(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極同士の間に遊離塩素含有水を通水すると共に電極間に電圧を印加し、遊離塩素を塩化物イオンに還元する遊離塩素の除去方法であって、少なくとも陰極が比表面積が５００ｍ２／ｇ以下の導電性繊維電極であることを特徴とする遊離塩素の除去方法。
【請求項２】
請求項１において、電極間の印加電圧を間欠的に反転させることを特徴とする遊離塩素の除去方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、陰極の表面積が陽極の表面積の１００倍以上であることを特徴とする遊離塩素の除去方法。
【請求項４】
１対の電極と、該電極同士の間に遊離塩素含有水を通水させる手段と、該電極間に電圧を印加する手段とを備えた遊離塩素の除去装置であって、少なくとも陰極が比表面積が５００ｍ２／ｇ以下の導電性繊維電極であることを特徴とする遊離塩素の除去装置。
【請求項５】
請求項４において、電極同士の間にスペーサが介在されていることを特徴とする遊離塩素の除去装置。
【請求項６】
請求項５において、少なくとも第１のグラファイトシートと、第１のカーボン繊維マットと、第１のセパレータと、第２のグラファイトと、第２のセパレータと、第２のカーボン繊維マットとを積層し巻回してなる巻回体を有することを特徴とする遊離塩素の除去装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は遊離塩素の除去方法及び装置に関するものであり、特に遊離塩素を塩化物イオンに還元するようにした遊離塩素の除去方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
洗濯用水、シャワー用水などの家庭向けからボイラー用（軟水、純水装置のイオン交換樹脂やＰＡ（ポリアミド）系ＲＯ（逆浸透）膜の保護対策）の工業向けなどに遊離塩素の除去装置が用いられている。遊離塩素の除去には活性炭や亜硫酸カルシウムを充填したカラムに通水したり、工業的には亜硫酸ソーダ、重亜硫酸ソーダなどの還元剤を注入することが多い。一部ではＮｉやＣｏなど金属を担持した触媒で遊離塩素を分解除去する方法も採られている。また、活性炭電極を用いて遊離塩素を電気的に還元処理する方法も提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
活性炭によって遊離塩素を吸着除去する方法にあっては、塩素等の吸着量が飽和量に近づくと遊離塩素除去性能が急激に低下するので、新品と交換する必要がある。
【０００４】
亜硫酸カルシウムは遊離塩素と反応するため、一定量の遊離塩素を除去すると交換する必要があった。亜硫酸ソーダなどの薬剤注入においては、薬剤が必要である。また、これらの場合、処理水中に亜硫酸カルシウム等が混入することになり、飲用等に供しえないことがある。
【０００５】
活性炭電極を用いて遊離塩素を電気的に還元処理する方法は、電極が塩素酸化を受け易く、短期的に遊離塩素除去能が低下するという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、取り替えや補充の頻度が極めて低く、また、化学物質を使用しないで遊離塩素を除去することができる方法及び装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の遊離塩素の除去方法は、電極同士の間に遊離塩素含有水を通水すると共に電極間に電圧を印加し遊離塩素を塩化物イオンに還元する遊離塩素の除去方法であって、少なくとも陰極が比表面積が５００ｍ２／ｇ以下の導電性繊維電極であることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の遊離塩素の除去装置は、１対の電極と、該電極同士の間に遊離塩素含有水を通水させる手段と、該電極間に電圧を印加する手段とを備えた遊離塩素の除去装置であって、少なくとも陰極が比表面積が５００ｍ２／ｇ以下の導電性繊維電極であることを特徴とするものである。
【０００９】
かかる本発明においては、遊離塩素（Ｃｌ２）は電気的に還元処理されて塩化物イオン（Ｃｌ−）となる。
【００１０】
遊離塩素に電子を効果的に与えるためには、大きな電極面積をもつ導電性材料が有効であると考えられてきた。そこでこのような処理では、従来、電気抵抗が低くて比表面積の大きな活性炭などが陰極として検討されてきた。しかし、活性炭電極を陰極として用いた場合には電極自体が塩素酸化を受け易く、短期間に遊離塩素除去能が低下する問題があった。本出願人は鋭意検討した結果、陰極の耐久性は陰極の比表面積に比例することを見出し、本発明に至った。
【００１１】
本発明では陰極材料として比表面積５００ｍ２／ｇ以下の導電性繊維を採用することにより、長期にわたり遊離塩素を効率良く除去することができる。
【００１２】
本発明の遊離塩素除去装置は、電極同士の短絡を防ぐと共に、通水スペースを確保するために、電極間にセパレータを介在させることが好ましい。この遊離塩素除去装置は、特に、少なくとも第１のグラファイトシートと、第１のカーボン繊維マットと、第１のセパレータと、第２のグラファイトと、第２のセパレータと、第２のカーボン繊維マットとを積層し巻回してなる巻回体を有することが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１４】
本発明において、遊離塩素含有水としては、水道水、電気分解処理水、電気透析装置や電気再生式脱塩装置の電解液などが例示される。本発明は、遊離塩素濃度が０．０１〜１００ｍｇ／Ｌ特に０．５〜５ｍｇ／Ｌ程度の遊離塩素含有水の処理に好適である。
【００１５】
遊離塩素含有水を通水させる電極同士の間隔は０．１〜１０ｍｍ特に１〜３ｍｍ程度が好適である。この間隔を保つために、電極間に濾紙やメッシュなどのスペーサを介在させることが好ましい。この程度の電極間隔の場合、電極間の印加電圧は０．１〜２５Ｖ特に０．５〜２Ｖ程度が好適である。
【００１６】
本発明では、電極のうち少なくとも陰極を導電性繊維とし、長期にわたって安定して遊離塩素を除去できるようにする。導電性繊維からなる電極としては、カーボン繊維マット、ＳＵＳ細線、導電性高分子繊維などが挙げられるが、遊離塩素と超長期にわたって接触しても劣化しにくいと共に、遊離塩素との接触効率が高いところからカーボン繊維マットが好適である。このカーボン繊維の径は１００μｍ以下特に１〜５０μｍ程度が好適である。
【００１７】
導電性繊維陰極は、比表面積が５００ｍ２／ｇ以下特に１００ｍ２／ｇ以下であることが好ましい。これは、上記の通り、遊離塩素と接触しても長期にわたって劣化を受けにくくするためである。ただし、遊離塩素含有水との接触効率を確保するために、導電性繊維陰極の比表面積は１ｍ２／ｇ以上特に１０ｍ２／ｇ以上であることが好ましい。
【００１８】
陽極の材料はステンレス、貴金属等であってもよいが、耐久性、コストの点から炭素質であることが好ましい。なお、陽極では、塩化物イオンが酸化されて遊離塩素が生成する反応も起こり得るが、塩化物イオン過電圧の高い陽極を使うことや陽極表面積を小さくすることなどで遊離塩素の生成を少なくできる。この理由から、陽極としてはグラファイトが好適である。
【００１９】
本発明では、陰極の表面積を陽極の表面積の１００倍以上好ましくは１００〜１００００倍特に好ましくは５００〜２０００倍とすることにより、陽極での遊離塩素生成量を少なくすることが好ましい。硬度成分を含む水を本発明の遊離塩素除去装置に通水して処理を継続した場合、陰極に硬度成分が集まり、析出してスケール化することがある。これを防止するため、間欠的に陰極、陽極の反転を行ってもよい。例えば、硬度成分として炭酸カルシウムを５０〜２００ｍｇ／Ｌ程度含む場合、１００〜５００Ｈｒ程度通水した後、０．５〜５Ｈｒ程度陰極、陽極を反転させるのが好適である。
【００２０】
本発明では、遊離塩素除去装置の構造は特に限定されるものではなく、巻物型、プレートアンドフレーム積層型など各種のものとしうるが、装置が小型となることからして巻物型が好適である。
【００２１】
この巻物型の遊離塩素除去装置としては、図１（ａ）に示すように、グラファイトシート１、カーボン繊維マット２、セパレータ３、グラファイトシート４、セパレータ５及びカーボン繊維マット６を積層してなる積層体を、図１（ｂ）の如く、カーボン繊維マット６側を内側として巻回したものが好適である。この巻回体は円筒形のケース（図示略）内に収容され、図１（ｃ）のように巻回体の一端面から遊離塩素含有水が供給され、他端面から処理水が取り出される。
【００２２】
【実施例】
実施例１
カーボン繊維マット、グラファイトシート、及びセパレータとして次のものを用い、図１の如くして積層、巻回して直径３０ｍｍの巻回体とし、各グラファイトシートにリード線を接続した。この巻回体を円筒形ケーシング内に収容し、該円筒形ケーシングの両端に通水口を有したエンドキャップを装着して遊離塩素除去装置を構成した。なお、第１のグラファイトを陰極とし、第２のグラファイトを陽極とした。
【００２３】
0003988487.tif 000002
【００２４】
陽極、陰極間の印加電圧を１Ｖとし、遊離塩素濃度０．８ｍｇ／Ｌの水道水を５０ｍＬ／ｍｉｎにして通水し、処理水の遊離塩素濃度を測定した。その結果を表１に示す。
【００２５】
実施例２
実施例１の装置において、カーボン繊維マットの代わりに、比表面積１０ｍ２／ｇのＳＵＳ細線よりなる導電性繊維シートを用いたこと以外は同一の構成の遊離塩素除去装置を構成し、実施例１と同一条件にて遊離塩素含有水を通水し、処理水の遊離塩素濃度を測定した。その結果を表１に示す。
【００２６】
比較例１
実施例１の装置において電圧を印加せずに水道水を通水し、処理水の遊離塩素濃度を測定した。その結果を表１に示す。
【００２７】
比較例２
実施例１において、カーボン繊維マットの代わりに比表面積１０００ｍ２／ｇのクラレ製活性炭素繊維（グレード１０）を用いたこと以外は同一の構成の遊離塩素除去装置を構成し、実施例１の同一条件にて遊離塩素含有水を通水し、処理水の遊離塩素濃度を測定した。その結果を表１に示す。
【００２８】
比較例３
実施例１において、カーボン繊維マットの代わりに比表面積２０００ｍ２／ｇのクラレ製活性炭素繊維（グレード２０）を用いたこと以外は同一の構成の遊離塩素除去装置を構成し、実施例１の同一条件にて遊離塩素含有水を通水し、処理水の遊離塩素濃度を測定した。その結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
0003988487.tif 000003
【００３０】
表１から明らかな通り、実施例１及び実施例２のものは著しく長時間にわたり遊離塩素を十分に除去することができる。これに対し、電圧を印加しない比較例１では約１時間ほど若干の遊離塩素除去効果が得られるだけである。また、陰極の比表面積が大きい比較例２，３は、比較的短時間のうちに遊離塩素除去能力が低下してしまう。
【００３１】
【発明の効果】
以上の実施例及び比較例からも明らかな通り、本発明によると微弱な電圧を印加するだけで例えば６０００時間以上の長時間にわたり上水等から遊離塩素を十分に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係る遊離塩素除去装置の構成図である。
【符号の説明】
１，４  グラファイトシート
２，６  カーボン繊維マット
３，５  セパレータ
【図１】
0003988487.tif 000004