(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素吸蔵金属からなる陰極を兼ねた隔壁により仕切られた反応室と電解室の２室からなり、前記隔壁の反応室側表面に反応触媒層を設け、電解室には酸化用陽極を該隔壁の陰極と対向して配置した電気化学処理装置であって、被処理物が反応室に入って該水素吸蔵金属隔壁と接触して水素添加、又は還元された後、電解室に送られて陽極酸化処理されるか、もしくは、被処理物が電解室に入って陽極酸化処理された後、反応室に送られて該水素吸蔵金属隔壁と接触して水素添加、又は還元されることを特徴とする有機着色廃水の脱色用電気化学処理装置。
【請求項２】
前記電解室の酸化用陽極の電極物質が酸化鉛であることを特徴とする請求項１記載の電気化学処理装置。
【請求項３】
前記の水素吸蔵金属からなる陰極を兼ねた隔壁の反応室側表面をブラスト等により粗面化し、さらに多孔質触媒層を設けて、比表面積を拡大し、接触面積を増加したものであることを特徴とする請求項１記載の電気化学処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃水を水素添加又は還元処理と酸化処理とを組合せて高度処理するために用いる電気化学処理装置に関し、特に、水素添加又は還元処理後に酸化処理を行うことにより、又は酸化処理後に水素添加又は還元処理を行うことにより、廃水処理、たとえば染料排液などの着色廃液の処理を効率的に行うことが可能な電気化学処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
着色廃液の処理は、従来から効果的な処理が困難なものであって、この処理を効果的に行えるようにすることは多年の懸案事項であった。つまり、着色廃液は、着色の原因によってはその処理が極めて困難なものがある。廃液の着色の原因には大きく分けて二種類ある。そのひとつが金属イオンの含有であり、代表的にはいわゆる遷移金属イオンの存在により着色するものであり、例えば銅イオンの存在により青色に着色したり、コバルトイオンによりピンク色に着色するものである。これらの金属イオン由来の場合は、金属を取り除くことによって比較的容易に処理できることは良く知られていることである。
【０００３】
もう一つの原因として有機物に由来するものがある。すなわち、二重結合や三重結合などの不飽和結合を有する有機物が含まれる場合には、それが原因となって着色すると言われている。この処理法として、従来から、活性炭で吸着する方法、強い酸化剤で有機物を分解する方法、更に、これらを組み合わせる方法などが知られている。
ここで着色廃水処理、特に有機物由来の着色廃液の処理について考えてみると、理想的には完全に有機物を分解処理してしまうことであるが、その一方で従来費用がかかるとされてきた脱色処理を含む前処理等と最終処理とを分離して考えることもできる。すなわち前処理としてある程度分解しておきそれを活性炭処理する、又は生物処理して着色をなくすと共に無害化する方法である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の活性炭で直接吸着する方法では、通常このような着色廃液に含まれる有機物量がかなり多いためにその負荷が大きく、そのままては多量の活性炭を使用したり又は活性炭のメンテナンスを非常にしばしば行う必要があるなどの問題点があった。同様の意味で、含有有機物を強い酸化剤で完全に水と炭酸ガスにまで分解してしまうことは、その使用する酸化剤の量が極めて多くなる問題点が容易に考えられる。たとえばオゾン処理による着色廃水処理に於いては、最近の新聞記事によると（平成９年３月２１日日刊工業新聞）３トン／時間の廃水を処理するのにオゾン生成量１５ｋｇ／時間と言う大型のオゾン発生装置を使用する必要があるとしており、経済性の点から大きな問題であった。
【０００５】
また生物化学処理としてバクテリアなどによって有機物を分解することが考えられているが、大きな場所を必要とすること、長時間を要することと共に、必ずしも選択的な反応が期待できないこと、廃液によっては分解しにくいために長時間処理しても十分な効果が得られないなどの問題点があった。
さらにまた、前処理と活性炭処理又は生物処理の組合せにおいても、選択的に着色原因を除き、更に分解を能率的に行う方法は従来見られず、着色廃水の処理は困難を極めていると言って良く、通常は過剰とも思える設備を使って処理するために経済的に大きな負担をかけるという問題があり、実用的な方法がなかったという問題点があった。
本発明は、叙上の問題点を解決するためになされたものであり、有機着色廃水の脱色を選択的に行うと共に効率的に無害化処理する装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、水素添加又は還元と酸化処理を組合せて上記着色廃水を処理することによって上記目的を達成できることを見出して本発明を完成するに至った。
従って、本発明は、着色の主原因である有機物質の多重結合部分を水添又は還元反応で選択処理し、更に電解酸化により有機物を分解すること、或いはその処理順序を逆に行うことにより有機物を分解することによって無害化する、多年の懸案事項であった染色排水の処理に抜群の効果を発揮する電解反応装置を提供するものである。
【０００７】
すなわち、本発明は、次の構成からなるものである。
（１）水素吸蔵金属からなる陰極を兼ねた隔壁により仕切られた反応室と電解室の２室からなり、前記隔壁の反応室側表面に反応触媒層を設け、電解室には酸化用陽極を該隔壁の陰極と対向して配置した電気化学処理装置であって、被処理物が反応室に入って該水素吸蔵金属隔壁と接触して水素添加、又は還元された後、電解室に送られて陽極酸化処理されるか、もしくは、被処理物が電解室に入って陽極酸化処理された後、反応室に送られて該水素吸蔵金属隔壁と接触して水素添加、又は還元されることを特徴とする有機着色廃水の脱色用電気化学処理装置。
（２）前記電解室の酸化用陽極の電極物質が酸化鉛であることを特徴とする前記（１）記載の電気化学処理装置。
（３）前記の水素吸蔵金属からなる陰極を兼ねた隔壁の反応室側表面をブラスト等により粗面化し、さらに多孔質触媒層を設けて、比表面積を拡大し、接触面積を増加したものであることを特徴とする前記（１）記載の電気化学処理装置。
【０００８】
【発明の実施の形態】
典型的な電気化学処理装置を概念的に示した模式図を図１に示す。図１において、電気化学処理装置１の形状は、水素吸蔵金属からなる陰極兼隔壁２により仕切られた反応室３と電解室４とをそれぞれ有する反応槽型の容器をなしており、前記陰極兼隔壁２はその陰極側が電解室４に面し、その反対側が反応室３に面するように設置されており、それぞれの槽の頂部は蓋体５、５で覆われており、また底部には撹拌子６、６が設けられており、これらは磁気的に回転されるようになっている。また、電解室４には陽極７が挿入されている。更に、反応室３にはポンプＰ１により水素添加又は還元された処理液を電解室４へ移送する配管８が、また電解室４には陽極酸化された処理液をポンプＰ２により反応室３へ移送する配管９がそれぞれ接続されている。
【０００９】
次に図１に基づいて、電気化学処理装置１による着色廃液の処理を以下に説明する。
そこにおける反応の概要は、次に示すとおりである。先ず電解質の電解により水素吸蔵金属からなる陰極２では水素が発生し、その水素の大部分は水素吸蔵金属に吸蔵され、吸蔵水素量の増加と共に陰極兼隔壁２の中を反対側に移動する。移動した水素は反応室３内の被反応物、ここでは被処理水内に活性水素、水素ラジカルなどとして移動し、被反応物と反応し、いわゆる水添反応を行う。この反応は有機化合物の二重結合のような多重結合部分を選択的にアタックする。これによって多重結合が飽和するので着色が消える。多重結合の水添による脱色は、一般に脱水素による再多重結合化が困難であるだけに処理の途中で再び着色する可能性が少ないという特徴を有している。
【００１０】
この脱色した被反応物を更に電解室４に送る。その電解室４での陽極酸化により有機物の種類によっては完全に分解され、また有機物の種類によっては部分的に分解されて処理されやすい形となる。このときの陽極酸化は、そこで使用する電極の種類によって変わってくるので、水中の被処理物の種類を考えて使用する電極の種類を選択する。たとえば酸化鉛電極を使用すると、極めて酸化力が強いので、多くの有機物は分解されて二酸化炭素と水にまでなるケ−スが多い。また、そこまでの分解が起こらなくても比較的簡単な形の有機物にまで分解されるので、後は、そのまま排水したり、必要に応じて生物処理などの追加処理を行えばよい。
【００１１】
また、酸化錫電極では有機物のうちでもベンゼン環の開環に有効であるとされている。白金めっきチタン電極では酸化鉛ほどの酸化力はないが、大きな酸素過電圧を有するので高電位による酸化分解が行える。導電性ダイヤモンド電極は過電圧は大きいが、酸化力は優れている。これらの電極は、被分解物によって選択するが、いずれの場合もそのままで排水できる状態となったり、少なくとも二次処理が極めて容易になると言う特徴がある。しかも、他の処理と異なり水添により水素の飽和化が進んでいるので、再着色の心配なしに二次処理まで可能である。
【００１２】
アゾ染料として代表的なアマランスを含む廃水の場合、図１に示す装置で水素吸蔵金属としてパラジウム箔を用い、反応側の表面にパラジウム黒を触媒と反応面積拡大を兼ねて生成させ、電解室４の陽極７として酸化鉛電極を用いた。室温で電流密度２〜３Ａ／ｄｍ2 で電解を行いながら、前記廃液を反応室３を通し、さらに電解室４に流した場合、反応室３を出た段階で液は見掛け上無色となった。しかしＣＯＤは殆ど変化しなかった。この液のＣＯＤは１００〜１２０ｐｐｍであった。これを更に電解室４側に通したところ、電解室４側出口ではＣＯＤは５ｐｐｍ程度まで下がり、確実にＣＯＤの低下効果のあることがわかった。また、アントラキノン系の染料や、キノリン系の染料でも程度の差はあるが同様の効果が認められた。
【００１３】
【実施例】
以下に、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれに限定されないことは言うまでもない。
【００１４】
実施例１
図１の処理装置を用いてアマランス含有の模擬廃水（ＣＯＤ＝１０３ｐｐｍ）の処理を行った。まずブラスト処理して有効面積が１ｃｍ2 である厚さ０．０５ｍｍのパラジウム板の反応室側表面にパラジウム黒の電気めっきを行い、さらにその表面にＰｔの電気めっきを行った。電解室の陽極は、熱シュウ酸で酸洗したＴｉ板にＰｂＯ2 めっきをして作成した。反応室側に１００ｍｇ／ｄｍ3 のアマランス含有模擬廃水を１０ｄｍ3 入れて撹拌子６の回転で撹拌するとともにポンプで循環し、室温、電流密度５Ａ／ｄｍ2 の条件で５時間電解を行った。処理後の前記模擬廃水の脱色度は吸光光度計を用いて測定した。その方法は、５１０ｎｍにおける吸光度を電解前後で比較し、その比を脱色率とするものである。この試験結果は９７％の脱色率であった。この時のＣＯＤ値は変わっていなかった。そこで、この装置の反応室から出た液を電解室に流すように配管を変更して同様の電解を行ったところ、脱色率は９５％になり、ＣＯＤは５ｐｐｍまで低下していた。
この処理済み液を室温で２日間放置した後、脱色率とＣＯＤ値の測定を行ったところ、電解処理直後と同等の値であった。
【００１５】
比較例１
図１の処理装置を用いて電解室のみに前記廃液を入れて５時間電解したところ、脱色率は２０％、ＣＯＤ値は２５ｐｐｍであった。
実施例２
実施例１と同様の条件で、被処理液を１００ｍｇ／ｄｍ3 のクリスタルバイオレット含有液に変えて、反応室から電解室に被処理液を流して処理したところ、８９％の脱色率が得られた。その後に酸化鉛電極を有する電解槽で酸化分解処理を行ったところＣＯＤ値は１０ｐｐｍまで下がった。このときの着色の変化は全く認められなかった。
【００１６】
実施例３
実施例１と同様の条件で、アゾ染料廃液（ＣＯＤ＝３３００ｐｐｍ）を被処理液として、反応室から電解室に処理液を流して処理したところ、９時間の反応時間で９７％の脱色率が得られた。この時のＣＯＤは３０ｐｐｍまで低下していた。
【００１７】
【発明の効果】
本発明の電気化学処理装置においては、次のような優れた効果が奏される。
（１）反応室内の被処理液を水素を十分に吸蔵させた水素吸蔵金属に接触させることによって染料などを含む着色液の脱色が出来る。
（２）この脱色反応は有機物への水素添加によると考えられるので、後の電解酸化などで再度の着色が起こらない。
（３）水素添加や還元による脱色液を電解室に送り電解を行うことによってＣＯＤの低減、染料の分解が促進される。
（４）脱色とＣＯＤ低減（分解）を別に行う結果となり確実な脱色が行える。
（５）ＣＯＤ低減には食塩などの添加物を入れずに電解を行うので二次汚染の問題が全く起こらない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電気化学処理装置の１態様を説明する模式図である。
【符号の説明】
１    電気化学処理装置
２    陰極兼隔壁
３    反応室
４    電解室
５    蓋体
６    撹拌子
７    陽極
８    配管
９    配管
Ｐ１  ポンプ
Ｐ２  ポンプ
【図１】
0003792857.tif 000002