原 著

機能水研究

Vol.4(1), p.17-21, 2009

電解次亜水と強アルカリ性電解次亜水を利用した悪臭および有毒ガスの洗浄除去
竹原淳彦、浦野博水、福崎智司
岡山県工業技術センター
2008.7.16

受付、2009.3.14 受理

電解次亜水（pH 9.2～9.5、有効塩素(AC)： 80～100ppm）および強アルカリ性電解次亜水（pH12.0、 AC： 200ppm）を用いて、腐敗食品やタバコ煙に由来する悪臭および有毒ガス等の洗浄除去実験を行った。これらの電解水をスクラバーの洗浄液として用いることにより、水道水と比較して、硫化水素、メタンチオール（別名メチルメルカプタン）、一酸化炭素、一酸化窒素に対する除去効果が顕著に認められた。また、ホルムアルデヒドガスに対しても、電解次亜水の有効な除去効果が得られた。一方、水溶性であるアンモニアやエタノールガスに対しては、電解次亜水は水道水と同等の除去効果であった。無隔膜電解法は、安全で簡便に電解次亜水および強アルカリ性電解次亜水を調製できる有用な方法であり、調製された電解水はスクラバー洗浄液への適用が期待できる。
キーワード： 電解処理、電解次亜水、有効塩素、脱臭、スクラバー
1 緒言て広く用いられている。さらに、食塩を含有する水酸化食品工場では、製造工程や排水処理施設から発生したナトリウム溶液を陽極・陰極一体型電極で電気分解する

悪臭ガスに対する近隣住民やオフィスからの苦情が年々ことにより、有機物汚れに対して洗浄効果を有する強ア。また、レス

ルカリ性電解次亜水を調製することができる 5)。次亜塩素

トラン、ファストフード店等の外食産業においても近隣酸イオンとアルカリの併用は、広範囲の悪臭物質の吸への臭気対策や店内での分煙対策の必要性が次第に高ま収・分解に有効であり、脱臭性能の維持に対する管理がっている。さらに、厨房からの排ガスやタバコ煙には臭容易である。

増加しており、深刻な問題となっている

1,2)

気成分の他にオイルミストや有機成分（ニコチン、ター

本研究では、電解次亜水および強アルカリ性電解次亜ル等）が含まれており、ダクトや脱臭塔の内部汚染や室水をスクラバー脱臭装置の洗浄液として利用し、食品工内壁面の着色の原因となっている。一方、多くの自治体場で排出される悪臭ガスや、タバコの喫煙より発生するでは、悪臭防止法や条例などにより敷地境界、気体排出臭気成分と環境汚染ガスの洗浄除去効果を検討した。ま口および廃水における特定悪臭物質濃度または臭気指数

た、悪臭物質ではないが、シックハウス症候群の原因物

1,2)、早期解決を促して質である揮発性有機化合物（Volatile Organic Compounds :いる。適正かつ低コストな臭気対策の実施を目的に種々VOC）の一つであるホルムアルデヒド、および醸造場壁（臭気濃度）の基準を定めており3)の脱臭装置が開発されつつあるが 、現状では、安価で十面に繁殖する黒カビの発生原因であるエタノールの洗浄分な脱臭効率を有している装置は極めて少ない。

除去実験も実施したので報告する。

著者らは、比較的安価で取り扱いやすい無隔膜方式で2 材料と方法製造する電解水に着目し、代表的な脱臭技術である薬液
4)2.1

洗浄法 への適用性について検討を進めている。無隔膜電悪臭ガスおよび環境汚染ガスの調製

解法は、食塩水を原料として希薄な次亜塩素酸ナトリウ、メ食品工場由来の悪臭ガスとして、硫化水素（H2S）ム溶液（電解次亜水）を製造する安全かつ簡便な方法で、アタンチオール（CH3SH； 別名メチルメルカプタン）あり、生成した電解次亜水は強力な酸化剤、殺菌剤としンモニア（NH3）の標準ガス（住友精化㈱）を用いた。タ
バコの喫煙由来の臭気成分と環境汚染ガスとして、アン、一酸化炭素（CO）、モニア、アセトアルデヒド（CH3CHO）〒701-1296 岡山市北区芳賀 5301
Tel : 086-286-9600

17窒素酸化物（NOX）を処理対象とした。タバコ煙は、マイルドセブン（日本たばこ産業㈱）5 本を自動吸煙機（JEM1467 6）に準拠）に装着し、燃焼させることによって発生させた。また、一酸化炭素（CO）と一酸化窒素（NO）については、標準ガス（住友精化㈱）を用いた実験も並行して行った。ホルムアルデヒド（HCHO）およびエタノール（C2H5OH）の蒸気は、各々の溶液をホットプレートで気化することにより発生させた。
2.2

洗浄液の調製

電解次亜水（pH 9.2～9.5、有効塩素(AC)： 80～100ppm）
および強アルカリ性電解次亜水（pH 12.0、AC： 200ppm）の調製は、電解原液として各々 0.1%（w/v）の NaCl 溶液
Fig. 2 Flow diagram of the scrubber II for the removal of stinking
and noxious compounds known to be generated from smoking gas,formaldehyde, and ethanol.

（pH 6.5）および NaOH で pH 12.0 に調整した 0.1%（w/v）5)の NaCl 溶液を、陽極・陰極一体型電極 （Cannon 6A, 12A；㈱ジー・イー・エス）を使用して電気分解することにより行った。使用した電極は、陽極（セラミック）と陰極（噴量 3.7L/min）することにより気液接触させた。洗浄（チタン）が一体化した円筒状の投げ込み式電極であり、液は、再度ポンプで汲み上げて循環利用した。運転開始 6

安全で簡便に次亜塩素酸水溶液を調製することができる。

分後（滞留時間の 5 倍）、脱臭装置出口の悪臭ガス濃度をAC の生成量は、電解時間で調整した。AC 濃度は、ヨウ測定した。

7)

素滴定法で測定した 。水道水は岡山市の水道水（pH 7.2）

タバコ由来の悪臭および環境汚染ガスの脱臭・除去実
験は、簡易スクラバー脱臭装置Ⅱ（㈱ジー・イー・エス）、を使用した。

吸煙機および撹拌用扇風機（YLEM-C305；㈱山善）を設2.3置したアクリル容器（1m×1m×1m）
内で行った（Fig. 2）。

脱臭実験

食品工場由来の悪臭ガス（硫化水素、メタンチオール、タバコ煙にはニコチンやタール等の有機成分が含まれるアンモニア）の脱臭実験には、縦型向流式スクラバー脱ことから、洗浄液には強アルカリ性電解次亜水（pH 12.0,臭装置Ⅰ（㈱フジワラテクノアート）を使用した（Fig. 1）。

AC: 200ppm）と水道水を使用した。吸煙機に装着したタ洗浄液には、水道水と電解次亜水（pH 9.2, AC: 80ppm）をバコがフィルター手前 5mm まで燃焼した時点を初発ガ用いた。ブロワーにより濃度調整した標準ガスをス濃度とした。その直後に脱臭装置の運転を開始し、3033L/min の流量で脱臭塔（50L）の底部から供給し（滞留分後と 60 分後の濃度を測定した。標準ガスを用いた一酸時間 1.2 min）
、洗浄液を上部ノズルからシャワーリング化炭素と一酸化窒素の除去実験では、初発濃度が約30ppm に到達した時点で脱臭装置の運転を開始した。洗浄液のシャワーリング噴量および脱臭装置の風量（吸入・排出）は、各々 5L/min、6.3m3/min であった。
ホルムアルデヒドおよびエタノールの洗浄除去実験は、上記アクリル容器内にて、スクラバー脱臭装置Ⅱ、ホットプレート（岩城硝子㈱）および撹拌用扇風機（YLEM-C305；㈱山善）を設置して行った（Fig. 2）。洗浄液には、水道水と電解次亜水（pH 9.5, AC: 100ppm）を使用した。3%（w/w）ホルムアルデヒド溶液 3ml もしく
は 99.5%（w/w）エタノール溶液 2.5～5ml をガラスシャーレに入れ、ホットプレートで加熱し完全に気化した時点を初発ガス濃度とし、直ちに脱臭装置を稼働させ、経時的に濃度変化を測定した。

Fig. 1 Flow diagram of the scrubber I for the removal of stinking
compounds known to be generated from decomposed foods.

ガス濃度の測定には、ガス検知管を用いた（4LK およ18

び 4LT (H2S)； ㈱ガステック、70L (CH3SH)； ㈱ガステ

アンモニアが次亜塩素酸により酸化される（式 7）ためック、105SD (NH3)； 光明理化学工業㈱、92L (CH3CHO)；と考えられた。

㈱ガステック、
1La および 1LC (CO)； ㈱ガステック、175U

NH3 + NaOCl → NH2Cl + NaOH

(7)

(NOX, NO)； 光明理化学工業㈱、171SB (HCHO)； 光明。
理化学工業㈱、112L (C2H5OH)； ㈱ガステック）

3.2

タバコからの発生ガスの洗浄除去

Table 2 に、水道水および強アルカリ性電解次亜水
3 結果および考察（pH12.0, AC: 200ppm）によるタバコ由来の悪臭および環3.1 食品由来の悪臭ガスの洗浄除去

境汚染ガスの洗浄除去結果を示す。ブランク試験は、洗Table 1 に、水道水と電解次亜水（pH 9.2, AC: 80ppm）

浄液を供給しないで脱臭装置を空運転させたときの濃度を洗浄液として用いた場合の悪臭ガス（硫化水素、メタ変化を示している。アンモニアは、ブランク試験においンチオール、アンモニア）の洗浄除去結果を示す。硫化て 30 分後に 1.0ppm、60 分後に 0.5ppm に減少した。こ水素の除去率は、水道水では 29～41％であったが、電解れは、アンモニアが脱臭装置やアクリル容器表面に吸着次亜水の使用により 91～93％と著しく向上した。メタンしたためと考えられた。水道水、強アルカリ性電解次亜チオールの除去率も水道水では 33％であったが、電解次水共に 30 分後にはアンモニアは検出されなかった。アセ亜水でほぼ完全に除去された。アンモニアは、水道水おトアルデヒドの除去効果は、強アルカリ性電解次亜水をよび電解次亜水で共に 100％の除去率が得られた。硫化用いた方が水道水よりも高かった。これは、式 8 に示す

水素とメタンチオールについては、NaOH による反応（式酸化反応に起因するものと推察された。

1, 4）と NaOCl による酸化反応（式 2, 3, 5, 6）の相加作

CH 3 CHO+NaOCl+NaOH→CH 3 COONa+NaCl+H 2 O

一酸化炭素は、初発濃度が 400ppm と高くなった。お用により洗浄除去されたと推察される。
H 2 S + 2NaOH → Na 2S + 2H 2 O(1)

Na 2S + 4NaOCl → Na2 SO 4 + 4NaCl(2)

Na2S + NaOCl + H2O → S + NaCl + 2NaOH(3)CH3 SH + NaOH → CH 3SNa + H2O(4)

2CH3SNa + NaOCl + H2O → (CH3)2S2 + NaCl + 2NaOH(5)Table 2. Removal of stinking and noxious compounds generated
from smoking gas by scrubber II using tap water and alkalineelectrolytically-generated solution.

(CH3)2S2+5NaOCl+2NaOH → 2CH3SO3Na+5NaCl+H2O (6)水溶性であるアンモニアは、水への溶解度が極めて高水を使用することにより洗浄液のアンモニア臭が著しく

Tap water

Electrolytically-Stinking
compound
H2S

Aftertreatment

(ppm)

5.5
1.0
0.5

5ND
ND

4.5
ND
ND

CH3CHO

0min
30min
60min

1010101075942.5

CO0min30min
60min

390350320

380
350
320400
350
310

NOX

0min
30min
60min

987987976

Removalefficiency(%)

Alkaline
electrolytically-generatedNaOCl solutiona)a)

pH 12.0 and available chlorine 200ppm
ND: Not detected

1.71.229.4

3.3

2.2

33.3

7.04.1

41.4

CH3SH

1.8

1.2

33.3

NH36.0

ND100H2S

1.70.193.3

3.30.293.3

性電解次亜水の除去効果については評価できなかった。

7.00.691.4

窒素酸化物は、両洗浄液による顕著な除去効果は見られ

CH3SH

1.8

ND100なかった。

NH36.0ND100

generated NaOCla)a)

Beforetreatment

Tapwater

0min
30min60min

低下することが確認された。これは、吸収・溶解された
Table 1. Removal of stinking compounds originated from foodsby scrubber I using tap water and electrolytically-generated
NaOCl solution.

blank
NH3

いために水洗浄のみで良好な除去が行えたが、電解次亜Cleaning solution(8)

そらく、アクリル容器内の酸素不足が原因で不完全燃焼を起こしたのではないかと考えられた。一酸化炭素は初発濃度が高いうえに、ブランク試験で 70ppm 減少するな
ど濃度の変化が大きいために、水道水および強アルカリ

pH 9.2 and available chlorine 80ppm
ND: Not detected19そこで、一酸化炭素および一酸化窒素の標準ガスを用いて同様の実験を行った。一酸化炭素（初発濃度 28ppm）
は、ブランク試験と比較して、水道水と強アルカリ性電解次亜水によるシャワーリング処理により、時間と共に濃度が徐々に減少することが確認され、さらに強アルカリ性電解次亜水の優位性も認められた（Fig. 3A）。また、一酸化窒素（初発濃度 31ppm）についても、洗浄処理の有効性、強アルカリ性電解次亜水の優位性が認められた（Fig. 3B）
。これらのガスのシャワーリング水への溶解および酸化分解のメカニズムについては検討中である。また、処理後の洗浄液の適正な廃水処理方法や洗浄液中の有害副生成物の検出、無害化についても検討する必要がある。

Fig. 4 Time courses of removal of HCHO by scrubber II using
tap water and electrolytically-generated hypochlorite solution.
Symbols: ○; blank, △; tap water, □; alkaline electrolyticallygenerated NaOCl solution (AC:100ppm, pH9.5)

ャワーリング処理によりエタノール濃度は著しく減少した。除去速度は、水道水および電解次亜水ともほぼ同一であり、水への溶解度の大きいエタノールでは電解次亜水の優位性は見られなかった。

Fig. 3 Time courses of the removal of CO(A) and NO(B) by scrubber
II using tap water and an alkaline electrolytically-generated hypochloritesolution.
Symbols: ○ ; blank, △ ; tap water, □ ; alkaline
electrolytically-generated NaOCl solution (AC:200ppm, pH12.0)

3.3

ホルムアルデヒドガスの洗浄除去

Fig. 4 に、ホルムアルデヒドガス（初発濃度 35ppm）の洗浄除去結果を示す。水道水および電解次亜水（pH 9.5,AC: 100ppm）を用いたシャワーリングにより、ホルムアルデヒド濃度は時間と共に急速に減少した。除去速度は、電解次亜水の方が大きかった。これは、電解次亜水中のFig. 5 Time courses of removal of ethanol by scrubber II using tap
water and electrolytically-generated hypochlorite solution.

次亜塩素酸による酸化反応（式 9）が起こるため、水道水よりも高い効率でホルムアルデヒドの除去が達成された

Initial concentration (A)1000ppm; (B)2000ppm.
Symbols: ○; blank, △; tap water, □; electrolytically-generatedNaOCl solution (AC:100ppm, pH9.5)

ものと考えられる。
HCHO + NaOCl + NaOH → HCOONa + NaCl + H2O (9)

3.4

4 結論

エタノールガスの洗浄除去

Fig. 5 に、エタノールガス（初発濃度 1000, 2000ppm）

電解次亜水および強アルカリ性電解次亜水をスクラバの洗浄除去結果を示す。いずれの初発濃度においても、ーの薬液洗浄法に適用し、腐敗食品やタバコ煙に由来す水道水および電解次亜水（pH 9.5, AC: 100ppm）によるシる悪臭および有害ガス、およびホルムアルデヒドとエタ

20

ノールの洗浄除去実験を行い、以下の結果が得られた。

装置Ⅱを貸与して頂いた株式会社ジー・イー・エスの中① 電解次亜水の使用により、硫化水素（1.7～7.0ppm）

村信一氏に深謝いたします。

は 91～93％除去され、メタンチオール（1.8ppm）とアンモニア（6ppm）はほぼ 100％除去された。

文献② 強アルカリ性電解次亜水の使用により、タバコ由来

1)

環境省：臭気対策のすすめ―悪臭苦情を出さないの悪臭・有害ガスであるアンモニア、アセトアルデために―．http://www.env.go.jp/air/akushu/taisaku_p/ ,ヒド、一酸化炭素、一酸化窒素の洗浄除去効果が認

2003.3
2)められた。

伊藤和彦：食品産業における臭い対策、食品と開発、38(8), 23-28, 2003

③ ホルムアルデヒドは、シャワーリングにより著しく
3)減少した。電解次亜水を用いた場合、水道水よりも環境省：ひと目で分かる「脱臭装置」選択ガイド（2003 飲食店版）高い除去効果が得られた。

http://www.env.go.jp/air/akushu/d_guide/ , 2003.3④ アンモニアとエタノールガスは、シャワーリングに4)より著しく減少したが、電解次亜水の優位性は認め

小松繁、石黒辰吉：普及版防脱臭技術集成、171-183,
2002

られなかった。
5)

電解次亜水および強アルカリ性電解次亜水は、比較的竹原淳彦、福崎智司：電解技術を利用した塩素化

安全かつ簡便に調製できるうえ、アルカリによる溶解作

アルカリ性溶液の調整と洗浄への適用．食科工, 51,

用と次亜塩素酸イオンによる酸化作用を合わせ持つため、92-97, 2004

広範囲の悪臭・有害成分の除去に有効であると思われる。

6)

謝辞

7)

日本電機工業会規格：家庭用空気清浄機、JEM 1467,
1995
日本工業規格：工業用水試験方法、JIS K 0101,
pp100-101, 1998

本研究の遂行にあたり、縦型向流式スクラバー脱臭装
置Ⅰを用いた脱臭実験に技術協力を頂いた株式会社フジ
ワラテクノアートの臼井康朗氏に厚く御礼申し上げます。
また、陽極・陰極一体型電極および簡易スクラバー脱臭

Removal of Stinking and Noxious Compounds by Scrubber
Using Electrolytically-Produced Hypochlorite Solutions
Atsuhiko Takehara, Hiromi Urano, and Satoshi Fukuzaki
Industrial Technology Center of Okayama Prefecture
Hypochlorite waters with alkaline pH were prepared by electrolysis of 0.1% sodium chloride solutions with pH6.5
and 12.0 using ceramics / titanium electrode without diaphragm between the anode and the cathode. These solutions andtap water were examined for their effect on scrubber in terms of the removal of stinking and noxious compounds known
to be generated from decomposed foods and smoking gas. It turned out that the hypochlorite waters show markedly
higher effect than tap water in terms of removing hydrogen sulfide, methanethiol (methylmercaptane), carbon monoxide,and nitrogen monoxide. In addition, the hypochlorite water with pH9.5 was capable of removing formaldehyde gas. The
capability of removing ammonia and ethanol was comparable between the hypochlorite water and tap water. The
electrolysis without diaphragm between the anode and the cathode is a relatively safe and handy method to prepare thehypochlorite waters with alkaline pH, which may be applicable as cleaning solution for scrubber.
Key words : electrolysis, electrolytically-generated NaOCl solution, available chlorine, deodorization, scrubber

21