(57)【要約】【課題】ボロンドーピングされたダイアモンド層で被覆されたダイアモンド電極は高い酸化活性を持つＯＨラジカルを作るので、ダイアモンド電極の電解装置は水処理や廃液処理その他の分野で幅広い応用が期待されているが、ダイアモンド層の消耗と剥離がネックであった。【解決手段】ダイアモンド電極を格子状または網状ないし多孔板状に構築し、電極を通り抜ける強制的な液流によって電極面に発生するＯＨラジカルを電極から剥離疎外させて、ＯＨラジカルによるダイアモンド自体の分解消耗を防ぐ。又、電極を格子状の丸棒で構築してダイアモンド層を円筒状に形成して膜強度を向上させ、且つ端面はダイアモンド膜を被覆せずに電解槽外に露出せしめることにより、剥離を生じ易いエッジ部を無くすると共に軸方向で基材に拘束され難くして、製膜後の基材の収縮によるダイアモンド層の剥離作用を緩和する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
格子状または網状ないし多孔板状に形成した基材にボロンドーピングされたダイアモンド層を被覆してダイアモンド電極を構築すると共に、該電極を通り抜ける強制的な液流を生ぜしめることによって電極面に発生するＯＨラジカルを電極から剥離疎外せしめることを特徴とする、電解処理装置。
【請求項２】
格子を丸棒で構築すると共に、該丸棒電極の端面はダイアモンド層を被覆せずに電解槽の外部に露出せしめることを特徴とする、請求項１に記載の電解処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、水処理や廃液処理その他の分野で使用される耐久性の大きなダイアモンド電極を用いた電解処理装置に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
ボロンドーピングされたダイアモンド層で被覆したダイアモンド電極は、電気化学電位幅が広く、高い酸化活性を持つＯＨラジカルを作るので、従来の電極では分解困難な物質を分解したり強力な殺菌効果を発揮することが知られており、水処理や廃液処理その他広い分野での応用が期待されている。然しながら現状は、電極のダイアモンド層の消耗と剥離に基づく耐久性がネックとなって、実用化を妨げている。
【０００３】
【非特許文献】Ｔｈｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  ＳｏｃｉｅｔｙＩｎｔｅｒｆａｃｅ，Ｓｐｒｉｎｇ２００３，Ｖｏｌ．１２，ｎｏ．１，ｐ４０〜４３：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ＤＩＡＣＨＥＭ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ  ｉｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃ  ＷａｔｅｒＴｒｅａｔｍｅｎｔ
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上に鑑みこの発明は、ダイアモンド電極を用いた電解処理装置において、ダイアモンド層の消耗と剥離とを可及的に防止して耐久性を改善することを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題に対して発明者は、▲１▼処理対象物質が高濃度の場合にはダイアモンドの消耗があまり認められないにも拘らず低濃度すなわちＯＨラジカルと反応する対象物質が稀薄になるとダイアモンド層の消耗が激しくなるという実験的知見から、ダイアモンド電極上に発生するＯＨラジカルがダイアモンド自体を分解して消耗させ得ること、及び、▲２▼ダイアモンド膜が高温ＣＶＤ法で製膜される場合には、高温で膨張した基材と熱膨張の少ないダイアモンドとの熱膨張差で、収縮後のダイアモンド層に生ずる高い圧縮応力が剥離の原因になり得ること、に着目して以下の解決手段を案出した。
【０００６】
即ち前記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、格子状または網状ないし多孔板状に形成した基材にボロンドーピングされたダイアモンド層を被覆してダイアモンド電極を構築すると共に、該電極を通り抜ける強制的な液流を生ぜしめることによって電極面に発生するＯＨラジカルを電極から剥離疎外せしめることを特徴とする、電解処理装置である。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、熱膨張した基材が収縮した際に生ずるダイアモンド層の剥離作用を緩和する目的で、請求項１に記載の発明において格子を丸棒で構築すると共に、該丸棒電極の端面はダイアモンド層を被覆せずに電解槽の外部に露出せしめることを特徴とする、電解処理装置である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を廃液処理の実施例の模式図を参照して説明する。
図１は本電解処理装置の実施例モジュールの平面断面図、図２は図１のＸ−Ｘ断面図及び該断面図のＡ部とＢ部の詳細図、図３は他の実施例モジュールの平面断面図、をそれぞれ示す。
【０００９】
図１、図２において、正電極１と負電極２は、基材となる多数の丸棒をボロンドーピングされたダイアモンド層で被覆すると共に平行な格子状に配列して構築されたダイアモンド電極であり、絶縁性樹脂で作られた電解槽３の軸受４、５で支持されている。電解槽３にはポンプ８により処理液７を供給し、正電極１を通り抜けて負電極２の方向に流れる液流９を生ぜしめるように配備してある。図中６は電解液シール用のＯリング、１２は電源接続端子をそれぞれ示す。以上の構成により、処理液７中の処理対象物質はＯＨラジカルで分解されて処理液７は浄化液１０として排出されるが、この時に正電極１に発生するＯＨラジカルは常に液流９によって電極表面から剥離疎外されるので、ＯＨラジカルによるダイアモンド層自体の分解消耗を防ぐことができる。
【００１０】
なお、ダイアモンド電極の形状は必ずしも上記のように丸棒を格子状に配列して構築する必要はなく、網状ないし多孔板状（図示せず）に形成しても、電極を通り抜ける強制的な液流９があれば電極面に発生するＯＨラジカルを剥離疎外できることは勿論である。また、図示例はモジュールの模式図を示すものであり、このモジュールを液流９の方向に多数重ねて実施できることは勿論である。
【００１１】
次にダイアモンド層の剥離防止策に関して説明する。一般に、大型のダイアモンド電極を高温ＣＶＤ法で製膜する場合は、熱膨脹差に起因するダイアモンド層の剥離を防ぐために電極の基材としては熱膨張率の低いシリコン、ニオブなどが選ばれ、さらに基材とダイアモンド層の間に中間物質層を挟んで剥離作用を緩和する方法がとられるが、それでも大型平板電極におけるダイアモンド層の剥離対策は充分でなく、特に端面のエッジ部で剥離破損を生じ易い。これに対して請求項２に記載の発明では、ダイアモンド電極の基材を丸棒で構築することによりダイアモンド層を円筒状に形成して膜強度を向上させ、且つ端面１１はダイアモンド層を被覆せずに電解槽３の外部に露出せしめることにより剥離を生じ易いエッジ部を無くするのみならず軸方向では基材に拘束され難くするので、製膜後の基材の収縮によるダイアモンド層の剥離作用が緩和される。
【００１２】
次に、図３の平面断面図により液流が電界とほぼ垂直な場合の実施例を説明する。図３において、正電極１’と負電極２’は前記同様に基材となる多数の丸棒をボロンドーピングされたダイアモンド層で被覆すると共に平行な格子状に配列して構築するが、ここでは、両電極は液流９’とほぼ垂直な直線上に交互に配列してある点のみが異なっている。電解槽３’にポンプ８’により処理液７’を供給すると、正電極１’に発生するＯＨラジカルは液流９’によって正電極１’の表面から剥離疎外された後に処理液７’中の処理対象物質を分解し、処理液７’は浄化液１０’として排出される。なお、図示例はモジュールの模式図を示すものであり、このモジュールを液流９’の方向に多数重ねて実施できることは勿論である。
【００１３】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００１４】
ダイアモンド電極を格子状または網状ないし多孔板状に構築し、電極を通り抜ける強制的な液流によって電極面に発生するＯＨラジカルを電極から剥離疎外せしめることにより、ＯＨラジカルによるダイアモンド自体の分解消耗を防ぐことができる。
【００１５】
また、電極を格子状の丸棒で構築することによってダイアモンド層を円筒状に形成して膜強度を向上させ、且つ端面はダイアモンド層を被覆せずに電解槽外に露出せしめることにより、ダイアモンド層の剥離破損を生じ易いエッジ部を無くするのみならず軸方向では基材に拘束され難くするので、製膜後の基材の収縮によるダイアモンド層の剥離作用を緩和することができる。
【００１６】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、ダイアモンド電極電解装置のネックとなっていたダイアモンド層の消耗と剥離が防止され耐久性が改善されるので、水処理や廃液処理その他の分野で広い応用が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本電解装置の実施例モジュールの平面断面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ断面図及び該断面図のＡ図とＢ図の詳細図である。
【図３】本電解装置の他の実施例モジュールの平面断面図である。
【符号の説明】
１  正電極
２  負電極
３  電解槽
４、５  軸受
６  Ｏリング
７  処理液
８  ポンプ
９  液流
１０  浄化液
１１  端面
１２  電源接続端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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