(57)【要約】【課題】有機窒素化合物や有機塩素化合物を含有する水を効率よく電解処理する。【解決手段】導電性ダイヤモンドの陰極２を備える陰極室６と導電性ダイヤモンドの陽極１を備える陽極室５がイオン交換体４によって区画された電解装置によって有機化合物含有水の電解処理を行い、陰極室６と陽極室５との間で有機化合物含有水の循環処理を行う。電解処理時の電流密度を０．５Ａ／ｃｍ２以上にし、電解装置における通液線速度を２００ｍ／ｈ以上にするのが望ましい。【効果】電極の腐食を招くことなく水に含まれる有機窒素化合物や有機塩素化合物の電解処理を行える。また電解装置内で生成されたガスが速やかに除去され、効率的な電解反応を可能にする。通液線速度を大きくして生成ガスを効果的に除去することにより電極間の電流密度を十分に大きくして反応速度を高めることができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性ダイヤモンドを用いた陰極を備える陰極室と導電性ダイヤモンドを用いた陽極を備える陽極室とがイオン交換体によって区画された電解装置によって有機化合物含有水の電解処理を行うとともに、前記陰極室と陽極室との間で前記有機化合物含有水を循環処理することを特徴とする有機化合物含有水の処理方法。
【請求項２】
前記イオン交換体がアニオン交換体であることを特徴とする請求項１記載の有機化合物含有水の処理方法。
【請求項３】
前記有機化合物含有水の循環処理は、前記陽極室の有機化合物含有水が前記陰極室に移送されるように行うことを特徴とする請求項２記載の有機化合物含有排水の処理方法。
【請求項４】
前記有機化合物含有水が有機窒素化合物を含有するものであることを特徴とする請求項２または３に記載の有機化合物含有排水の処理方法。
【請求項５】
前記イオン交換体がカチオン交換体であることを特徴とする請求項１記載の有機化合物含有水の処理方法。
【請求項６】
前記有機化合物含有水の循環処理は、前記陰極室の有機化合物含有水が前記陽極室に移送されるように行うことを特徴とする請求項５記載の有機化合物含有排水の処理方法。
【請求項７】
前記有機化合物含有水が有機塩素化合物を含有するものであることを特徴とする請求項５または６に記載の有機化合物含有排水の処理方法。
【請求項８】
前記電解処理時の電流密度を０．５Ａ／ｃｍ２以上にし、かつ前記電解装置における前記有機化合物含有水の通液線速度を２００ｍ／ｈ以上にすることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の有機化合物含有水の処理方法。
【請求項９】
導電性ダイヤモンドを用いた陰極を有する陰極室と、導電性ダイヤモンドを用いた陽極を有する陽極室と、前記陰極室と前記陽極室とを区画するイオン交換体とを備える電解装置と、有機化合物含有水を貯水する電解貯槽と、該電解貯槽内の有機化合物含有水を前記陽極室または陰極室の一方に供給する送液管と、該送液管によって前記陽極室または陰極室に送られた有機化合物含有水を他方の陰極室または陽極室に移送する移送部と、該移送部によって前記陰極室または陽極室に送られた該水を前記電解貯槽に還流させる還流管と、前記送液管、移送部および還流管を通して前記有機化合物含有水を循環させるポンプと、前記電解貯槽に貯水された有機化合物含有水を混合する混合手段とを備えることを特徴とする有機化合物含有水の処理装置。
【請求項１０】
前記陰極に用いる導電性ダイヤモンドがセルフスタンド型ダイヤモンドであることを特徴とする請求項９記載の有機化合物含有水の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機窒素化合物あるいは有機塩素化合物等の有機化合物を含有する水の処理方法および処理装置に関する。特に電解処理技術を利用して、有害で悪臭を放つ副生成物を発生することなくこれらの有機化合物を二酸化炭素、水などの無機化合物まで完全に分解処理することができる水処理方法および水処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工場排水中には汚染物質として、様々な有機化合物が含まれていて排出が許容されるレベルまで低減する必要がある。特に、有機窒素化合物は、水中へ放出されると富栄養化の原因となり、大気中に放出されると、それ自体有害であるばかりか、光化学反応に関与して二次的複合汚染現象の一因となる。有機窒素化合物の排出源には、例えば、家畜、家禽、魚類などの飼料製造業、あるいは食料品製造業における原料として使用するタンパク質等に由来するものがある。他方、トリクロロエチレンやテトラクロロエチレンなどの有機塩素化合物は、金属製品の洗浄剤や溶剤として多量に用いられ、地下水汚染の原因物質となっている。また、ダイオキシン類は、最強の有毒物といわれ、廃棄物の焼却や枯葉剤製造時の副産物などとして非意図的に生成される。
【０００３】
電気化学的な処理方法は、活性汚泥法などの生物分解処理や、オゾン酸化法などに比べて、操作性が容易であり装置がコンパクトになるという利点がある。このような観点から、白金、酸化鉛、酸化すずあるいはＤＳＡといった様々な陽極材料を活用した電解処理法が考案されている。しかしながら、工場排水には腐食性の強い物質を含んでいる場合も多く、白金や酸化鉛といった電極材料は容易に汚染されるという問題があった。また、白金電極では、０．１Ａ／ｃｍ２程度の電流密度では安定に電解処理を行えるが、０．２Ａ／ｃｍ２以上の電流密度では大幅に劣化が進行して寿命が短くなるという問題があった。
【０００４】
ダイヤモンドは化学的安定性が高く、ホウ素や窒素をドープすることによって導電性を示すことから排水処理のための電極材料として期待されている。非特許文献１の論文（藤島ら）では、ホウ素をドープしたダイヤモンド電極の電位窓が極めて広く腐食性の強い水溶液中においても安定に動作することが報告されている。また、非特許文献２の論文（藤島ら）ではＮＯｘがダイヤモンド陰極で効率よくアンモニアに還元されることが報告されている。また、イーストマンコダック社による特許文献１および特許文献２にはホウ素をドープしたダイヤモンドを陽極に用いて有機化合物を酸化分解できることが示唆されている。
【０００５】
【非特許文献１】
藤嶋ら、「Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ」，Ｖｏｌ，６７（１９９９）３８９
【非特許文献２】
藤嶋ら、「Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｏａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ」，Ｖｏｌ，３９６（１９９５）２３３
【特許文献１】
特開平７−２９９４６７号公報
【特許文献２】
米国特許第５３９９２４７号明細書
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記各文献では、電流密度を大きくした場合の工業的な利用に関して十分な報告はまだない。特に、陰極および陽極にダイヤモンドを用いた電解処理では、有機窒素成分は陽極でＮＯxあるいは硝酸イオンまで酸化され、陰極でアンモニアに還元される。しかし、このアンモニアが陽極で再び硝酸イオンまで酸化される現象が生じるため、有機窒素化合物が窒素ガスとして系外に除去される効率が非常に悪いという問題があった。
【０００７】
また、ダイオキシン類は通常の金属電極では、還元反応が起こりにくく、容易には塩素脱離反応が起こらないという問題があった。ダイヤモンド電極を用いると、陰極で塩素脱離反応が起きるが、遊離した塩素イオンが陽極で次亜塩素酸イオンから過塩素酸イオンにまで酸化される反応が優先して進行して、有機塩素化合物の処理効率が悪化する問題があった。
【０００８】
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、上記ダイヤモンド電極を利用した電解処理において、有機窒素化合物あるいは有機塩素化合物の分解効率に関して、実用化の観点から改良が望まれる課題を解決し、これらの化合物に代表される有機化合物を効率良く、二酸化炭素、水あるいは窒素などの無機物まで完全分解して除去する、新規な有機化合物含有水の処理方法および処理装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明の有機化合物含有水の処理方法のうち、請求項１記載の発明は、導電性ダイヤモンドを用いた陰極を備える陰極室と導電性ダイヤモンドを用いた陽極を備える陽極室とがイオン交換体によって区画された電解装置によって有機化合物含有水の電解処理を行うとともに、前記陰極室と陽極室との間で前記有機化合物含有水を循環処理することを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の有機化合物含有水の処理方法は、請求項１記載の発明において、前記イオン交換体がアニオン交換体であることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の有機化合物含有水の処理方法は、請求項２記載の発明において、前記有機化合物含有水の循環処理を、前記陽極室の有機化合物含有水が前記陰極室に移送されるように行うことを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の有機化合物含有水の処理方法は、請求項２または３に記載の発明において、前記有機化合物含有水が有機窒素化合物を含有するものであることを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の有機化合物含有水の処理方法は、請求項１記載の発明において、前記イオン交換体がカチオン交換体であることを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の有機化合物含有水の処理方法は、請求項５記載の発明において、前記有機化合物含有水の循環処理を、前記陰極室の有機化合物含有水が前記陽極室に移送されるように行うことを特徴とする。
【００１５】
請求項７記載の有機化合物含有水の処理方法は、請求項５または６に記載の発明において、前記有機化合物含有水が有機塩素化合物を含有するものであることを特徴とする。
【００１６】
請求項８記載の有機化合物含有水の処理方法は、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、前記電解処理時の電流密度を０．５Ａ／ｃｍ２以上にし、かつ前記電解装置における前記有機化合物含有水の通液線速度を２００ｍ／ｈ以上にすることを特徴とする。
【００１７】
請求項９記載の有機化合物含有水の処理装置の発明は、導電性ダイヤモンドを用いた陰極を有する陰極室と、導電性ダイヤモンドを用いた陽極を有する陽極室と、前記陰極室と前記陽極室とを区画するイオン交換体とを備える電解装置と、有機化合物含有水を貯水する電解貯槽と、該電解貯槽内の有機化合物含有水を前記陽極室または陰極室の一方に供給する送液管と、該送液管によって前記陽極室または陰極室に送られた有機化合物含有水を他方の陰極室または陽極室に移送する移送部と、該移送部によって前記陰極室または陽極室に送られた該水を前記電解貯槽に還流させる還流管と、前記送液管、移送部および還流管を通して前記有機化合物含有水を循環させるポンプと、前記電解貯槽に貯水された有機化合物含有水を混合する混合手段とを備えることを特徴とする。
【００１８】
請求項１０記載の有機化合物含有水の処理装置の発明は、請求項９記載の発明において、前記陰極に用いる導電性ダイヤモンドがセルフスタンド型ダイヤモンドであることを特徴とする。
【００１９】
すなわち本発明の有機化合物含有水の処理方法によれば、導電性ダイヤモンド電極を用いた電解処理によって、水中の有機化合物を高効率で除去できる。導電性ダイヤモンド電極は、従来の白金等の金属電極に比べると、電位窓が極めて広く水の電気分解による水素発生や酸素発生を抑えながら、目的の有機物質のみを効率的に酸化分解処理できる。このため従来の白金系電極を用いた電解処理に比べて電解効率が良く、特に必要電極面積が少なくてすみ電解反応装置を小型化できる技術的特徴があり、経済的メリットが大きい。さらに導電性ダイヤモンドは化学的安定性に優れ、通常の酸やアルカリによる腐食の心配がなく、酸条件からアルカリ条件の幅広いｐＨ範囲を有する水処理に適用できて、かつ長期間に渡って安定した電解酸化処理効果が持続する。
【００２０】
また、陽極室と陰極室とをイオン交換体で区画することで、陽極室と陰極室との間のイオンの移動が規制される。これにより、一方の電極で発生したイオンが他方の電極側に移動して有機化合物の分解効率が低下するのを防止することができる。また、イオン交換体としてアニオン交換体、カチオン交換体を使い分けることで、電極室間で移動可能なイオンの種別を設定して分解対象となる有機化合物の種別に応じて処理効率を高めることができる。
【００２１】
さらに、陽極室と陰極室との間で有機化合物含有水を循環させることで、電解によって生成された生成物が、電解反応槽に滞留して所望としない反応が生じたり、電解反応を阻害するのを避けることができる。さらに有機化合物含有水を循環させることで、水の電解処理を繰り返し行って高度な水処理を可能にする。
【００２２】
例えば、有機化合物含有水が有機化合物として有機窒素化合物を含有するものである場合、イオン交換体としてアニオン交換体を使用し、有機化合物含有水を陰極室から陽極室へと移動するように循環させれば、陰イオンは、該イオン交換体を通して陽極室と陰極室間を通過することができ、陽イオンは、該イオン交換体で両室間での移動が阻止される。これにより陰極で生成されたアンモニアイオン（陽イオン）が陽極側に移動するのを阻止でき、該アンモニアイオンが陽極側で再び硝酸イオンに酸化されて有機化合物の分解効率を低下させるのを防止することができる。なお、有機化合物含有水の循環において、該水は陽極から陰極に移送されるので、陰極側で発生する窒素ガスを速やかに電解反応槽から除去することができ、該窒素ガスによって電解反応が阻害されるのを防止して効率的な処理を可能にする。
【００２３】
例えば、有機化合物含有排水が有機化合物として有機塩素化合物を含有するものである場合、イオン交換体としてカチオン交換体を使用し、有機化合物含有水を陽極室から陰極室へと移動するように循環させれば、陽イオンは、該イオン交換体を通して陽極室と陰極室間を通過することができ、陰イオンは、該イオン交換体で両室間での移動が阻止される。これにより陰極で遊離した塩素イオン（陰イオン）が陽極側に移動するのを阻止でき、該塩素イオンが陽極側で次亜塩素酸イオンから過塩素酸イオンにまでに酸化されて有機化合物の分解効率を低下させるのを防止する。なお、有機化合物含有水の循環によって、該水は、陰極から陽極に移送されるので、陰極側で発生する塩素ガスを速やかに電解反応槽から除去することができ、該塩素ガスによって電解反応が阻害されるのを防止して効率的な処理を可能にする。
【００２４】
また、本発明の有機化合物含有水の処理装置によれば、上記処理方法を実施可能であり、有機化合物含有水を効率よく処理することができる。
【００２５】
なお、本発明で使用する導電性ダイヤモンド電極は、Ｎｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｚｒ等の導電性金属材料を基盤とし、これらの基盤の表面に導電性ダイヤモンド薄膜を析出させたものや、シリコンウエハ等の半導体材料を基盤とし、このウエハ表面に導電性ダイヤモンド薄膜を合成させたもの、さらに、基盤を用いない条件で板状等の形状に析出合成した導電性多結晶ダイヤモンドを挙げることができる。なお、ダイヤモンドとしては、結晶質のものに限らず、非晶質のものも適用することができる。
【００２６】
また、導電性ダイヤモンドは、代表的にはダイヤモンドの合成の際にボロンや窒素等の所定量をドープして導電性を付与したものであり、ボロンドープしたものが一般的である。これらのドープ量は、少なすぎると技術的意義が発生せず、多すぎてもドープ効果が飽和するため、ダイヤモンドの炭素量に対して、５０〜１０，０００ｐｐｍの範囲のものが適している。
【００２７】
本発明において、導電性ダイヤモンド電極は、通常は板状のものを使用するが、網目構造物を板状にしたものも使用できる。また、同筒状あるいは棒状とすることもできる。また、炭素粉末などにダイヤモンドをコーティングした粉末を電解液によって流動させて、流動床を構成することもできる。さらに、三次元構造の基質にダイヤモンド粉末を担持させ、高表面積を有する固定床を構成し、反応速度を大きくすることもできる。
【００２８】
また本発明の陽極および陰極は、導電性ダイヤモンドを利用するものであるが、必ずしも両極が同一形状、同一素材であることが要求されるものではなく、両極で異なる形状、異なる素材からなるものであってもよい。また、両極における導電性ダイヤモンドは、全体が該ダイヤモンドで構成されている場合を除き、部分的に露出するものであってもよく、例えば少なくとも有機化合物含有水との反応面が導電性ダイヤモンドで構成されている電極が示される。ただし、耐久性の観点から金属基板やシリコン基板に作成した導電性ダイヤモンドはピンホールなどの欠陥が存在すると、そこから溶液が基板にまで浸透し、特に陰極側に導電性ダイヤモンドを利用した場合、基板から剥離するなどの問題が生じることがある。
したがって、ピンホールのない、十分な厚さの導電性ダイヤモンドコート層を有するものを利用するか、基板を有しないセルフスタンド型ダイヤモンドを利用するのが望ましい。
【００２９】
次に、電解反応槽を陽極室と陰極室に区画するイオン交換体には、炭化水素系樹脂、フッ素系樹脂などが使用できるが、耐食性の観点からは、フッ素系樹脂が好ましい。また、イオン交換体としてはセラミック等を用いることもできる。
該イオン交換体としては、アニオンとのイオン効果が可能なアニオン交換体と、カチオンとのイオン交換が可能なカチオン交換体とを挙げることができる。該イオン交換体は、通常は膜に形成したものが用いられるが、本発明としては、これに限定されるものではなく、粉粒状や繊維状のイオン交換体を保型して配置したり、繊維状のイオン交換体を編み込んで配置したりすることもできる。なお、イオン交換体は、電解反応槽内に複数配置することもできる。また、イオン交換体に通水性を持たせ、該イオン交換体に、有機化合物含有水を移送する移送部としての機能を付与することもできる。
【００３０】
上記陽極室と陰極室とを備える電解反応槽は、一つの他、複数であってもよく、複数の電解反応槽を備える場合には、有機化合物含有水の循環において複数の電解反応槽を直列または並列に接続することもできる。
上記電解反応槽では通常は、電極室の一方に、電解処理の対象となる水を導入する送液管が接続され、他方の電極室に、処理した水を電解貯槽に返す還流管が接続される。また電解反応槽は、上記送液管が接続された電極室と還流管が接続された電極室との間で水を移送することができる移送部が設けられている。該移送部は、電極室の外部または内部に配置され、端部がそれぞれ電極室に連結された移送管により構成することができる。また前述したように、イオン交換体に通水性を持たせ、このイオン交換体を移送部として用いることもできる。
【００３１】
また、本発明の処理装置では、電解処理の対象となる電解貯槽を備えており、該電解貯槽に前記送液管と循環管が接続される。電解貯槽では、電解反応槽との間で循環する有機化合物含有水を混合して槽内で均一化できる混合手段を備えるのが望ましい。また、該混合手段によって、電解反応槽で発生して電解貯槽に還流した水に含まれているガスを効果的に水から発散させることができる。
該混合手段の構造は特に限定されるものではなく、槽内の有機化合物含有水を効果的に攪拌等して混合できるものであればよく、攪拌子、スターラなどを用いることができる。上記電解貯槽に収容されるなどして本発明の処理の対象となる水は、有機化合物を含有するものであり特定のものに限定されない。多くの場合は、製造工場や農業、食品加工業などで排水として生じるものである。
上記水に含まれる有機化合物としては、代表的には有機窒素化合物、有機塩素化合物が示されるが、本発明としては、処理対象がこれら化合物を含有する水に限定されるものではなく、複数の有機化合物を含有するものを対象とすることもできる。
【００３２】
上記電解反応槽では、電解処理時の電流密度を０．５Ａ／ｃｍ２以上にするのが望ましい。このように電流密度を高くすることにより有機化合物の分解を促進することができ、反応が生じにくい有機塩素化合物含有水においても、塩素の遊離反応を確実に起こすことができる。また、電解反応槽では、通液線速度を２００ｍ／ｈ以上とするのが望ましい。上記のように電解処理時の電流密度を高くすると、電解処理装置内でガスが多く生成され、そのままではこのガスが電解処理効率を低下させる原因となる。この生成ガスを効率的に抜くためには、通液線速度を大きくすることが有効であり、２００ｍ／ｈ以上の通液線速度によって生成ガスが効率的に電極室から除去される。通液線速度が２００ｍ／ｈ未満であると、有機性炭素成分の除去効果が低下し、処理水の水質低下とともに電流効率が悪化する。なお通液線速度とは、電解反応槽内における通液速度を、イオン交換体と電極との間の断面積で除した値である。
また、電解処理では、電解反応槽内の液温度を通常１０〜９５℃の温度にして処理するのが望ましい。
【００３３】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
以下に、本発明の一実施形態を図１に基づいて説明する。
積層状多結晶導電性ダイヤモンド板で構成された２枚の陽極１および陰極２がセル３内で対向して配置され、両電極間にイオン交換体としてのアニオン交換膜４が配置されて陽極室５と陰極室６を備える電解反応槽が構成されている。アニオン交換膜４は、アニオン交換基を結合させた樹脂によって構成されている。上記陽極１および陰極２には直流電源７が接続されており、陽極１に電源７の正極が接続され、陰極２に電源７の負極が接続されている。上記電解反応槽と電源７とによって電解装置が構成されている。
【００３４】
また、上記セル３には、陽極室５の下方側に開口するように送液管１３が接続され、また、陰極室６の上方側に開口するように還流管１５が接続されている。さらに、陽極室５と陰極室６には、移送部としてセル３の外部に伸張する移送管１６の端部がそれぞれ接続されている。なお、移送管１６の一端は、陽極室５の上方側に接続され、移送管１６の他端は、陰極室６の下方側に接続されている。上記接続においては、陽極室５、陰極室６ともに水が下方から上方に向けて流れるように構成されており、この流れによって電極室で発生するガスを速やかに上昇させて電極室内から除去することが可能になる。
【００３５】
上記送液管１３と還流管１５は、上記電解反応槽で処理すべき有機化合物含有水を貯水するための電解貯槽１０に接続されており、送液管１３には、電解貯槽１０から電解反応槽に向けて有機化合物含有水を送液するためのポンプ１４が介設されている。電解貯槽１０内には、本発明の混合手段を構成する攪拌子１２が設置されている。なお、この実施形態では、電解貯槽１０に貯水された有機化合物含有水には有機窒素化合物が含まれており、該有機窒素化合物の分解が処理目的であるものとする。
【００３６】
次に、上記装置の動作について説明する。
電解貯槽１０内には、有機窒素化合物を含む水を貯水し、ポンプ１４を動作させて電解貯槽１０内の水を送液管１３を通して陽極室５に送液する。陽極室５内の水は移送管１６を通って陰極室６に流れ込み、さらに陰極室６の水は還流管１５を通して前記電解貯槽１０に返流される。この際には、電解反応槽における通液線速度が２００ｍ／ｈ以上となるように送液速度を設定するのが望ましい。
また、電解反応槽では電源７によって通電され、陽極１と陰極２との間に電流が流れ、上記水の電解反応が生じる。この際には、電極間電流密度が０．５Ａ／ｃｍ２以上となるように通電量を調整するのが望ましい。
【００３７】
上記通電によって、陽極１の周辺では水に含まれる成分の酸化反応が生じ、陰極２の周辺では水に含まれる成分の還元反応が生じる。有機窒素含有物の場合、陽極１の周辺では、ＮＯxから硝酸イオンが生成され、該イオンは、アニオン交換体４を通って陰極２側へと移動することができる。陰極２の周辺では、陽極１側から移動した硝酸イオンが還元されてアンモニアイオンが生成される。該アンモニアイオンは、アニオン交換体４によって陽極１側への移動は阻止され、陰極２側に留まる。さらに陰極２側では、上記アンモニアイオンが還元されて窒素ガスが生成される。なお、この電解反応槽では処理すべき水の循環処理がなされており、陰極２側で発生した窒素ガスを速やかに電解反応槽の外部に除去し、陰極室６に窒素ガスが滞留することがない。電解処理がなされた水は、還流管１５を通って電解貯槽１０に還流する。
【００３８】
電解貯槽１０では、攪拌子１２の回転動作によって電解貯槽１０内の水を攪拌混合する。電解貯槽１０内では、電解反応槽から還流した水と電解反応槽１０に貯まっていた水とが混合され、有機化合物の含有量が均等化される。また、上記攪拌混合によって、電解反応槽から取り込まれ、電解貯槽内の水中に含まれる窒素ガスが発散するのを促進する。そして電解貯槽１０内からの水の送液、還流と電解反応槽での水の電解処理を繰り返し行うことによって電解反応槽１０内の水の有機化合物含有量が次第に低下し、所望の水処理が達成される。
【００３９】
（実施形態２）
図２は、他の実施形態を示す図であり、イオン交換体としてカチオン交換膜を使用し、かつ水の循環を陰極室６から陽極室５に流れるように行うものである。この実施形態では、有機塩素化合物を処理の対象とするものとして説明する。なお、上記実施形態１と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略または簡略化する。
【００４０】
この実施形態では、陽極室５と陰極室６を区画するイオン交換体としてカチオン交換膜２４が用いられている。カチオン交換膜２４は、カチオン交換基を備える樹脂によって構成されている。また、この実施形態では、陰極室６の下方側に送液管１３が接続され、陽極室５の上方側に還流管１５が接続されており、陰極室６と陽極室５とは、移送管１６によって互いに接続されている。この実施形態では、移送管１６の一端は陰極室６の上方側に接続され、移送管１６の他端は陽極室５の下方側に接続されている。実施形態２において、上記実施形態１と同様に水の循環および電解処理を行うと、陰極で塩素脱離反応が生じ、塩素イオンが生成される。該塩素イオンは、カチオン交換膜２４を通過することができず、陰極室６内に留まり、陰極周辺でさらに還元されて塩素ガスが生成される。陰極室６では、引き続き送液管１３によって水が供給され、この水が移送管１６に向けて流れており、陰極側で発生した塩素ガスを速やかに陰極室６から除去して、反応の進行を円滑にする。この実施形態２においても、電解貯槽１０内からの水の送液、還流と電解反応槽での水の電解処理を繰り返し行うことによって電解反応槽１０内の水の有機化合物含有量が次第に低下し、所望の水処理が達成される。
【００４１】
【実施例】
実施例−１
ボロンドープ法を用いて気相析出合成した積層状多結晶導電性ダイヤモンド板（５ｃｍ×５ｃｍ×０．０５ｃｍ）２枚を陰極および陽極に用い、アニオン交換膜（旭硝子株式会社製：セレミオン）で陰極室と陽極室の２室に分けた。なお、該ダイヤモンド板は、ダイヤモンド板の炭素量に対して、約８，０００ｐｐｍのボロンがドープされている。
上記陰極および陽極の極間距離は１ｃｍに設定して電解反応槽とした。また、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド含有排水（ＴＯＣ７７０ｍｇ／Ｌ，Ｔ−Ｎ２３０ｍｇ／Ｌ，７５０ｍＬ）に硫酸ナトリウムを１４，２００ｍｇ／Ｌ添加して電解貯槽に入れた。電解貯槽内をスターラで攪拌しながら送液ポンプを用いて、電解反応槽に２０００ｍｌ／ｍｉｎの流速（通液線速度は４８０ｍ／ｈ）で陽極室から陰極室へと処理水が移動するように循環処理した。電解反応槽の投入電気量は電流密度が０．５Ａ／ｃｍ２（５０００Ａ／ｍ２）となるように設定した。電解処理を３時間継続して、電解反応槽出口水の水を採取して全有機体炭素（ＴＯＣ）および全有機窒素（Ｔ−Ｎ）の分析を行ったところ表１の結果を得た。ＴＯＣだけでなく、Ｔ−Ｎについても効率的に除去できることがわかった。
【００４２】
【表１】
2004202283.tif 000003
【００４３】
比較例−１
実施例−１で行った電解処理の代わりに、陰極および陽極にダイヤモンドを用い、アニオン交換膜を用いない以外は実施例−１と同様にして電解装置でテトラメチルアンモニウムヒドロキシド含有排水の電解処理を行った。それ以外は、実施例−１の電解処理と同じ条件で電解処理を行った。Ｔ−Ｎの除去率は５０％程度にとどまった。
【００４４】
【表２】
2004202283.tif 000004
【００４５】
実施例−２
実施例−１と同様にボロンドープ法を用いて気相析出合成した積層状多結晶導電性ダイヤモンド板（５ｃｍ×５ｃｍ×０．０５ｃｍ）２枚を陰極および陽極に用い、カチオン交換膜（デュポン社製：ナフィオン３５０）で陰極室と陽極室の２室に分けた。極間距離は１ｃｍに設定して電解反応槽とした。トリクロロエチレン含有排水（ＴＯＣ１００ｍｇ／Ｌ，２．５Ｌ）に硫酸ナトリウムを１４，２００ｍｇ／Ｌ添加して電解貯槽に入れた。電解貯槽内をスターラで攪拌しながら送液ポンプを用いて、電解反応糟に２，０００ｍｌ／ｍｉｎの流速（通液線速度は４８０ｍ／ｈ）で陰極室から陽極室へと処理水が循環するように処理した。電解反応槽の投入電気量は電流密度が０．５Ａ／ｃｍ２（５０００Ａ／ｍ２）となるように設定した。電解処理を３時間継続して、電解反応槽出口水の水を採取して全有機体炭素（ＴＯＣ）の分析を行ったところ表３の結果を得た。表から明らかなように、ＴＯＣが効果的に低減された。
【００４６】
【表３】
2004202283.tif 000005
【００４７】
比較例−２
実施例−２で行った電解処理の代わりに、陰極および陽極にダイヤモンドを用い、カチオン交換膜を用いない以外は実施例ー２と同様にして電解装置で電解処理を行った。それ以外は、実施例−２と同じ条件で電解処理を行った。電解は実施例−２と同様に３時間継続したが、表４の分析結果に示すように、ＴＯＣは低減できるものの効率が著しく悪かった。
【００４８】
【表４】
2004202283.tif 000006
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の有機化合物含有水の処理方法によれば、導電性ダイヤモンドを用いた陰極を備える陰極室と導電性ダイヤモンドを用いた陽極を備える陽極室とがイオン交換体によって区画された電解装置によって有機化合物含有水の電解処理を行うとともに、前記陰極室と陽極室との間で前記有機化合物含有水を循環処理するので、電極の腐食を招くことなく効率的に水に含まれる有機化合物の電解処理を行うことができる。また、電極室間で水の循環処理を行うことで生成ガスの除去を速やかに行うことができ、該生成ガスによって電解反応が阻害されるのを防止して効率的な電解反応を可能にする。また、生成ガスを効果的に除去できることから電極間の電流密度を十分に大きくして反応速度を高めることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の処理方法に用いられる処理装置を説明する図である。
【図２】同じく他の実施形態の処理方法に用いられる処理装置を説明する図である。
【符号の説明】
１    陽極
２    陰極
３    セル
４    アニオン交換膜
５    陽極室
６    陰極室
１０    電解貯槽
１２    攪拌子
１３    送液管
１４    ポンプ
１５    還流管
２４    カチオン交換膜
【図１】
2004202283.tif 000007
【図２】
2004202283.tif 000008