(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
食塩水を電解して電解塩素水を生成するに際して、食塩水に一般式［１］で表されるヒダントイン系化合物を添加することを特徴とする電解塩素生成方法。
【化１】
0003861275.tif 000005
（ただし、式中、Ｒ1及びＲ2は、水素又は炭素数１〜１２のアルキル基であり、Ｒ1とＲ2は、同一であっても異なっていてもよく、Ｒ3及びＲ4は、水素、アルカリ金属又はハロゲンであり、Ｒ3とＲ4は、同一であっても異なっていてもよい。）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電解塩素生成方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、食塩水の電解によって生成する次亜塩素酸ナトリウムを、安定で揮散しにくい結合型塩素として有効塩素の減少量を低減し、長期間にわたって活性を持続することができる電解塩素生成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
塩素ガス、次亜塩素酸塩、電解塩素などの塩素系薬剤は、優れた酸化力と抗菌力を有するために、酸化剤、殺菌剤、漂白剤などとして広く使用されている。従来より、食塩水を電解し次亜塩素酸を発生させ、冷却水などに注入していたが、冷却塔を通過すると残留塩素の多くは揮散し、この揮散量に応じた次亜塩素酸を注入する必要がある。しかし、冷却塔で揮散する量が多いために、多量の次亜塩素酸の原料となる食塩が必要である。また、塩素系薬剤を水中に添加したのちに強く撹拌したり、冷却塔などで空気と接触したりすると、水中の有効塩素は短時間で分解し、その活性が低下する。そのために、有効塩素の活性を長時間持続させて、塩素処理効果を高める活性持続剤が検討されている。
例えば、特公平５６−５０６３８号公報には、塩素系薬剤の殺菌効果などを低下させることなく、塩素系薬剤から発生する遊離塩素を結合型塩素として安定化する活性持続剤として、ヒダントイン系化合物が提案されている。すなわち、Ｎ−無置換又はＮ−アルカリ金属置換ヒダントインは、窒素と結合した水素又はアルカリ金属が塩素系薬剤の塩素と置換されて安定化され、Ｎ−ハロゲン置換ヒダントインは、ハロゲンが殺菌などに消費されたのち、塩素系薬剤の塩素が窒素と結合して安定化される。
しかし、食塩水の電解により得られる遊離塩素が存在する電解塩素水にヒダントイン系化合物を添加しても、遊離塩素のすべてが結合型塩素とはならず、塩素の一部は短時間で分解されることから、より安定性に優れた電解塩素の生成方法が求められていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、食塩水の電解によって生成する次亜塩素酸ナトリウムを、安定で揮散しにくい結合型塩素として有効塩素の減少量を低減し、長期間にわたって活性を持続することができる電解塩素生成方法を提供することを目的としてなされたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、あらかじめヒダントイン系化合物を添加した食塩水を電解して電解塩素を生成することにより、電解塩素水を生成したのちにヒダントイン系化合物を添加する場合に比べて、電解塩素の安定性を著しく向上し得ることを見いだし、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
（１）食塩水を電解して電解塩素水を生成するに際して、食塩水に一般式［１］で表されるヒダントイン系化合物を添加することを特徴とする電解塩素生成方法、
【化２】
0003861275.tif 000002
（ただし、式中、Ｒ1及びＲ2は、水素又は炭素数１〜１２のアルキル基であり、Ｒ1とＲ2は、同一であっても異なっていてもよく、Ｒ3及びＲ4は、水素、アルカリ金属又はハロゲンであり、Ｒ3とＲ4は、同一であっても異なっていてもよい。）
を提供するものである。
さらに、本発明の好ましい態様として、
（２）一般式［１］で表されるヒダントイン系化合物が、５,５−ジメチルヒダントインである第(１)項記載の電解塩素生成方法、
を挙げることができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の電解塩素生成方法は、食塩水を電解して電解塩素を生成するに際して、食塩水に一般式［１］で表されるヒダントイン系化合物を添加するものである。
【化３】
0003861275.tif 000003
一般式［１］において、Ｒ1及びＲ2は、水素又は炭素数１〜１２のアルキル基であり、Ｒ1とＲ2は、同一であっても異なっていてもよく、Ｒ3及びＲ4は、水素、アルカリ金属又はハロゲンであり、Ｒ3とＲ4は、同一であっても異なっていてもよい。
一般式［１］で表されるヒダントイン系化合物としては、例えば、ヒダントイン、５−メチルヒダントイン、５−エチルヒダントイン、５−プロピルヒダントイン、５−ブチルヒダントイン、５,５−ジメチルヒダントイン、５,５−ジエチルヒダントイン、５,５−ジプロピルヒダントイン、５,５−ジブチルヒダントイン、５−メチル−５−エチルヒダントイン、５−メチル−５−プロピルヒダントイン、５−メチル−５−ブチルヒダントイン、５−メチル−５−ペンチルヒダントイン、５−メチル−５−ヘキシルヒダントイン、５−メチル−５−ヘプチルヒダントイン、５−メチル−５−オクチルヒダントイン、５−メチル−５−ノニルヒダントイン、５−メチル−５−デシルヒダントイン、５−メチル−５−ウンデシルヒダントイン、５−メチル−５−ドデシルヒダントイン、１−クロロヒダントイン、３−クロロヒダントイン、１−ブロモヒダントイン、３−ブロモヒダントイン、１−クロロ−５,５−ジメチルヒダントイン、３−クロロ−５,５−ジメチルヒダントイン、１−ブロモ−５,５−ジメチルヒダントイン、３−ブロモ−５,５−ジメチルヒダントイン、１−クロロ−５,５−ジエチルヒダントイン、３−クロロ−５,５−ジエチルヒダントイン、１−ブロモ−５,５−ジエチルヒダントイン、３−ブロモ−５,５−ジエチルヒダントイン、１−クロロ−５−メチル−５−エチルヒダントイン、３−クロロ−５−メチル−５−エチルヒダントイン、１−ブロモ−５−メチル−５−エチルヒダントイン、３−ブロモ−５−メチル−５−エチルヒダントインなど、及び、これらのナトリウム塩、カリウム塩などを挙げることができる。これらの一般式［１］で表されるヒダントイン系化合物は、１種を単独に用いることができ、あるいは、２種以上を組み合わせて用いることもできる。これらの中で、５,５−ジメチルヒダントインを特に好適に使用することができる。
【０００６】
本発明方法に用いる電解塩素発生装置に特に制限はなく、市販されている電解塩素発生装置を含めて任意の電解塩素発生装置を使用することができる。電解塩素発生装置は、電解槽に陰極と陽極を配し、食塩水を間欠的又は連続的に供給して通電することにより、下記の化学反応式で示されるように、電解槽内において塩素ガスと水酸化ナトリウムを発生させ、さらに塩素ガスと水酸化ナトリウムの反応により、次亜塩素酸ナトリウムを生成する。食塩水としては、海水を用いることもできる。
２ＮａＣｌ ＋ ２Ｈ2Ｏ → Ｃｌ2 ＋ ２ＮａＯＨ ＋ Ｈ2
Ｃｌ2 ＋ ２ＮａＯＨ → ＮａＣｌＯ ＋ ＮａＣｌ ＋ Ｈ2Ｏ
本発明方法においては、食塩水の電解により遊離塩素又は次亜塩素酸を生成させる際に、電解液である食塩水にあらかじめ一般式［１］で表されるヒダントイン系化合物を添加しておくことにより、電解によって生成する次亜塩素酸がヒダントインと反応して安定で揮散しにくい結合型塩素となる。したがって、この結合型塩素を含む電解塩素水を、塩素処理を必要とする水系に添加すると、長期間にわたり活性が持続され、比較的少量の電解塩素水の添加により効率的に塩素処理を行うことができる。また、本発明方法により生成した電解塩素は、結合型で長期間活性が持続するので、電解塩素水を使用する場所に電解塩素発生装置を設置し、必要の都度通電して電解塩素を生成して使用するほかに、あらかじめ生成した電解塩素水を貯留しておき、使用する場所に移送して塩素処理を必要とする水系に添加することもできる。
【０００７】
図１は、本発明方法の実施の一態様の工程系統図である。原料タンク１中の食塩及び一般式［１］で表されるヒダントイン系化合物を溶解した原料水を、液体ポンプ２により電解槽３に送り、直流電源４により通電して電解塩素を生成させる。得られる電解塩素水は、水系に直接注入することができ、あるいは、貯留、移送して水系に注入することもできる。
本発明方法により生成した結合型塩素を含む電解塩素水を冷却塔などの水系に注入することにより、水系における塩素の揮散による消耗量を低減し、少量の電解塩素水の注入により冷却水中の微生物の繁殖の抑制ないし殺菌を行うことができる。
本発明方法により生成した電解塩素水は、電解塩素を安定で揮散しにくい結合型塩素として含有するので、冷却塔における残留塩素の減少量を約１／３に低減することができ、したがって冷却塔に注入する塩素量を削減することができる。その結果、電解塩素生成のための食塩の使用量と消費電力量を低減し、電解塩素発生装置を小型化することが可能となる。さらに、冷却水系への電解塩素水の注入量を減少することによって、冷却水系内の腐食も低減することができる。
【０００８】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定されるものではない。
実施例１
食塩２４０ｇ／リットル及び５,５−ジメチルヒダントイン４８ｇ／リットルを溶解した原料水８ml／min及び純水２００ml／minを電解装置に供給し、電解を行って全残留塩素濃度１,５００mg／リットルの電解塩素水を得た。
得られた電解塩素水を純水に断続的に添加し、添加の都度、全残留塩素濃度及び遊離塩素濃度を測定した。全残留塩素濃度は、０.１１mg／リットル、０.４５mg／リットル、０.７８mg／リットル、１.１６mg／リットル、１.４９mg／リットル、１.９８mg／リットル及び３.４１mg／リットルとなったが、いずれの場合も遊離塩素は検出されなかった。
比較例１
食塩２４０ｇ／リットルを溶解した原料水８ml／min及び純水２００ml／minを電解装置に供給し、電解を行って全残留塩素濃度１,５００mg／リットルの電解塩素水を得た。
得られた電解塩素水を、５,５−ジメチルヒダントイン５mg／リットルを溶解した純水に断続的に添加し、添加の都度、全残留塩素濃度及び遊離塩素濃度を測定した。全残留塩素濃度は、０.５０mg／リットル、０.７１mg／リットル、１.４７mg／リットル、２.１０mg／リットル及び４.０８mg／リットルとなり、それぞれの場合の遊離塩素濃度は、０.３０mg／リットル、０.３１mg／リットル、０.３５mg／リットル、０.３９mg／リットル及び１.２６mg／リットルであった。
実施例１及び比較例１の結果を、第１表に示す。
【０００９】
【表１】
0003861275.tif 000004
【００１０】
第１表に見られるように、５,５−ジメチルヒダントインを添加した食塩水を電解して調製した電解塩素水を純水に添加した実施例１においては、いずれの測定においても遊離塩素は検出されず、電解塩素水中の塩素はすべて結合型塩素として存在していることが分かる。これに対して、食塩水を電解して調製した電解塩素水を５,５−ジメチルヒダントインを溶解した純水に添加した比較例１においては、全残留塩素濃度に係わらず、すべての測定において遊離塩素が検出され、一部の塩素は結合型塩素にならないことが分かる。
【００１１】
【発明の効果】
本発明の電解塩素生成方法によれば、食塩水の電解によって生成する次亜塩素酸ナトリウムを、安定で揮散しにくい結合型塩素として有効塩素の減少量を低減し、長期間にわたって活性を持続することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明方法の実施の一態様の工程系統図である。
【符号の説明】
１  原料タンク
２  液体ポンプ
３  電解槽
４  直流電源
【図１】
0003861275.tif 000006