(57)【要約】【課題】  酸を使用することなく、かつ実質的に塩素ガスを発生することなく、所定のpHに正確に調整された次亜塩素酸溶液を製造するための装置および方法を提供する。【解決手段】  本発明の製造方法は、第一の次亜塩素酸塩溶液をアクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂に接触させて第一の次亜塩素酸溶液を得る第一の接触工程と、第二の次亜塩素酸塩溶液をメタクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂に接触させて第二の次亜塩素酸溶液を得る第二の接触工程と、第一の次亜塩素酸溶液および第二の次亜塩素酸溶液を混合して、第一の次亜塩素酸溶液pHと第二の次亜塩素酸溶液との間の混合溶液を得る混合工程とを含む、次亜塩素酸溶液の製造方法を提供する。【選択図】      図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の次亜塩素酸塩溶液をアクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂に接触させて第一の次亜塩素酸溶液を得る第一の接触工程と、
第二の次亜塩素酸塩溶液をメタクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂に接触させて第二の次亜塩素酸溶液を得る第二の接触工程と、
前記第一の次亜塩素酸溶液および前記第二の次亜塩素酸溶液を混合して、前記第一の次亜塩素酸溶液pHと前記第二の次亜塩素酸溶液との間の混合溶液を得る混合工程と、
を含む、次亜塩素酸溶液の製造方法。
【請求項２】
前記混合工程において、混合後の次亜塩素酸溶液のpHが予め設定されたpHとなるように調整される、請求項1に記載の製造方法。
【請求項３】
アクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂が充填された第一の容器と、
メタクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂が充填された第二の容器と、
を備える、次亜塩素酸の製造装置。
【請求項４】
前記第一の容器において第一の次亜塩素酸塩溶液が処理されて得られた第一の次亜塩素酸と、第二の容器において第二の次亜塩素酸塩溶液が処理されて得られた第二の次亜塩素酸とを混合する混合容器をさらに備える、請求項3に記載の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、次亜塩素酸水溶液の製造装置および製造方法に関する。より詳細には、本発明は、酸を使用することなく、かつ実質的に塩素ガスを発生することなく、所定のpHに正確に調整された次亜塩素酸水溶液を製造するための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
以前より、次亜塩素酸は、殺菌作用を有することが知られている。このため、次亜塩素溶液は、多種多様な分野において利用されており、水道水の殺菌および食品の殺菌などにも利用されてきた。
【０００３】
この次亜塩素酸の殺菌効果は、次亜塩素酸ナトリウムなどの次亜塩素酸塩、水および酸の反応により、次亜塩素酸イオンと水素イオンが結合して生成される分子状の次亜塩素酸によって発揮される。
【０００４】
次亜塩素酸を殺菌目的で使用する場合、一般に、非解離の分子状の次亜塩素酸の状態が最も殺菌効果が高いことが知られている。また、次亜塩素酸ナトリウムなどから製造される次亜塩素酸塩溶液は、その溶液のpHにより、殺菌効果が著しく変動することが知られている。一般に、アルカリ性のpHでは、次亜塩素酸が次亜塩素酸イオンとして存在し、殺菌効果は低い。一方、酸性のpHでも、殺菌効果は低く、さらに塩素ガスを発生してしまう。通常、次亜塩素酸において、そのpHがおよそ3.5〜6.5のときに、分子状の次亜塩素酸の存在率が高いと考えられている。
【０００５】
一方、次亜塩素酸ナトリウム水溶液は、アルカリ性の溶液として製造される。また、次亜塩素酸ナトリウム水溶液を、一般的に殺菌水として使用される濃度である50〜100ppmまで希釈しても、pHは、8.5〜9.5程度までしか下がらない。このため、次亜塩素酸を殺菌目的で使用する場合、殺菌効果の高いpHまでpHを下げる必要がある。
【０００６】
次亜塩素酸ナトリウム水溶液のpHを下げる方法として、電解法および二液法などが知られている。しかし、電解法は、電解槽を備えた装置を必要とし、メンテナンス費が高価である。また、電極を必要とし、コストもかかる。さらに、電解法では、低濃度の次亜塩素酸しか製造することができない。一方、二液法は、次亜塩素酸ナトリウム水溶液を塩酸と混合することにより、pHを酸性側に調整する方法である。この方法は、塩酸などの酸によりpHを調整しているため、次亜塩素酸ナトリウムと酸とを混合するという工程を含み、安全性の問題が生じる。特に、次亜塩素酸ナトリウムと塩酸とを混合すると塩素ガスを発生してしまい、非常に危険である。次亜塩素酸の製造において、高濃度の次亜塩素酸ナトリウムと酸を原料として使用する限り、危険であることに変わりはない。このため、pHを下げると殺菌力が上がるとわかっていても、pHの調節が難しく、pH値を下げすぎると塩素ガスが発生することから気軽に応用できないという問題がある。したがって、根本的に塩素ガス発生の危険を伴わない製造方法が望まれている。
【０００７】
次亜塩素酸ナトリウム水溶液のpHを下げるために、塩酸を使用しない方法として、特許文献1および特許文献2には、イオン交換樹脂を使用した方法が開示されている。特許文献1には、塩酸の代わりに、ミネラルなどの陽イオンを含む水を水素置換型イオン交換樹脂でイオン交換することによりpHを低下させた溶液を使用して、次亜塩素酸ナトリウム水溶液のpH値を下げる方法が開示されている。しかし、この方法では、得られた酸性溶液を次亜塩素酸ナトリウムと混合した後に、pHが塩素ガスを発生してしまう値まで低下しており、塩素ガスの発生を避けられない。特に、全量をイオン交換した場合は、pHが2.7まで低下されることが記載されている。また、イオン交換により酸性溶液を得た後に、次亜塩素酸ナトリウムと混合する工程を必要とするため、手間がかかってしまう。
【０００８】
また、特許文献2には、塩類を一切含有しない次亜塩素酸を製造することを目的として、次亜塩素酸を製造するための方法が開示されている。この方法では、まず次亜塩素酸ナトリウム溶液を水素置換型イオン交換樹脂で処理して金属イオンを水素イオンで置換する。次いで、得られた溶液を陰イオン交換樹脂で処理して、塩素イオンを水酸イオンで置換する工程を有する。したがって、2種類のイオン交換樹脂で処理することが必要であり、この方法も手間がかかり、次亜塩素酸のpHの調整が困難である。また、次亜塩素酸ナトリウム溶液を水素置換型イオン交換樹脂で処理すると、液性が強酸性となり、殺菌効果が低下してしまうことが開示されている。さらに、塩素ガスの発生を避けられない。
【０００９】
上記の通り、酸を使用することなく、かつ実質的に有毒な塩素ガスを発生することなく、次亜塩素酸を製造する装置および方法が望まれている。次亜塩素酸は、特にpHを3.5〜7程度にした場合、塩素ガスを発生することなく、安全かつ強力な殺菌効果を有する。したがって、このようなpHの弱酸性次亜塩素酸を容易かつ安全に製造する装置および方法が望まれている。
【００１０】
そこで、本発明者らは、塩素ガスが発生するpH以上で緩衝作用を持つ弱酸性イオン交換体を使用することにより、塩酸などの酸を使用することなく、かつ塩素ガスを発生するような値までpHを低下させることなく、次亜塩素酸水溶液を製造する方法を見出した。この方法は、次亜塩素酸塩溶液を、塩素ガスが発生するpH以上で緩衝作用を持つ弱酸性イオン交換体で処理する工程を含む（特許文献3）。この方法を用いれば、塩素ガスを実質的に発生させずにpH3.5〜7程度の弱酸性次亜塩素酸水溶液を得ることができる。
【００１１】
しかし、得られた次亜塩素酸水溶液のpHを使用目的に合わせて所定のpHに正確に調整することが困難である。次亜塩素酸水溶液は、たとえば口腔内に使用する場合には、酸性だと酸味が感じられ、アルカリ性だと渋みが感じられてしまうため、中性領域に微調整する必要がある。しかし、たとえばpH6.5の次亜塩素酸水溶液をpH7.0に正確に調整したい場合、pH12の次亜塩素酸ナトリウム溶液などで調整しようとすると、正確に調整することが困難である。特に次亜塩素酸水溶液の濃度が高い場合には、pHの変動が大きくなってしまう。そのため、所定のpHに正確に調整された次亜塩素酸水溶液を容易かつ安全に得るための装置および方法が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平6−206076号公報
【特許文献２】特開2009−274950号公報
【特許文献３】特開2014-043392号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
したがって、本発明は、酸を使用することなく、かつ実質的に塩素ガスを発生することなく、所定のpHに正確に調整された次亜塩素酸水溶液を製造するための装置および方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者らは、次亜塩素酸塩溶液をアクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂で処理した場合と、メタクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂で処理した場合とでは、異なるpHの次亜塩素酸水溶液を得られることを見出した。そして、アクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂で処理して得た次亜塩素酸と、メタクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂で処理して得た次亜塩素酸とを混合することにより、次亜塩素酸を所定のpH、たとえばpH7.0などの中性領域に、正確に調整することができることを見出した。
【００１５】
上記の課題を解決するために、本発明は、第一の次亜塩素酸塩溶液をアクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂に接触させて第一の次亜塩素酸溶液を得る第一の接触工程と、第二の次亜塩素酸塩溶液をメタクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂に接触させて第二の次亜塩素酸溶液を得る第二の接触工程と、第一の次亜塩素酸溶液および第二の次亜塩素酸溶液を混合して、第一の次亜塩素酸溶液pHと第二の次亜塩素酸溶液との間の混合溶液を得る混合工程とを含む、次亜塩素酸溶液の製造方法を提供する。
【００１６】
また本発明は、上記混合工程において、混合後の次亜塩素酸のpHが予め設定されたpHとなるように調整されるである上記製造方法を提供する。
【００１７】
また、本発明は、上記予め設定されたpHがpH6.5〜pH7.5の範囲内であり、第一の次亜塩素酸溶液のpHが上記予め設定されたpHより低く、第二の次亜塩素酸溶液のpHが上記予め設定されたpHより高い、上記製造方法を提供する。
【００１８】
また、本発明は、第一の次亜塩素酸塩および第二の次亜塩素酸塩が、それぞれ独立して次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カリウムまたは次亜塩素酸カルシウムである上記製造方法を提供する。
【００１９】
また、本発明は、アクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂が充填された第一の容器と、メタクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂が充填された第二の容器とを備える、次亜塩素酸の製造装置を提供する。
【００２０】
また、本発明は、第一の容器において第一の次亜塩素酸塩溶液が処理されて得られた第一の次亜塩素酸溶液と、第二の容器において第二の次亜塩素酸塩溶液が処理されて得られた第二の次亜塩素酸溶液とを混合する混合容器をさらに備える、上記製造装置を提供する。
【００２１】
また、本発明は、上記製造方法のいずれかによって製造された次亜塩素酸を提供する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、酸溶液を使用することなく、かつ塩素ガスを発生するようなpH以下にpHを低下させることなく、所定のpHに正確に調整された次亜塩素酸水溶液を製造することができる。また、本発明によれば、高濃度の次亜塩素酸溶液のpHを正確に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の装置の一例を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明は、酸を使用することなく、かつ実質的に塩素ガスを発生することなく、所定のpHに正確に調整された次亜塩素酸溶液を得ることができる、次亜塩素酸の製造方法および製造装置を提供する。まず、本発明の次亜塩素酸溶液の製造方法について、以下に詳細に説明する。
【００２５】
本発明の製造方法は、第一の接触工程と、第二の接触工程と、混合工程とを含む。第一の接触工程は、第一の次亜塩素酸塩溶液をアクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂に接触させて第一の次亜塩素酸溶液を得る工程である。また、第二の接触工程は、第二の次亜塩素酸塩溶液をメタクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂に接触させて第二の次亜塩素酸溶液を得る工程である。
【００２６】
本明細書において、次亜塩素酸塩溶液とは、当業者に一般的に認識されるとおり、次亜塩素酸ナトリウム（NaClO）、次亜塩素酸カリウム（KClO）および次亜塩素酸カルシウム（Ca(ClO)２）などの任意の次亜塩素酸の塩を含む溶液をいう。次亜塩素酸塩は、市販の材料および当業者に周知の方法によって製造された材料を使用することができる。また、溶液は、水などの任意の溶液中のものであることができる。また、緩衝液中の溶液であることもできる。さらに、次亜塩素酸塩溶液には、任意の添加物を含むことができる。たとえば、次亜塩素酸塩溶液には、炭酸水素ナトリウムおよび乳酸カルシウムなどの任意の弱酸塩を含むことができる。このような添加物を含むことにより、次亜塩素酸塩溶液をより殺菌活性の高いpHに調整することができる。
【００２７】
第一の次亜塩素酸塩および第二の次亜塩素酸塩は、それぞれ独立して次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カリウムまたは次亜塩素酸カルシウムのいずれかであることができる。第一の次亜塩素酸塩および第二の次亜塩素酸塩は、同一であってもよく、異なっていてもよい。また、第一の次亜塩素酸塩溶液および第二の次亜塩素酸塩溶液として、共通の次亜塩素酸塩溶液を用いてもよいし、次亜塩素酸塩の種類、添加物の有無および種類並びにこれらの濃度などが異なる次亜塩素酸塩溶液を用いてもよい。
【００２８】
本発明の方法において、第一の次亜塩素酸塩溶液および第二の次亜塩素酸塩溶液は、任意の濃度の溶液を使用することができる。たとえば、市販されている12％次亜塩素酸ナトリウム溶液を希釈して、10〜120000ppm以上の濃度、たとえば100、200、500、1000、10000および120000ppmで使用することができる。たとえば、第一の次亜塩素酸塩溶液および第二の次亜塩素酸塩溶液は、いずれかまたは両方が、500ppm以上であることができる。本発明の方法によれば、10000ppmといった従来の方法では製造することができない濃度の次亜塩素酸を製造することができる。また、殺菌目的で実際に使用される濃度である50〜1000ppmの濃度の次亜塩素酸を直接製造することもできる。
【００２９】
第一の次亜塩素酸塩および第二の次亜塩素酸塩は、同じ共与源から供給することができる。たとえば、一つの所望の濃度の次亜塩素酸塩溶液を調製し、これを第一の次亜塩素酸塩溶液および第二の次亜塩素酸塩溶液として供給することができる。
【００３０】
また、次亜塩素酸塩溶液は、本発明の製造方法を実施する際に、調製することもできる。次亜塩素酸ナトリウムのように溶液として製造される塩だけでなく、固体の塩を使用することもできる。たとえば、次亜塩素酸カルシウムなどの固体を水に添加することにより、次亜塩素酸塩溶液を調製することができる。
【００３１】
第一の接触工程および第二の接触工程において、次亜塩素酸塩溶液は、それぞれ弱酸性陽イオン交換樹脂に接触される。第一の接触工程では、次亜塩素酸塩溶液をアクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂と接触させる。第二の接触工程では、メタクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂脂と接触させる。
【００３２】
アクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂およびメタクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂は、カルボン酸基（-COOH）を交換基として持つ弱酸性陽イオン交換樹脂であり、NaOHなどの塩基およびNaHCO3のような弱酸の塩を交換することができる。アクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂およびメタクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂は、それぞれ交換基の酸性度が異なるため、緩衝作用を発揮するpH範囲が異なる。アクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂は、理論上約4以上のpH範囲で緩衝作用を持ち、一方メタクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂は、理論上約5以上のpH範囲で緩衝作用を持つ。このように酸性度が異なるため、次亜塩素酸塩溶液をそれぞれの樹脂に接触させたときに得られる次亜塩素酸のpHが異なる。アクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂およびメタクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂は、当業者に公知の任意の樹脂を使用することができる。
【００３３】
アクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂は、たとえばダイヤイオン（商標）WK40L（三菱化学株式会社）の当業者に公知の樹脂であることができる。
【００３４】
また、メタクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂は、ダイヤイオン（商標）WK100（三菱化学株式会社）などの当業者に公知の樹脂であることができる。
【００３５】
また、アクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂およびメタクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂は、上述したようにpHが約4.0以上および約5以上で緩衝作用を持つ。すなわち、これらの樹脂は、塩素ガスが発生するpH以上で緩衝作用を持つ。したがって、本発明の方法によれば、弱酸性陽イオン交換樹脂で処理した後の溶液のpHは、弱酸性以上のpH、たとえばpH4.0以上となるため、塩素ガスを発生するおそれがなく、殺菌効果も高い。また、このような緩衝作用を持つイオン交換樹脂は、過剰な水素イオンを吸着する際に、吸着したナトリウムイオンやカルシウムイオンを放出しながら吸着するために、部分的にもpHが塩素ガスを発生するpH以下に下がることがない。そして、次亜塩素酸塩溶液と緩衝作用を持つイオン交換樹脂との反応において、pHを下げる効果は、このイオン交換樹脂が担っている。したがって、本発明に使用されるアクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂およびメタクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂は、次亜塩素酸塩溶液のpHを下げる際に、塩素ガスを発生するpH以下となる事が一時的にも部分的にもない。従来の次亜塩素酸の製造方法のように、塩酸など酸を使用して次亜塩素酸塩溶液のpHを下げる場合、塩素ガスを発生するpHの酸と次亜塩素酸塩溶液とを混合するため、混合過程において一時的または局所的に溶液のpHが塩素ガスを発生するpHにまで低下して塩素ガスを発生するものと考えられる。しかし、本発明のようにアクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂およびメタクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂を使用することにより、塩素ガスを発生することはない。
【００３６】
本明細書において、塩素ガスが発生するpH以上とは、次亜塩素酸塩溶液のpHを低下させたときに、塩素ガスを実質的に発生しないpHの範囲をいう。また、本明細書において、弱酸性には、アルカリ性の次亜塩素酸塩溶液のpHを低下させたときに、塩素ガスを実質的に発生しないpHの範囲を含む。たとえば、弱酸性とは、弱酸性〜中性の範囲、pHが約3.5〜7.5の値の範囲、特に4.0〜7.0の値の範囲であることをいう。塩素ガスを実質的に発生しないとは、生体にとって危険なレベルで塩素ガスを実質的に発生しないこと、次亜塩素酸塩溶液のpHを低下させたときに溶液から塩素の気泡が発生していることを実質的に確認することができないこと、または次亜塩素酸塩溶液のpHを低下させたときに塩素による漂白作用を実質的にないことをいう。当該技術分野において、一般的にpH4.0であっても塩素ガスを実質的に発生せず、pH3.5程度までは塩素ガスをしないと考えられている。したがって、塩素ガスが発生するpHには、このようなpH以下のpHの範囲を含む。
【００３７】
また、本発明の方法において、アクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂およびメタクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂は、任意の量で使用することができる。当業者であれば、製造する次亜塩素酸の濃度、量およびpHなどに応じて、アクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂およびメタクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂の量を調節することができるであろう。本発明の方法は、たとえ過剰量のアクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂およびメタクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂を使用して次亜塩素酸塩溶液を処理しても、生成される次亜塩素酸のpHが低くなりすぎることはないため、非常に安全である。
【００３８】
上記のとおり、本発明の方法では、過剰量の弱酸性陽イオン交換樹脂を使用してもpHを一定に維持することができる。また、弱酸性陽イオン交換樹脂は、溶液中のカルシウムおよびマグネシウムなどのミネラル成分を吸着する性質も有する。したがって、本発明の方法によって次亜塩素酸塩溶液のpHを低下させた後に、弱酸性陽イオン交換樹脂を除去せずに次亜塩素酸溶液中に残したままにすることにより、装置内に発生するミネラル成分に由来する白化を防止することができる。
【００３９】
一方、弱酸性陽イオン交換樹脂の各種イオンに対する吸着の強さは、一般に価数が高いイオン程選択性が大きくなるが、特にHイオンに対する選択性が非常に大きいのが特徴である。このため、Hイオンが他の陽イオンで交換された後、塩酸または硫酸水溶液などの薬剤を使用して容易にR-COOHの形に戻すことができる。このため、繰り返し使用する時の再生が容易であり、理論化学当量より僅かに多い程度の薬剤量で再生が可能となる。
【００４０】
また、次亜塩素酸ナトリウムによる漂白力は、溶存塩素による塩素化反応によると考えられる。また、漂白力に寄与する要素は、溶存塩素＞次亜塩素酸ナトリウム＞次亜塩素酸の順序であると考えられる。本発明の方法によれば、溶存塩素を実質的に生成することなく次亜塩素酸を製造することができるため、漂白効果が少ない次亜塩素酸を得ることができる。また、上記の通り、溶存塩素が実質的に生成しないため、塩素化反応が生じない。溶存塩素が多い場合は、臭気も大変強いものとなるが、本発明の方法によれば、溶存塩素を実質的に生成することなく次亜塩素酸を製造することができるため、塩素による臭気も少ない。
【００４１】
本発明の方法において、第一および第二の次亜塩素酸塩溶液を弱酸性陽イオン交換樹脂と接触させる工程は、任意の方法で行うことができる。たとえば、弱酸性陽イオン交換樹脂が充填されたカラムに、次亜塩素酸塩溶液を通過することによって処理することができる。また、次亜塩素酸塩溶液を弱酸性陽イオン交換樹脂と接触させる工程は、次亜塩素酸塩溶液を含む容器内に弱酸性陽イオン交換樹脂を投入することにより、バッチ法で処理することもできる。第一の接触工程と第二の接触工程とは、同じ処理方法を使用してもよいし、異なる処理方法を使用してもよい。第一の接触工程および第二の接触工程は、互いに独立して行われ、同時に並行して行ってもよいし、異なる時機に行ってもよい。
【００４２】
第一の接触工程において得られる第一の次亜塩素酸溶液のpHと、第二の接触工程において得られる第二の次亜塩素酸溶液のpHとは異なるpHである。アクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂で処理されて得られる第一の次亜塩素酸溶液は、一般に、メタクリル酸系弱酸性陽イオン樹脂で処理されて得られる第二の次亜塩素酸溶液よりpHが低くなる。たとえば、次亜塩素酸ナトリウム溶液をアクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂と接触させると、約pH6.0〜pH7.0程度の次亜塩素酸溶液を生成する。また、次亜塩素酸ナトリウム溶液をメタクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂と接触させると、約pH7.0〜pH8.0程度の次亜塩素酸溶液を生成する。
【００４３】
混合工程は、第一の次亜塩素酸溶液と第二の次亜塩素酸溶液とを混合する工程である。第一の次亜塩素酸溶液と第二の次亜塩素酸溶液とを混合する方法には、当業者に公知の任意の方法を使用することができる。たとえば、両者を同じ容器に勢いよく投入することによって混合してもよい。また、両者を容器に投入して、撹拌したり振盪させたりすることによって混合してもよい。
【００４４】
混合工程では、混合後の次亜塩素酸溶液のpHが予め設定されたpHとなるように調整することができる。予め設定されたpHは、弱酸性以上の任意のpHであることができ、たとえばpH4.0〜8.0の範囲内の任意のpHであることができ、使用目的に合わせて適宜設定することができる。また、予め設定されたpHは、第一の次亜塩素酸溶液のpHと第二の次亜塩素酸溶液のpHとの間のpHであることができる。予め設定されたpHは、たとえば中性領域のpHでもよい。中性領域のpHとは、たとえばpH6.5〜pH7.5の範囲であることをいい、pH7.0であってもよい。第一の次亜塩素酸溶液のpHは、予め設定されたpHより低くてもよく、予め設定されたpHが中性領域の場合には、pH7.0より低いpH、たとえばpH5.5〜pH6.9であってもよい。第二の次亜塩素酸溶液のpHは、予め設定されたpHより高くてもよく、予め設定されたpHが中性領域の場合には、pH7.0より高いpH、たとえばpH7.1〜pH8.5であってもよい。中性領域、特にpH7.0に溶液は、正確に濃度を調整することが困難であるが、本発明の製造方法によれば、pH7.0などの所定のpHの次亜塩素酸を容易に調製することができる。
【００４５】
混合工程では、上述した二種類の次亜塩素酸溶液を適切な比にて混合することにより、予め設定されたpHに容易に調整することができる。予め設定されたpHに調整するための二種類の次亜塩素酸溶液の適切な比は、同一の条件において二種類の次亜塩素酸溶液を様々な比で混合してpHを測定することにより、事前に求めておくことができる。また、適切な比は、予め設定されたpH、二種類の次亜塩素酸溶液のそれぞれのpHおよび次亜塩素酸溶液の濃度などに基づいて、適宜算出してもよい。pHを測定する方法は、当業者に公知の任意の方法を使用することができる。
【００４６】
本発明は、上述した製造方法によって製造された次亜塩素酸溶液をも提供する。本発明の次亜塩素酸溶液は、第一の次亜塩素酸塩溶液をアクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂で処理して得た第一の次亜塩素酸溶液と、第二の次亜塩素酸塩溶液をメタクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂で処理して得た第二の次亜塩素酸溶液とを混合した次亜塩素酸溶液である。本発明の次亜塩素酸溶液は、第一の次亜塩素酸溶液と第二の次亜塩素酸溶液とを適切な比で混合することにより、予め設定されたpHに調整されていてもよく、予め設定されたpHは、たとえば中性領域のpH、pH6.5〜pH7.5の範囲であってもよく、pH7.0であってもよい。
【００４７】
次に、本発明の次亜塩素酸溶液の製造装置について、以下に詳細に説明する。本発明の製造装置は、アクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂が充填された第一の容器と、メタクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂が充填された第二の容器とを備える。また、本発明の製造装置は、第一の容器において第一の次亜塩素酸塩溶液が処理されて得られた第一の次亜塩素酸溶液と、第二の容器において第二の次亜塩素酸塩溶液が処理されて得られた第二の次亜塩素酸溶液とを混合する混合容器をさらに備えてもよい。
【００４８】
本発明の製造装置は、たとえば図1に示すような装置1であることができる。図1の装置1は、希釈装置2と、アクリル酸系樹脂充填容器3（第一の容器）と、メタクリル酸系樹脂充填容器4（第二の容器）と、混合装置5（混合容器）とを備える。なお、図1の装置1は、第一の次亜塩素酸塩溶液および第二の次亜塩素酸塩溶液として、共通の次亜塩素酸塩溶液を使用する。
【００４９】
希釈装置2は、次亜塩素酸塩溶液を貯留し、および希釈するための装置である。アクリル酸系樹脂充填容器3は、アクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂が充填されたカラムなどの容器である。メタクリル酸系樹脂充填容器4は、メタクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂が充填されたカラムなどの容器である。希釈装置2は、アクリル酸系樹脂充填容器3と、メタクリル酸系樹脂充填容器4とに、それぞれ流路6を介して接続される。たとえば、希釈装置2は、希釈装置2の次亜塩素酸塩溶液をアクリル酸系樹脂充填容器3およびメタクリル酸系樹脂充填容器4に導入するためのポンプを備える。ポンプにより、希釈装置2からアクリル酸系樹脂充填容器3およびメタクリル酸系樹脂充填容器4にそれぞれ次亜塩素酸塩溶液が導入され、アクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂で処理された次亜塩素酸溶液A（第一の次亜塩素酸）およびメタクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂で処理された次亜塩素酸溶液B（第二の次亜塩素酸）を得ることができる。
【００５０】
混合装置5は、次亜塩素酸溶液Aと次亜塩素酸溶液Bとを混合する装置である。混合装置5は、アクリル酸系樹脂充填容器3とメタクリル酸系樹脂充填容器4とにそれぞれ流路6を介して接続される。混合装置5は、アクリル酸系樹脂充填容器3から流路6を介して流入した次亜塩素酸溶液Aと、メタクリル酸系樹脂充填容器4から流路6を介して流入した次亜塩素酸溶液Bとを混合するためのプロペラなどの撹拌手段を備える。
【００５１】
各流路6には、流路の流量を調節することができる調節手段、たとえば絞り弁または開閉弁などが設けられてもよい。このような構成により、混合装置5に流入する次亜塩素酸溶液Aと次亜塩素酸溶液Bとの比を適切に調節して、混合装置5における混合後の次亜塩素酸溶液のpHを所定のpHに調整することができる。
【００５２】
次亜塩素酸溶液Aと次亜塩素酸溶液Bは、いずれも同じ共与源から次亜塩素酸塩溶液を供給することにより、ほぼ同濃度の次亜塩素酸溶液を生成することができる。したがって、最終的な次亜塩素酸溶液のpHを調整する際に、次亜塩素酸溶液の濃度を変化させることなく、次亜塩素酸溶液Aと次亜塩素酸溶液B所望のpHに調整することができる。
【００５３】
上記のとおり、本発明の次亜塩素酸の製造方法および製造装置によれば、溶液のpHを、塩素ガスを発生する範囲に低下させることなく、所定のpHに調整された次亜塩素酸を容易に得ることができる。また、本発明の次亜塩素酸の製造方法および製造装置によれば、下記の実施例に示したように、中性領域の次亜塩素酸を容易に得ることができる。
【実施例】
【００５４】
1．材料および方法
特に明記しない限り、実験には以下の材料を使用した。アクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂には、WK40L（三菱化学株式会社）を使用した。メタクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂には、WK100（三菱化学株式会社）を使用した。500mlの量の弱酸性イオン交換樹脂を1lのカラムに充填して使用した。次亜塩素酸ナトリウム溶液は、市販の12％次亜塩素酸ナトリウム溶液（ツルクロンスーパー、鶴見曹達株式会社を希釈して、または希釈せずに使用した。
【００５５】
次亜塩素酸ナトリウム溶液の弱酸性イオン交換樹脂での処理は、ポンプを弱酸性イオン交換樹脂カラムに接続した装置を使用した。貯留部の次亜塩素酸ナトリウム溶液が所望の濃度で弱酸性イオン交換樹脂を通過するように、所定の水量でポンプを使用して次亜塩素酸ナトリウム溶液をそれぞれの弱酸性イオン交換樹脂カラムに導入した。希釈のためには、水道水、pH7.5を使用した。
【００５６】
溶液pHは、ポータブルpH計HM-30P（東亜DKK株式会社）またはpH試験紙を使用して測定した。次亜塩素酸濃度は、アクアチェックHC（日産化学工業株式会社）を使用して、遊離残留塩素濃度として測定した。
【００５７】
2．アクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂処理による次亜塩素酸溶液A
上記12％次亜塩素酸ナトリウム溶液を水で200ppmの濃度に希釈し、アクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂カラムを通した後のpHを測定した。樹脂通過水量は、1.0リットル/分であった。カラムに導入されるときの次亜塩素酸ナトリウム溶液の濃度は、約200ppmの濃度であり、pHは、8.9であった。アクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂を通過した後の次亜塩素酸溶液Aの濃度は、約200ppmであり、pHは、6.5であった。
【００５８】
3．メタクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂処理による次亜塩素酸溶液B
上記12％次亜塩素酸ナトリウム溶液を水で200ppmの濃度に希釈し、メタクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂カラムを通した後のpHを測定した。樹脂通過水量は、1.0リットル/分であった。カラムに導入されるときの次亜塩素酸ナトリウム溶液の濃度は、約200ppmの濃度であり、pHは、8.9であった。メタクリル酸系弱酸性陽イオン交換樹脂を通過した後の次亜塩素酸溶液Bの濃度は、約200ppmであり、pHは、7.6であった。
【００５９】
4．pH7.0の次亜塩素酸溶液の調製
次亜塩素酸溶液Aと次亜塩素酸溶液Bとを混合して、pH7.0の次亜塩素酸を調製した。次亜塩素酸溶液と次亜塩素酸溶液とを混合することにより、容易にpH7.0の次亜塩素酸溶液の調製することができた。混合後のpHが高い場合には、次亜塩素酸溶液Aを添加してpHを低下させ、また混合後のpHが低い場合には、次亜塩素酸溶液Aを添加してpHを上昇させることにより、pHを調整した。次亜塩素酸溶液Aと次亜塩素酸溶液Bは、それぞれpHが、pH6.5およびpH7.6であり、pH範囲が狭いため、容易かつ正確に混合溶液のpHを調整することができた。
【００６０】
本発明によれば、酸を使用することなく、かつ塩素ガスを発生することなく、所定のpHに正確に調整された次亜塩素酸水溶液を容易に製造することができる。
【符号の説明】
【００６１】
1・・・次亜塩素酸の製造装置
2・・・希釈装置
3・・・アクリル酸系樹脂充填容器
4・・・メタクリル酸系樹脂充填容器
5・・・混合装置
6・・・流路
【図１】
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