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技術 低食塩電解水の製造方法とその製造装置

出願人 ノーリツプレシジョン株式会社
発明者 宮崎英也
出願日 2005年6月28日 (14年3ヶ月経過) 出願番号 2005-188582
公開日 2007年1月18日 (12年9ヶ月経過) 公開番号 2007-007502
状態 拒絶査定
技術分野 半透膜を用いた分離 イオン交換による水処理 電気・磁気による水処理
主要キーワード pH計 設備改善 陽イオン交換樹脂塔 電解方式 モニターリング 電解水中 直流電位 規制値
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2007年1月18日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (2)

課題

含有する臭素酸規制値以下に少なくできる食塩電解方式を用い、それでいて食塩濃度を低くできる、次亜塩素酸を含む低食塩電解水の製造方法とその製造装置を提供する。

解決手段

塩化ナトリウム水溶液電解し、生成した電解水酸性にすべく電解水のpHを調整し、pHを調整した電解水を電気透析して電解水中ナトリウムイオン塩化物イオンとを分離・除去する低食塩電解水の製造方法。

概要

背景

飲料用として浄水場井戸水などを浄化する場合、他の薬剤よりも安価で、効果的な殺菌力を有する次亜塩素酸ナトリウム(NaClO)や次亜塩素酸(HClO)(以下、次亜塩素酸ナトリウム等ということがある)が、殺菌剤酸化剤として大量に使用されている。しかし、従来から販売されている次亜塩素酸ナトリウム等には、少なくない臭素酸が含まれているところ、最近、水質基準改訂により、飲料水中の臭素酸の含有量規制されるようになり、次亜塩素酸ナトリウム等の中から臭素酸を除去することが求められるようになった。

しかし、従来の生産設備を改善し、次亜塩素酸ナトリウム等から臭素酸を除去して、規制値以下に低減することは、多大な設備改善を必要とし、製造コストの上昇は避けられず、到底実用的とはいえるものではない。

そこで、多大な費用をかけて既存の設備改善を行うことなく、次亜塩素酸ナトリウム等中の臭素を規制値以下にできる方法として、臭素酸の少ない食塩原料とし、これを電気分解することにより次亜塩素酸ナトリウム等を製造する方法の採用が考えられる。この方法で製造された次亜塩素酸ナトリウム等中の臭素酸は、極めて少ない。

しかしながら、この方法により製造された次亜塩素酸ナトリウム等は食塩濃度が高くなり、浄水場、井戸水などの浄化のために大量に使用すれば、ナトリウムイオン塩化物イオンの水質基準である200ppmを越える。

一方、低食塩の次亜塩素酸ナトリウムを製造する方法としては、例えば、高濃度水酸化ナトリウムと高濃度の塩素とを反応させ(下記式)、有効塩素濃度40%以上の次亜塩素酸ナトリウムを生成することにより、食塩を析出させ分離する方法が提案されている(例えば、特許文献1)。

2NaOH+Cl2 →NaClO+NaCl+H2 O
特開平11−21105号公報

概要

含有する臭素酸を規制値以下に少なくできる食塩の電解方式を用い、それでいて食塩濃度を低くできる、次亜塩素酸を含む低食塩電解水の製造方法とその製造装置を提供する。塩化ナトリウム水溶液電解し、生成した電解水酸性にすべく電解水のpHを調整し、pHを調整した電解水を電気透析して電解水中のナトリウムイオンと塩化物イオンとを分離・除去する低食塩電解水の製造方法。

目的

そこで、上記従来技術の有する問題点に鑑みて、本発明の目的は、含有する臭素酸を規制値以下に少なくできる食塩の電解方式を用い、それでいて食塩濃度を低くできる、次亜塩素酸を含む低食塩電解水の製造方法とその製造装置を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
3件

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請求項1

塩化ナトリウム水溶液電解し、生成した電解水酸性にすべく電解水のpHを調整し、pHを調整した電解水を電気透析して電解水中ナトリウムイオン塩化物イオンとを分離・除去する低食塩電解水の製造方法。

請求項2

前記電解水に酸を注入することにより、前記電解水のpHを4.0〜5.6に調整する請求項1記載の低食塩電解水の製造方法。

請求項3

陽イオン交換樹脂を用いて、前記電解水中のナトリウムイオンを水素イオン交換することにより、前記電解水のpHを4.0〜5.6に調整する請求項1の低食塩電解水の製造装置

請求項4

塩化ナトリウム水溶液を電解する電解装置と、生成された電解水のpHを調整するpH調整手段と、pH調整された電解水を電気透析する電気透析装置とを有する低食塩電解水の製造装置。

請求項5

前記pH調整手段が電解水に酸を注入する装置、または前記電解水を陽イオン交換樹脂により、電解水中のナトリウムイオンを水素イオンに交換する装置である請求項4の低食塩電解水の製造装置。

技術分野

0001

本発明は低食塩電解水の製造方法とその製造装置に関し、詳しくは、次亜塩素酸を含む低食塩電解水の製造方法とその製造装置に関する。

背景技術

0002

飲料用として浄水場井戸水などを浄化する場合、他の薬剤よりも安価で、効果的な殺菌力を有する次亜塩素酸ナトリウム(NaClO)や次亜塩素酸(HClO)(以下、次亜塩素酸ナトリウム等ということがある)が、殺菌剤酸化剤として大量に使用されている。しかし、従来から販売されている次亜塩素酸ナトリウム等には、少なくない臭素酸が含まれているところ、最近、水質基準改訂により、飲料水中の臭素酸の含有量規制されるようになり、次亜塩素酸ナトリウム等の中から臭素酸を除去することが求められるようになった。

0003

しかし、従来の生産設備を改善し、次亜塩素酸ナトリウム等から臭素酸を除去して、規制値以下に低減することは、多大な設備改善を必要とし、製造コストの上昇は避けられず、到底実用的とはいえるものではない。

0004

そこで、多大な費用をかけて既存の設備改善を行うことなく、次亜塩素酸ナトリウム等中の臭素を規制値以下にできる方法として、臭素酸の少ない食塩原料とし、これを電気分解することにより次亜塩素酸ナトリウム等を製造する方法の採用が考えられる。この方法で製造された次亜塩素酸ナトリウム等中の臭素酸は、極めて少ない。

0005

しかしながら、この方法により製造された次亜塩素酸ナトリウム等は食塩濃度が高くなり、浄水場、井戸水などの浄化のために大量に使用すれば、ナトリウムイオン塩化物イオンの水質基準である200ppmを越える。

0006

一方、低食塩の次亜塩素酸ナトリウムを製造する方法としては、例えば、高濃度水酸化ナトリウムと高濃度の塩素とを反応させ(下記式)、有効塩素濃度40%以上の次亜塩素酸ナトリウムを生成することにより、食塩を析出させ分離する方法が提案されている(例えば、特許文献1)。

0007

2NaOH+Cl2 →NaClO+NaCl+H2 O
特開平11−21105号公報

発明が解決しようとする課題

0008

しかしながら、食塩を電気分解して臭素酸の極めて少ない次亜塩素酸ナトリウム等を製造する場合、有効塩素濃度は1%程度なので、上記従来技術を用いて食塩を析出させ除去することはできない。

0009

そこで、上記従来技術の有する問題点に鑑みて、本発明の目的は、含有する臭素酸を規制値以下に少なくできる食塩の電解方式を用い、それでいて食塩濃度を低くできる、次亜塩素酸を含む低食塩電解水の製造方法とその製造装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0010

上記課題は、各請求項記載の発明により達成される。すなわち、本発明に係る低食塩電解水の製造方法の特徴構成は、塩化ナトリウム水溶液電解し、生成した電解水酸性にすべく電解水のpHを調整し、pHを調整した電解水を電気透析して電解水中のナトリウムイオンと塩化物イオンとを分離・除去することにある。

0011

この構成によれば、臭素の極めて少ない塩水を原料として用いるので、得られる次亜塩素酸にはほとんど臭素酸が含まれていないだけでなく、原料コストが安価であり、しかも、電解水を酸性に調整することにより、電解水中の主成分に次亜塩素酸を有効成分として含ませることができ、更に電解水中のナトリウムイオンと塩化物イオンとを電気透析法により確実に除去するので、電解水中の食塩濃度を容易に低くできる。

0012

その結果、含有する臭素酸を規制値以下に少なくできる食塩の電解方式を用い、それでいて食塩濃度を低くできる、次亜塩素酸を含む低食塩電解水の製造方法を提供することができた。

0013

前記電解水に酸を注入することにより、前記電解水のpHを4.0〜5.6に調整することが好ましい。

0014

この構成によれば、生成された電解水中に含まれる塩素分を次亜塩素酸に確実かつ効果的に変換することができ、次亜塩素酸を電解水の主成分とすることができる。

0015

陽イオン交換樹脂を用いて、前記電解水中のナトリウムイオンを水素イオン交換することにより、前記電解水のpHを4.0〜5.6に調整してもよい。

0016

この構成によっても、次亜塩素酸を電解水の主成分とすることができる。

0017

また、本発明に係る低食塩電解水の製造装置の特徴構成は、塩化ナトリウム水溶液を電解する電解装置と、生成された電解水のpHを調整するpH調整手段と、pH調整された電解水を電気透析する電気透析装置とを有することにある。

0018

この構成によれば、含有する臭素酸を規制値以下に少なくできる食塩の電解方式を用い、それでいて食塩濃度を低くできる、次亜塩素酸を含む低食塩電解水の製造装置を提供することができる。しかも、製造装置として、殊更、大規模で高価な装置を用いる必要がなく、製造設備コストの高騰を避けることができる。

0019

前記pH調整手段が電解水に酸を注入する装置、または前記電解水を陽イオン交換樹脂により、電解水中のナトリウムイオンを水素イオンに交換する装置であることが好ましい。

0020

この構成によれば、生成された電解水中に含まれる塩素分を次亜塩素酸に確実かつ効果的に変換することができ、次亜塩素酸を電解水の主成分とすることができる。

発明を実施するための最良の形態

0021

本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。図1は、本実施形態に係る低食塩電解水の製造装置およびこの装置を用いた製造方法の概略フローを示す。

0022

まず、塩化ナトリウムを含む水(以下、塩水ということがある)1を、イオン交換膜により隔てられた2室に、それぞれ電極が配置された電解装置である電解槽2にて、電気分解する。電気分解の装置については、通常の装置を使用でき、特に限定されるものではない。

0023

電気分解すると、それぞれ下記(1),(2)の反応が進行する。
(1)2NaCl+2H2 O → 2NaOH+Cl2
陽極) 2Cl− → Cl2 +2e−
陰極)2H2 O+2e−→H2 +2OH−
(2)2NaOH+Cl2 → NaOCl+NaCl+H2 O
このように、電解水中には、NaOCl、NaClが存在しており、これらは、液中でNa+ ,Cl−,OCl−にイオン化している。

0024

電解が進行すると、順次、電解水貯槽5に電解水を移す。ここで、電解水中のNa+ ,Cl−を除去して、低塩化ナトリウムを達成するため、電解水のpHを下げる。これは、以下に説明するように、pHを下げると、電解水中のOCl−は、HOClあるいはCl2 にすることができ、後工程の陰イオン交換膜により、Na+ ,Cl−を分離・除去し易くなるからである。

0025

すなわち、上記電解水に含まれる塩素分は、pHによりOCl−、HOCl、Cl2 に変化することに注目した。具体的には、pHが9.5以上では、電解水中にはOCl- が主成分であり、pHが5.6以下ではHOClが主成分となり、pHが4.0以下ではCl2 が主成分となる。従って、pHを4.0〜5.6に調整することが好ましい。

0026

そのため、電解水貯槽5中に適当な酸、例えばHClを、ポンプ3により徐々に注入させる。電解水中のpHは、電解水中に挿入したpH計4を用いてモニターリングし、注入量をコントロールする。このコントロールは、pH計4での測定結果に応じてHCl注入量を自動的に調節するようにして行うことができるが、手動で行ってもよい。

0027

塩水1を電気分解した場合、電解水のpHは、通常、9.0以上あり、塩化物イオンはOCl−のままであるため、イオン交換膜を通してOCl−とCl−とを効果的に分離することはできないが、上記したように、電解水のpHをコントロールして、電解水に含まれる塩素分をHOClあるいはCl2 にする。

0028

なお、電解水中のpHを所定範囲に下げる方法として、電解水にHClを加える方法の他、次のようにしてもよい。すなわち、陽イオン交換樹脂を使用して、電解水中のナトリウムイオンを水素イオンに交換することにより、pHを下げてもよい。つまり、陽イオン交換樹脂を充填した陽イオン交換樹脂塔に上記電解水を注入することにより、電解水中のNaOCl(又はNaClO)をHOCl(又はHClO)に変換する。ここに、陽イオン交換樹脂を用いる装置および、上記したように、HClをポンプ3により注入させる装置は、pH調整手段に相当する。

0029

その後、この電解水(Na+ ,HOCl,Cl2 ,Cl−が含まれている)を電気透析装置6に送給して電気透析を行い、ナトリウムイオンと塩化物イオンとを除去する。すなわち、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とを交互に配設した、通常の通電透析装置を用いて、直流電位負荷することにより電気透析を行う。

0030

その結果、Na+ ,Cl−を排水中に取り出して、電解水から分離・除去することにより、低食塩にできると共に、この電解水には主成分として次亜塩素酸が含まれる。もとより、この電解水中には、臭素酸はほとんど含まれていない。

0031

このようにして生成された電解水は、例えば、浄水場などで使用しようと思えば、被処理水である原水7をポンプ8などによりろ過槽9に送給する途中過程投入することよって、効果的な殺菌ができることになる。

0032

特に、井戸水には、アンモニア、鉄、マンガン等の成分が多く含まれていることがあるが、このような場合でも、次亜塩素酸の酸化剤としての機能によって、分解あるいは析出・沈殿させることができるので、後工程により容易に除去することができる。これら成分を除去した後は、更に次亜塩素酸を投入して飲料用に利用できる。

0033

本発明は、浄水場、井戸水などで利用できる他、各種食品工業、化学工業、医療分野など広い範囲にわたり利用することができる。

0034

〔別実施の形態〕
(1)上記実施形態において、塩水としては食塩水の他、海水などであってもよく、要は、臭素がほとんど含まれていなければよい。
(2)上記実施形態において、電解水のpHを調整する酸として、塩酸を投入した例を示したが、これに限定されるものではなく、クエン酸乳酸などであってもよい。

図面の簡単な説明

0035

本発明の一実施形態に係る低食塩電解水の製造装置およびこの装置を用いた製造方法を示す概略フロー図

符号の説明

0036

2電解装置
6 電気透析装置

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