(57)【要約】【課題】発生する二酸化塩素ガスによる環境汚染を防止すると同時に高濃度で生成効率の高い二酸化塩素水溶液が得られるようにする。【解決手段】亜塩素酸塩水溶液と酸とを反応させて二酸化塩素水溶液を生成可能な反応室４と、前記反応室内の上部と反応室外とを連通可能な連通路６とを備えた反応器１を使用して二酸化塩素水溶液を製造する方法であって、前記反応室４にて前記亜塩素酸塩水溶液と前記酸とを反応させる反応工程において、前記連通路を前記反応室とは別個の水浴１６中に下向きに入り込ませるとともに、前記連通路の端部を前記水浴１６中に開口させて、二酸化塩素水溶液を製造する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
亜塩素酸塩水溶液と酸とを反応させて二酸化塩素水溶液を生成可能な反応室と、前記反応室内の上部と反応室外とを連通可能な連通路とを備えた反応器を使用して二酸化塩素水溶液を製造する方法であって、前記反応室にて前記亜塩素酸塩水溶液と前記酸とを反応させる反応工程において、前記連通路を前記反応室とは別個の水浴中に下向きに入り込ませるとともに、前記連通路の端部を前記水浴中に開口させて、二酸化塩素水溶液を製造する、二酸化塩素水溶液製造方法。
【請求項２】
上部開口を開閉自在な蓋部材を容器外周面にねじ込み固定してある密閉容器を使用して、その内側を前記反応室に形成するとともに、前記蓋部材の固定を緩めることにより容器外周面と蓋部材内周面との間に前記連通路を備えさせた前記反応器を構成し、
前記反応工程において、前記反応器を前記水浴中に水没させて、前記連通路を水浴中に下向きに入り込ませるとともに、前記連通路の端部を水浴中に開口させる請求項１に記載の二酸化塩素水溶液製造方法。
【請求項３】
上部に開口部を設けてある容器を使用して、その内側を前記反応室に形成するとともに、前記連通路を形成する中空管を前記容器の前記開口部に接続して前記反応器を構成し、
少なくとも前記反応器のうちの前記中空管を前記水浴中に入り込ませて、前記連通路を水浴中に下向きに入り込ませるとともに、前記連通路の端部を水浴中に開口させる請求項１に記載の二酸化塩素水溶液製造方法。
【請求項４】
亜塩素酸塩水溶液と酸とを反応させて二酸化塩素水溶液を生成可能な反応室と、前記反応室内の上部と反応室外とを連通可能な連通路とを備えた反応器を使用して二酸化塩素水溶液を製造する方法であって、前記連通路を、気体の通過は許容し液体の通過は阻止するという選択性透過部材で塞ぎ、前記反応室にて前記亜塩素酸塩水溶液と前記酸とを反応させる反応工程において、前記連通路の端部を、前記反応室とは別個の水浴中に開口させて、二酸化塩素水溶液を製造する、二酸化塩素水溶液製造方法。
【請求項５】
前記亜塩素酸塩水溶液の濃度が１０重量％以上２５重量％以下であり、前記酸の濃度が５重量％以上１０重量％未満である、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の二酸化塩素水溶液製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、亜塩素酸塩水溶液と酸とを反応させて二酸化塩素水溶液を生成可能な反応室と、前記反応室内の上部と反応室外とを連通可能な連通路とを備えた反応器を使用して二酸化塩素水溶液を製造する、二酸化塩素水溶液の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
強い酸化力と殺菌性とを備えた二酸化塩素は、常温ではガス状の物質であって、その水溶液は、殺菌や消毒用、脱臭用、漂白用などの用途に使用されている。
【０００３】
上記の二酸化塩素水溶液の製造方法によれば、反応室と、その反応室内の上部と反応室外とを連通可能な連通路とを備えた反応器内で、高濃度の亜塩素酸塩水溶液と高濃度の酸とを反応させて、高濃度で生成効率の高い二酸化塩素水溶液が製造できる。しかしながら、製造時に水溶液中に溶解しなかった二酸化塩素は、悪臭を放ち、人体に対して有毒であり、さらに爆発性も有するガスになって連通路を通って反応室外に流出するので、従来は、希釈して反応させ、安全性及び取扱い性を重視している。しかしこのために低濃度でしかも反応効率も低く使用する薬品量も多く必要であった。
【０００４】
尚、この様な従来技術に関しては、当業者の間で広く知られているものであり、詳しく言及した特許文献などが無いため、先行技術文献を開示できない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この為、大気中に放散した二酸化塩素ガスによって、悪臭等の環境汚染を招来する虞がある。そこで、二酸化塩素ガスの発生を抑えるため、亜塩素酸塩水溶液及び酸をそれぞれ水で希釈して、それらを混合し、反応させて、二酸化塩素水溶液を製造する方法もあるが、この方法によれば、高濃度で生成効率の高い二酸化塩素水溶液が得られ難いという欠点がある。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、発生する二酸化塩素ガスによる環境汚染を防止すると同時に高濃度で生成効率の高い二酸化塩素水溶液が得られる方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１特徴構成は、亜塩素酸塩水溶液と酸とを反応させて二酸化塩素水溶液を生成可能な反応室と、前記反応室内の上部と反応室外とを連通可能な連通路とを備えた反応器を使用して二酸化塩素水溶液を製造する方法であって、前記反応室にて前記亜塩素酸塩水溶液と前記酸とを反応させる反応工程において、前記連通路を前記反応室とは別個の水浴中に下向きに入り込ませるとともに、前記連通路の端部を前記水浴中に開口させて、二酸化塩素水溶液を製造する点にある。
【０００８】
〔作用及び効果〕
反応室において、高濃度の亜塩素酸塩水溶液と高濃度の酸とを反応させることができるので、反応室内に高濃度の二酸化塩水溶液を生成させることができる。そして、反応室にて発生した二酸化塩素ガスは、反応室内の上部と反応室外とを連通可能な連通路を通じて、反応室とは別個の水浴中に誘導されて溶解する。その結果、二酸化塩素ガスの大気中への放出が減少して、悪臭等の環境汚染を防止し得る。しかも、その連通路は水浴中に下向きに入り込ませてあるので、水浴中の水が連通路中に浸入するのを防止できる。よって、水浴中の水は反応室内に浸入せず、生成された二酸化塩素水溶液が希釈されてしまうこともないので、高濃度で生成効率の高い二酸化塩素水溶液が生成され得る。従って、本発明によれば、二酸化塩素ガスによる悪臭等の環境汚染を防止し得ると同時に高濃度で生成効率の高い二酸化塩素水溶液を製造することができる。
【０００９】
本発明の第２特徴構成は、上部開口を開閉自在な蓋部材を容器外周面にねじ込み固定してある密閉容器を使用して、その内側を前記反応室に形成するとともに、前記蓋部材の固定を緩めることにより容器外周面と蓋部材内周面との間に前記連通路を備えさせた前記反応器を構成し、
前記反応工程において、前記反応器を前記水浴中に水没させて、前記連通路を水浴中に下向きに入り込ませるとともに、前記連通路の端部を水浴中に開口させてある点にある。
【００１０】
〔作用及び効果〕
例えば、市販の密閉容器を使用して、二酸化塩素水溶液を簡便に製造し得る。
【００１１】
本発明の第３特徴構成は、上部に開口部を設けてある容器を使用して、その内側を前記反応室に形成するとともに、前記連通路を形成する中空管を前記容器の前記開口部に接続して前記反応器を構成し、少なくとも前記反応器のうちの前記中空管を前記水浴中に入り込ませて、前記連通路を水浴中に下向きに入り込ませるとともに、前記連通路の端部を水浴中に開口させてある点にある。
【００１２】
〔作用及び効果〕
反応室と水浴とを別々に設置して、中空管を水浴中に入り込ませて、連通路を水浴中に下向きに入り込ませるとともに、連通路の端部を水浴中に開口させておけば、二酸化塩素水溶液を製造できるので、反応室と水浴の配置を任意に決定することが可能となり、一層簡便に二酸化塩素水溶液を製造することができる。
【００１３】
本発明の第４特徴構成は、亜塩素酸塩水溶液と酸とを反応させて二酸化塩素水溶液を生成可能な反応室と、前記反応室内の上部と反応室外とを連通可能な連通路とを備えた反応器を使用して二酸化塩素水溶液を製造する方法であって、前記連通路を、気体の通過は許容し液体の通過は阻止するという選択性透過部材で塞ぎ、前記反応室にて前記亜塩素酸塩水溶液と前記酸とを反応させる反応工程において、前記連通路の端部を、前記反応室とは別個の水浴中に開口させて、二酸化塩素水溶液を製造するという点にある。
【００１４】
〔作用及び効果〕
反応室において、高濃度の亜塩素酸塩水溶液と高濃度の酸とを反応させることができるので、反応室内に高濃度の二酸化塩水溶液を生成させることができる。そして、反応室にて発生した二酸化塩素ガスは、反応室内の上部と反応室外とを連通可能な連通路を通じて、反応室とは別個の水浴中に誘導されて溶解する。その結果、二酸化塩素ガスの大気中への放出が減少して、二酸化塩素ガスによる悪臭等の環境汚染を防止し得る。その上、気体の通過を許容し液体の通過は阻止するという選択性透過部材で連通路を塞いでいるため、連通路を水浴中に下向きに入り込ませなくとも、反応室内への水浴中の水の浸入を阻止することができる。その結果、反応器内で生成された二酸化塩素水溶液が希釈されてしまうこともないので、高濃度で生成効率の高い二酸化塩素水溶液が生成され得る。
【００１５】
本発明の第５特徴構成は、前記亜塩素酸塩水溶液の濃度が１０重量％以上２５重量％以下であり、前記酸の濃度が５重量％以上１０重量％未満である点にある。
〔作用及び効果〕
後述するように、高濃度で生成効率の高い二酸化塩素水溶液を効率よく製造することができる。さらに、酸の濃度を１０重量％未満にすることにより、危険物取扱い上の法規の規制を受けることなく、原料の貯蔵、取扱いに特別な資格を必要としないので誰でも簡便に二酸化塩素水溶液を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
〔第１実施形態〕
図１は、亜塩素酸塩水溶液と酸とを反応させて二酸化塩素水溶液を生成可能な反応室４と、前記反応室４内の上部と反応室４外とを連通可能な連通路６とを備えた反応器１を使用して二酸化塩素水溶液を製造する、本発明の二酸化塩素水溶液製造方法を示している。
【００１８】
つまり、前記反応器１は、周壁８の内周面９に雌ねじが設けられている蓋部材５を、容器３の上部開口２周りの容器外周面１０に設けられた雄ねじにねじ込んだり、あるいは緩めたりすることにより上部開口２を開閉自在な密閉容器を使用して構成してあり、例えば、市販の、キャップを備えた褐色等に着色してあるねじ口瓶等が使用できる。
【００１９】
そして、前記容器３の内側を、Ａ液（亜塩素酸ナトリウム水溶液）とＢ液（塩酸）とを反応させて二酸化塩素水溶液を生成可能な反応室４に形成するともに、蓋部材５の固定を緩めることにより容器外周面１０と蓋部材５における周壁８の内周面９との間に、反応室４内の上部と反応室外とを連通可能な連通路６が形成される。
【００２０】
製造工程としては、まず、図１（イ）に示すように、Ａ液及びＢ液を夫々容器３に入れて、図１（ロ）に示すように蓋部材５をねじ込み固定し、容器３を数回振って、上記薬液を混合する（混合工程）。
【００２１】
次いで、図１（ハ）に示すように蓋部材５のねじ込み固定を緩めて連通路６を設け、そして、容器３全体を、反応室４とは別個の、例えばポリバケツ等の水槽７に設けた水浴（ウォーターバス）１６中に沈め、連通路６の端部を水浴１６中で下向きに開口させ、そのまま一定時間（好ましくは、１０〜２０分程度）放置し、反応室４にてＡ液とＢ液とを反応させて、容器３の中に二酸化塩素水溶液を生成する（反応工程）。
【００２２】
〔第２実施形態〕
図２は、本発明の二酸化塩素水溶液製造方法の別実施形態を示し、反応器１は、上部に開口部２を設けてある容器３（例えば、市販の、褐色等に着色してある試薬瓶等）の開口部２に、反応室４内の上部と反応室外とを連通する貫通孔１１が設けられている蓋部材５（例えばゴム栓等）を押し込んで内嵌させ、そしてさらにその貫通孔１１（貫通孔１１の内径の大きさは、中空管１２の外径の大きさと同じか、もしくはそれよりも小さく形成されている）内に中空管１２（例えば、ゴム管、樹脂管、ガラス管等）の先端を挿し込んで接続して構成してある。
【００２３】
そして、容器３の内側を、Ａ液（亜塩素酸ナトリウム水溶液）とＢ液（塩酸）とを反応させて二酸化塩素水溶液を生成可能な反応室４に形成するともに、蓋部材５および中空管１２を開口部２に接続することにより、反応室４内の上部と反応室外とを連通可能な連通路６が形成される。
【００２４】
製造工程としては、まず、Ａ液及びＢ液を夫々容器３に入れて混合する（混合工程）。
【００２５】
次いで、蓋部材５および中空管１２を開口部２に接続することにより連通路６を設け、連通路６（中空管１２）を反応室４とは別個の、例えばポリバケツ等の水槽７に設けた水浴１６中に下向きに入り込ませるとともに、連通路６の端部を水浴１６中に開口させて、そのまま一定時間（好ましくは、１０〜２０分程度）放置し、反応室４にてＡ液とＢ液とを反応させて容器３の中に二酸化塩素水溶液を生成する（反応工程）。
【００２６】
〔第３実施形態〕
図３は、本発明の二酸化塩素水溶液製造方法の別実施形態を示し、反応器１は、上部に開口部２を設けてある容器３（例えば、市販の、褐色等に着色してある試薬瓶など）の開口部２に、反応室４内の上部と反応室外とを連通する貫通孔１１が設けられている蓋部材５（例えばゴム栓等）を押し込んで内嵌させ、そしてさらにその貫通孔１１を、気体の通過は許容し液体の通過は阻止するという選択性透過部材１３（例えば、気液分離フィルタ等の分離膜部材）で塞いで構成してある。
【００２７】
そして、容器３の内側を、Ａ液（亜塩素酸ナトリウム水溶液）とＢ液（塩酸）とを反応させて二酸化塩素水溶液を生成可能な反応室４に形成するともに、上記選択性透過部材１３で貫通孔１１を塞いである蓋部材５を上部開口２に接続することにより、反応室４内の上部と反応室外とを気体のみが連通可能な連通路６が形成される。
【００２８】
製造工程としては、まず、Ａ液及びＢ液を夫々容器３に入れて混合する（混合工程）。
【００２９】
次いで、上記蓋部材５を上部開口２に接続することにより上記連通路６を設け、容器３全体を、反応室４とは別個の、例えばポリバケツ等の水槽７に設けた水浴１６中に沈めて、連通路６の端部を水浴１６中に開口させて、そのまま一定時間（好ましくは、１０〜２０分程度）放置し、反応室４にてＡ液とＢ液とを反応させて、容器３の中に二酸化塩素水溶液を生成する（反応工程）。
【００３０】
〔第４実施形態〕
図４は、本発明の二酸化塩素水溶液製造方法の別実施形態を示し、反応器１は、上面にＵ字型の取っ手部材１４を備える蓋部材５を、容器３の上部開口２周りの容器外周面に外嵌したり、あるいは外したりすることにより上部開口２を開閉自在な密閉容器を使用して構成してある。
【００３１】
そして、容器３の内側を、Ａ液（亜塩素酸ナトリウム水溶液）とＢ液（塩酸）とを反応させて二酸化塩素水溶液を生成可能な反応室４に形成するともに、Ｕ字型の取っ手部材１４に引っ掛け可能なフック部材１５を前記取っ手部材１４に引っ掛けて、蓋部材５を容器３から外れない程度に少しだけ持ち上げることにより、反応室４内の上部と反応室外とを連通可能な連通路６が形成される。
【００３２】
製造工程としては、まず、Ａ液及びＢ液を夫々容器３に入れて混合し、蓋部材５を外嵌する（混合工程）。
【００３３】
次いで、容器３全体を、反応室４とは別個の、例えばポリバケツ等の水槽７に設けた水浴１６中に沈めて、フック部材１５をＵ字型の取っ手部材１４に引っ掛け、蓋部材５を容器３から外れない程度に少しだけ持ち上げることにより連通路６を設け、連通路６の端部を水浴１６中に下向きに開口させて、そのまま一定時間（好ましくは、１０〜２０分程度）放置し、反応室４にてＡ液とＢ液とを反応させて、容器３の中に二酸化塩素水溶液を生成する（反応工程）。
【００３４】
〔その他の実施形態〕
１．本発明による二酸化塩素水溶液製造方法は、Ａ液の亜塩素酸塩水溶液として、亜塩素酸カリウム、亜塩素酸カルシウム等の亜塩素酸のアルカリ金属塩あるいはアルカリ土類金属塩の水溶液を使用するものであっても良い。
２．本発明による二酸化塩素水溶液製造方法は、Ｂ液の酸として、硫酸、リン酸などの鉱酸やクエン酸、酒石酸等の有機酸を使用するものであっても良い。
３．本発明による二酸化塩素水溶液製造方法は、１個の水浴に対して、複数の反応器を使用するような構成であっても良い。
４．本発明による二酸化塩素水溶液製造方法において、反応器と水浴中とに同時に所望の濃度の二酸化塩素水溶液が製造され得る構成であっても良い。
【実施例】
【００３５】
上記第１実施形態について、Ａ液として１０重量％以上２５重量％以下の亜塩素酸ナトリウム水溶液及び、Ｂ液として５重量％以上１０重量％未満の塩酸水溶液を使用し、水浴温度と二酸化塩素ガス濃度を種々に変えて二酸化塩素水溶液を生成した結果を図５に示す。
【００３６】
図５によると、２０℃  １ａｔｍにおける二酸化塩素の溶解度はおよそ９０ｇ／Ｌであり、この結果から、本発明の二酸化塩素水溶液製造方法は、常温常圧において、およそ１０3〜１０5ｐｐｍの二酸化塩素水溶液を製造し得るものと推察された。
【００３７】
また、図６に示されるように、実施例１〜９として、８〜２５重量％の亜塩素酸ナトリウム水溶液と、９重量％の塩酸とを反応させて、二酸化塩素水溶液を生成し、反応器および水浴中の二酸化塩素濃度を測定し、生成効率を算出した。
【００３８】
尚、比較例１〜４として、０．２５〜０.５重量％の亜塩素酸ナトリウム水溶液と、０.４重量％のシュウ酸（比較例１）又は９重量％の塩酸とを反応させて、同様の試験を行った。
【００３９】
〔化１〕
５ＣｌＯ2-＋４Ｈ+→４ＣｌＯ2＋２Ｈ2Ｏ＋Ｃｌ-
【００４０】
図６における、酸過剰率（％）とは、亜塩素酸塩と反応する酸の理論量に対して実際に使用した酸の量を示し、亜塩素酸塩と酸から二酸化塩素が生成される上記反応式に示されるように、５ｍｏｌの亜塩素酸塩に対して４ｍｏｌの水素イオン（塩酸なら４ｍｏｌ、シュウ酸なら２ｍｏｌ）を使用した場合を１００％とした値である。
【００４１】
また、生成効率（％）とは、使用された亜塩素酸塩から生成され得る二酸化塩素の理論量に対して実際に発生した二酸化塩素の発生率を示し、上記反応式１に示されるように、５ｍｏｌの亜塩素酸塩に対して４ｍｏｌの二酸化塩素が生成された場合を１００％とした値である。
【００４２】
図６によれば、実施例１〜９における生成効率は５５％〜６２％であり、比較例１〜４における１１％〜３５％と比べて、生成効率がかなり高くなることが判明した。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】第１実施形態の二酸化塩素水溶液製造方法を示す概略図
【図２】第２実施形態の二酸化塩素水溶液製造方法を示す概略図
【図３】第３実施形態の二酸化塩素水溶液製造方法を示す概略図
【図４】第４実施形態の二酸化塩素水溶液製造方法を示す概略図
【図５】第１実施形態の二酸化塩素水溶液製造方法により得られた、二酸化塩素ガスの水１リットルに対する溶解度を示す図
【図６】第１実施形態の二酸化塩素水溶液製造方法により得られた、二酸化塩素ガスの生成効率等を示す図表
【符号の説明】
【００４４】
１  反応器
２  開口部
３  容器
４  反応室
５  蓋部材
６  連通路
７  水槽
９  周壁内周面
１０  容器外周面
１２  中空管
１３  選択性透過部材
１６  水浴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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