(57)【要約】【課題】二価鉄イオンと次亜塩素酸からＯＨラジカルを生成して有機化合物を効率的に分解することができる低コストの水処理方法を提供する。【解決手段】この水処理方法は、水槽２に注入された被処理水Ｓに鉄イオンと塩化物イオンを存在せしめ、被処理水Ｓに浸された陽極３Ｘと陰極３Ｙの間に電圧を印加することによって、陽極３Ｘで塩化物イオンと水とを反応させて次亜塩素酸を生成し、陰極３Ｙで三価鉄イオンを還元して二価鉄イオンを生成し、それらの次亜塩素酸と二価鉄イオンとを反応させて生成したＯＨラジカルによって被処理水Ｓに溶存している有機化合物を促進酸化して分解する促進酸化工程を含む。【選択図】図１
2010036062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水槽に注入された被処理水に鉄イオンと塩化物イオンを存在せしめ、この被処理水に浸された陽極と陰極の間に電圧を印加することによって、
陽極で塩化物イオンと水とを反応させて次亜塩素酸を生成し、
陰極で三価鉄イオンを還元して二価鉄イオンを生成し、
それらの次亜塩素酸と二価鉄イオンとを反応させて生成したＯＨラジカルによって被処理水に溶存している有機化合物を促進酸化して分解する促進酸化工程を含むことを特徴とする水処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の水処理方法において、
前記塩化物イオンの供給のために塩化物イオン源を添加することを特徴とする水処理方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の水処理方法において、
前記促進酸化工程ではｐＨを３以下に調整することを特徴とする水処理方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の水処理方法において、
前記促進酸化工程では陽極と陰極との間の電流密度を８．５ｍＡ／ｃｍ２以下に設定することを特徴とする水処理方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の水処理方法において、
前記水槽に中和剤を添加して被処理水を中和することにより、水酸化鉄を沈殿させる中和工程と、
沈殿した水酸化鉄を残して被処理水を排出する水排出工程と、
を更に備えることを特徴とする水処理方法。
【請求項６】
請求項５に記載の水処理方法において、
前記中和工程では陽極と陰極の間に電圧を印加する期間が設けられていることを特徴とする水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工業排水等の水中に溶存している有機化合物を処理するのに好適な水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業排水等の水中に溶存している有機化合物は、一般的には、好気性又は嫌気性の微生物を用いた生物処理により分解され無害化されるが、微生物を用いた分解処理が困難な場合もある。そのような難分解性の有機化合物は、多くの場合、促進酸化処理により分解することができる。促進酸化処理は、処理装置内でＯＨラジカル（ヒドロオキシラジカル：  ・ＯＨ）を生成させ、ＯＨラジカルの強い酸化力によって、有機化合物を例えばＣＯ２、蟻酸、アルデヒド等の低分子まで分解するものである。なお、促進酸化処理は生物処理とともに用いると、より有効である。
【０００３】
従来の促進酸化処理は、オゾン（Ｏ３）、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、ＵＶ照射を組み合わせる方式が一般的であり、ダイオキシンの分解処理等に実用化されている。この方式は、オゾン発生器、排ガス処理装置、ＵＶ照射装置等の特殊な設備に要するコストが大きい。一方、特殊な設備を必要とせず初期投資が少ない簡便な方式として、以下の式で示すような二価鉄イオン（Ｆｅ２＋）と過酸化水素からＯＨラジカルを生成する反応（フェントン反応）を利用するフェントン法が知られている。
Ｆｅ２＋  ＋  Ｈ２Ｏ２  →  Ｆｅ３＋  ＋  ＯＨ−  ＋  ・ＯＨ
このフェントン法は、二価鉄イオン源と過酸化水素を薬剤として外部から投入しており、特に、取り扱い上の危険性が高い過酸化水素の供給コストが非常に大きい。
【０００４】
更には、フェントン法と電解処理を組み合わせ、フェントン法で必要な二価鉄イオンと過酸化水素の両方又はどちらかを促進酸化処理と同じ装置内で生成供給するような電解フェントン法が知られている。電解フェントン法における二価鉄イオンの主な生成供給については次のような方式がある。
（１）陰極（カソード）によって、
Ｆｅ３＋  ＋  ｅ−  →  Ｆｅ２＋ 
のような、フェントン反応で生成された三価鉄イオンを電解還元して二価鉄イオンを供給する方式。
（２）陽極（アノード）に鉄電極を用いて、
Ｆｅ  →  Ｆｅ２＋  ＋  ２ｅ−
のような、二価鉄イオンを電解生成する方式。
また、過酸化水素の主な生成供給の方式には、陰極によって、
Ｏ２  ＋  ２Ｈ＋  ＋  ２ｅ−  →  Ｈ２Ｏ２
のような、酸素を電解還元して過酸化水素を供給する方式がある。このような電解フェントン法では、二価鉄イオン源と過酸化水素の両方又はどちらかを初期投入以外は薬剤として外部から投入しなくても済み、特に、酸素を電解還元して過酸化水素を供給する方式では過酸化水素の供給コストの削減が期待できる。
【０００５】
他方、ＯＨラジカルを生成させるのに、非特許文献１には、二価鉄イオン源と次亜塩素酸（ＨＯＣｌ）を投入して、フェントン反応に類似した以下の式で示すような反応（フェントン型反応）を利用することが報告されている。
Ｆｅ２＋  ＋  ＨＯＣｌ  →  Ｆｅ３＋  ＋  Ｃｌ−  ＋  ・ＯＨ
非特許文献１によると、このフェントン型反応は、反応速度定数がフェントン反応と比較して３桁程度大きいという特徴がある。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３３６２２９号公報
【特許文献２】特開平７−３２２０１２号公報
【非特許文献１】Ｌ．Ｐ．Ｃａｎｄｅｉａｓ、外２名、“Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｈｙｄｒｏｘｙｌ  ｒａｄｉｃａｌｓ  ｏｎ  ｒｅａｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｈｙｐｏｃｈｌｏｒｏｕｓ  ａｃｉｄ  ｗｉｔｈ  ｆｅｒｒｏｃｙａｎｉｄｅ，  ａ  ｍｏｄｅｌ  ｉｒｏｎ（２）  ｃｏｍｐｌｅｘ”、Ｆｒｅｅ  Ｒａｄ．  Ｒｅｓ．、（米国）、Ｈａｒｗｏｏｄ  Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ  ＧｍｂＨ、１９９４年、第２０巻、第４号、ｐ．２４１−２４９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、工業排水等の水処理に使用する上で、上記のフェントン法は勿論、酸素を電解還元して過酸化水素を供給する方式の電解フェントン法においても、純粋な酸素ガスをガスボンベ等から促進酸化処理装置内に供給する必要があり、必ずしも薬剤の供給コストの削減が十分に達成できるとは言えない。
【０００８】
また、非特許文献１のような次亜塩素酸を過酸化水素の代わりに用いてフェントン型反応を起こさせる技術は、以下に述べるようにそのままでは実用化できるものとは言えない。本願発明者は、非特許文献１のように、二価鉄イオン源と次亜塩素酸を投入してフェントン型反応を起こさせる技術が利用可能なものかどうかを以下のとおりに実験した。分解すべき有機化合物として１，４−ジオキサン（１，４−ｄｉｏｘａｎｅ）を用いた。１，４−ジオキサンを１．２５ｍＭと次亜塩素酸を４ｍＭ含む溶液Ａ、二価鉄イオン源として硫酸鉄（ＦｅＳＯ４）を４ｍＭ含む溶液Ｂを作成し、それぞれを当量混合してフェントン型反応を起こさせ、１，４−ジオキサンの分解量を測定した。１，４−ジオキサンの初期濃度は０．６２５ｍＭである。一方、これと対比するために、１，４−ジオキサンを１．２５ｍＭと過酸化水素を４ｍＭ含む溶液Ａ’、硫酸鉄を４ｍＭ含む溶液Ｂ’を作成し、それぞれを当量混合してフェントン反応を起こさせ、１，４−ジオキサンの分解量を測定した。１，４−ジオキサンの初期濃度は０．６２５ｍＭである。なお、硫酸を適量添加することにより、ｐＨを２付近になるように制御した。
【０００９】
化学量論的には、溶液Ａと溶液Ｂを混合した場合と溶液Ａ’と溶液Ｂ’を混合した場合で、生成されるＯＨラジカルの量は等しいことが期待され、１，４−ジオキサンの分解量も等しいことが期待される。実際の実験結果は、溶液Ａと溶液Ｂを混合した場合の１，４−ジオキサンの分解量は０．０９６７ｍＭ、溶液Ａ’と溶液Ｂ’を混合した場合の１，４−ジオキサンの分解量は０．５１８ｍＭであった。すなわち、溶液Ａと溶液Ｂを混合した場合は溶液Ａ’と溶液Ｂ’を混合した場合に比べ、１，４−ジオキサンの分解量は約５分の１にとどまった。これは、ＯＨラジカルと次亜塩素酸の反応速度定数が大きいために、溶液Ａの中に高濃度の状態で残っている次亜塩素酸が生成されたＯＨラジカルを消費するラジカルスカベンジャーとして働き、１，４−ジオキサンの分解に供されるＯＨラジカルの量が少なくなっていたためと考えられる。
【００１０】
そこで、本願発明者は、工業排水等には大量の塩化物イオンが元々含まれていること、及び塩化物イオン源は安価な、しかも危険性の低い方式で（典型的な例として塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）の形で）供給できること、に着目し、塩化物イオンを用いて次亜塩素酸を徐々に発生させ、それからＯＨラジカルを生成して有機化合物を効率的に分解するようにして、上記フェントン型反応を利用した実用的な方式を鋭意研究した。
【００１１】
本発明は、係る事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、二価鉄イオンと次亜塩素酸からＯＨラジカルを生成して有機化合物を効率的に分解することができる低コストの水処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に記載の水処理方法は、水槽に注入された被処理水に鉄イオンと塩化物イオンを存在せしめ、この被処理水に浸された陽極と陰極の間に電圧を印加することによって、陽極で塩化物イオンと水とを反応させて次亜塩素酸を生成し、陰極で三価鉄イオンを還元して二価鉄イオンを生成し、それらの次亜塩素酸と二価鉄イオンとを反応させて生成したＯＨラジカルによって被処理水に溶存している有機化合物を促進酸化して分解する促進酸化工程を含むことを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の水処理方法は、請求項１に記載の水処理方法において、前記塩化物イオンの供給のために塩化物イオン源を添加することを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の水処理方法は、請求項１又は２に記載の水処理方法において、前記促進酸化工程ではｐＨを３以下に調整することを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の水処理方法は、請求項１乃至３のいずれかに記載の水処理方法において、前記促進酸化工程では陽極と陰極との間の電流密度を８．５ｍＡ／ｃｍ２以下に設定することを特徴とする。
【００１６】
請求項５に記載の水処理方法は、請求項１乃至４のいずれかに記載の水処理方法において、前記水槽に中和剤を添加して被処理水を中和することにより、水酸化鉄を沈殿させる中和工程と、沈殿した水酸化鉄を残して被処理水を排出する水排出工程と、を更に備えることを特徴とする。
【００１７】
請求項６に記載の水処理方法は、請求項５に記載の水処理方法において、前記中和工程では陽極と陰極の間に電圧を印加する期間が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に記載の水処理方法によれば、陽極において塩化物イオンと水の反応により次亜塩素酸が徐々に発生し、陰極において三価鉄イオンを還元して二価鉄イオンを生成し、それらの次亜塩素酸と二価鉄イオンとが反応してＯＨラジカルが生成され、そのＯＨラジカルにより有機化合物を効率的に分解することができる。その結果、低コストでの水処理が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る水処理方法を実現する水処理装置１の模式図である。この水処理装置１は、水槽２を有し、水槽２の内側には陽極（アノード）３Ｘと陰極（カソード）３Ｙが設置され、水槽２の外側には陽極３Ｘと陰極３Ｙの間に電圧を印加する電圧印加手段４が設けられている。陽極３Ｘは例えばＲｕＯ２／Ｔｉ電極であり、陰極３Ｙは例えばステンレス電極である。また、図２は、この水処理方法の各工程間の流れを説明するための説明図である。この水処理方法では、水槽２の中に注入された工業排水等の被処理水Ｓは、図２（ａ）で示す促進酸化工程、図２（ｂ）で示す中和工程、図２（ｃ）で示す水排出工程を経て処理される。
【００２０】
促進酸化工程では、水槽２の中の被処理水Ｓに、鉄イオン源（例えば、塩化鉄（ＦｅＣｌ３））を添加し、必要に応じて塩化物イオン源（例えば、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ））を添加することで、被処理水Ｓに鉄イオンと塩化物イオンを存在せしめる。被処理水Ｓに大量の塩化物イオンが元々含まれている場合には外部から添加する塩化物イオン源は不要である。そして、ｐＨを酸性に調整しながら、電流値を所定値に設定して陽極３Ｘと陰極３Ｙの間に電圧を印加する。なお、後述のように、中和工程で得られる水酸化鉄を鉄イオン源として再利用可能なので、水排出工程後に新しい被処理水Ｓを注入して促進酸化工程を行うときには、鉄イオン源の外部からの添加は不足したときに行うことになる。
【００２１】
陽極３Ｘと陰極３Ｙの間の電圧印加により、陽極３Ｘにおいて、以下の式に示すように、塩化物イオン（Ｃｌ−）と水（Ｈ２Ｏ）の反応により、次亜塩素酸（ＨＯＣｌ）とそれに付随して塩酸（ＨＣｌ）が生成され、陽極３Ｘには電子が残る。
２Ｃｌ−  ＋  Ｈ２Ｏ  →  ＨＯＣｌ  ＋  ＨＣｌ  ＋  ２ｅ−
【００２２】
また、陰極３Ｙでは、以下の式に示すように、後述のフェントン型反応で生成されたものを含む被処理水Ｓの中の三価鉄イオン（Ｆｅ３＋）が陰極３Ｙから電子を受けて二価鉄イオン（Ｆｅ２＋）となる還元反応が生じる。
Ｆｅ３＋  ＋  ｅ−  →  Ｆｅ２＋
【００２３】
陽極３Ｘで生成された次亜塩素酸は、被処理水Ｓの中の二価鉄イオン、すなわち陰極３Ｙで生成された二価鉄イオンと、以下の式で示すような反応（フェントン型反応）を起こし、ＯＨラジカルとそれに付随して塩化物イオンと三価鉄イオンが生成される。
Ｆｅ２＋  ＋  ＨＯＣｌ  →  Ｆｅ３＋  ＋  Ｃｌ−  ＋  ・ＯＨ
被処理水Ｓに溶存している有機化合物は、このＯＨラジカルにより促進酸化されて分解される。ここで、陽極３Ｘにおいて次亜塩素酸が徐々に発生し、その次亜塩素酸からＯＨラジカルが生成され、そのＯＨラジカルの多くは有機化合物の分解に供される。従って、有機化合物を効率的に分解することができる。
【００２４】
促進酸化工程において、ｐＨは、後述の実験結果で説明するように、３以下が好ましい。また、陽極３Ｘと陰極３Ｙの間に流れる電流の電流密度は、後述の実験結果で説明するように、電流効率の点では８．５ｍＡ／ｃｍ２以下に設定するのが好ましい。また、１日の処理量の点では、１ｍＡ／ｃｍ２以上に設定するのが好ましい。
【００２５】
中和工程では、促進酸化工程が完了した水槽２の被処理水Ｓに中和剤（例えば、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ））を添加してｐＨが４以上となるように中和する。そうすることによって、水酸化鉄の沈殿物Ｄが生成される。また、陽極３Ｘと陰極３Ｙの間に電圧を印加する期間を設けて陽極３Ｘと陰極３Ｙの間に電流を継続して流すことによって三価鉄イオンの生成を促進し、水酸化鉄の沈殿物Ｄの生成を早めることができる。水排出工程では、沈殿物Ｄを残して被処理水を排出する。なお、排出された被処理水に後処理を行うことも可能であるが、後処理を行わない場合はｐＨを８以下にしておくのが好ましい。その後、沈殿物Ｄが存在する状態で、新しい被処理水Ｓを注入してｐＨを酸性に調整すると、水酸化鉄から鉄イオンが生成される。このようにして、水酸化鉄を鉄イオンとして再利用し、新しい被処理水Ｓについて同様にして促進酸化工程、中和工程、水排出工程を行うことになる。
【００２６】
このように、この水処理方法は、簡便な水処理装置１を使用するので、初期コストの低減が可能である。また、この水処理方法で用いる鉄イオン源が中和工程で得られる水酸化鉄を再利用可能であること、外部から添加する塩化物イオン源が被処理水Ｓに大量の塩化物イオンが元々含まれている場合には不要であること、外部から塩化物イオン源を添加する場合でも塩化ナトリウムなどの塩化物イオン源は安価であること、鉄イオン源や塩化物イオン源は過酸化水素のような取り扱い上の危険性が高い薬剤でないこと、等の理由から運転コストの低減が可能である。
【００２７】
なお、水処理装置１の具体的な形態は、被処理水Ｓの種類や量又は場所による。例えば、海岸の近傍に在る工場の排水が被処理水Ｓの場合は、海水を塩化物イオン源として被処理水Ｓに添加するような形態とすることが可能である。
【００２８】
次に、本願発明者が行った実験を以下に具体的に説明する。
【００２９】
図３はこの実験の実験装置の構成を示す模式図である。水槽２の内側に設置された陽極３Ｘと陰極３Ｙは、有効電極面積７２．３ｃｍ２の板状電極とした。陽極３ＸはＲｕＯ２／Ｔｉ電極であり、陰極３Ｙはステンレス（ＳＵＳ３０４）電極である。電圧印加手段４は、電流値を設定してその値に応じて陽極３Ｘと陰極３Ｙの間に電圧（４Ｖ程度）を印加するものとした。被処理水Ｓの攪拌のため、マグネチックスターラー５が設けられている。マグネチックスターラー５は、水槽２の内底に載置されて回転することにより被処理水Ｓを攪拌する攪拌子５Ａとそれを駆動するマグネチックスターラー本体５Ｂから成る。ｐＨの調整のためには、ｐＨ調整用の硫酸（Ｈ２ＳＯ４）が収容されている硫酸容器６Ａと、硫酸容器６Ａからの硫酸を水槽２に送出するポンプ６Ｂと、水槽２の中の被処理水Ｓに浸されてｐＨを計測するｐＨセンサー６Ｃと、その計測値に基づいてポンプ６Ｂの作動・非作動を制御するｐＨコントローラ６Ｄと、が設けられている。
【００３０】
分解すべき有機化合物として１，４−ジオキサン（１，４−ｄｉｏｘａｎｅ）を用いた。水槽２の中に、１，４−ジオキサンが溶存する被処理水Ｓを１Ｌ注入し、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）と塩化鉄（ＦｅＣｌ３）を添加し、初期状態において、１，４−ジオキサンが２０ｍＭ、Ｃｌ−が２８１ｍＭ、三価鉄イオンが後述するそれぞれの実験に応じた所定濃度となるようにした。促進酸化工程の実験では、被処理水Ｓを攪拌し、ｐＨが２になるように調整しながら、電流値をそれぞれの実験に応じた所定値に設定して陽極３Ｘと陰極３Ｙの間に電圧を印加し、１，４−ジオキサンの濃度を計測した。
【００３１】
先ず、陽極３Ｘと陰極３Ｙの間に流れる電流の電流密度をパラメータとして変えたときの促進酸化工程の実験について説明する。図４は、そのときの１，４−ジオキサンの濃度の時間的推移を示すものである。初期状態の三価鉄イオンの濃度は２ｍＭとした。電流は、０．１Ａ、０．２Ａ、０．５Ａ、１．０Ａ、１．５Ａ、２．０Ａというように変えた。従って、電流密度は、１．３８ｍＡ／ｃｍ２、２．７７ｍＡ／ｃｍ２、６．９２ｍＡ／ｃｍ２、１３．８ｍＡ／ｃｍ２、２０．８ｍＡ／ｃｍ２、２７．７ｍＡ／ｃｍ２（各々図中のデータａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆが対応）というように変えたことになる。
【００３２】
図４より、１，４−ジオキサンの濃度は、いずれの電流密度でもほぼ直線的に、すなわち０次反応的に減少しており、例えば、電流密度が６．９２ｍＡ／ｃｍ２では６０分後に５．３６ｍＭ（２７％）が減少している。０次反応的に減少していることから、陽極３Ｘで次亜塩素酸、陰極３Ｙで二価鉄イオンが継続的に電解生成されていることが分かる。
【００３３】
電流密度が６．９２ｍＡ／ｃｍ２までのデータでは、電流密度が増加すると、１，４−ジオキサンの減少速度も大きくなる。しかし、電流密度が１３．８ｍＡ／ｃｍ２では６．９２ｍＡ／ｃｍ２のときよりも１，４−ジオキサンの減少速度は小さくなっている。更に、電流密度が増加すると、１，４−ジオキサンの減少速度は小さくなる傾向にある。ここで、電流密度が１３．８ｍＡ／ｃｍ２以上のときの陰極３Ｙの状態を観察すると、その表面に赤褐色の付着物が認められた。このことから、電流密度が１３．８ｍＡ／ｃｍ２以上では、水の電気分解に伴い、陰極３Ｙ近傍のｐＨが上昇し、陰極３Ｙの表面に水酸化鉄が付着したものと考えられる。その結果、陰極３Ｙにおける二価鉄イオンの生成が抑制されてフェントン型反応に必要な二価鉄イオンが十分に供されなかったと考えられる。
【００３４】
図５は、図４のデータから電流効率を求め、電流密度に対する電流効率を示したものである。なお、横軸はＬＯＧスケールにしてある。以下の式で電流効率ＣＥを求めた。
ＣＥ＝１００×（（Ｃ０−Ｃ）  ×  Ｖ）÷（Ｉ  ×  Ｔ  ÷  ２Ｆ）
Ｃ０とＣはそれぞれ、１，４−ジオキサンの初期の濃度と計測時の濃度である。Ｖは被処理水Ｓの容積（すなわち、１Ｌ）、Ｉは電流値、Ｔは通電時間、Ｆはファラデー定数（すなわち、９６４８５クーロン／モル）である。（Ｃ０−Ｃ）  ×  Ｖは実際の１，４−ジオキサンの減少量である。Ｉ  ×  Ｔ  ÷  ２Ｆは流れる電流から見たＯＨラジカルの生成量、すなわち、１，４−ジオキサンの減少量の理論値である。２で割っているのは、次亜塩素酸１モルの生成には２モルの電子が必要だからである。
【００３５】
図５より、電流密度が１．３８ｍＡ／ｃｍ２及び２．７７ｍＡ／ｃｍ２ならば、電流効率が１００％に近いところにあるので、ＯＨラジカルを生成して有機化合物を効率的に分解していることが分かる。また、電流効率は電流密度の増大とともに低下する傾向にある。電流効率は、電流密度が６．９２ｍＡ／ｃｍ２と１３．８ｍＡ／ｃｍ２の間で急激に低下している。図５より、電流密度が８．５ｍＡ／ｃｍ２以下ならば、５０％以上の電流効率が得られることが分かる。従って、電流効率の点では、電流密度は８．５ｍＡ／ｃｍ２以下に設定するのが好ましい。
【００３６】
一方、電流密度が低ければ、電流効率は高いが、当然ながら、図４に示したように１，４−ジオキサンの減少速度も小さい。電流密度が１ｍＡ／ｃｍ２以上ならば、１日の適切な稼働時間で全ての１，４−ジオキサンを処理完了することが可能であると考えられるので、処理量の点では、電流密度は、１ｍＡ／ｃｍ２以上に設定するのが好ましい。
【００３７】
次に、初期状態の三価鉄イオン濃度をパラメータとして変えたときの促進酸化工程の実験について説明する。図６はそのときの１，４−ジオキサンの濃度の時間的推移を示すものである。図６（ａ）は電流密度１．３８ｍＡ／ｃｍ２、図６（ｂ）は電流密度６．９２ｍＡ／ｃｍ２に設定したものである。三価鉄イオン濃度は、０．５ｍＭ、１．０ｍＭ、２．０ｍＭ、４．０ｍＭ（各々図中のデータｇ、ｈ、ｉ、ｊが対応）というように変えた。
【００３８】
図６（ａ）では、１，４−ジオキサンの減少速度について鉄イオン濃度依存性が認められず、図６（ｂ）では鉄イオン濃度の増大とともに１，４−ジオキサンの減少速度が大きくなることが認められた。電流密度が低い条件では、次亜塩素酸の電解供給が律速であるのに対し、電流密度が高い条件では陽極３Ｘ近傍における鉄イオンの拡散が律速となっていたと考えられる。
【００３９】
なお、図６（ｂ）では、三価鉄イオン濃度が１ｍＭ以上では、三価鉄イオン濃度が増大しても１，４−ジオキサンの減少速度はさほど大きくなっていない。よって、電流密度６．９２ｍＡ／ｃｍ２よりも電流密度が少し大きい上記の電流密度８．５ｍＡ／ｃｍ２までは、１ｍＭ以上の鉄イオン濃度とすれば鉄イオンの拡散による律速を緩和できると考えられる。
【００４０】
次に、ｐＨが４になるように調整したときの促進酸化工程の実験について説明する。図７はそのときの１，４−ジオキサンの濃度の時間的推移を示すものである。電流密度は６．９２ｍＡ／ｃｍ２である。図７のとおり、１，４−ジオキサンはほとんど減少しなかった。なお、ｐＨが３になるように調整したときはｐＨが２のときとほぼ同様であった。
【００４１】
次に、促進酸化工程後の中和工程と水排出工程の実験について説明する。初期状態の三価鉄イオン濃度２ｍＭ、電流密度６．９２ｍＡ／ｃｍ２の条件で促進酸化工程が完了した水槽２内の被処理水Ｓに、中和剤として水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を添加してｐＨが４以上なるように中和した（中和工程）。そして、１０分間継続して陽極３Ｘと陰極３Ｙの間に電圧を印加し、水酸化鉄の沈殿物Ｄを生成させた。沈殿物Ｄを残し、被処理水Ｓを処理済みの水として排出した（水排出工程）。ここで、水酸化鉄の沈殿物Ｄの形での鉄の回収率を求めたところ、約９５％であった。更に、沈殿物Ｄが存在する状態で、新しい被処理水Ｓを注入し、塩化ナトリウムを添加し、ｐＨが２になるように調整しながら促進酸化工程の実験を行うと、前述と同様の結果が得られることを確認した。これにより、促進酸化工程後の中和工程により得られた水酸化鉄は鉄イオンとして再利用可能であることが分かる。
【００４２】
以上、本発明の実施形態に係る水処理方法について説明したが、本発明は、上述の実施形態に記載したものに限られることなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内でのさまざまな設計変更が可能である。例えば、促進酸化工程のみを行って、中和工程や水排出工程は別の装置でそれに類した或いはそれに変わる処理を行うようにすることも可能である。また、分解すべき有機化合物は実験に用いた１，４−ジオキサンに限られないことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態に係る水処理方法を実現する水処理装置の模式図である。
【図２】同上の水処理方法の各工程間の流れを説明するための説明図である。
【図３】同上の水処理方法の実験の実験装置の構成を示す模式図である。
【図４】同上の１つの実験の有機化合物の濃度の時間的推移を示す特性図である。
【図５】同上の１つの実験の電流密度に対する電流効率を示す特性図である。
【図６】同上の別の実験の有機化合物の濃度の時間的推移を示す特性図である。
【図７】同上の更に別の実験の有機化合物の濃度の時間的推移を示す特性図である。
【符号の説明】
【００４４】
１      水処理装置
２      水槽
３Ｘ    陽極
３Ｙ    陰極
４      電圧印加手段
Ｓ      被処理水
【図１】
2010036062.tif 000003
【図２】
2010036062.tif 000004
【図３】
2010036062.tif 000005
【図４】
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【図５】
2010036062.tif 000007
【図６】
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【図７】
2010036062.tif 000009