JP2001247988A - 次亜塩素酸塩製造用電解槽 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高濃度の次亜塩素酸塩を電気分解で製造する
電解槽を提供する。 【解決手段】 箱形電解槽内に少なくとも１個の複極式
電極を設けた次亜塩素酸塩製造用電解槽において、複極
電極の陽極側と陰極側の境界部には、内部に電極を係合
する櫛状の空所を設けた第１区画板を設け、複極電極の
陽極側と陰極側の境界部から間隔を設けて、内部に電極
を係合する櫛状の空所を設けた第２区画板を設け、第１
区画板および第２区画板のいずれかの下部は、電解槽内
の底面との間で間隙を形成すると共に上部は電解液面よ
り上に位置し、他方の区画板の下部は電解槽の底面まで
達すると共に上部は電解液の液面下に存在し、両区画板
によって形成される空間は隣接する一方の電極室から電
解液が下降し、他方の電極室へ下方から流入する空間で
ある次亜塩素酸塩製造用電解槽。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は次亜塩素酸塩製造用電解
槽に関し、とくに高濃度の次亜塩素酸塩を製造可能な電
解槽に関する。

【０００２】

【従来の技術】次亜塩素酸ナトリウムに代表される次亜
塩素酸塩類は、漂白剤、殺菌剤として、上下水の処理、
排水の処理から家庭の台所用あるいは洗濯用等として各
方面で用いられている。次亜塩素酸塩の製造は、食塩水
等のアルカリ金属塩化物の水溶液の電気分解によって得
られた水酸化アルカリと塩素を反応させて製造する方法
あるいは、アルカリ金属塩化物を無隔膜電解槽において
電気分解を行って、電解槽中で次亜塩素酸塩を直接製造
する方法で行われている。

【０００３】水酸化アルカリと塩素を反応させる方法
は、高濃度の次亜塩素酸塩を得ることができるので、次
亜塩素酸塩を販売する目的で製造する場合にはこの方法
で行われているが、水酸化アルカリと塩素を製造する電
解設備が必要となるので、大規模な食塩などの塩化アル
カリの電解工場において水酸化アルカリあるいは塩素の
製造に付随して行われている。

【０００４】これに対して、食塩などの水溶液を無隔膜
電解槽において電気分解する方法は、生成する次亜塩素
酸塩の濃度は比較的低いが、水の浄化や殺菌に直接利用
することが可能な濃度のものを製造することができ、製
造設備も水酸化アルカリと塩素を製造する電解設備に比
べて簡単であるので、次亜塩素酸塩を必要とする現場に
おいて製造されている。しかも、次亜塩素酸塩の電解製
造は、次亜塩素酸塩の必要量に応じて通電する電流を加
減することが可能であり、殺菌などに有効な塩素分がす
べて水中に溶解しているという特徴を有している。した
がって、これまで液体塩素の貯蔵設備を設けて気体状の
塩素を使用していた設備あるいは濃厚な次亜塩素酸塩を
貯蔵して使用していた設備においても、貯蔵や運搬の必
要がない現場での電気分解によって次亜塩素酸を製造が
行われるようになっている。

【０００５】次亜塩素酸塩の電気分解による製造は、食
塩などの塩化アルカリの水溶液を、無隔膜電解槽を使用
して製造するが、電解液として供給する塩水の濃度は２
％ないし４％の濃度のものである。食塩濃度が高いほど
陽極での塩素の発生効率は高いが、電解で製造した次亜
塩素酸を含む塩水をそのまま水処理等に使用するために
濃厚な塩水を使用すれば、高濃度の塩水が被処理水に混
合するために、好ましくないので、通常は海水の食塩濃
度程度のものを使用している。

【０００６】陽極側で生じた塩素と陰極側で生じたアル
カリとの反応によって次亜塩素酸塩を生じるが、次亜塩
素塩は電解槽中において更に電解を続けていると塩素酸
へと変化する。したがって、無隔膜電解槽において高濃
度の次亜塩素酸塩を製造しようとして、電解液の滞留時
間を長くしても塩素酸塩の生成量が多くなるのみで、次
亜塩素酸塩の生成効率は低下する。

【０００７】そこで、高電流効率で次亜塩素酸塩を製造
するためには、単位電解槽での電気分解率を高くせず
に、陽極と陰極を備えた複数の電解槽を仕切板を介して
多段式に設置した電解槽が提案されている（例えば、特
公昭５２−２８１０４号、特公昭６１−４４９５６
号）。ところが、従来の電解槽においては、得られる次
亜塩素酸の濃度は十分なものではなく、高効率で高濃度
の次亜塩素酸塩を製造する電解槽が求められていた。

【０００８】また、本出願人は、次亜塩素酸塩の濃度お
よび生成効率が、電解液の液温あるいは電解において発
生する水素ガスの分離効率によって大きく影響を受ける
ことに着目し、電解液の温度を上昇させず、かつ水素ガ
スの離脱を良好なものとするために、複数の複極式の単
位電解槽を有する次亜塩素酸塩製造用電解槽において、
単位電解槽の電解液の流入部もしくは流出部の少なくと
もいずれか一方には電解液の冷却室を設けた次亜塩素酸
塩製造用電解槽を特開平６−２００３９３号公報として
提案している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、次亜塩素酸
塩製造用電解槽において複極式電極および各単位電極室
の区画板を改良し電解槽の構造を簡単な構造とするとと
もに、電解液の流路を改良することによって次亜塩素酸
塩の発生効率を高めた次亜塩素酸塩製造用電解槽を提供
することを課題とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、箱形電解槽内
に少なくとも１個の複極式電極を設けた次亜塩素酸塩製
造用電解槽において、複極電極の陽極側と陰極側の境界
部には、内部に電極を係合する櫛状の空所を設けた第１
区画板を設け、複極電極の陽極側と陰極側の境界部から
間隔を設けて、内部に電極を係合する櫛状の空所を設け
た第２区画板を設け、第１区画板および第２区画板のい
ずれかの下部は、電解槽内の底面との間で間隙を形成す
ると共に上部は電解液面より上に位置し、他方の区画板
の下部は電解槽の底面まで達すると共に上部は電解液の
液面下に存在し、両区画板によって形成される空間は隣
接する一方の電極室から電解液が下降し、他方の電極室
へ下方から流入する空間である次亜塩素酸塩製造用電解
槽である。また、複極式電極は陽極側に比べて陰極側の
長さが長く、複極電極の陽極側と陰極側の境界部には、
内部に電極を係合する櫛状の第１区画板が設けられてお
り、複極電極の境界部から間隔を設けて内部に電極を係
合する櫛状の第２区画板が設けられている次亜塩素酸塩
製造用電解槽である。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の次亜塩素酸塩製造用電解
槽は、電解槽内に設ける複極式電解槽として、板状のチ
タン等の耐食性金属基体の一方の部分に、陽極触媒被覆
を有する部分を設けて陽極とし、陽極触媒被覆を有しな
いチタン等の耐食性金属基体の部分を陰極とし、陽極側
と陰極側の境界部に第１区画板を設け、更に第１区画板
と間隔を設けて第２区画板を設け、第１区画板と第２区
画板によって形成される空間を液の流路としたものであ
り、組立あるいは保守が容易な電解槽である。

【００１２】以下に、本発明を図面を参照して説明す
る。図１は、本発明の電解槽の一実施例を示す図であ
り、蓋体を取り外した電解槽の平面図である。電解槽１
はポリ塩化ビニール等の合成樹脂、あるいはゴムなどの
耐食性材料を被覆した金属等によって構成されている。
図１の電解槽では、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２
ｆ、２ｇ、２ｈの８個の単位電解槽で構成されており、
２個の単極電極、６個の複極電極と１個の折り返し部の
複極電極とを有している。塩水流入口３から流入した塩
水は、単位電解槽２ａにおいて、電解槽の槽壁に取り付
けた陽極４ａと、対向する陰極５ａによって電気分解を
受け、電解槽内で発生する水素気泡の上昇に伴って単位
電解槽内において電解液の循環を生じながら電気分解が
進行し、電解槽内に取り付けた冷却手段６ａによって塩
水は冷却される。

【００１３】単位電解槽２ａと単位電解槽２ｂは、第１
区画板７ａおよび第２区画板８ａによって隔てられてお
り、第１区画板７ａは、陰極５ａを櫛状の開口部に係合
しており、その下部は電解槽の底部に達している。第２
区画板８ａは、陰極５ａと陽極４ｂの境界部にあって、
電極を櫛状の開口部に係合して取り付けている。また、
第１区画板７ａの上部は電解槽の液面よりも下方にあっ
て単位電解槽２ａの電解液が第１区画板７ａの上部か
ら、第１区画板７ａと第２区画板８ａの間の下降流路９
ａへ流入した後に、単位電解槽２ｂの下部へ流入して電
気分解を受ける。

【００１４】単位電解槽２ｂと単位電解槽２ｃの間に
は、同様に第１区画板７ｂが陰極５ｂを櫛状の開口部に
係合しており、また第２区画板８ｂは、陰極５ｂと陽極
４ｃの境界部に、櫛状の開口部に係合しており、同様に
電解液が単位電解槽２ｂから下降流路９ｂへ流入した後
に単位電解槽２ｃへと流入し、冷却手段６ｂによって冷
却されながら電気分解を受ける。また、単位電解槽２ｃ
の電解液は、第１区画板７ｃの上部から第２区画板８ｃ
との間に形成された下降流路９ｃを通じて単位電解槽２
ｃから単位電解槽２ｄへと供給されて電気分解を受け
る。

【００１５】単位電解槽２ｄには、電解槽の壁面に設け
た折り返し部の複極電極の櫛状の陰極５ｄが取り付けら
れている。また、他方には単位電解槽２ｅの櫛状の陽極
４ｅを有し、単位電解槽２ｄの電解液は、電解槽内の仕
切板１０の開口部１１から単位電解槽２ｅへと供給され
る。単位電解槽２ｅの電解液は、冷却手段６ｃによって
冷却されながら陽極４ｅと陰極５ｅによって電気分解を
受けた後に、単位電解槽２ｅから単位電解槽２ｆへと流
入する。単位電解槽２ｅと単位電解槽２ｆの間に設けた
第１区画板７ｄが陰極５ｅを櫛状の開口部に係合してお
り、また第２区画板８ｄは、陰極５ｅと陽極４ｆの境界
部に、櫛状の開口部に係合しており、単位電解槽２ｅの
電解液が第１区画板７ｄの上部から下降流路９ｄへ流入
した後に単位電解槽２ｆへ下部から流入して電気分解を
受ける。また、同様にして単位電解槽２ｆの電解液は単
位電解槽２ｇ、単位電解槽２ｈへと流入して、冷却手段
６ｄによって冷却されながら電気分解を受けた後に、次
亜塩素酸塩を含有した電解液は、電解液排出口１２から
排出される。

【００１６】図２は、電解槽内における電解液の流れを
説明する図であり、図１におけるＡ−Ａ’線の断面を説
明する図である。単位電解槽２ａにおいて電気分解を受
けた電解液は、発生した水素気泡２１の上昇に伴う上昇
流２２は、液面２３において気泡を分離した後に下降流
２４を形成する。さらに電気分解による発熱および冷却
手段による冷却によって生じる対流による上昇流および
下降流が加わり、第１区画板７ａの上部から第２区画板
の間に形成された下降流路９ａを下降して隣接する単位
電解槽２ｂの下部から流入して電気分解を受ける。そし
て、同様に順次単位電解槽間を移動しながら電気分解を
受け、電解槽内で発生した水素は水素排出口２５から外
部へ排出される。

【００１７】図３は、電解槽内における電解液の流れを
説明する図であり、図１におけるＢ−Ｂ’線の断面を説
明する図である。単位電解槽２ａ内においては、塩水流
入口３から流入した塩水は、電解槽内において発生した
水素気泡２１の上昇に伴う上昇流２２によって上昇する
とともに、単位電解槽２ａ内に設けた冷却手段６ａによ
って冷却されて生じる下降流２４によって電解槽内を循
環が行われて次亜塩素酸塩の生成が効率的に行われるこ
ととなる。また、発生した水素は水素排出口２５から外
部へ排出される。また、電解槽内に設けた各冷却手段に
冷却水供給管６Ａから冷却水が供給される。

【００１８】また、図４は、第１区画板および第２区画
板を説明する図であり、図４（Ａ）は、図２における第
１区画板を取り付けたＣ−Ｃ’線の断面を説明する図で
あり、図４（Ｂ）は、図２における第２区画板を取り付
けたＤ−Ｄ’線の断面を説明する図である。

【００１９】図４（Ａ）において、第１区画板７ａは複
数の板状の複極電極の陰極５ａを櫛状の開口部に係合し
ており、第１区画板の上部は電極の上部を覆わず、一
方、下部は電解槽の底部にまで達している。電解液の液
面２３は、電極が完全に没する位置にあり、電解液は第
１区画板の上部を流通することはできるが、下部は第１
区画板によって実質的に区画されているために下部は電
解液が流通することはできない。また、図４（Ａ）で
は、冷却手段６ａが電解槽内に存在しているために、第
１区画板７は、電解槽の断面を完全に塞ぐものではない
が、冷却手段が存在しない部分においては、第１区画板
は電解槽の壁面まで達している。図４（Ｂ）は、第２区
画板８を説明する図であり、第２区画板８は、複数の板
状の複極電極の陰極部と陽極部の境界部にあって、複極
電極の上部を覆い櫛状の開口部において複極電極を係合
し、第２区画板８の上端は、電解液の液面２３よりも上
部にあり、電解液は、実質的に下部のみを流通し上部を
流通することを防止している。

【００２０】図４（Ｂ）に示す第２区画板８にあって
は、冷却手段６ａが存在しているので、電解槽の壁面に
まで達していないが、冷却手段６ａが存在しない部分に
あっては、第２区画板は電解槽の壁面に達している。

【００２１】次に、本発明の電極を説明する。図５は、
本発明の電極を説明する斜視図であり、図５（Ａ）は、
電解槽の壁面に取り付ける陽極を示す斜視図であり、図
５（Ｂ）は、複極電極を説明する図であり、図５（Ｃ）
は、端部の折り返し部に設ける複極電極を説明する図で
ある。図５（Ａ）に示す陽極６は、チタン等の耐食性金
属に白金族の金属の酸化物を含有した触媒被覆を有して
おり、端板２６に溶接等の方法によって取り付けられて
おり、各板状の電極には、陰極との電極間隔を保持する
ためにスペーサ２７が取り付けられている。スペーサ
は、陽極に設けた開口部にフッ素樹脂製の部材を挿入す
ることによって形成することができるが、ポリフッ化ビ
ニリデン（ＰＶＤＦ）等の熱可塑性のフッ素樹脂を用い
るならば、開口部に挿入した部材を加熱変形させるのみ
で取り付けることができる。

【００２２】図５（Ｂ）は、複極電極を説明する図であ
る。板状の複極電極２８は、陽極４と陰極５からなり、
陽極４よりも陰極５が長いものである。陰極と陽極の境
界部から陰極側に入った部分に第１区画板７が取り付け
られており、第１区画板の取り付け部から間隔を有した
陽極と陰極の境界部に第２区画板８が取り付けられてい
る。また、陽極には、陰極との間隔を保持するためのス
ペーサ２７が設けられており、電極間の間隔を正確に保
持するとともに、複極電極の組立を容易にしている。図
５（Ｃ）は、仕切り板によって分割した電解槽内におい
て、折り返し部に設ける複極電極を説明する図であり、
端板２６Ａに陽極４と陰極５が取り付けられており、陽
極には陰極との間隔を保持するためのスペーサ２７が取
り付けられている。

【００２３】以上の説明では、陰極側が陽極側に比べて
長い例について説明したが、チタン等の耐食性金属を基
体に用いる場合には、陽極側に電極触媒被覆を形成する
のみで複極電極を形成することができるので、電極触媒
被覆を形成する陽極側を短くした方が製造上有利である
という理由に基づくものであるが、陽極側を陰極側に比
べて長くしても同様の電解槽を作製することができる。
また、箱形の電解槽内に仕切板を設けた電解槽につい
て、電解槽の同一の側の端部に陽極と陰極を取り付ける
例について示したが、箱形の電解槽の両端部に陽極と陰
極とを取り付けても同様に電解槽を作製することができ
る。

【００２４】本発明の電解槽の複極電極は、第１区画板
および第２区画板のそれぞれに設けた開口部に複数の板
状の複極電極を係合したので、組立が容易であるという
特徴を有している。そして、第１区画板および第２区画
板を取り付けた複極電極の任意の個数を電解槽内に取り
付けることによって、任意の大きさの電解槽を作製する
ことができる。

【００２５】また、箱型の電解槽内に複数の単位電解槽
を水平方向に併設した複極式の単位電解槽の液の流入部
もしくは流出部の少なくともいずれか一方の側面には電
解液の冷却室を設け、単位電解槽の出口側には単位電解
槽の上部から電解液が下降する電解液の下降流路を設
け、単位電解槽の下部から電解液が流入する電解液の通
路を形成し、単位電解槽への液の流入は下部から、流出
は上部からとし、電解液面の上部に電解槽で発生する気
体の気液分離を行う空間を設けたので、電解液からの気
泡の離脱を速やかに行うとともに、電解液を充分に冷却
することができる。

【００２６】

【実施例】以下に実施例を示し、本発明を説明する。 実施例１ 縦２００ｍｍ、横３００ｍｍのチタン板の横方向の端部
から１３０ｍｍを、白金族の金属酸化物を含有する陽極
活性物質の被覆を形成して陽極部とし、残りの部分を陰
極とした複極電極の５個を櫛状の第１区画板および第２
区画板と組み合わせて、陽極と陰極が対向する部分の長
さが１３０ｍｍの単位電解槽を２４個有する図１に示す
電解槽を組み立てた。塩水流入口から濃度３重量％、温
度２０℃の食塩水を供給し、電流密度１２Ａ／ｄｍ² 、
通電電流２５０Ａで電解した。各単位電解槽の電気分解
電圧は、３．６Ｖであった。冷却水は直径２２ｍｍの冷
却水供給管から表面が波板状となった冷却器に供給し
た。電解液出口から流出する電解液は３０℃で、電解液
中の有効塩素濃度は１２５００ｐｐｍであり、このとき
の電流効率は６８％であった。

【００２７】

【発明の効果】箱型の電解槽内に複数の単位電解槽を水
平方向に並設し、複極電極には、複極電極と係合する櫛
状の開口部を設けた第１区画板および第２区画板を設
け、単位電解槽の出口側には単位電解槽の上部から電解
液が流れ出し、単位電解槽の下部へ電解液が流入する下
降通路を設け、単位電解槽への液の流入は下部から、流
出は上部からとし、電解液面の上部に電解槽で発生する
気体の気液分離空間を設けたので、電解液からの気泡の
離脱を速やかに行うとともに、電解液を十分に冷却する
ことができるので、電解液の液温の上昇による次亜塩素
酸塩の分解を低下することができ、高濃度の次亜塩素酸
塩を効率的に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の電解槽の一実施例を示す図で
あり、蓋体を取り外した電解槽の平面図である。

【図２】図２は、電解槽内における電解液の流れを説明
する図である。

【図３】図３は、電解槽内における電解液の流れを説明
する図である。

【図４】図４は、第１区画板および第２区画板を説明す
る図である。

【図５】図５は、本発明の電極を説明する図である。

【符号の説明】

１…電解槽、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ，２
ｇ，２ｈ…単位電解槽、３…塩水流入口、４ａ，４ｂ，
４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆ，４ｇ，４ｈ…陽極、５ａ，５
ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆ，５ｇ，５ｈ…陰極、６
ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ…冷却手段、６Ａ…冷却水供給
管、７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆ…第１区画
板、８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆ…第２区画
板、９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅ，９ｆ…下降流路、
１０…仕切板、１１…開口部、１２…電解液排出口、２
１…水素気泡、２２…上昇流、２３…液面、２４…下降
流、２５…水素排出口、２６、２６Ａ…端板、２７…ス
ペーサ、２８…複極電極

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 箱形電解槽内に少なくとも１個の複極式
   電極を設けた次亜塩素酸塩製造用電解槽において、複極
   電極の陽極側と陰極側の境界部には、内部に電極を係合
   する櫛状の空所を設けた第１区画板を設け、複極電極の
   陽極側と陰極側の境界部から間隔を設けて、内部に電極
   を係合する櫛状の空所を設けた第２区画板を設け、第１
   区画板および第２区画板のいずれかの下部は、電解槽内
   の底面との間で間隙を形成すると共に上部は電解液面よ
   り上に位置し、他方の区画板の下部は電解槽の底面まで
   達すると共に上部は電解液の液面下に存在し、両区画板
   によって形成される空間は隣接する一方の電極室から電
   解液が下降し、他方の電極室へ下方から流入する空間で
   あることを特徴とする次亜塩素酸塩製造用電解槽。
2. 【請求項２】 複極式電極は陽極側に比べて陰極側の長
   さが長く、複極電極の陽極側と陰極側の境界部には、内
   部に電極を係合する櫛状の第１区画板が設けられてお
   り、複極電極の境界部から間隔を設けて内部に電極を係
   合する櫛状の第２区画板が設けられていることを特徴と
   する請求項１記載の次亜塩素酸塩製造用電解槽。