(57)【要約】【課題】殺菌剤として優れた性質を持つ、二酸化塩素を安全手軽にかつ安価に利用できる方法を提供すること【解決手段】塩素イオンを無隔膜電解槽で、所定の電圧以上で電解すると、塩素酸が発生することを確認し、該塩素酸と、原液として供給された塩酸もしくは電解により生成した塩素と水との反応で二次的に生成した塩酸と次の反応により二酸化塩素が生成されていることを確認しこの方法を確立した。      ２ＨＣｌＯ３＋ＨＣｌ→２ＣｌＯ２＋ＨＣｌＯ＋Ｈ２Ｏ【特許請求の範囲】
【請求項１】
無隔膜電解槽を用い、直流電流を、一対の陽極と陰極間に４Ｖ以上、より望ましくは８Ｖ以上５０Ｖ未満、より一層望ましくは１０Ｖ以上５０Ｖ未満の電圧を印加し、塩素イオン溶液を電気分解することを特徴とする二酸化塩素含有溶液生成法
【請求項２】
請求項１記載の二酸化塩素含有溶液の生成法において、使用する塩素イオンの濃度が２．５モル濃度以下０．００５モル濃度以上であること、より望ましくは１モル濃度以下０．００５モル濃度以上、より一層望ましくは１モル濃度以下０．０３モル濃度以上であることを特徴とする請求項１記載の二酸化塩素含有溶液の生成法
【請求項３】
請求項１記載の塩素イオン溶液が塩酸溶液もしくは食塩溶液もしくは塩酸と食塩の混合溶液であることを特徴とする請求項１記載の二酸化塩素含有溶液生成法
【請求項４】
請求項１記載の無隔膜電解槽が、電解原液が槽の下から入り上に向かって流れるように構成された槽内に、陽極が下に、陰極が上になるように、電極が上下の位置に配置されていることを特徴とする請求項１記載の二酸化塩素含有溶液の生成法
【請求項５】
請求項１記載の無隔膜電解槽が、電解原液が槽の手前から奥に向かって流れるように構成された槽内に、陽極が手前に、陰極が奥になるように、電極が前後の位置に配置されていることを特徴とする請求項１記載の二酸化塩素含有溶液の生成法
【請求項６】
請求項１記載の無隔膜電解槽が、不透水、不電導の隔壁で陽極と陰極が隔てられており、途中で２に枝分かれし、１が陽極隔室、他の１が陰極隔室に接合された構造の原液の供給手段を具備し、陽極隔室と陰極隔室を出た電気分解液が最後に合一されるように構成された排出手段を具備していることを特徴とする請求項１記載の二酸化塩素含有溶液の生成法
【請求項７】
請求項１記載の無隔膜電解槽が、電解槽内部に配置された複数の電極のうち、少なくとも１が、電源と直接結線されていない、いわゆる複極式電解槽であることを特徴とする請求項１記載の二酸化塩素含有溶液の生成法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は二酸化塩素含有溶液の生成法に関する
【背景技術】
【０００２】二酸化塩素は強力な殺菌効果を持ち、その殺菌効果がｐＨの影響を受けず、有機物により失活しにくいこと、さらに有機物と接触した場合も有毒なトリハロメタンを生成しないなど、優れた性質を持っている。そのために、広く利用されてきた塩素による殺菌の代替物質として有望視され、欧米では既に広い利用がなされており、日本でも水の殺菌など徐々に広がりつつある。【０００３】その生成方法は多数知られており、それらの内代表的なものを示す。特許文献１は、亜塩素酸、次亜塩素酸および鉱酸の反応を利用したもの、特許文献２は塩素酸イオンを過酸化水素で還元する方法に関するもの、特許文献３は塩素酸イオンを鉱酸で還元する方法、特許文献４は隔膜式電解槽で亜塩素酸ソーダを電解する方法、特許文献５は亜塩素酸イオンと酸の反応を利用する方法である。これらの他にも次のような生成反応が知られている。
２ＮａＣｌＯ２＋Ｃｌ２→ＣｌＯ２＋２ＮａＣｌ
２ＮａＣｌＯ３＋Ｈ２ＳＯ４→２ＣｌＯ２＋２ＮａＨＳＯ４【０００４】しかし、これら従来法は特殊な化学物質を原料とし、複雑な反応制御、複雑で大規模な装置を必要とした。そのために原料物質の保管や生成反応に危険性を伴うことがあり、装置も大型でかつ高価なものが多かった。従って、安全手軽に、広範囲に二酸化塩素の優れた性質の恩恵を受けることは困難だった。
【特許文献１】特開２０００−１８５９０８
【特許文献２】特開平１０−２５９００３
【特許文献２】特開平１０−１９４７０７
【特許文献２】特開平９−２７９４７６
【特許文献２】特開平９−２６８００２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】本発明者が課題としたのは、殺菌剤として優れた性質を持つ、二酸化塩素を安全手軽にかつ安価に利用できる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】本発明者は、殺菌剤として優れた性質を持つ、二酸化塩素を安全手軽にかつ安価に利用できる方法を提供するために鋭意研究を重ねる中で、塩素イオンを無隔膜電解槽で電解することにより、所定の電圧以上で電解すると二酸化塩素が生成されることに気付いた。そこで生成の機構を詳しく調査した結果、塩素イオンを好適な条件で電解することにより、塩素酸が発生することを確認し、該塩素酸と、原液として供給された塩酸もしくは電解により生成した塩素と水との反応で二次的に生成した塩酸と次の反応により二酸化塩素が生成されていることを確認しこの方法の妥当性を確信した。
２ＨＣｌＯ３＋ＨＣｌ→２ＣｌＯ２＋ＨＣｌＯ＋Ｈ２Ｏ
さらに、効率よく二酸化塩素を発生させるために研究を重ねた結果、該無隔膜電解槽において、電極一対当たりの陽極と陰極間に印加する電圧は４Ｖ以上が望ましいこと、より望ましくは８Ｖ以上５０Ｖ未満であること、より一層望ましくは１０Ｖ以上５０Ｖ未満であることも確認した。さらに、二酸化塩素の発生効率および電解操作には使用する塩素イオンの濃度も密接に関係し、望ましい濃度は、２．５モル濃度以下０．００５モル濃度以上であること、より望ましくは１モル濃度以下０．００５モル濃度以上、より一層望ましくは１モル濃度以下０．０３モル濃度以上であることも確認した。さらに、塩素イオン溶液としては塩酸溶液もしくは食塩溶液もしくは塩酸と食塩の混合溶液であることが、電解中に電極面へのスケール付着を防止し、生成した二酸化塩素含有溶液に余分な種類のイオンや化合物を含有しないので好都合であることも確認した。さらに、本技術に使用される該無隔膜電解槽が、電解原液が槽の下から入り上に向かって流れるように構成された槽内に、陽極が下に、陰極が上になるように、電極が上下の位置に配置されていること、あるいは電解原液が槽の手前から奥に向かって流れるように構成された槽内に、陽極が手前に、陰極が奥になるように、電極が前後の位置に配置されていること、あるいはまた不透水、不電導の隔壁で陽極と陰極が隔てられており、途中で２に枝分かれし、１が陽極隔室、他の１が陰極隔室に接合された構造の原液の供給手段を具備し、陽極隔室と陰極隔室を出た電気分解液が最後に合一されるように構成された排出手段を具備していること等によって、陽極側で生成した塩素酸が、すぐに還元消失することもなく効率的に塩酸と反応することで、二酸化塩素の発生に望ましいことを確認した。さらにまた、該無隔膜電解槽が、電解槽内部に配置された複数の電極のうち、少なくとも１が、電源と直接結線されていない、いわゆる複極式電解槽であることも電解操作や電解水効率の点優れていることを確認した。これらの確認に基づき本発明者は本発明を完成した。
【発明の効果】
【０００７】本発明の効果は、殺菌剤として優れた性質を持つ二酸化塩素を安全手軽にかつ安価に利用できる方法を提供することにより、ｐＨに影響されず、有機物による殺菌力の低下も受けにくく、さらに有害なトリハロメタンの生成も抑えて効果的な殺菌を行うことを可能にすることにより、環境および人に対する影響を最小にした公衆衛生向上への寄与である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】本発明を実施するための最良の形態は、濃度が２．５モル濃度以下０．００５モル濃度以上、より望ましくは１モル濃度以下０．００５モル濃度以上、より一層望ましくは１モル濃度以下０．０３モル濃度以上の濃度の塩素イオン溶液を、無隔膜電解槽で、電極一対当たりの陽極と陰極間に印加する電圧が４Ｖ以上で、より望ましくは８Ｖ以上５０Ｖ未満で、より一層望ましくは１０Ｖ以上５０Ｖ未満の電圧で電解することである。さらに、該無隔膜電解槽が、電解原液が槽の下から入り上に向かって流れるように構成された槽内に、陽極が下に、陰極が上になるように、電極が上下の位置に配置されていることも最良の態様の一つである。さらにまた、該無隔膜電解槽が、電解原液が槽の手前から奥に向かって流れるように構成された槽内に、陽極が手前に、陰極が奥になるように、電極が前後の位置に配置されていることも最良の態様の一つである。さらにまた、該無隔膜電解槽が、不透水、不電導の隔壁で陽極と陰極が隔てられており、途中で２に枝分かれし、１が陽極隔室、他の１が陰極隔室に接合された構造の原液の供給手段を具備し、陽極隔室と陰極隔室を出た電気分解液が最後に合一されるように構成された排出手段を具備していることも最良の態様の一つである。さらにまた、該無隔膜電解槽が、電解槽内部に配置された複数の電極のうち、少なくとも１が、電源と直接結線されていない、いわゆる複極式電解槽であることも最良の態様の一つである。
次に本発明の理解をさらに深めるために、実施例を示して説明するが、これは本特許の範囲をこの実施例で限定する趣旨ではない。
【実施例１】
【０００９】生成装置の一つを図１にブロック図で示した。電解槽４は次のように構成されている。電極は３０ｍｍ×１５０ｍｍのチタン平板を白金および酸化イリジウムで被覆したもの３枚を、それぞれ１０ｍｍ間隔で平行に配置し、両端の２枚のみをそれぞれ電源５の陽極または陰極に接続してある。中央の電極１２は電源と接続されていない。また電極と電極の間には整流板１１が配置してあり、電極間の溶液の流れを一部分離している。電解槽の下部には塩酸溶液の導入手段３が、また、上部には電解液排出手段６が配置されている。装置の動作は次の通りである。塩酸溶液貯留手段１から定量ポンプ２によって一定量の塩酸溶液を電解槽４に連続的に供給する。電解槽４の電極には電源５から直流電流が供給される。このとき供給される電流は電流測定手段８で測定され、信号として制御手段９に伝送される。制御手段９は、予め指定された電流値と電流測定手段８で測定された実際の電流値を比較し、実際の電流値が不足の場合は塩酸溶液の供給量を増やし、過剰の場合は減らすように定量ポンプを制御し、電流値を一定状態になるように制御し、而して電解状態を一定に保つように構成されている。この装置で、塩酸濃度を１％、各電極間の電圧が１２Ｖになるように、電源から電解槽に２４Ｖの直流を供給し、電解電流値を２Ａに設定し、電解を行った結果、３２ｐｐｍの二酸化塩素を含んだ溶液が、毎分４５０ｍｌの割合で連続的に得られた。
【実施例２】
【００１０】他の実施例を図２によって説明する。この実施例は電解槽および電解槽と電源との接続を除いて実施例１と同一の構成であるので図２には電源と電解槽のみを示した。電解槽の電極は３０ｍｍ×２００ｍｍの電極板３枚を２０ｍｍ間隔で平行に配置し、全部を端子棒で接続したものを１構成とし、２構成を上下の位置で、相互に長さ５０ｍｍ分が、１０ｍｍの間隔で交互に平行に組み合わされるように配置し、下部の構成１５が電源の陽極、上部の構成１４が電源の陰極にそれぞれ接続されている。この装置で、塩酸濃度を１％、電極間に１０Ｖの電圧を印可し、電解電流値を２Ａに設定し、電解を行った結果、５０ｐｐｍの二酸化塩素を含んだ溶液が、毎分４５０ｍｌの割合で連続的に得られた。
【実施例３】
【００１１】さらに他の実施例を図３によって説明する。この実施例は電解槽および電解槽と電源との接続を除いて実施例１と同一の構成であるので図３には電源と電解槽のみを示した。２０は上面からの透視図、２１は側面透視図である。陽極１７、陰極１６は、液の流れに対して平行にかつ上流下流にずらして設置してある。矢印１８は液の流れの方を示している。この装置で、１モル食塩溶液を、電極間に１５Ｖの電圧を印可し、電解電流値を１．５Ａに設定し、電解を行った結果、２０ｐｐｍの二酸化塩素を含んだ溶液が、毎分２００ｍｌの割合で連続的に得られた。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】    本発明の一実施例
【図２】    本発明の第２の実施例の電源部および電解槽
【図３】    本発明の第３の実施例の電源部および電解槽
【符号の説明】
【００１３】１  塩酸溶液貯留手段
２  定量ポンプ
３  塩酸溶液送液手段
４  電解槽
５  直流電源
６  電解液排出手段
７  電解液貯留手段
８  電流測定手段
９  制御手段
１０  電源に接続された電極
１１  整流板
１２  電源に接続されない電極
１３  電源
１４  陰極構成
１５  陽極構成
１６  陰極
１７  陽極
１８  溶液の流れ
１９  電源
２０  電解槽上面からの透視図
２１  電解槽側面からの透視図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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