氣泡的附著使得電解效率減低，液位無法正確地監控等的問題，但藉由本發明，該等問題將不復存。
1‧‧‧電解室部
2‧‧‧電解室
3‧‧‧液位測定室
4‧‧‧起泡氣體供給裝置
5‧‧‧起泡氣體供給部
6‧‧‧氣體配管
7‧‧‧電解液供給管
7’‧‧‧電解液排放管
8‧‧‧空氣循環扇
9‧‧‧活性碳過濾器
10‧‧‧電解液配管
11‧‧‧間隔件
12‧‧‧電解液供給槽
13‧‧‧電解液排放槽
14‧‧‧給液泵
15‧‧‧排液泵
16‧‧‧累積流量計
17‧‧‧指示器
18‧‧‧陽極
19‧‧‧陰極
20‧‧‧液位檢測用電極
21‧‧‧二氧化氯氣體送風扇
22‧‧‧裝置外框

Claims (15)

  1. 一種二氧化氯氣體製造裝置，係具備電解室、液位測定室及起泡氣體供給裝置，其中，前述電解室與前述液位測定室係各別含有電解液及氣體，電解液含有亞氯酸鹽水溶液，前述電解室與前述液位測定室以使各室中所含的電解液的高度成為實質相等的方式，於各別電解液的液面上方通過氣體配管使彼此連結，並且於各別電解液的液面下方通過電解液配管使彼此連結，前述電解室具備陰極與陽極，前述陰極與陽極係固定於間隔件，前述電解室係於電解液中具備起泡氣體供給部，該起泡氣體供給部係用以從前述電解室外藉由起泡將氣體供給至前述電解室中的電解液，前述起泡氣體供給部是通過配管與配置在前述電解室外的前述起泡氣體供給裝置連接，前述液位測定室具有用以測定液位的手段，前述電解液中之亞氯酸鹽的濃度為0.1重量%至30重量%，前述間隔件係使前述陰極與前述陽極之間保持預定的間隔，前述起泡氣體供給部係配置在比前述間隔件更下方的位置， 前述間隔件係構成為使其下方部分會妨礙經起泡的氣體靠近前述陰極以及前述陽極。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的二氧化氯氣體製造裝置，其中，前述預定的間隔為1mm至50mm。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的二氧化氯氣體製造裝置，其中，前述用以測定液位的手段包含：彼此長度相異的至少2支以上的電極，以及用以藉由測定該相異電極間的電流以確認各電極是否露出液面的裝置。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的二氧化氯氣體製造裝置，其中，前述製造裝置進一步具備電解液供給槽，前述電解室通過電解液供給管與前述電解液供給槽連接。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的二氧化氯氣體製造裝置，其中，前述製造裝置進一步備有電解液排放槽，前述電解室及/或液位測定室於液面下方通過電解液排放管與前述電解液排放槽連接。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的二氧化氯氣體製造裝置，其中，前述製造裝置進一步具備二氧化氯氣體送風扇，前述電解室及/或液位測定室於液面上方通過二氧 化氯氣體釋出管與前述二氧化氯氣體送風扇連接。
  7. 一種二氧化氯氣體製造裝置，係具備電解室、液位測定室、起泡室以及起泡氣體供給裝置，其中，前述電解室、前述液位測定室以及前述起泡室係各別含有電解液以及氣體，電解液含有亞氯酸鹽水溶液，前述電解室，前述液位測定室以及前述起泡室以使各室中所含的電解液的高度成為實質相等的方式，於各別電解液的液面上方通過氣體配管使彼此直接地或間接地連結，並且於各別電解液的液面下方通過電解液配管使彼此直接地或間接地連結，前述電解室具備陰極與陽極，前述陰極與陽極係固定於間隔件，前述起泡室係於電解液中具備起泡氣體供給部，該起泡氣體供給部係用以從前述起泡室外藉由起泡將氣體供給至前述起泡室中的電解液，前述起泡氣體供給部是通過配管與配置在前述起泡室外的前述起泡氣體供給裝置連接，前述液位測定室具有用以測定液位的手段，前述電解液中之亞氯酸鹽的濃度為0.1重量%至30重量%，前述間隔件係使前述陰極與前述陽極之間保持預定的間隔。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的二氧化氯氣體製造裝置， 其中，前述預定的間隔為1mm至50mm。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的二氧化氯氣體製造裝置，其中，前述用以測定液位的手段包含：彼此長度相異的至少2支以上的電極，以及用以藉由測定該相異電極間的電流以確認各電極是否露出液面的裝置。
  10. 如申請專利範圍第7項所述的二氧化氯氣體製造裝置，其中，前述製造裝置進一步具備電解液供給槽，前述電解室通過電解液供給管與前述電解液供給槽連接。
  11. 如申請專利範圍第7項所述的二氧化氯氣體製造裝置，其中，前述製造裝置進一步備有電解液排放槽，前述電解室，液位測定室以及前述起泡室之至少任意1者係於液面下方通過電解液排放管與前述電解液排放槽連接。
  12. 如申請專利範圍第7項所述的二氧化氯氣體製造裝置，其中，前述製造裝置進一步具備二氧化氯氣體送風扇，前述電解室，液位測定室以及前述起泡室之至少任意1者係於液面上方通過二氧化氯氣體釋出管與前述二氧化氯氣體送風扇連接。
  13. 如申請專利範圍第7項所述的二氧化氯氣體製造裝置，其中，前述電解室於電解液中具備起泡氣體供給部，該起泡氣體供給部係用以從前述電解室外藉由起泡將氣體供給至前述電解室中的電解液，前述起泡氣體供給部通過配管與配置在前述電解室外的前述起泡氣體供給裝置連接。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的二氧化氯氣體製造裝置，其中，前述電解室所具備的前述起泡氣體供給部係配置在比前述間隔件更下方的位置，於前述間隔件的下方部分，是以會妨礙由前述電解室所具備的前述起泡氣體供給部所起泡的氣體靠近前述陰極以及前述陽極的方式所構成。
  15. 如申請專利範圍第1或7項所述的二氧化氯氣體製造裝置，其中，前述陰極與前述陽極之間不存在間隔膜。
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